ES2263987T3 - Dispositivo de calibracion para una bateria de antenas conmutable, asi como ek cirespondiente procedimeinto de operacion. - Google Patents
Dispositivo de calibracion para una bateria de antenas conmutable, asi como ek cirespondiente procedimeinto de operacion.Info
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Abstract
Equipo de calibración para una batería de antenas, que incluye al menos una batería de antenas (1) con al menos dos columnas (7) verticales con en cada caso varios emisores (3, 3¿) dispuestos uno sobre otro, estando asignadas a las varias columnas (7) en las que están dispuestos los varios emisores (3, 3¿), entradas (15) a las cuales está preconectada una red de formación del haz (17), cuyas salidas (21) están conectadas en cada caso con una entrada (15) asociada de la batería de antenas, a través de la cual se alimentan los emisores (3, 3¿) previstos en una columna, generando la red de formación del haz (17), en función de la entrada (19.1 a 19.4) conectada, para lograr una dirección del haz diferente en la dirección azimutal, otra relación de fase entre los emisores (3, 3¿) dispuestos en las distintas columnas (7), y estando alimentadas al respecto al menos dos entradas (19.1, 19.2, 19.3, 19.4) a través de un cable de alimentación (23) común o mediante cables de alimentación (23) separados, caracterizada por las siguientes particularidades - el equipo de calibración incluye además al menos una sonda (11) dispuesta en el campo de proximidad de los emisores (3, 3¿) y/o al menos un equipo de acoplamiento (111), que está posconectado a la red de formación del haz (17), - el dispositivo de calibración incluye sólo para una parte de las columnas (7) al menos una sonda (11) o al menos un equipo de acoplamiento (111) o al menos un par de equipos de acoplamiento (111). - el equipo de calibración incluye además un equipo de ajuste, preconectado a las entradas (19) de la red de formación del haz (17; 17¿) mediante el cual se elige previamente la posición en fase de las señales llevadas a las entradas (19) de la red de formación del haz (17; 17¿), en función de las señales de salida de las sondas (11), de las que al menos hay una, o bien del equipo de acoplamiento (111), de los que al menos hay uno y - mediante el equipo de ajuste así formado puede preelegirse o modificarse la posiciónen fase en las entradas de la red de formación del haz (17, 17¿) de tal manera que mediante la batería de antenas (1) se generan, además de los lóbulos intermedios que se encuentran en el centro entre dos lóbulos principales, también lóbulos orientados en distintas direcciones de emisión azimutal.
Description
Dispositivo de calibración para una batería de
antenas conmutable, así como el correspondiente procedimiento de
operación.
La invención se refiere a un dispositivo de
calibración para una batería de antenas según el concepto general
de la reivindicación 1.
Una batería de antenas genérica (antena en
grupo) incluye usualmente varios emisores primarios, pero al menos
dos emisores dispuestos uno junto a otro y uno sobre otro, con lo
que resulta un sistema de batería bidimensional. Estas baterías de
antenas conocidas también bajo el concepto "antenas inteligentes
(smart)" se utilizan por ejemplo también en el sector militar
para el seguimiento de objetivos (radar). No obstante, cada vez más
se utilizan estas antenas últimamente también en la telefonía
móvil, también en particular en las gamas de frecuencias 800 MHz a
1000 MHz o bien 1700 MHz a 2200 MHz.
Mediante el desarrollo de nuevos sistemas de
emisores primarios, ya es posible también la configuración de
baterías de antenas polarizadas dualmente, especialmente con una
orientación de polarización de
+ 45º o bien - 45º respecto a la horizontal y vertical respectivamente.
+ 45º o bien - 45º respecto a la horizontal y vertical respectivamente.
Tales baterías de antenas, con independencia de
si están compuestas básicamente por emisores polarizados dualmente
o sólo por emisores polarizados simplemente, pueden utilizarse para
determinar la dirección de la señal que llega. No obstante,
simultáneamente y mediante la correspondiente sintonización de la
posición en cuanto a fase de las señales emitidas introducidas en
las correspondientes columnas, puede modificarse también la
dirección de emisión, es decir, se realiza una formación selectiva
del haz.
Esta orientación de la antena en distintas
direcciones horizontales se realiza por ejemplo mediante una red de
formación del haz
(beam-forming-network). Una tal red
de formación del haz puede estar compuesta por ejemplo por una
llamada matriz de Butler, que por ejemplo presenta cuatro entradas y
cuatro salidas. Esta red genera, en función de la entrada
conectada, otra relación de fase, que es no obstante fija, entre los
emisores en las distintas filas de dipolos. Una estructura de
antenas como la indicada con una matriz de Butler se ha dado a
conocer por ejemplo por la
US-A-6,351,243.
La batería de antenas conocida por la antes
citada patente US, presenta por ejemplo cuatro columnas que se
encuentran discurriendo en dirección vertical y una junto a otra en
dirección horizontal, en las que es en cada caso están alojados
cuatro emisores o equipos emisores uno sobre otro. Las cuatro
entradas para los emisores colocados en cada caso en una columna (a
continuación denominados en parte también entradas de columnas)
están unidos con las cuatro salidas de una matriz de Butler
preconectada. La matriz de Butler presenta por ejemplo cuatro
entradas. Esta red de formación del haz preconectada en forma de una
matriz de Butler genera de la manera usual y en función de la
entrada conectada, es decir, en función de a cuál de las cuatro
entradas está conectado el cable de conexión, otra relación de
fase, que no obstante es fija, entre los emisores en las cuatro
columnas. De esta manera se determinan cuatro distintas
orientaciones de la dirección principal y con ello queda
determinado el lóbulo principal. Con otras palabras, puede ajustarse
por lo tanto la dirección de emisión principal en un plano
horizontal a una posición angular diferente. Además, puede estar
dotada naturalmente básicamente la batería de antenas también de un
equipo Down-Tilt (de inclinación descendente), para
además modificar el ángulo de caída de la dirección principal de
emisión y con ello del lóbulo principal.
Básicamente existen no obstante dos problemas
esenciales en tales baterías de antenas que utilizan redes de
formación del haz correspondientemente preconectadas, por ejemplo en
forma de una matriz de Butler. Por un lado, el ajuste de la
dirección principal en la dirección azimutal sólo es posible según
la secuencia predeterminada, la cual está predeterminada por la
conexión distinta en función de la cantidad de entradas. En una
matriz de Butler por ejemplo con cuatro entradas y cuatro salidas,
pueden de esta manera ajustarse sólo cuatro distintos ángulos
azimutales en la batería de antenas.
Además, existe un problema especial al
preconectar una matriz de Butler para la formación de la dirección,
por cuanto aquí es bastante complicada una calibración, ya que la
posición en fase no está unificada según la matriz de Butler.
Además, reciben varios emisores primarios de la antena una parte de
la señal, independientemente de qué entrada de la matriz de Butler
está conectada.
Por la EP-A-0
877 444, ha de tomarse un equipo de calibración genérico para una
batería de antenas como conocido, estando asignadas a los emisores
entradas, a las cuales está preconectada una red de formación del
haz. Las salidas de la red de formación del haz están unidas con
respectivas entradas asociadas de la batería de antenas, a través
de la cual se alimentan los emisores previstos en una columna. En la
red de formación del haz se genera, en función de la entrada
conectada para lograr una dirección diferente del haz en la
dirección azimutal, otra relación de fase entre los emisores
dispuestos en las distintas columnas, alimentándose al menos dos
entradas por medio de un cable de alimentación común o mediante
cables separados. El equipo de calibración incluye además sondas,
dispuestas en el campo de proximidad de los emisores, al igual que
un equipo de ajuste, asociado a las caídas de la red de formación
del haz y mediante el cual puede ajustarse y/o modificarse la
posición en fase para el límite especial de emisión de entrada de
las señales que pueden llegar.
Finalmente, ha de tomarse como conocida también
por la WO-A-0 156 186 una batería de
antenas con una red de formación del haz (matriz de Butler) y un
equipo de ajuste que está preconectado a las entradas de la red de
formación del haz. El equipo de ajuste aún no es parte de un equipo
de calibración, sino que se utiliza más bien mediante un control
adaptivo para la formación adicional del haz.
Por el contrario, es tarea de la presente
invención lograr un equipo de calibración para una batería de
antenas conmutable, en particular para una batería de antenas con
red de formación del haz preconectada por ejemplo en forma de una
matriz de Butler de tal manera que, mediante una mejor calibración
la batería de antenas pueda ajustarse en la dirección azimutal sin
problemas con una cantidad aún mayor de ángulos distintos respecto
a la dirección de emisión. Además, es tarea de la presente invención
lograr el correspondiente procedimiento para el funcionamiento de
la correspondiente batería de antenas.
La tarea se resuelve en el marco de la invención
en cuanto al equipo de calibración según las particularidades
indicadas en la reivindicación 1. Ventajosos perfeccionamientos de
la invención se indican en las reivindicaciones secundarias.
Ha de considerarse como extremadamente
sorprendente que con una red de formación del haz de por sí ya
conocida, por ejemplo en forma de una matriz de Butler, sea posible
sin más en el marco de la invención e independientemente de las por
ejemplo cuatro entradas diferentes predeterminadas (a través de las
cuales la antena puede ajustarse en cuatro ángulos de emisión
diferentes en la dirección azimutal), ajustar la batería de antenas
en la dirección azimutal adicionalmente en otras orientaciones
angulares. En el marco de la invención, esto es posible alimentando
al menos una entrada de la red de formación del haz por ejemplo en
forma de la matriz de Butler, pero preferentemente al menos dos
entradas de esta red, en la posición de fase correspondientemente
ajustada y calibrada, con lo que es posible en el marco de la
invención generar por ejemplo lóbulos intermedios. Pueden ajustarse
así por lo tanto direcciones de emisión de la batería de antenas en
ángulos intermedios adicionales respecto a los ángulos principales
predeterminados.
No obstante, en el marco de la invención esto
sólo es posible cuando se ha realizado previamente un ajuste de
fases para los emisores alimentados mediante la matriz de Butler,
para que los distintos lóbulos, se sumen en posición correcta en
cuanto a fase en la conexión de por ejemplo dos entradas. Con otras
palabras, se prevé en el marco de la invención una calibración de
las líneas de alimentación a las antenas, para asegurar así que en
las salidas de la red de formación del haz, por ejemplo en forma de
la matriz de Butler, las señales que allí se presentan estén en
igualdad de fase.
Preferentemente esto se realiza pudiendo
desplazar, al menos en cuanto a los emisores dispuestos en algunas
columnas de la batería de antenas, las fases antes de las entradas
de la red de formación del haz, por ejemplo en forma de la matriz
de Butler, de manera que los emisores alimentados sean controlados
correspondientemente cuando hay conexión simultánea de varias
entradas para lograr una basculación deseada del lóbulo.
En una batería de 4 x 4 antenas con cuatro
columnas y en cada caso cuatro emisores o grupos emisores, se
desplazan correspondientemente a la vez preferentemente las
posiciones de fase de todos los emisores.
Preferentemente puede realizarse la calibración
de la posición en fase mediante elementos de ajuste de fase que
están preconectados a las correspondientes entradas de la matriz de
Butler. Alternativamente, esto puede realizarse también mediante
utilización de líneas adicionales preconectadas a la matriz de
Butler, que han de ser elegidas con la longitud adecuada para
realizar el correspondiente ajuste de fase.
Además, se ha comprobado que es favorable
colocar las correspondientes sondas incluso ya sobre la batería de
antenas, pudiendo captarse a través de las sondas las
correspondientes señales de calibración, para realizar el ajuste de
fase mediante una red de calibración.
Finalmente, puede lograrse otra mejora también
incluyendo la red de combinación de componentes afectados por
pérdidas, ya que estos componentes contribuyen a una reducción de
resonancias.
La posición en cuanto a fase de la transmisión
desde la entrada de las diferentes columnas o bien de las entradas
de antena es ciertamente preferentemente de igual magnitud,
presentando no obstante en la práctica la posición en fase (o el
tiempo de recorrido del grupo) respecto a la posición ideal en fase
desviaciones condicionadas más o menos fuertemente por las
tolerancias. La posición ideal en fase viene dada porque la fase es
idéntica para todas las rutas, también en relación con la formación
del haz. Las desviaciones más o menos fuertemente condicionadas por
las tolerancias resultan aditivamente como deriva (offset) o también
en función de la frecuencia debida a diferentes curvas de
frecuencia. En el marco de la invención se propone aquí medir las
desviaciones a través de todas las rutas de transmisión
preferentemente en el tramo desde la entrada de la batería de
antenas o de la red de formación del haz hasta la salida de la
sonda o desde la entrada hasta las salidas de la sonda y
preferentemente en toda la gama de frecuencias de servicio (por
ejemplo en la fabricación de la antena). En el caso de la
utilización de equipos de acoplamiento, se miden las rutas de
transmisión preferentemente sobre el tramo desde la entrada de la
batería de antenas o red de formación del haz hasta la salida de
acoplamiento o salidas de acoplamiento. Estos datos averiguados
pueden entonces memorizarse en un bloque de datos. Estos datos,
memorizados de la forma adecuada, por ejemplo en un bloque de datos,
pueden a continuación ponerse a disposición de un equipo emisor o
bien de la estación de base, para ser tenidos en cuenta entonces
para la generación electrónica de la posición en fase de las
distintas señales. Resulta especialmente ventajoso asociar estos
datos o el citado bloque de datos con los correspondientes datos de
un número de serie de la antena.
La invención se describirá más en detalle a
continuación en base a ejemplos de ejecución. Al respecto muestran
en detalle:
fig. 1: una vista esquemática en planta sobre
una batería de antenas correspondiente a la invención con sondas
dibujadas para un equipo de calibración;
fig. 2: una representación esquemática de
detalle en sección vertical a lo largo de un plano vertical a
través de la columna de la batería de antenas mostrada en la figura
1;
fig. 3: una representación de diagramas típicos
horizontales que se generan mediante una antena de grupo con ayuda
de una matriz de Butler;
fig. 4: un diagrama para describir la relación
en fase entre los emisores en las distintas columnas antes de
realizar una calibración;
fig. 5: una representación correspondiente a la
figura 4 tras realizar la calibración.
fig. 6: una representación correspondiente a la
figura 3 de diagramas horizontales típicos de la batería de antenas
a partir de la que se ve que en el marco de la invención pueden
generarse otros lóbulos intermedios;
fig. 7: un equipo de calibración con una red de
combinación utilizando equipos de acoplamiento;
fig. 8: un equipo de calibración ampliado
formado sobre la figura 7 para una antena con dos polarizaciones,
que están orientadas por ejemplo a + 45º y - 45º respecto a la
horizontal y
fig. 9: una representación correspondiente a la
figura 7 de un equipo de calibración, desde luego no utilizando
equipos de acoplamiento, sino sondas (que pueden estar alojadas en
una batería de antenas desde su origen).
En la figura 1 se ve en vista esquemática en
planta una baterías de antenas 1, que por ejemplo incluye múltiples
emisores polarizados dualmente o elementos emisores 3, que están
dispuestos delante de un reflector 5. En los lados longitudinales
verticales puede estar previsto en el reflector 5 por ejemplo un
delimitador del borde 5' perteneciente al reflector, que está en
ángulo o bien incluso hasta en ángulo recto respecto al plano de la
chapa del reflector. A menudo estas delimitaciones del borde del
reflector 5' están emplazadas ligeramente oblicuas hacia fuera en
la dirección de emisión.
En el ejemplo de ejecución mostrado, muestra la
batería de antenas cuatro columnas 7, dispuestas verticalmente,
estando dispuestos en cada columna, en el ejemplo de ejecución
mostrado, cuatro emisores o grupos de emisores 3 uno sobre
otro.
En total se prevén en la batería de antenas
según la figura 1 y 2 cuatro columnas 7, en las cuales están
posicionados en cada caso los cuatro emisores o grupos de emisores
3 en dirección vertical uno sobre otro. Los distintos emisores o
grupos de emisores 3 no han de estar dispuestos forzosamente en las
distintas columnas a la misma altura. Preferentemente pueden por
ejemplo estar dispuestos los emisores o grupos de emisores 3 en cada
caso en dos columnas 7 contiguas, decaladas entre sí en la mitad de
la distancia vertical entre dos emisores contiguos. Por el
contrario en la vista esquemática en planta de la figura 1 se
reproduce una representación en la que los emisores o grupos de
emisores 3 se colocan en columnas contiguas en cada caso sobre la
misma línea de altura.
En el caso de una antena polarizada dualmente
dibujada en la figura 1 ó 2, pueden estar compuestos los emisores 3
por ejemplo por emisores dipolares cruciformes o por cuadrados
dipolares. Especialmente son adecuados emisores dipolares 3'
polarizados dualmente, tal como por ejemplo los que se conocen por
la WO 00/39894. Hacemos referencia al contenido dado a conocer en
esta publicación en toda su extensión y al contenido de esta
solicitud.
Finalmente, se prevé en la figura 1 también una
red de formación del haz 17, que por ejemplo presenta cuatro
entradas 19 y cuatro salidas 21. Las cuatro salidas de la red de
formación del haz 17 están unidas con las cuatro entradas 15 de la
baterías de antenas. La cantidad de salidas N puede ser distinta de
la cantidad de entradas n, es decir, en particular puede ser la
cantidad de salidas N mayor que la cantidad de entradas n. En una
red de formación del haz 17 de esta clase, se conecta a continuación
por ejemplo a una de las entradas 19 un cable de alimentación 23,
con el que se alimentan correspondientemente todas las salidas 21.
Así puede realizarse por ejemplo, cuando el cable de alimentación
23 se conecta a la primera entrada 19.1 de la red de formación del
haz 17, una orientación horizontal de los emisores 16.1 con por
ejemplo - 45º
hacia la izquierda, tal como puede verse en el diagrama esquemático según la figura 3. Si por ejemplo se conecta el cable de alimentación 23 a la conexión que está más a la derecha 19.4, entonces se provoca la correspondiente orientación 16.4 del lóbulo principal 16 del campo de emisión de la batería de antenas en un ángulo de + 45º hacia la derecha. Correspondientemente, cuando el cable de alimentación 23 se conecta a la conexión 19.2 o bien a la conexión 19.3, puede funcionar la batería de antenas de manera tal que por ejemplo se puede provocar una basculación 16.2, 16.3 en 15º hacia la izquierda o hacia la derecha respecto al plano vertical de simetría de la batería de antenas,
es decir, en diferente dirección azimutal.
hacia la izquierda, tal como puede verse en el diagrama esquemático según la figura 3. Si por ejemplo se conecta el cable de alimentación 23 a la conexión que está más a la derecha 19.4, entonces se provoca la correspondiente orientación 16.4 del lóbulo principal 16 del campo de emisión de la batería de antenas en un ángulo de + 45º hacia la derecha. Correspondientemente, cuando el cable de alimentación 23 se conecta a la conexión 19.2 o bien a la conexión 19.3, puede funcionar la batería de antenas de manera tal que por ejemplo se puede provocar una basculación 16.2, 16.3 en 15º hacia la izquierda o hacia la derecha respecto al plano vertical de simetría de la batería de antenas,
es decir, en diferente dirección azimutal.
Básicamente es usual en una red de formación del
haz 17 de este tipo prever para las diferentes orientaciones
angulares azimutales del lóbulo principal 16 de la batería de
antenas la correspondiente cantidad de entradas, correspondiéndose
el número de salidas por lo general con el número de columnas de la
batería de antenas. Al respecto está unida cada entrada con
múltiples salidas, por lo general cada entrada con todas las salidas
de la red de formación del haz 17.
La red de formación del haz 17 puede ser por
ejemplo una matriz de Butler 17' conocida, cuyas cuatro entradas
19.1, 19.2, 19.3 y 19.4 están unidas con las correspondientes
salidas 21.1, 21.2, 21.3 y 21.4, a través de las cuales se
alimentan mediante líneas 35 los emisores 3.
Si se desea no obstante en una red de formación
del haz 17, por ejemplo en forma de una matriz de Butler 17', que
básicamente permite los diferentes ajustes de la orientación del haz
principal 16 según la figura 3, que la dirección principal del haz
pueda ser ajustable además a otras posiciones angulares azimutales,
entonces esto no es básicamente realizable. Ello es debido a que
mediante la conexión del cable de alimentación 23 con una de las
entradas 19.1 a 19.4 puede realizarse en cada caso sólo una
orientación de la dirección de emisión principal según la figura
3.
Para permitir igualmente lóbulos principales
intermedios 16 o bien posiciones intermedias u otros ajustes
angulares complementariamente al diagrama de la figura 3, es
necesario directamente conectar el cable de alimentación 23 a
través de un punto de derivación o sumatorio 26 no sólo con una
entrada, sino al menos con dos entradas o varias de las entradas
19.1 a 19.4.
Esto por si sólo no conduciría a ningún
resultado útil. Se ha comprobado precisamente que la correspondiente
generación de otros lóbulos intermedios en los "huecos" en el
diagrama de la figura 3, sólo es posible cuando primeramente se
realiza el correspondiente ajuste delante de fase antes de la matriz
de Butler, es decir, antes de la red de formación del haz 17, para
que puedan sumarse correctamente los distintos lóbulos.
Para ello debe realizarse primeramente una
calibración de la matriz de Butler y de la correspondiente batería
de antenas. Esto precisa primeramente de la medición de la evolución
de la fase en las salidas 21.1 a 21.4 de la red de formación del
haz 17, preferentemente en forma de la matriz de Butler 17', en
función de que se conduzca la señal de alimentación por un lado por
la entrada 19.1, 19.2, 19.3 y 19.4 de la matriz de Butler 17'. En
función de la entrada conectada 19.1 a 19.4, genera la red de
formación del haz 17 en forma de la matriz de Butler 17', debido a
la distinta ocupación de fases de los dipolos o bien series de
dipolos de los emisores 3, 3', distintos diagramas de emisión. Por
ejemplo, cuando estén dispuestos verticalmente los emisores 3, 3',
se generan en las cuatro columnas 7 cuatro diagramas horizontales
distintos. Las relaciones en fase de los emisores en las distintas
columnas dan como resultado el diagrama de la
figura 4.
figura 4.
En el diagrama de la figura 4 se reproducen en
la parte inferior bajo los números romanos I a IV las cuatro
salidas 21.1 a 21.4. Sobre el eje Y se fijan en cada caso las
relaciones de fase relativas o bien diferencias de fase (por
ejemplo en grados). Según ello, resultan las curvas de medida
reproducidas a partir del diagrama de la figura 4 en forma de
cuatro rectas.
En las antenas polarizadas dualmente descritas a
modo de ejemplo utilizando emisores 3' polarizados dualmente, puede
presentarse por ejemplo un salto de fase de por ejemplo 180º entre
los emisores primarios 3, 3' de las distintas polarizaciones.
Para realizar ahora un ajuste de fase para todas
las entradas 19.1 a 19.4 de la red de formación del haz 17, por
ejemplo en forma de la matriz de Butler 17', deben modificarse las
curvas de medida reproducidas en la figura 4 (rectas) según lo
representado por la flecha 28 en su posición de tal manera que ambas
curvas de medida superiores en forma de rectas 30 y 32 se corten
con ambas curvas de medida 34 y 36 que se encuentran en la figura 4
en la parte más inferior y que discurren con una pendiente mayor en
un punto de intersección X común, tal como se reproduce en la
figura 5.
Con otras palabras, debe realizarse ahora, por
ejemplo mediante etapas de ajuste de fase adecuadas en el ejemplo
de ejecución mostrado bien en relación con las entradas 19.1 y 19.4
o bien respecto a las entradas 19.2 y 19.3, el correspondiente
ajuste de fase para obtener un punto de intersección común según la
figura 5. Esto puede realizarse por ejemplo según la representación
de la figura 1 mediante etapas de ajuste de fase 37, que están
preconectadas a las entradas 19.1 a 19.4 de la matriz de Butler 17',
con lo que resultan las entradas A a D para el circuito completo.
En lugar de las etapas de ajuste de fase 37 dibujadas en la figura
1, pueden preconectarse a las distintas entradas 19.1 a 19.4 las
correspondientes longitudes de cable adicionales, que en su
longitud están dimensionadas de tal manera que se provoca el
decalaje de fase deseado.
Tras realizar un ajuste de fase como el
indicado, pueden generarse ahora directamente lóbulos intermedios
116, tal como se muestra en base al diagrama de la figura 6, por
ejemplo para el caso de que la entrada 19.1 y 19.2 y 19.3 o bien
19.3 y 19.4 estén interconectadas. Preferentemente se alimentan
todas las entradas con la misma potencia.
La calibración deseada antes indicada puede
realizarse ahora directamente mediante un sistema correspondiente a
la invención con una cantidad muy pequeña de sondas o equipos de
acoplamiento. Según el estado de la técnica, se colocan tales
equipos de calibración a la entrada de la red de formación del haz.
Por el contrario, se propone en el marco de la presente invención
realizar el desacoplamiento directamente en las distintas columnas.
Esto ofrece una mayor precisión, ya que al respecto las tolerancias
de la matriz de Butler ya se han calibrado, pero también es posible
un ahorro en la cantidad de equipos de acoplamiento necesarios.
La figura 7 muestra el dispositivo para el
ajuste de fase de las líneas de entrada, es decir, para la
realización de una calibración de fases. Con las etapas de ajuste
de fase de la matriz de Butler 17' se realiza el citado ajuste de
fases para los lóbulos intermedios 116, para que éstos puedan
utilizarse mediante combinaciones de las entradas A y B, B y C o C
y D de manera adecuada y sin otras medidas en las líneas de entrada
de las antenas.
En las salidas 21.1 y 21.4 (o bien 21.2 y 21.3)
se prevén ahora dos acopladores 111 lo más idénticos posible, que
en cada caso desacoplan una pequeña parte de las correspondientes
señales. En una red de combinación 27 (se trata al respecto de un
"combiner", que en el dibujo se denomina también abreviadamente
"comb") se añaden las señales desacopladas. El resultado del
desacoplamiento de las señales y de la adición puede medirse
mediante una conexión adicional S en la red de combinación 27.
Para el ajuste de fase de las líneas de entrada
hacia la matriz de Butler 17', se introduce ahora por ejemplo en la
línea de entrada para la entrada A una señal de calibración
adecuada, es decir, una señal conocida y se mide en la salida S de
la red de combinación (comb) la fase absoluta. Ahora puede hacerse
esto para las líneas de entrada hacia las entradas B, C y D.
En el caso de que las líneas de entrada hacia
las entradas A a D (eléctricas) tengan exactamente la misma
longitud (y también por lo demás puedan ser consideradas idénticas),
resulta en la salida de la red de combinación en cada caso la misma
fase absoluta, es decir, no resulta diferencia de fase alguna en la
salida S cuando cambia la conexión de las entradas A hasta D.
La circunstancia de que para líneas de entrada
idénticas hacia las conexiones A hasta D se muestre el mismo valor
de fase, es posible mediante el ajuste de fases para los lóbulos
intermedios 118 en la entrada, ya que mediante esta medida resulta
la suma de las fases en las salidas 21.1 y 21.4 o bien 21.2 y 21.3
(es decir, en las salidas en las cuales se asientan los
acopladores) referido a las entradas A hasta D siempre exactamente
el doble del valor del punto de intersección X de las cuatro rectas,
tal como se indica en la figura 5.
En la representación de la figura 7 puede verse
por lo tanto que el acoplador 111 está conectado preferentemente
entre la correspondiente salida 21 y la correspondiente entrada 15
de la columna 7 asociada de la batería de antenas. Por lo tanto,
deben conectarse los acopladores entre la red integrada alojada en
la matriz de Butler 17' y el emisor 3, 3', de los que al menos hay
uno, en la columna 7 asignada de la batería de antenas.
En la figura 8 se muestra cómo se puede combinar
para una antena con dos polarizaciones, por ejemplo + 45º a - 45º,
la red para el ajuste de fase de las líneas de entrada. Una
combinación como la indicada es adecuada cuando por ejemplo la
matriz de Butler puede ser realizada conjuntamente con los
acopladores y redes de combinación sobre una platina, ya que de
esta manera pueden fabricarse unidades en gran medida idénticas (en
cada caso acopladores y redes de combinación).
La ampliación respecto a la representación de la
figura 7 tiene lugar tal que ambas salidas de la correspondiente
red de combinación 27 y 27', por ejemplo en forma de un combinador
(comb), con las entradas de una segunda red de combinación 27''
posconectada, pueden reunirse igualmente en forma de un combinador
(comb) y llevarse a la salida común S. La red de combinación 27
sirve por lo tanto para la determinación de la posición en fase en
un elemento emisor respecto a una de las polarizaciones,
utilizándose la red de combinación 27' para la determinación de la
posición en fase en el correspondiente emisor para la otra
polarización.
Mencionemos sólo para completar el cuadro que
básicamente sería posible ajustar las etapas de ajuste de fase en
la entrada de la red de formación del haz 17, es decir, por ejemplo
de la matriz de Butler 17', de tal manera que es suficiente con un
único acoplador a la salida en cada caso de una matriz y pese a ello
se mide siempre la misma fase independientemente de la entrada A
hasta D. También aquí pueden estar compuestas las etapas de ajuste
de fase por tramos de línea básicamente preconectables, para variar
la posición en cuanto a fase.
Igualmente es posible, naturalmente, disponer en
cada caso un acoplador 111 por ejemplo en forma de un acoplador
direccional en las cuatro líneas 35, para disponer de más puntos de
medida aún para lograr las rectas reproducidas en los diagramas de
las figuras 4 y 5.
En lugar de los acopladores 111 citados, pueden
utilizarse también no obstante sondas 11, que pueden estar
configuradas por ejemplo en forma de espiga, y levantarse,
preferentemente en ángulo recto, del plano de la chapa del
reflector 5, estando asignadas al respecto a un determinado emisor
3. Las sondas 11 pueden estar compuestas preferentemente por
espigas de acoplamiento capacitivas. No obstante, pueden estar
compuestas también por bucles de acoplamiento que funcionan
inductivamente. En ambos casos penetran las sondas 11 desde el
reflector en el campo de proximidad de los emisores. Las citadas
sondas 11 pueden utilizarse también para emisores 3' polarizados
dualmente, ya que de esta manera pueden medirse ambas
polarizaciones. En la figura 1 el emisor 3, 3' que se encuentra en
cada caso más abajo en la columna izquierda y en la derecha, lleva
asociada por ejemplo una sonda de este tipo 11 y 11b, mostrada en
vista en planta. Esta sonda se utiliza entonces en lugar de los
acopladores direccionales 11 mostrados en las figuras 7 y 8, para
evaluar la señal medida a través de la misma en una red de
combinación 27 ó bien en una antena polarizada dualmente en una red
de combinación 27' y 27''. En la figura 9 se muestra una red de
combinación 27 que funciona con dos sondas 11, es decir 11a y
11b.
Naturalmente pueden utilizase básicamente
también aquí de nuevo cuatro sondas, es decir, exactamente tantas
sondas como columnas se prevén. Básicamente puede pensarse también
en la utilización de solamente una única sonda, para determinar
mediante la misma la relación de fase fijamente predeterminada de
los emisores en las distintas columnas.
Las redes de combinación son adecuadas para
antenas polarizadas simplemente. Las mismas son básicamente
adecuadas también para una batería de antenas polarizada dualmente.
Aquí es especialmente adecuada la utilización de sondas 11, ya que
una única sonda es suficiente para ser asignada a un sistema emisor
3, 3' polarizado dualmente, ya que a través de esta sonda en
definitiva pueden recibirse las señales parciales deseadas en ambas
polarizaciones. En el caso de un equipo de acoplamiento debería
utilizarse entonces para cada polarización un equipo de
acoplamiento, es decir, que en la batería de antenas polarizadas
dualmente, en lugar de una sonda, sería necesario entonces un par
de equipos de acoplamiento.
Claims (16)
1. Equipo de calibración para una
batería de antenas, que incluye al menos una batería de antenas (1)
con al menos dos columnas (7) verticales con en cada caso varios
emisores (3, 3') dispuestos uno sobre otro, estando asignadas a las
varias columnas (7) en las que están dispuestos los varios emisores
(3, 3'), entradas (15) a las cuales está preconectada una red de
formación del haz (17), cuyas salidas (21) están conectadas en cada
caso con una entrada (15) asociada de la batería de antenas, a
través de la cual se alimentan los emisores (3, 3') previstos en
una columna, generando la red de formación del haz (17), en función
de la entrada (19.1 a 19.4) conectada, para lograr una dirección
del haz diferente en la dirección azimutal, otra relación de fase
entre los emisores (3, 3') dispuestos en las distintas columnas (7),
y estando alimentadas al respecto al menos dos entradas (19.1,
19.2, 19.3, 19.4) a través de un cable de alimentación (23) común o
mediante cables de alimentación (23) separados,
caracterizada por las siguientes particularidades
- -
- el equipo de calibración incluye además al menos una sonda (11) dispuesta en el campo de proximidad de los emisores (3, 3') y/o al menos un equipo de acoplamiento (111), que está posconectado a la red de formación del haz (17),
- -
- el dispositivo de calibración incluye sólo para una parte de las columnas (7) al menos una sonda (11) o al menos un equipo de acoplamiento (111) o al menos un par de equipos de acoplamiento (111).
- -
- el equipo de calibración incluye además un equipo de ajuste, preconectado a las entradas (19) de la red de formación del haz (17; 17') mediante el cual se elige previamente la posición en fase de las señales llevadas a las entradas (19) de la red de formación del haz (17; 17'), en función de las señales de salida de las sondas (11), de las que al menos hay una, o bien del equipo de acoplamiento (111), de los que al menos hay uno y
- -
- mediante el equipo de ajuste así formado puede preelegirse o modificarse la posición en fase en las entradas de la red de formación del haz (17, 17') de tal manera que mediante la batería de antenas (1) se generan, además de los lóbulos intermedios que se encuentran en el centro entre dos lóbulos principales, también lóbulos orientados en distintas direcciones de emisión azimutal.
2. Equipo de calibración para una
batería de antenas conmutable según la reivindicación 1,
caracterizado porque el equipo de ajuste perteneciente al
equipo de calibración incluye etapas de ajuste de fase (37)
preconectadas a la red de formación del haz (17, 17').
3. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según la reivindicación 1,
caracterizado porque líneas adicionales de una longitud
predeterminada están preconectadas a entradas (19.1, 19.2, 19.3 y
19.4) elegidas individualmente antes de la red de formación del haz
(17) o bien están conectadas a estas entradas (19.1, 19.2, 19.3 y
19.4).
4. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque las sondas (11) y/o el equipo de
acoplamiento (111) están conectados a una red de calibración (27,
27', 27'').
5. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según la reivindicación 4,
caracterizado porque al menos una columna (7), una sonda (11)
y preferentemente al menos dos columnas (7) incluyen en cada caso
al menos una sonda (11), que está asignada en cada caso a un emisor
(3, 3'), a través de la cual en la fase de calibración se lleva una
señal parcial (señales de campo de proximidad) a la red de
calibración (27, 27', 27''), con lo que queda determinado el ajuste
de fase.
6. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según la reivindicación 4,
caracterizado porque al menos un emisor (3, 3') de una
columna (7) tiene asignado al menos un equipo de acoplamiento (111)
o al menos por cada emisor (3, 3') de dos columnas (7) al menos por
cada uno un equipo de acoplamiento (111), a través del cual en la
fase de calibración se lleva una señal parcial (una señal
desacoplada) a la red de calibración (27, 27', 27''), a través de
la cual queda determinado el ajuste de fase.
7. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según la reivindicación 6,
caracterizado porque el equipo de acoplamiento (111) está
asignado ventajosamente entre la correspondiente salida (21) de la
red de formación del haz (17, 17') y la entrada asociada (15) de la
batería de antenas (1).
8. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque la sonda (11) o las sondas (11)
están compuestas por sondas capacitivas o una sonda (11) que
funciona inductivamente en forma de un pequeño bucle de
inducción.
9. Dispositivo de calibración para
una batería de antenas conmutable según la reivindicación 6,
caracterizado porque en el caso de una batería de antenas
polarizada dualmente al menos una columna (7), preferentemente al
menos dos columnas (7), están dotadas al menos en cada caso de un
par de equipos de acoplamiento (111), precisamente en cada caso un
equipo de acoplamiento (111) para una polarización.
10. Dispositivo de calibración según una
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en una
batería de antenas polarizada dualmente una o varias sondas
previstas (11) son adecuadas en cada caso para recibir una señal
para ambas polarizaciones.
11. Dispositivo de calibración según
una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque por
cada columna (7) sólo está previsto o están previstos para un emisor
(3, 3') una sonda (11) o un equipo de acoplamiento (111) o un par
de equipos de acoplamiento (111).
12. Dispositivo de calibración según una
de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque una
sonda (11), de las que al menos hay una, o bien las varias sondas
(11) se encuentran respecto a los emisores (3, 3') a ellos
asignados sobre un plano de simetría vertical que discurre a través
de los emisores (3, 3').
13. Dispositivo de calibración según
una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque en
una batería de antenas con cuatro columnas (7) están previstas al
menos dos sondas (11), que están dispuestas en el campo de
proximidad en cada caso de un emisor (3, 3'), que está dispuesto en
ambas columnas (7) que se encuentran en el exterior o en ambas
columnas (7) que se encuentran en el interior de la batería de
antenas.
14. Dispositivo de calibración según
una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque en
una batería de antenas con cuatro columnas (7) están previstos al
menos dos equipos de acoplamiento (111) o dos pares de equipos de
acoplamiento (111) o dos pares de equipo de acoplamiento (111) que
están asignados en cada caso a un emisor (3, 3'), que están
dispuestos en cada caso en ambas columnas (7) que se encuentran en
el exterior o ambas columnas (7) que se encuentran en el interior de
la batería de antenas.
15. Dispositivo de calibración según una
de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque las
sondas (11) están dispuestas en la misma línea de altura.
16. Dispositivo de calibración según una
de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque en cada
caso para dos columnas contiguas (7) de una batería de antenas está
prevista una sonda (11; 11c, 11d), que ventajosamente presenta la
misma atenuación de acoplamiento.
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