ES2244185T3 - Aparato para el seguimiento de satelites moviles. - Google Patents
Aparato para el seguimiento de satelites moviles.Info
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- H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device
Abstract
Aparato de transmisión y/o de recepción de señales para un sistema de comunicaciones por satélites en movimiento, que comprende medios de enfoque pluri- direccionales (2) de tipo lente simétrica con una superficie de enfoque (5) que comprende una pluralidad de puntos focales, caracterizado por que comprende: - una serie continua de elementos radiantes o grupo de elementos radiantes (6) transmisores y/o receptores independientes, estando situados dichos elementos radiantes (6) en la proximidad de puntos focales de dicha superficie de enfoque (5); - unos medios de conmutación electrónicos (21, 23, 30, 32, 40, 41, 42, 43) acoplados a los elementos radiantes (6) para conmutar el funcionamiento de, al menos, un primer elemento (6a) asociado a un primer punto focal y un segundo elemento (6p) asociado a un segundo punto focal con circuitos de tratamiento de las señales transmitidas y/ o recibidas (22, 24, 31, 33), correspondiendo dichos puntos focales a las posiciones respectivas de un primer (11) y de un segundo (12) satélites en un instante dado; y - unos medios de control (36, 46) de los medios de conmutación (21, 23, 30, 32, 40, 41, 42, 43) para determinar en dicho instante dado, al menos, de dichos primer (6a) y segundo (6p) elementos que corresponde a las posiciones respectivas de los primer (11) y segundo (12) satélites.
Description
Aparato para seguimiento de satélites
móviles.
La presente invención hace referencia a un
aparato de transmisión y/o de recepción de señales para un sistema
de comunicación por satélites en movimiento.
Hasta ahora, las telecomunicaciones comerciales
vía satélite se realizaban prácticamente en su totalidad a través de
satélites geoestacionarios, especialmente interesantes debido a sus
posiciones relativas inamovibles en la esfera celeste. Ahora bien,
el satélite geoestacionario presenta inconvenientes graves, como las
importantes atenuaciones de las señales transmitidas vinculadas a la
distancia que separa las antenas que utilizan el satélite
geoestacionario (al ser del orden de 36.000 Km, las pérdidas
correspondientes ascienden aproximadamente a 205 dB en la banda Ku)
y los retardos producidos en la transmisión (normalmente, del orden
de 250 ms a 280 ms), que son claramente perceptibles y resultan
especialmente molestos en el caso de aplicaciones en tiempo real,
como la telefonía, la videoconferencia, etc. Por otra parte, la
órbita geoestacionaria situada en el plano ecuatorial plantea un
problema de visibilidad en las regiones de latitudes elevadas, al
ser los ángulos de elevación muy débiles en las regiones próximas a
los polos.
Las alternativas al empleo del satélite
geoestacionario son:
- -
- La utilización de satélites en órbitas elípticas inclinadas, estando entonces el satélite casi estacionario por encima de la región situada en la latitud de su apogeo durante un período que puede ascender a varias horas.
- -
- La puesta en explotación de constelaciones de satélites en órbitas circulares, en especial en órbita baja ("Low Earth Orbit" o LEO, en inglés) o en órbita media ("Mid Earth Orbit" o MEO, en inglés), pasando por turnos los satélites que componen la constelación por el interior de la zona de visibilidad del terminal de usuario durante un período que varía desde unos diez minutos a alrededor de una hora.
En ambos casos, el servicio no puede garantizarse
permanentemente mediante un solo satélite, exigiendo la continuidad
del servicio el paso de varios satélites, uno tras otro, por encima
de la zona de servicio.
La invención tiene por tanto por objeto la
realización de un aparato de antenas para el seguimiento de
satélites en movimiento que siguen trayectorias predefinidas,
permitiendo captar al menos dos satélites que pasan uno tras otro
por la zona de visibilidad del aparato.
A estos efectos, la invención tiene por objeto un
aparato de transmisión y/o de recepción de señales para un sistema
de comunicaciones por satélites en movimiento, que comprende unos
medios de enfoque pluri-direccionales del tipo de
lente simétrica que poseen una superficie de enfoque que comprende
una pluralidad de puntos focales, caracterizado porque
comprende:
- -
- una serie continua de elementos radiantes o de grupos de elementos radiantes que son transmisores y/o receptores independientes, estando dichos elementos radiantes dispuestos en las proximidades de puntos focales de dicha superficie de enfoque;
- -
- unos medios de conmutación electrónicos acoplados a los elementos radiantes para poner en funcionamiento al menos un primer elemento asociado a un primer punto focal y un segundo elemento asociado a un segundo punto focal con circuitos de tratamiento de señal transmitida y/o recibida, correspondiendo dichos puntos focales a las posiciones respectivas de un primer y de un segundo satélites en un instante dado;
- -
- medios de control de los medios de conmutación para determinar en dicho instante dado, al menos, dicho primer elemento y al menos dicho segundo elemento correspondientes a las respectivas posiciones del primer y del segundo satélites.
El término "activo" se atribuirá a cualquier
elemento que realice intercambios con un satélite, también
denominado "activo" la mayor parte de los datos útiles,
mientras que el término "pasivo" designará a cualquier otro
elemento que intercambie con otro satélite denominado "pasivo"
datos de señalización y un número limitado de datos útiles.
De este modo, el sistema de acuerdo con la
invención permite emitir y/o captar al menos dos haces, enfocados a
lugares diferentes y no sufrir un retardo en la conmutación en el
momento de efectuarse la conmutación de un primer satélite a
otro.
Según un modo de realización, los medios de
conmutación comprenden unidades de conmutación que comprenden unos
primeros conmutadores con una entrada conectada al circuito de
tratamiento de señal de transmisión y con N x M salidas conectadas a
los N x M elementos radiantes y/o unos segundos conmutadores con N x
M entradas conectadas a los N x M elementos radiantes y con una
salida conectada al circuito de tratamiento de señal recibida para
las señales de recepción, presentándose la serie de elementos
radiantes como una matriz de elementos con N filas y M columnas.
Según un modo de realización, el número entero N
está predeterminado de forma que el aparato presente, al efectuar el
seguimiento de los satélites, un diagrama de radiación que puede
inclinarse de 10º a 90º en elevación.
El número entero N está predeterminado de forma
que permita una visibilidad azimutal alrededor de un valor de azimut
preajustado. En la presente solicitud, elevación se entenderá como
el ángulo existente entre el plano horizontal y el rayo R que
atraviesa el centro del aparato y el satélite en el plano
instantáneo de la trayectoria. También se define el azimut como el
ángulo formado entre dicho rayo R y la vertical en el plano
transversal al plano instantáneo de la trayectoria.
En el caso particular que las trayectorias de los
satélites en movimiento sean estacionarias o se mantengan próximas
unas a otras, el número entero M se selecciona, de forma que se
garantice el seguimiento de estas mediante un ajuste azimutal del
haz en torno a un valor de azimut preajustado.
Será una ventaja aumentar M y respectivamente N
en una unidad para una variación en ganancia de \pm 0,5 dB en
azimut y respectivamente en elevación en torno a una dirección de
radiación dada correspondiente al nivel máximo.
Según un modo de realización, la serie de
elementos radiantes, los medios de conmutación y los circuitos de
tratamiento de señal de transmisión y/o recepción están dispuestos
sobre una misma capa de un substrato.
La serie de elementos radiantes está grabada
sobre una primera capa de un substrato sobre la cual se dispone una
segunda capa que comprende dichos conmutadores y los circuitos de
tratamiento de señal de transmisión y/o de recepción.
La serie de elementos radiantes está grabada
sobre una primera capa bajo la cual se han dispuesto una segunda y
una tercera capas que comprenden respectivamente dichos medios de
conmutación y los circuitos de tratamiento de señal de transmisión
y/o de recepción.
Unas primeras líneas de excitación para excitar
los elementos se encuentran grabadas sobre la segunda capa para
transmisión y/o recepción de un primer haz y unas segundas líneas de
excitación están grabadas en la tercera capa para transmisión y/o
recepción de un segundo haz.
Ventajosamente, se encuentran grabadas unas
ranuras en la superficie inferior de la primera capa formando un
plano de masa, de manera que se permita el intercambio de energía
con las capas inferiores.
A fin de permitir un seguimiento del primer
satélite cuando se producen derivas de su trayectoria azimutal
mientras se permanece a la espera del segundo satélite en su
trayectoria nominal, el aparato comprende unos primeros y segundos
medios de soporte independientes y adyacentes a la superficie de
enfoque sobre los cuales se encuentra dispuesta la serie continua de
elementos radiantes. De este modo, esta última solución resulta
ventajosa, especialmente en el caso de que los satélites en
movimiento puedan presentar unas importantes variaciones azimutales.
En especial, permite reducir el valor del número entero M a 1, lo
que corresponde a un seguimiento electrónico en elevación,
garantizando el seguimiento azimutal de forma mecánica.
Ventajosamente, dichos primeros y segundos medios
de soporte se encuentran acoplados a unos medios de accionamiento
que comprenden unos medios de rotación de los primeros y segundos
medios de soporte para orientar estos últimos a fin de permitir el
seguimiento azimutal de satélites.
Preferiblemente, dichos medios de rotación
comprenden un eje de rotación que atraviesa el centro de la lente de
Luneberg, alrededor del cual pueden girar dichos primeros y segundos
medios de soporte.
De acuerdo con un modo de realización, el aparato
comprende unos medios de control para controlar los motores de los
elementos y unos medios de accionamiento.
Según un modo de realización, el elemento de
enfoque del aparato consiste en una lente de Luneberg esférica.
Preferiblemente, el aparato está destinado al
seguimiento de satélites en movimiento.
Resulta ventajoso el hecho de que el aparato
incluya igualmente unos medios de transmisión y/o de recepción
situados en la proximidad de un punto de la superficie de enfoque
del aparato y que puedan estar permanentemente comunicados al menos
con un satélite geoestacionario. Preferiblemente, este tercer
elemento está fijo.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción del siguiente ejemplo de
realización que se facilita a modo de ejemplo, sin limitaciones,
haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:
La figura 1.a representa un esquema de un corte
vertical de un modo de realización del aparato de seguimiento de
acuerdo con la invención.
La figura 1.b representa una vista esquemática
del aparato de acuerdo con la invención y representado en la figura
1.a, siguiendo la línea de corte A-A.
La figura 2.a representa un esquema de una
variante del aparato de seguimiento de las figuras 1.a y 1.b;
La figura 2.b representa una vista del aparato de
acuerdo con la invención representada en la figura 2 siguiendo la
línea de corte B-B.
La figura 3.a es una vista detallada de la zona D
mostrada en la figura 1.b y representa un corte vertical de una
primera capa de pastillas respecto al espacio de radiación, una
segunda capa de circuitos de alimentación de dichas pastillas
capaces de emitir un primer haz y una tercera capa de circuitos de
alimentación de dichas pastillas 16 capaces de emitir un segundo
haz.
La figura 3.b representa los distintos circuitos
que comprende la segunda capa de la figura 3.a.
La figura 3.c representa los distintos circuitos
que comprende la tercera capa de la figura 3.a.
La figura 4.a es una vista detallada de una
variante de la zona D de la figura 1.a, y representa la primera capa
de elementos radiantes orientados hacia el espacio de radiación, una
segunda capa de tratamiento de señal a transmitirse y una tercera
capa de tratamiento de señal recibida.
La figura 4.b representa la segunda capa de
tratamiento de las señales emitidas de la figura 4.a.
La figura 4.c representa la tercera capa de
tratamiento de señales recibida de la figura 4.a.
La figura 5 representa las ranuras sobre la cara
opuesta a la cara que comprende los elementos radiantes de la
primera capa.
A fin de simplificar la descripción, se
utilizarán las mismas referencias utilizadas en estas últimas
figuras para designar los elementos que desempeñan funciones
idénticas.
Según el modo de realización descrito en las
figuras 1.a y 1.b, el aparato de seguimiento comprende una lente de
Luneberg 2 esférica, rellena de un material dieléctrico de
características en sí conocidas. En los dos extremos de un diámetro
4 está equipada con dos botones de regulación 3. El plano
transversal al corte de la figura 1.a que atraviesa el diámetro 4
delimita dicha lente 2 en dos hemi-esferas 2_{1} y
2_{2}, estando situada la hemi-esfera 2_{1}
frente al espacio de radiación en el que se encuentran los satélites
1_{1} y 1_{2}, mientras que la hemi-esfera
2_{2} está enfrentada en su superficie de enfoque 5 a un conjunto
de elementos radiantes 6. Este conjunto 6 está apoyado sobre un
casquete 61 eléctricamente transparente (construido en espuma de
poliestireno) que adopta la forma de la hemi-esfera
2_{2} desempeñando así la función de interfaz entre esta última y
el conjunto 6. El conjunto 6 y el casquete 61 tienen la forma de un
semi-arco de sección rectangular. Los elementos
radiantes 6 están formados por pastillas 7 ("patch" en lengua
inglesa) cuya disposición se explicará más adelante. El satélite
1_{1} se encuentra en la zona de visibilidad de la pastilla activa
6_{a} mientras que el satélite 1_{2} se encuentra en la zona de
visibilidad de la pastilla 6_{p} a la espera de un seguimiento
activo. En el corte de la figura 1.b debe destacarse que la pastilla
6_{a} permite apuntar al satélite 1_{1}. Los botones de
regulación 3 permiten el ajuste de la orientación azimutal del
aparato al efectuarse su instalación, como lo muestra la doble
flecha 60. El aparato está conectado a una unidad interior en el
habitáculo en el que se encuentra el aparato, siendo dicha unidad un
decodificador de televisión no representado en las figuras.
La figura 2.a representa una doble capa de
fuentes primarias 8 y 9 situadas respectivamente sobre unos soportes
independientes 10 y 11. Al ser independiente el ajuste mecánico del
azimut de los soportes 10 y 11, la fuente primaria 8_{a} activa
puede seguir orientada hacia el satélite 1_{1}, mientras que la
fuente 9_{p} está a la espera de seguir activamente al satélite
1_{2}. Esto no excluye el hecho de que la fuente 9_{p} efectúe
el seguimiento del satélite 1_{2}, pero la banda de frecuencias
que le ha sido asignada para el intercambio de información por el
satélite 1_{2} se ha reducido en relación con la banda de
frecuencias que ha sido asignada para el intercambio de información
entre el satélite 1_{1} y la fuente primaria activa 8_{a}. Esto
se explicará más claramente a continuación.
A las fuentes activas 6_{a}, 8_{a} les
corresponde un haz, denominado activo, 12_{a} mientras que a las
fuentes pasivas 6_{p}, 9_{p} les corresponde un haz, denominado
pasivo, 12_{p}. El control de los soportes 10, 11 se efectúa
respectivamente mediante unos motores 100, 110 cuyo accionamiento
está también controlado por unos medios de control 36, 46 que se
detallan más adelante.
La figura 3.a es una vista detallada de la zona D
mostrada en la figura 1.a y que representa un corte vertical de una
primera capa 13 de pastillas 16 respecto al espacio de radiación,
una segunda capa 14 de circuitos de alimentación de dichas pastillas
16 capaces de emitir/recibir un primer haz, y una tercera capa 15 de
circuitos de alimentación de dichas pastillas 16 capaces de
emitir/recibir un segundo haz. La figura 3.b representa el circuito
de alimentación de las pastillas 16 dispuesto sobre la segunda capa
de la figura 3.a y capaz de excitar el primer haz, mientras que la
figura 3.c muestra unas características idénticas a la figura 3.b
para la excitación del segundo haz. El término "haz" se utiliza
en la presente solicitud para designar cualquier intercambio, tanto
en modo de transmisión como de recepción, entre una pastilla 16 y un
satélite.
La superficie superior de la primera capa 13
presenta las pastillas 16 dispuestas de manera que formen un panel
de N filas y M columnas, siendo en este caso N igual a 4 y M = 3
para simplificar la descripción. Se apreciará que dichos valores se
han tomado a título de ejemplo y que N puede ser del orden de 50
para una cobertura en elevación de 10º a 90º. La superficie inferior
de la capa 13 presenta por su parte una superficie metalizada 18 que
forma un plano de masa común a las tres capas del circuito. Unas
ranuras 19 detalladas en la figura 5 se encuentran grabadas en el
plano de masa 18 que permiten la radiación de ondas entre las
pastillas 16 y la segunda y tercera capa 14, 15. La superficie
inferior de la segunda capa 14 presenta el circuito de alimentación
17 de la pastilla 16 (activa o pasiva) capaz de emitir/captar el
primer haz (activo o pasivo) mientras que la tercera capa 15
comprende el circuito de alimentación 20 de la pastilla 16
(respectivamente pasiva o activa) capaz de emitir/captar el segundo
haz (respectivamente pasivo o activo).
En la figura 3.b, unas líneas de alimentación
excitan las pastillas 16 en sus lados ortogonales. Unas primeras
líneas 17 conducen las señales recibidas por las pastillas 16 y
atacan unos puertos 21 de un conmutador 21 una de cuyas salidas
21_{2} ataca un circuito 22 de conversión de frecuencias para
transmitir las señales transpuestas de este modo en Banda Intermedia
Satélite (o BIS) hacia una unidad interior de un habitáculo no
representado. Cabe señalar que esta banda BIS está normalizada en el
marco de un aparato de comunicaciones de televisión vía satélite. En
el presente ámbito, no es obligatorio adoptar dicha banda para la
transposición en frecuencia intermedia.
Unas segundas líneas 17_{2} proceden de un
segundo conmutador 23 y conducen las señales a emitir hacia el
satélite. El segundo conmutador 23 selecciona la pastilla 16 para
orientarla hacia el satélite. La entrada del conmutador 23 está
conectada a un circuito 24 de conversión de frecuencias cuya entrada
está conectada a la unidad interior del habitáculo.
Cada circuito 22, 24 de conversión de
frecuencias, así como los mencionados en la serie comprenden de
forma en sí conocida, un mezclador 25 y un oscilador local 26 para
la transposición de frecuencias. En una vía descendente, los
circuitos de conversión de frecuencias comprenden igualmente un
amplificador de bajo ruido 27 mientras que, en una vía ascendente,
los circuitos de conversión de frecuencias comprenden un
amplificador de potencia 28.
En la figura 3.c, unas líneas de alimentación
excitan las pastillas 16 por sus lados ortogonales. Unas terceras
líneas 29 conducen las señales recibidas por las pastillas 16 y
atacan unos puertos 30 de un tercer conmutador 30 del cual, una
salida 30_{2} ataca un circuito 31 de conversión de frecuencias
para transmitir las señales transpuestas de este modo en Banda
Intermedia Satélite hacia la unidad interior. Unas cuartas líneas
29_{2} procedentes de un cuarto conmutador 32 conducen las señales
a emitir hacia el satélite. El cuarto conmutador 32 selecciona la
pastilla 16 para su orientación hacia el satélite. La entrada al
conmutador 32 está conectada a un circuito 33 de conversión de
frecuencias cuya entrada está conectada a la unidad interior.
Cabe destacar igualmente que los conmutadores 21,
23 están controlados por unos primeros medios de control 34 que
permiten seleccionar la pastilla 16 capaz de orientarse hacia el
primer satélite, mientras que los conmutadores 30, 32 están
controlados por unos segundos medios de control 35 que permiten
seleccionar la pastilla 16 capaz de orientarse hacia el segundo
satélite. En el presente modo de realización, por ejemplo, el primer
y el segundo medio de control están incluidos en el microcontrolador
36 e comprenden, almacenadas en una memoria 37, informaciones tales
como el histórico de la trayectoria de los satélites, así como un
valor de ganancia que representa el papel de umbral de detección de
un satélite por debajo del cual el microcontrolador 36 deberá
conmutar bien a la pastilla 16 adyacente para efectuar el
seguimiento del satélite, o bien a la pastilla 16 para orientarla
con el segundo haz hacia el segundo satélite. Los conmutadores 21,
23, 30 y 32 son, por ejemplo, chips electrónicos con k patillas de
control conectadas al microcontrolador 36 y con N x M patillas
conectadas a las diferentes pastillas 16 y una patilla de entrada o
de salida.
La figura 4.a es una vista detallada de una
variante de la zona D de la figura 1.a, y representa la primera capa
13 de pastillas 16 orientadas hacia el espacio de radiación, una
segunda capa 37 de tratamiento de las señales a emitir y una tercera
capa 38 de tratamiento de las señales recibidas. La figura 4.b
representa la segunda capa 37 de tratamiento de señal transmitida de
la figura 4.a, mientras que la figura 4.c representa la tercera capa
38 de tratamiento de señal recibida de la figura 4.a.
La superficie inferior de la segunda capa 37
presenta un circuito de alimentación 38 de la pastilla 16 capaz de
emitir el primer y el segundo haz, mientras que la tercera capa 38
comprende el circuito de alimentación 39 de la pastilla 16 capaz de
recibir el primer y el segundo haz.
Es preciso destacar que en las figuras 3.a a 3.c
se observa la vía de recepción y de transmisión según dos
polarizaciones ortogonales. Evidentemente, esto no es obligatorio
pero permite un mejor aislamiento entre las vías de transmisión y de
recepción. La transmisión/recepción del primer haz se lleva a cabo
de acuerdo con dos polarizaciones ortogonales sobre la capa 14, y la
transmisión/recepción del segundo haz se lleva a cabo de acuerdo con
las polarizaciones ortogonales sobre la capa 15.
Por el contrario, se excita la pastilla 16 por
dos lados opuestos para transmitir de forma separada el primer haz y
el segundo haz sobre la capa 37, y para captar de forma separada el
primer haz y el segundo haz sobre la capa 38.
Además, se puede sustituir la estructura que
comprende una sola pastilla 16 sobre la primera capa del substrato
13 por una estructura que incluya dos pastillas separadas por una
capa de substrato, enfrentadas entre sí y que resuenan a frecuencias
notablemente desfasadas a fin de ampliar la banda de frecuencia de
paso.
En la figura 4.b, unas líneas de alimentación 38
excitan las pastillas 16 sobre los lados opuestos. Unas primeras
líneas 38_{1} conducen las señales a transmitir sobre un primer
haz de acuerdo con una polarización, y unas segundas líneas 38_{2}
conducen las señales a transmitir sobre un segundo haz de acuerdo
con la misma polarización. Dichas líneas 38_{1}, 38_{2} están
conectadas respectivamente a un primer y segundo conmutador 40, 41.
Una entrada de cada uno de los conmutadores 40, 41 está conectada a
un circuito convertidor de frecuencias del tipo mencionado
anteriormente.
De la misma manera, en la figura 4.c se
representan unas líneas de alimentación 39 que excitan las pastillas
16 en lados opuestos. Unas primeras líneas 39_{1} conducen las
señales recibidas sobre un primer haz de acuerdo con una
polarización, y unas segundas líneas 39_{2} conducen las señales
recibidas sobre un segundo haz de acuerdo con la misma polarización.
Dichas líneas 39_{1}, 39_{2} están conectadas respectivamente a
un primer y segundo conmutador 42, 43. Una salida de cada uno de los
conmutadores 42, 43 está conectada a un circuito convertidor de
frecuencias del tipo mencionado anteriormente.
El conmutador 40 está controlado por unos
terceros medios de control 44 incluidos en un microcontrolador 46
que permiten seleccionar la pastilla 16 capaz de obtener el haz
óptimo para transmisión al primer satélite, mientras que el
conmutador 41 está controlado por unos cuartos medios de control 45
capaces de obtener el haz óptimo para transmisión al segundo
satélite. Igualmente, el conmutador 42 está controlado por los
terceros medios de control 44 que permiten seleccionar la pastilla
16 capaz de obtener el haz óptimo para la recepción de las señales
procedentes del primer satélite, mientras que el conmutador 43 está
controlado por los cuartos medios de control 45 capaces de obtener
el haz óptimo para la recepción de las señales procedentes del
segundo satélite.
La figura 5 representa las ranuras 19 practicadas
en la cara opuesta a la cara que comprende las pastillas 16 de la
primera capa 13. Unas líneas Pol 11 y Pol 21 excitan la pastilla 16
por unos lados ortogonales que se corresponden con las líneas de
excitación que alimentan las ranuras 19_{3} en el caso del modo de
realización de las figuras 3.a a 3.c. En este caso, una misma
pastilla 16 conduce los datos emitidos y recibidos por un haz. La
excitación mediante los dos lados ortogonales permite la separación
de la vía de recepción y de la vía de transmisión en función de dos
polarizaciones ortogonales. La referencia Pol ij corresponde a la
línea del haz j conducida de acuerdo con la polarización i.
Las líneas Pol 11 y Pol 12 corresponden a la
variante de las figuras 4.a a 4.c. Las líneas Pol 11 y Pol 12
excitan la pastilla 16 por lados opuestos y conducen los datos de la
vía de recepción del primer haz a lo largo de un línea y los del
segundo haz a lo largo de una segunda línea (o los datos de la vía
de transmisión del primer haz a lo largo de una línea y del segundo
haz a lo largo de una segunda línea).
El aparato de acuerdo con la invención funciona
de la forma siguiente: el primer satélite se encuentra previamente
en el campo de visibilidad del aparato. El haz activo asociado a la
pastilla activa sigue al satélite a lo largo de su trayectoria.
Antes de que el primer satélite desaparezca del campo de visibilidad
del aparato, aparece un segundo satélite. El aparato continúa
comunicándose mediante la transmisión/recepción de los datos útiles
del primer satélite, al mismo tiempo que efectúa el seguimiento del
segundo satélite, comunicando únicamente los datos de señalización
de este a los medios de control. La lente de Luneberg tiene, por
ejemplo, un diámetro de 35 cm y el aparato funciona a unas
frecuencias del orden de 12 GHz. El paso de una pastilla a otra se
efectúa cuando las variaciones de ganancia de transmisión/recepción
superan el umbral de \pm 0,5 dB o 1 dB en relación con la
radiación equivalente al nivel máximo. El número entero N se
determinará en función de la cobertura azimutal necesaria teniendo
en cuenta, a título de ejemplo, la regla de un aumento de N de una
unidad para un suplemento de cobertura azimutal de 3º, como en el
ejemplo mencionado más arriba. Evidentemente la elección de M y N
depende, entre otras cosas, de la anchura de los haces, de las
fluctuaciones de ganancia que puede tolerar el aparato y de las
dimensiones de las pastillas 16, que limitan las distancias mínimas
entre ellas.
Los medios de control miden el nivel de la señal
transmitida/recibida a o desde el satélite (activo o pasivo). Desde
el momento en que este se encuentra por debajo de un umbral
predeterminado, estos accionan los conmutadores adecuados para pasar
de una pastilla a otra y determinar la pastilla que permite el mejor
seguimiento del satélite.
Lógicamente, la invención no se limita a los
modos de realización descritos. Por tanto, la lente de Luneberg
puede ser cilíndrica.
Por último, la gestión de la conmutación del
satélite 1_{1} al satélite 1_{2} puede efectuarse de cualquier
otra forma distinta a la imaginada para explicar el funcionamiento
de la presente invención y puede incluir cualquier tipo de método
conocido de acceso múltiple, al menos, a los dos satélites 1_{1},
1_{2} citados.
Claims (13)
1. Aparato de transmisión y/o de recepción de
señales para un sistema de comunicaciones por satélites en
movimiento, que comprende medios de enfoque
pluri-direccionales (2) de tipo lente simétrica con
una superficie de enfoque (5) que comprende una pluralidad de puntos
focales, caracterizado porque comprende:
- -
- una serie continua de elementos radiantes o grupo de elementos radiantes (6) transmisores y/o receptores independientes, estando situados dichos elementos radiantes (6) en la proximidad de puntos focales de dicha superficie de enfoque (5);
- -
- unos medios de conmutación electrónicos (21, 23, 30, 32, 40, 41, 42, 43) acoplados a los elementos radiantes (6) para conmutar el funcionamiento de, al menos, un primer elemento (6_{a}) asociado a un primer punto focal y un segundo elemento (6_{p}) asociado a un segundo punto focal con circuitos de tratamiento de las señales transmitidas y/ o recibidas (22, 24, 31, 33), correspondiendo dichos puntos focales a las posiciones respectivas de un primer (1_{1}) y de un segundo (1_{2}) satélites en un instante dado; y
- -
- unos medios de control (36, 46) de los medios de conmutación (21, 23, 30, 32, 40, 41, 42, 43) para determinar en dicho instante dado, al menos, de dichos primer (6_{a}) y segundo (6_{p}) elementos que corresponde a las posiciones respectivas de los primer (1_{1}) y segundo (1_{2}) satélites.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1
caracterizado porque los medios de control (36,46) comprenden
primeros y segundos (34, 35) o terceros y cuartos (44, 45) medios de
control para determinar el elemento radiante (6_{a}) con el cual
deben efectuarse los intercambios de datos útiles.
3. Aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 2 caracterizado porque la lente es una
lente de Luneberg (2) esférica.
4. Aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aparato
comprende primeros (10) y segundos (11) medios de soporte
independientes y adyacentes a la superficie de enfoque (5) sobre los
cuales se encuentra dispuesta la serie de elementos radiantes
(6).
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4
caracterizado porque dichos primeros (10) y segundos (11)
medios de soporte se encuentran acoplados a unos medios de
accionamiento (3) que comprenden unos medios de rotación (100, 110)
de los primeros (10) y segundos (11) medios de soporte para orientar
estos últimos de forma que se permita el seguimiento azimutal de
satélites (1_{1}, 1_{2}).
6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5
caracterizado porque dichos medios de rotación (100, 110)
tienen un eje de rotación (4) que pasa por el centro de la lente de
Luneberg (2) alrededor del cual dichos primeros y segundos medios de
soporte (10, 11) pueden girar.
7. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones 1
a 6, caracterizados porque los medios de conmutación
comprenden unas unidades de conmutación que comprenden primeros
conmutadores (23, 32, 40, 41) con una entrada conectada al circuito
de tratamiento de las señales de transmisión y con N x M salidas
conectadas a los N x M elementos radiantes y/o segundos conmutadores
(21, 30, 42, 43) con N x M entradas conectadas a los N x M elementos
radiantes y a una salida conectada al circuito de tratamiento de
señales recibidas para las señales de recepción, presentándose la
serie de elementos radiantes como una matriz de elementos con N
filas y M columnas.
8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque el número entero N está predeterminado
de forma que el aparato presente, al efectuar el seguimiento de los
satélites, un diagrama de radiación que pueda inclinarse de 10º a
90º en elevación.
9. Aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la serie de
elementos radiantes (6), los medios de conmutación (21, 23, 30, 32,
40, 41, 42, 43) y los circuitos de tratamiento (25, 26, 28) de
señales de transmisión y/o de recepción están dispuestos sobre una
misma capa (13) de un substrato.
10. Aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la serie de
elementos radiantes (6) está grabada sobre una primera capa (13) de
un substrato bajo la cual se encuentra dispuesta una segunda capa
que comprende dichos conmutadores y circuitos de tratamiento de las
señales de transmisión y/o de recepción.
11. Aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la serie de
elementos radiantes (6) está grabada sobre una primera capa (13)
bajo la cual se encuentran dispuestas una segunda (14, 37) y tercera
(15,38) capas que comprenden, respectivamente, dichos medios de
conmutación (21, 23, 30, 32, 40, 41, 42, 43) y los circuitos de
tratamiento (25, 26, 28) de señales de transmisión y/o de
recepción.
12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10 u
11, caracterizado porque primeras líneas de excitación para
excitar los elementos (6) están grabadas sobre la segunda capa (14)
para la transmisión y/o recepción de un primer haz, estando grabadas
sobre la tercera capa (15) segundas líneas de excitación para
transmisión y/o recepción de un segundo haz.
13. Aparato de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el aparato
comprende, asimismo, unos medios de transmisión y/o recepción (49)
situados en la proximidad de un punto de la superficie de enfoque
(5) del aparato de comunicación con, al menos, un satélite
geoestacionario (1_{3}).
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