BRPI0707369A2 - antena coaxial com fuga - Google Patents
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Abstract
ANTENA COAXIAL COM FUGA. A invenção se refere a uma antena coaxial com fuga (10) compreendendo um condutor interno (1), um dielétrico (2) em tomo do condutor interno (1), e um primeiro condutor de blindagem (4) disposto em tomo do dielétrico (2), o primeiro condutor de blindagem tendo aberturas (41) distribuídas na direção do condutor interno (1) e sendo adaptado tal que a energia eletromagnética passa através das aberturas (41). Um segundo condutor de blindagem (5) é disposto em tomo ou por baixo do primeiro condutor de blindagem (4), o segundo condutor de blindagem (5) sendo adaptado para cobrir ou mascarar, pelo menos, um número das aberturas (41) do primeiro condutor de blindagem em uma seção blindada (S1 - S12). O segundo condutor de blindagem (5) é arrumado de forma descontínua na direção longitudinal da antena (10) definindo porções não cobertas e não mascaradas (AS1 - AS12) do primeiro condutor de blindagem (4) na direção longitudinal da antena que são adaptadas tal que a energia eletromagnética passa através das porções não cobertas (AS1 - AS12). Assim sendo, a presente invenção sugere uma blindagem de duas camadas para melhorar as propriedades de uma antena coaxial com fuga com relação as e.g. aplicações aeroespaciais.
Description
"ΑΝΤΕΝΑ COAXIAL COM FUGA"
A presente invenção se refere a uma antena coaxial com fugacompreendendo um condutor interno, um dielétrico em torno do condutorinterno e um condutor de blindagem disposto em torno do dielétrico, ocondutor de blindagem tendo aberturas distribuídas na direção longitudinal docondutor interno e sendo adaptado tal que energia eletromagnética passaatravés das aberturas. Particularmente, tal antena coaxial com fuga pode serusada em aviões e em outras aplicações.
Cabos coaxiais com fuga e / ou de irradiação pode serempregados como antenas longitudinais em espaços confinados in comotúneis, minas, edifícios, e / ou em outras aplicações confinadas envolvendoum corredor lateral estreito (tal como estradas de ferro e estradas derodagem). Em aplicações modernas, tais cabos podem ser empregados emveículos confinados tais como aviões, onde há uma necessidade decomunicações em um ou nos dois sentidos. Cabos de coaxial com fugasuportam ondas de superfície, onde uma fração da potência é irradiada deforma radial. Cabos coaxiais com fuga operam um modo de irradiação ou deacoplamento. Esses modos correspondem a uma adição em fase de todas asaberturas de contribuição.
Maioria dos conhecidos cabos de coaxial com fuga e / ou deirradiação são pesados, largos em diâmetro, e não flexíveis. Historicamenteisto não tem sido um problema, contudo, porque as aplicações na quais elessão usados, tal como alguma daquelas mencionadas acima, não exigem, cabosde peso leve ou flexíveis. Contudo, particularmente para uso em aviões, porexemplo, tal inconveniente pode ser desvantajoso.
US 4 599 121 é direcionada a um método de produzir um cabocoaxial com fuga usando uma blindagem trançada contínua tendo aberturasnela produzidas por extremidades caídas do fio de blindagem conforme oprogresso da trança no processo de fabricação.US 5 936 203 A é direcionada a um cabo coaxial de irradiaçãocom um condutor externo formado por múltiplas tiras de condução contínuas.A grande quantidade de tiras condutoras é amarrada de forma contínuaatravés de uma relação coaxial para um condutor central, e separada por umnúcleo de dielétrico. A grande quantidade de tiras condutoras define emcombinação um outro condutor do cabo de irradiação cabo de irradiação edefine uma grande quantidade de brechas ou aberturas entre as tirascondutoras para irradiar e receber energia eletromagnética em resposta aexcitação do cabo.
US 4.339.733 envolvendo um cabo de irradiaçãocompreendendo, pelo menos, um condutor de centro, um núcleo de dielétricoem torno do condutor de centro e uma grande quantidade de feixes deirradiação dispostos através de uma relação coaxial com o condutor do centroao longo do comprimento do núcleo de dielétrico. Particularmente, os feixessão efetuados por estruturas contínuas tais como tranças, estruturas enroladasde forma helicoidal ou longitudinal.
DE 26 36 523 Al é direcionada a uma linha de transmissão decoaxial de irradiação que é coberta com um revestimento isolante. Elementosde irradiação cilíndricos similares estão eqüidistantes colocados em linha eem uma distância centro a centro igual ao comprimento de onda da freqüênciacentral da banda de freqüência alta conforme transmitida na e através dalinha. O revestimento isolante isola o condutor externo com relação aoambiente e estabelece uma superfície de suporte para os elementos deirradiação. Cada elemento irradiador tem preferencialmente um comprimentoigual a metade do comprimento de onda da freqüência central da transmissãoa ser irradiada.
Nenhum dos conhecidos cabos de coaxial com fuga e / ou deirradiação, tal como aqueles incorporados em algumas das referências acima,vão de encontro a todos os requisitos para uso em aplicações aeroespaciais.Enquanto projetos flexíveis usando uma estrutura de tranças abertas têmlargura de banda limitada e altas perdas longitudinais, projetos com umcondutor externo com sulcos tendo aberturas, têm um grande raio decurvatura e falta de flexibilidade. Em particular, um cabo coaxial com fuga e /ou de irradiação pretendido para uso como uma antena distribuída paraaplicações sem fio como WLAN e GSM em aviões precisa ir de encontro amuitos requisitos específicos. Esses requisitos incluem que ele precisa serflexível (ter um raio de curvatura de 32 mm com menos do que 1 Ohm demudança de impedância), grande largura de banda e banda larga (400 MHzaté 6 GHz), peso leve (190 g/m), baixa perda longitudinal (atenuação demenos do que 0,36 dB/m em 6 GHz) de modo a suportar operação dentro dabanda de freqüência até os comprimentos de antena de 60 m, por exemplo. Ocabo coaxial com fuga e / ou de irradiação para uso em um avião precisa serflexível porque será instalada dentro do avião onde muitos outros obstáculosrequerem que a antena não possa estar em linha reta. Ele precisa ter altaresposta de freqüência porque muitos dos padrões de comunicação sem fiooperam em vários GHz. Ele precisa ter grande largura de banda porque cadaum dos padrões de comunicação sem fio opera em sua própria banda defreqüência dentro de uma antena. Ele precisa ser de peso leve para cumprir asespecificações das companhias aéreas com a intenção de minimizar o peso doavião. Ele precisa ter baixa perda longitudinal para permitir bastantecomprimento de alcance enquanto tendo perda de irradiação suficiente parafuncionar como uma antena de recepção e transmissão. Finalmente, a perdade irradiação deve ser homogênea ao longo do comprimento e permite umpadrão de irradiação rotativo e seccional para manter os requisitos deimunidade de ruído especificado definido pela aplicação, por exemplo umaespecificação de avião.
O objeto da presente invenção é, por conseguinte, forneceruma antena coaxial com fuga que seja pelo menos, capaz de melhorar algunsdos inconvenientes mencionados acima das soluções existentes.
Este objeto é resolvido por uma antena coaxial com fuga deacordo com as características de acordo com a reivindicação 1 ou de acordocom a reivindicação 2. Modalidades de uma antena coaxial com fuga deacordo com uma invenção são evidentes das reivindicações dependentes.
Particularmente, de acordo com um primeiro aspecto dainvenção, a antena coaxial com fuga compreende um condutor interno, umdielétrico em torno do condutor interno, e um primeiro condutor de blindagemdisposto em torno do dielétrico, o primeiro condutor de blindagem tendoaberturas distribuídas na direção longitudinal do condutor interno e sendoadaptado tal que a energia eletromagnética passa através das aberturas. Umsegundo condutor de blindagem é disposto em torno do primeiro condutor deblindagem, onde o segundo condutor de blindagem é adaptado para cobrir,pelo menos, um número das aberturas do primeiro condutor de blindagem emuma seção blindada para prevenir a energia eletromagnética de passar parafora da antena dentro da seção blindada. Mais ainda, o segundo condutor deblindagem é arrumado de forma descontínua na direção longitudinal da antenadefinindo porções não cobertas do primeiro condutor de blindagem na direçãolongitudinal da antena que são adaptadas tal que a energia eletromagnéticapassa através das porções não cobertas.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, osegundo condutor de blindagem ou é disposto por baixo do primeiro condutorde blindagem, onde o segundo condutor de blindagem é adaptado paramascarar, pelo menos, um número das aberturas do primeiro condutor deblindagem na seção blindada para prevenir a energia eletromagnética depassar para fora da antena dentro da seção blindada. Ainda mais, o segundocondutor de blindagem é arrumado de forma descontínua na direçãolongitudinal da antena definindo porções não mascaradas do primeirocondutor de blindagem na direção longitudinal da antena que são adaptadastais que a energia eletromagnética passa através das porções não mascaradas.
Assim sendo, a presente invenção sugere uma blindagem deduas camadas, compreendendo o primeiro condutor de blindagem e o segundocondutor de blindagem para melhorar as propriedades de uma antena coaxialcom fuga, como referido na parte introdutória da descrição. Particularmente,ambas camadas de blindagem permitem curvatura de cabo, contudo, já que asegunda camada de blindagem compreendendo o segundo condutor deblindagem cobre ou mascara as aberturas da primeira camada de blindagemcompreendendo o primeiro condutor de blindagem sobre partes consideráveisdo comprimento do cabo, a perda longitudinal do modo de transmissão docoaxial pode ser reduzida, de forma significativa. Isto permite umacombinação de um projeto flexível com baixa perda longitudinal. Aquantidade de perda ou irradiação transversal, assim como a largura de bandae comprimento de alcance do cabo coaxial com fuga podem ser controladospor atributos diferentes: a cobertura da segunda camada de blindagem no topoda primeira camada de blindagem, ou pela máscara da segunda camada deblindagem por baixo da primeira camada de blindagem, respectivamente, e ocomprimento das porções não cobertas ou não mascaradas da primeiracamada de blindagem (as aberturas da segunda camada de blindagem). Aindamais, as aberturas da primeira camada de blindagem (e.g. largura e / ounúmero) conseqüentemente podem ser variadas. Isto permite aplicação destainvenção para muitas aplicações. Elas têm importância específica quandogrande largura de banda e longo comprimento de alcance em combinaçãocom flexibilidade são requeridos, tal como aplicações aeroespaciais.
De acordo com uma modalidade da presente a invenção, osegundo condutor de blindagem compreende múltiplas seções tubulares quesão arrumadas de forma descontínua na direção longitudinal da antenadefinindo as porções não cobertas ou não mascaradas, respectivamente, doprimeiro condutor de blindagem entre as seções tubulares.De acordo com uma outra modalidade da presente invenção, osegundo condutor de blindagem é arrumado para ser acoplado de formaelétrica ao primeiro condutor de blindagem dentro da seção blindada, pelomenos, quando a antena está em operação. Assim sendo, quando o primeirocondutor de blindagem é conectado ao potencial de terra, o segundo condutorde blindagem também será conectado ao potencial de terra para efetuarfunção de blindagem. De acordo com uma modalidade, o primeiro condutorde blindagem e o segundo condutor de blindagem mantêm contato galvânicocada um com o outro, tal que ambos condutores de blindagem são conectadosdiretamente um com o outro. Por outro lado, o primeiro condutor deblindagem pode também ser conectado ao segundo condutor de blindagematravés de materiais tendo compartimento capacitivo para acoplar o segundocondutor de blindagem ao primeiro condutor de blindagem através deacoplamento capacitivo. Tal acoplamento é particularmente arrumado comrelação às freqüências de operação da antena coaxial com fuga. A esterespeito, por exemplo um material dielétrico arrumado entre o primeirocondutor de blindagem e o segundo condutor de blindagem pode servir comoelemento de acoplamento capacitivo.
De acordo com uma outra modalidade da presente a invenção,uma tira condutora é disposta de forma longitudinal ao longo de uma seçãoem circunferência do dielétrico para formar um segmento blindado dasaberturas mencionadas e um segmento não blindado das aberturasmencionadas, onde a energia eletromagnética passa através das aberturas nosegmento não blindado mencionado das aberturas mencionadas. Tal tiracondutora pode ser aplicada, por exemplo, para focar a energiaeletromagnética em uma direção preferida da antena coaxial com fuga. Aindamais, tal tira condutora pode ser usada para concentrar a energiaeletromagnética em certas localizações da antena e reduzir perdaslongitudinais.De acordo com ainda uma outra modalidade da presente ainvenção, o primeiro condutor de blindagem e o segundo condutor deblindagem são acoplados de forma elétrica através da tira condutora.
O primeiro condutor de blindagem pode compreender umaestrutura aberta de condutores de fio que não cobrem a superfície inteira dacamada por baixo. De acordo com uma outra modalidade, o primeirocondutor de blindagem compreende uma malha de chapa condutoraestruturada aberta. Ainda mais, o condutor interno pode compreender ummetal condutor que é enrolado em torno de um núcleo de plástico. Tal núcleode plástico ou tubo de plástico é preferencialmente compreendido de FEP(fluoroetileno propileno). O dielétrico é preferencialmentepolitetrafluoroetileno, e mais preferencialmente politetrafluoroetilenoexpandido. Preferencialmente, uma jaqueta não condutora é disposta em tornodo segundo condutor de blindagem e do primeiro condutor de blindagem.
Em uma modalidade particular, a antena coaxial com fuga dapresente invenção pode compreende o cabo coaxial básico descrito na US 5500 488 A e EP 0 635 850 Al que é modificada de acordo com os princípiosda presente invenção como descritos aqui. Isto c, os princípios básicosdescritos aqui podem ser aplicados a tal cabo. Particularmente, o condutorinterno pode ser arrumado em torno de um núcleo de plástico onde o condutorinterno ainda compreende duas camadas com uma camada interna na formade uma película condutora elétrica amarrada de forma helicoidal e sesobrepondo e uma camada externa na forma de fios em paralelo que estão emcontato elétrico com a camada interna.
De acordo com uma modalidade da presente a invenção, asporções não cobertas ou não mascaradas, respectivamente, do primeirocondutor de blindagem que formam as seções da antena de cabo coaxialefetuando a função de antena função têm uma distância entre elas na direçãolongitudinal da antena que varia ao longo do comprimento da antena.Particularmente, a distância pode variar de uma maneira aleatória ao longo docomprimento da antena evitando ressonâncias periódicas. Tais ressonânciasperiódicas podem, se elas ocorrem, reduzir o desempenho da antena coaxialcom fuga. IA esse respeito, em uma maneira aleatória significa uma estruturanão pré-determinada variável ou legalidade das distâncias entre as porçõesnão cobertas ou não mascaradas, respectivamente, do primeiro condutor deblindagem.
De acordo com uma outra modalidade da invenção as porçõesnão cobertas ou não mascaradas, respectivamente, do primeiro condutor deblindagem têm uma largura na direção longitudinal da antena que varia aolongo do comprimento da antena. Particularmente, as porções não cobertas ounão mascaradas, respectivamente, podem ter uma largura que fica maiorconforme o cabo é atravessado da extremidade de transmissão para aextremidade de recepção de modo a produzir uma perda de potência deirradiação mais homogênea ao longo do comprimento da antena.
De acordo com ainda uma outra modalidade da invenção, umacombinação de variar as larguras das porções não cobertas ou nãomascaradas, respectivamente, e variar distâncias entre as porções é invocadode modo a, em um efeito combinado, produzir perdas homogêneas e paraevitar ressonâncias periódicas que podem reduzir o desempenho.
Os vários componentes da antena coaxial com fuga inventivapodem ser dispostos em qualquer ordem adequada. Por exemplo, a antena decabo coaxial tem um peso de cerca de 190 g/m ou menos (emboradependendo da última aplicação, o peso pode não ser crítico), um raio decurvatura é menos do que 32 mm, a largura de banda de 400 MHz a 6 GHz, euma atenuação longitudinal de menos do que 0,36 dB por metro em umafreqüência de 6 GHz.
Modalidades e características vantajosas adicionais da presenteinvenção são evidentes a partir das reivindicações dependentes.A invenção será entendida melhor através da referência àseguinte descrição de modalidades de uma invenção considerada em conjuntocom os desenhos anexos, onde
Figura 1 mostra um vista de lado de uma antena coaxial comfuga exemplar de acordo com uma modalidade da presente a invenção.
Figura 2 é uma vista de lado de uma antena coaxial com fugaexemplar de acordo com uma modalidade da presente invenção mostrandocada um dos vários componentes dispostos de acordo com uma modalidadeda invenção.
Figura 3 é uma vista transversal seccional da antena coaxialcom fuga exemplar da Figura 2,
Figura 4 é um vista de lado de uma outra montagem deantena coaxial com fuga exemplar de acordo com uma outra modalidade dapresente invenção,
Figura 5 mostra partes de uma outra modalidade de umaantena coaxial com fuga de acordo com a invenção.
A invenção agora será descrita com referência particular àsmodalidades da invenção ilustrada nas Figuras anexas. Figura 1 é uma vistade lado de uma antena coaxial com fuga exemplar 10 de acordo com umamodalidade da presente invenção. A antena coaxial 10 é acoplável a umconector 21 (não mostrado) na, pelo menos, uma extremidade dela. Umsegundo condutor de blindagem 5 é arrumado de forma descontínua nadireção longitudinal da antena 10 definindo porções não cobertas de umprimeiro condutor de blindagem 4 de forma descontínua em posiçõesdiscretas na direção longitudinal da antena.
Mais detalhes da antena coaxial com fuga, de acordo cominvenção, são mostrados com referência às Figuras 2 e 3. A antena coaxialcom fuga 10 compreende um condutor interno 1 que pode ser um metal ouque pode ser metal enrolado em torno de um tubo plástico como descrito emmaiores detalhes a seguir, detalhes. Um dielétrico 2 é disposto em torno docondutor de centro ou interno, tal dielétrico pode ser qualquer materialisolante. Por exemplo, o dielétrico 2 é politetrafluoroetileno (PTFE).Particularmente, o dielétrico 2 pode ser politetrafluoroetileno expandido(ePTFE).
De acordo com uma modalidade, a antena coaxial com fuga 10tem uma tira condutora 3 disposta ao longo de uma seção de circunferência dodielétrico 2 na direção longitudinal da antena para formar um segmentoblindado 31 e um segmento não blindado 32, onde a energia eletromagnéticapode passar para fora de uma antena no segmento não blindado 32. A tiracondutora 3 pode ser um metal ou latão metalizado ou uma outra camadacondutora. Dispondo a tira condutora 3 ao longo do comprimento da antenade cabo coaxial 10 cobrindo apenas uma seção da superfície externa dela, aenergia eletromagnética acopla ou irradia para fora do segmento não blindado32 em uma direção longe da tira condutora 3. Desta maneira, a energiaeletromagnética e padrão de irradiação podem ser focada em direçõesparticulares, e por meio disso, controlar a direção de irradiação da antena decoaxial. Isto é particularmente importante se a densidade de campoeletromagnético de campo perto e / ou de campo longe necessita sercontrolada em áreas sensitivas tal como as áreas que contem equipamentosensitivo a interferências eletromagnéticas (EMI).
Um primeiro condutor de blindagem 4 é disposto em torno dodielétrico 2 e da tira condutora 3, respectivamente, onde o primeiro condutorde blindagem 4 tem aberturas 41 distribuídas na direção longitudinal docondutor interno 1. Assim sendo, o primeiro condutor de blindagem 4 éarrumado tal que a energia eletromagnética passa através das aberturas 41. Oprimeiro condutor de blindagem 4 é disposto de forma coaxial em torno dodielétrico 2 e da tira condutora 3. O condutor de blindagem 4 pode ser umamalha em chapa ou em trança. O requisito importante para o condutor deblindagem material 4 é que ele contenha aberturas através das quais a energiaeletromagnética pode irradiar ou acoplar. Ainda, um segundo condutor deblindagem 5 é disposto em torno do primeiro condutor de blindagem 4, ondeo segundo condutor de blindagem 5 é adaptado para cobrir, pelo menos, anúmero das aberturas 41 do primeiro condutor de blindagem 4 em uma seçãoblindada, tal como Sl a S12 mostrado na Figura 1. Nessas seções blindadasSl a S12, a energia eletromagnética é prevenida de passar para ou do lado defora de uma antena dentro da respectiva seção blindada. O segundo condutorde blindagem 5 pode ser chapa ou qualquer outro material condutivoadequado. Uma jaqueta não condutora 6 pode ser disposta sobre todos oscomponentes da antena de cabo coaxial 10.
Os vários componentes da antena coaxial com fuga 10 dapresente invenção são ilustrados nas Figuras nas modalidades respectivas. Porexemplo, o segundo condutor de blindagem 5 pode ser disposto por baixo doprimeiro condutor de blindagem 4, onde o segundo condutor de blindagem 5 éarrumado para mascarar, pelo menos, um número das aberturas 41 doprimeiro condutor de blindagem 4 nas seções blindadas Sl a S12.Conseqüentemente, tal condutor de blindagem 5 é arrumado de formadescontínua na direção longitudinal de uma antena definindo porções nãomascaradas do primeiro condutor de blindagem 4 na direção longitudinal daantena. Tais porções não mascaradas ASl a AS12 do primeiro condutor deblindagem 4 são adaptada tal que a energia eletromagnética passa através dasporções não mascaradas ASl a AS12. Assim sendo, as porções nãomascaradas ASl a AS12 são adaptadas para funcionarem como seções deantenas. Mais ainda, a tira condutora 3 pode ser disposta por baixo, entre, ousobre ambos do primeiro condutor de blindagem 4 e do segundo condutor deblindagem 5.
De acordo com a modalidade da Figura 1, o segundo condutorde blindagem 5 é arrumado de forma descontínua na direção longitudinal daantena 10 definindo porções não cobertas ASl a AS12 do primeiro condutorde blindagem 4, arrumado de forma descontínua e em localizações discretasna direção longitudinal da antena. O mesmo princípio básico pode seraplicado quando o segundo condutor de blindagem 5 é disposto por baixo doprimeiro condutor de blindagem 4 definindo porções não mascaradas ASl aAS12 do primeiro condutor de blindagem 4 na direção longitudinal da antena.Particularmente, de acordo com a Figura 1, o segundo condutor de blindagem5 compreende múltiplas seções tubulares Sl a S12, como mostrado na vistatransversal seccional da Figura 3 por meio do numerai de referência 5. Taismúltiplas seções tubulares são arrumadas de forma descontínua na direçãolongitudinal da antena 10 definindo as porções não mascaradas ou nãocobertas discretas ou descontínuas ASl a AS12 entre as seções tubulares SlaS12, as quais porções não mascaradas ou não cobertas ASl a AS12 sãotambém de forma em anel ou tubular e funcionam como seções de antena docabo coaxial com fuga 10. Ao contrário, as seções blindadas Sl a S12fornecem função de blindagem (função de não antena).
Particularmente, o comprimento axial de cada uma das seçõestubulares Sl a S12 é feito mais propriamente grande e é, por exemplo,distintamente maior do que a metade do comprimento de onda dasfreqüências de operação. Ondas de superfície serão permitidas para espalhar.
De modo a fornecer função de blindagem, o segundo condutorde blindagem 5 é arrumado para ser acoplado de forma elétrica ao primeirocondutor de blindagem 4 dentro das seções blindadas Sl a S12, pelo menos,com relação as respectivas freqüências de operação quando a antena 10 estáem operação. Particularmente, o primeiro condutor de blindagem 4 e osegundo condutor de blindagem 5 mantêm contato galvânico cada um com ooutro, tal que o segundo condutor de blindagem 5 está em potencial de terraquando o primeiro condutor de blindagem 4 é acoplado ao potencial de terra.Assim sendo, o primeiro condutor de blindagem 4 irradia ou acopla a energiaeletromagnética para o lado de fora do condutor de blindagem 4 sobre seucomprimento completo, i.e. sobre o comprimento completo da antena de cabocoaxial conforme o primeiro condutor de blindagem 4 é arrumado sobre ocomprimento completo da antena. Este primeiro condutor de blindagem 4 éassim sendo, arrumado para fornecer a função de antena da antena coaxialcom fuga 10. Ao contrário, o segundo condutor de blindagem 5 é arrumadopara fornecer função de bloqueio dentro das seções blindadas descontínuas Sla S12 prevenindo a energia eletromagnética de passar para o lado de fora daantena dentro das respectivas seções blindadas Sl a S12.
Por conseguinte, a energia eletromagnética da antena de cabocoaxial 10 é transmitida através das porções não mascaradas ou não cobertasASl a AS12, onde o segundo condutor de blindagem 5 fornece aberturas. Alargura L dessas porções não mascaradas ou não cobertas ASl a AS12 podeser variada de modo a sintonizar a antena para freqüências específicas e paraajustar perda de retorno e perda de acoplamento. Mais ainda, cada uma dasseções AS2 a ASl 1 é arrumada em uma respectiva distância Xl a XlO a partirda seção AS1, as quais distâncias podem variar conforme se considera suarelação de uma para a outra. Particularmente, as porções não mascaradas ounão cobertas ASl a AS12 podem ter uma distância entre elas na direçãolongitudinal da antena que varia ao longo do comprimento da antena.
Particularmente, tal distância pode variar em uma maneira aleatória ao longodo comprimento da antena para evitar ressonâncias periódicas. Assim sendo,as distâncias mostradas Xl a XlO como mostrado na Figura 1 podem serescolhidas em uma maneira aleatória particularmente evitando porções nãomascaradas ou não cobertas ASl a AS12 espaçadas de forma eqüidistante.
Em combinação, a largura L das porções ASl a AS12 e a distância entre elaspodem ser variadas de modo a sintonizar uma antena para freqüênciasespecíficas e para ajustar perda de retorno e perda de acoplamento.
Porque sinais precisam ser transportados de forma longitudinalao longo da antena de cabo coaxial 10, o condutor de blindagem 4 estruturadoaberto também é disposto de forma coaxial em torno da antena de cabocoaxial 10, onde o condutor de blindagem 4 é disposto em torno do cabo aolongo de seu comprimento inteiro tal que a condutividade é mantida de formalongitudinal. Porque da estrutura aberta do condutor de blindagem 4, contudo,a energia eletromagnética é permitida para acoplar ou irradiar através daestrutura aberta do condutor de blindagem 4 nas aberturas 41.
Na Figura 5, é mostrado uma vista de lado das partes de umaoutra antena coaxial com fuga exemplar de acordo com uma modalidade dapresente invenção. De acordo com esta modalidade, o condutor interno ou docentro 1 compreende uma diferente estrutura de acordo com os princípiosconforme descrito na US 5 500 488 A. De acordo com esta modalidade, ocondutor interno 1 é arrumado em torno de um núcleo de plástico 11 onde ocondutor interno compreende duas camadas 12 e 13. A camada internacamada 12 é na forma de uma película condutora elétrica enrolada de formahelicoidal e se sobrepondo, ao passo que a camada externa 13 é na forma defios em paralelo que estão em contato elétrico com a camada interna 12. Acamada 12 pode ser na forma de uma película de cobre banhada em prataenrolada em torno do núcleo de plástico 11, onde na presente modalidade umacombinação de condutores de cobre banhados em prata retorcidos em círculo13 é aplicada sobre a película de cobre 12. O dielétrico 14 cobre o condutorinterno 1. Com tal construção um cabo coaxial elétrico compatível com bandaampla de freqüência alta pode ser fornecido o qual combina propriedades detransmissão de banda ampla de freqüência alta que satisfazem a necessidadede um cabo coaxial de baixa atenuação o qual otimiza propriedadesmecânicas e elétricas desejadas assim como custos de fabricação, emcombinação com propriedades de antena como descrito aqui
Figura 4 mostra a vista de lado de uma outra antena coaxialcom fuga exemplar de acordo com uma outra modalidade da presenteinvenção mostrando distâncias concretas entre as respectivas porções ASl a, AS10. De acordo com este exemplo, uma largura L das porções ASl a ASlOé mantida constante sobre o comprimento mostrado do cabo.
A presente invenção por conseguinte sugere um protetor deduas camadas adaptado para melhorar as propriedades de uma antena coaxialcom fuga. Particularmente, ambas camadas de blindagem contudo permitemcurvatura de cabo, já que a segunda camada de blindagem compreendendo osegundo condutor de blindagem cobre ou mascara as aberturas da primeiracamada de blindagem compreendendo o primeiro condutor de blindagemsobre partes consideráveis do comprimento do cabo, a perda longitudinal domodo de transmissão do pode ser reduzida, de forma significativa. Istopermite uma combinação de um projeto flexível com baixa perdalongitudinal. A quantidade de perda transversal ou irradiação assim como alargura de banda e comprimento de alcance do cabo coaxial com fuga podemser controladas pela cobertura da primeira camada de blindagem, ou pelamáscara da primeira camada de blindagem, respectivamente, e o comprimentodas porções não mascaradas ou não cobertas da primeira camada deblindagem (as aberturas da segunda camada de blindagem). Isto permiteaplicação desta invenção para muitas aplicações. Isto tem importânciaespecífica quando grande largura de banda e longo comprimento de alcance,em combinação com a flexibilidade são exigidos, tal como em aplicaçõesaeroespaciais.
O Requerente tem produzido exemplos da antena de cabocoaxial inventiva e comparado-os com cabos coaxiais convencionais. Essesexemplos e resultados dos testes são reportados abaixo.
Exemplo 1:
Uma antena coaxial de acordo com a presente invenção foiconstruída como mostrado na Figura 4. Os seguintes testes foram efetuados demodo a testar a efetividade prática da invenção proposta.Os raios de curvatura foram medidos enrolando a antena decabo coaxial da Figura 4 180° em torno de mandris de vários diâmetros emedindo a mudança na impedância característica. A impedância característicafoi medida usando um Time Domain Reflectometer [Tektronix TDS 8000com um módulo de amostragem de TDR 80E04]. Os resultados mostraramque a mudança na impedância característica foi menos do que 1 Ohm paradiâmetros de mandril maiores do que ou igual a 32 mm. Este teste deu umaboa indicação que a antena de cabo coaxial poderia ser usada em aplicaçõesexigindo curvaturas e / ou alguma flexibilidade.
A resposta de freqüência da antena de cabo coaxial doExemplo 1 foi medida usando um Agilent 8753ES Vector Network Analyzer.Ambas, Perda de Inserção S21 e Perda de Retorno Sll forma medidas sobreum intervalo de freqüências de 300 kHz a 6 GHz. Para obter um nível dedesempenho básico, primeiro essas medições foram efetuadas com a antenade cabo coaxial do Exemplo 1 antes das aberturas serem colocadas nosegundo condutor de blindagem externo (atenuação longitudinal) e segundoapós tais aberturas terem sido introduzidas na antena de cabo coaxial(atenuação longitudinal e transversal). Os resultados foram como a seguir: ocabo básico (não antena) teve Perda de Inserção longitudinal de 0,19 dB/mem 2,5 GHz e 0,31 dB/m em 6 GHz. Após as aberturas terem sidointroduzidas, uma combinação, de perda longitudinal e transversal foi medidapara ser 0,24 dB/m em 2.5 GHz e 0,57 dB/m em 6 GHz. Perdas de Retorno daantena de linha com fuga fio medida para ser menos do que -18 dB parafreqüências menores do que 6 GHz. Em adição, uma medida de Impedânciade Transferência foi efetuada para derivar uma eficiência de antena usandoum Vector Network Analyzer ZVCE da Rhode & Schwarz. O teste foiefetuado em uma sala blindada. O método de injeção de fio descrito noconjunto de padrões International Electrotechnical Commission IEC 61 196-1foi implementado sobre um intervalo de freqüência de 20 kHz a 3 GHz. Aamostra do teste foi uma antena de cabo coaxial de comprimento de 0,5 mcom uma abertura. Ambas as extremidades forma terminadas em presas delatão para fornecer condições de aterramento definidas. A eficiência da antenafoi medida de -15 dB em 800 MHz e de -10 dB em 2.5 GHz. Essesexperimentos mostraram que a antena de cabo coaxial de fuga / de irradiaçãodo Exemplo 1 exibiu grande largura de banda, i.e. 400 MHz a 6 GHz.
Um outro experimento efetuado foi pendurar a antena de cabocoaxial do Exemplo 1 em uma situação prática representando um sistema emuso: uma rede d WLAN rede foi estabelecida usando a antena de cabo coaxialdo exemplo entre dois computadores. O ponto de acesso da WLAN [ SMCEliteConnect Universal Wireless Access Point SMC2555W-AG] foiconectado a 60 m da antena de cabo coaxial deste exemplo. Uma seção de 10m foi suspensa cerca de 2 metros acima do chão e um receptor foiposicionado em vários pontos por baixo da antena suspensa e o desempenhofoi medido. O receptor compreendeu um computador de comunicação móvel [Dell® Latti- tude] com um cartão de LAN sem fio [ SMC EliteConnectUniversal Wireless Cardbus Adapter SMC2536W-AG). A qualidade do elo decomunicação da WLAN foi medida usando softwares que veio com a antenada WLAN e indicou uma qualidade de elo de comunicação máxima dentro deuma distância de 5 metros da antena suspensa.
Enquanto modalidades particulares da presente invençãoforam ilustradas e descritas aqui, a presente invenção deve não ser limitada atais ilustrações e descrições. Deve ser aparente que mudanças e modificaçõespodem ser incorporadas e representadas como parte da presente invençãodentro do escopo das reivindicações.
Claims (13)
1. Antena coaxial com fuga (10), compreendendo:- um condutor interno (1),- um dielétrico (2) em torno do condutor interno (1),- primeiro condutor de blindagem (4) disposto em torno dodielétrico (2), o primeiro condutor de blindagem tendo aberturas (41)distribuídas na direção longitudinal do condutor interno (1) e sendo adaptadotal que a energia eletromagnética passa através das aberturas(41),caracterizada pelo fato de queum segundo condutor de blindagem (5) disposto em torno doprimeiro condutor de blindagem (4), o segundo condutor de blindagem (5)sendo adaptado para cobrir, pelo menos, um número das aberturas (41) doprimeiro condutor de blindagem em uma seção blindada (SI -S12) onde osegundo condutor de blindagem (5) é arrumado de forma descontínua nadireção longitudinal da antena (10) definindo seções de blindagem tubular(SI-S12) e porções não cobertas (ASl - AS12) do primeiro condutor deblindagem (4) na direção longitudinal da antena que são adaptadas tal que aenergia eletromagnética passa através das porções não cobertas (ASl - AS12),e em que cada uma das seções de blindagem tubular (SI-S12) tem umcomprimento axial distintamente maior do que metade de um comprimentode onda de freqüências de operação para prevenir a energia eletromagnéticade passar para fora da antena dentro de cada uma das seções de blindagem (SI-S12).
2. Antena coaxial com fuga (10), compreendendo:- um condutor interno (1),- um dielétrico (2) em torno do condutor interno (1),- um primeiro condutor de blindagem (4) disposto em torno dodielétrico (2), o primeiro condutor de blindagem tendo aberturas (41)distribuídas na direção longitudinal do condutor interno (1) e sendo adaptadotal que a energia eletromagnética passa através das aberturas(41),caracterizada pelo fato de queum segundo condutor de blindagem (5) disposto por baixo doprimeiro condutor de blindagem (4), o segundo condutor de blindagem (5)sendo adaptado para mascarar, pelo menos, a número das aberturas (41) doprimeiro condutor de blindagem em uma seção blindada (SI - S12) paraprevenir a energia eletromagnética de passar para fora da antena dentro daseção blindada (SI - S12),onde o segundo condutor de blindagem (5) é arrumado deforma descontínua na direção longitudinal da antena (10) definindo porçõesnão mascaradas (ASl - AS12) do primeiro condutor de blindagem (4) nadireção longitudinal da antena que são adaptadas tal que a energiaeletromagnética passa através das porções não mascaradas (ASl - AS12).
3. Antena coaxial com fuga de acordo com a reivindicação 1ou 2, caracterizada pelo fato de que o segundo condutor de blindagem (5)compreende múltiplas seções tubulares (5, Sl -S12) arrumadas de formadescontínua na direção longitudinal da antena (10) definindo as porções nãomascaradas ou não cobertas (ASl - AS12), respectivamente, do primeirocondutor de blindagem (4) entre as seções tubulares (SI - S12).
4. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o segundo condutor deblindagem (5) é arrumado para ser acoplado de forma elétrica ao primeirocondutor de blindagem (4) dentro da seção blindada (SI - S12), pelo menos,quando a antena (10) está em operação.
5. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o primeiro condutor deblindagem (4) e o segundo condutor de blindagem (5) mantêm contatogalvânico cada um com o outro.
6. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 5, ainda caracterizada pelo fato de compreender uma tiracondutora (3) disposta de forma longitudinal ao longo da seção decircunferência do dielétrico (2) para formar uma segmento blindado (31) deaberturas mencionadas (41) e um segmento não blindado (32) das aberturasmencionadas (41), em que a energia eletromagnética mencionada passaatravés das aberturas mencionadas (41) no segmento não blindado (32) dasaberturas mencionadas.
7. Antena coaxial com fuga de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo fato de que o primeiro condutor de blindagem (4) e osegundo condutor de blindagem (5) são acoplados de forma elétrica através datira condutora mencionada (3).
8. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o primeiro condutor deblindagem (4) compreende uma estrutura aberta de condutores de fio que nãocobrem a superfície inteira da camada (2, 3) por baixo.
9. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o primeiro condutor deblindagem (4) compreende uma chapa condutora estruturada aberta, umamalha condutora, fios em paralelo ou fios trançados.
10. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que as porções nãomascaradas ou não cobertas (ASl - AS12), respectivamente, do primeirocondutor de blindagem (4) têm uma distância (XI - X10) entre elas na direçãolongitudinal da antena (10) que varia ao longo do comprimento da antena(10), particularmente varia em uma maneira aleatória ao longo docomprimento da antena evitando ressonâncias periódicas.
11. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que as porções nãomascaradas ou não cobertas (ASl - AS12), respectivamente, do primeirocondutor de blindagem (4) têm uma largura (L) na direção longitudinal daantena (10) que varia ao longo do comprimento da antena (10).
12. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o condutor interno (1)compreende um metal condutor (12, 13) enrolado em torno de um núcleo deplástico (11).
13. Antena coaxial com fuga de acordo com uma dasreivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que o condutor interno (1) éarrumado em torno de um núcleo de plástico (11) e em que o condutor internoainda compreende duas camadas (12, 13) com uma camada interna (12) naforma de uma película condutora elétrica enrolada de forma helicoidal e sesobrepondo e uma camada externa (13) na forma de fios em paralelo queestão em contato elétrico com a camada interna (12).
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