ES2289429T3 - Sustrato para antena helicoidal y procedimiento de fabricacion del mismo. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de fabricación de una antena helicoidal que comprende un substrato (406), estando caracterizado el procedimiento por: formar un primer y un segundo plano de tierra (412) sobre dicho substrato (406), estando dicho segundo plano de tierra (412) separado de dicho primer plano de tierra (412); proporcionar una serie de orificios (2230) a través de dicho substrato (406) y dicho primer plano de tierra (412) y a través de dicho substrato (406) y dicho segundo plano de tierra (412); posicionar dicho substrato (406) para que encaje con un elemento de soporte (2310), comprendiendo dicho elemento de soporte (2310) una primera y una segunda serie de dientes (2312) que se extienden radialmente hacia fuera desde una superficie exterior del mismo y están dispuestos de manera que la primera serie de dientes (2312) coincidan con dichos orificios (2230) a través de dicho substrato (406) y dicho primer plano de tierra (412) y que la segunda serie de dientes (2312) coincidan con dichos orificios (2230) a través de dicho substrato (406) y dicho segundo plano de tierra (412), en el cual dichos dientes (2312) están dispuestos de tal modo que al girar dicho elemento de soporte (2310) sobre su eje mayor, dicho substrato (406) se envuelve alrededor del elemento de soporte (2310).

Description

Sustrato para antena helicoidal y procedimiento de fabricación del mismo.

I. Campo de la invención

La presente invención se refiere a una antena y a una red de alimentación para una antena. Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar una antena helicoidal.

II. Descripción de la técnica relacionada

Los dispositivos contemporáneos de comunicación personal gozan de amplia utilización en numerosas aplicaciones móviles y portátiles. En las aplicaciones móviles tradicionales, el deseo de minimizar el tamaño del dispositivo de comunicación, tal como un teléfono móvil por ejemplo, condujo a una disminución moderada del tamaño. Sin embargo, a medida que aumentaba la popularidad de las aplicaciones portátiles y de mano, aumentó extraordinariamente la demanda de dispositivos cada vez más pequeños. Los recientes desarrollos en tecnología de procesadores, tecnología de baterías y tecnología de comunicaciones han permitido en los últimos años reducir drásticamente el tamaño y el peso de los dispositivos portátiles.

Un área en la cual son deseables las reducciones de tamaño es la antena de los dispositivos. El tamaño y el peso de la antena tienen un papel importante en la reducción del tamaño del dispositivo de comunicación. El tamaño total de la antena puede tener un impacto en el tamaño del cuerpo del dispositivo. Unas antenas más cortas y de menor diámetro pueden permitir menores tamaños totales de los dispositivos así como menores tamaños de los cuerpos.

El tamaño del dispositivo no es el único factor que debe considerarse al diseñar antenas para aplicaciones portátiles. Otro factor a considerar en el diseño de antenas es la atenuación y/o los efectos de bloqueo resultantes de la proximidad de la cabeza del usuario a la antena durante el funcionamiento normal. Otro factor mas es el de las características del enlace de comunicación, tales como, por ejemplo, los patrones de radiación y las frecuencias de operación deseados.

Una antena que tiene una amplia utilización en los sistemas de comunicaciones por satélite es la antena helicoidal. Una razón para la popularidad de la antena helicoidal en los sistemas de comunicaciones por satélite es su capacidad para producir y recibir la radiación polarizada circularmente que se emplea en tales sistemas. Adicionalmente, debido a que la antena helicoidal es capaz de producir un patrón de radiación casi hemisférico, la antena helicoidal es particularmente adecuada para aplicaciones en sistemas de comunicaciones por satélite y en sistemas de navegación por satélite.

Las antenas helicoidales convencionales se fabrican retorciendo los radiadores de la antena según una estructura helicoidal. Una antena helicoidal común es la antena helicoidal cuadrifilar que utiliza cuatro radiadores uniformemente separados alrededor de un núcleo y excitados en cuadratura de fase (es decir, los radiadores son excitados por unas señales cuyas fases difieren en un cuarto de periodo ó 90º). La longitud de los radiadores es típicamente un múltiplo entero del cuarto de longitud de onda de la frecuencia de operación del dispositivo de comunicación. Los patrones de radiación se ajustan típicamente variando el paso del radiador, la longitud del radiador (en múltiplos enteros de un cuarto de longitud de onda), y el diámetro del núcleo.

Las antenas helicoidales convencionales pueden fabricarse utilizando tecnología de hilo o de cinta. Con la tecnología de cinta, los radiadores de la antena se graban o depositan sobre un substrato delgado y flexible. Los radiadores se colocan de modo que sean paralelos entre sí, pero en ángulo obtuso con los lados (o bordes) del substrato. A continuación se conforma o se enrolla el substrato con una configuración cilíndrica, cónica, u otra configuración apropiada para que los radiadores de cinta formen una hélice.

Sin embargo, esta antena helicoidal convencional tiene también la característica de que las longitudes de los radiadores son un múltiplo entero de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia de resonancia deseada, resultando en una longitud total de la antena superior a la deseable para ciertas aplicaciones portátiles o móviles.

Adicionalmente, en aplicaciones en las que se producen comunicaciones de transmisión y recepción a diferentes frecuencias, son deseables las antenas de doble banda. Sin embargo las antenas de doble banda solo suelen estar disponibles en configuraciones poco deseables. Por ejemplo, un modo con el cual puede fabricarse una antena de doble banda es apilando extremo con extremo dos antenas helicoidales cuadrifilares de una banda, de manera que formen un único cilindro. Un inconveniente de esta solución, sin embargo, es que tal antena es mas larga de lo deseable para las aplicaciones portátiles o de mano.

Otra técnica para obtener prestaciones de doble banda consiste en utilizar dos antenas independientes de banda única. Sin embargo, en los aparatos de mano, las dos antenas tendrán que situarse muy cerca la una de la otra. Dos antenas de banda única, colocadas muy cercanas en un aparato portátil o de mano provocarán un acoplamiento entre las dos antenas, lo cual conduce a la degradación de las prestaciones así como a interferencias indeseadas.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un procedimiento de fabricación de una antena helicoidal según se establece en la reivindicación 1.

Puede implementarse una red de alimentación de la antena con una antena helicoidal de doble banda que tenga dos juegos de uno o más radiadores enrollados helicoidalmente. Los radiadores se enrollan, o se envuelven, de tal modo que la antena quede con una configuración cilíndrica, cónica, u otra configuración apropiada para optimizar u obtener en todo caso unos patrones de radiación deseados. Según esta implementación, se provee un juego de radiadores para que operen a una primera frecuencia y se provee el segundo juego de radiadores para que operen a una segunda frecuencia que sea preferiblemente diferente de la primera frecuencia. Cada juego de radiadores tiene asociada una red de alimentación que proporciona las señales para activar los radiadores. Así pues, puede describirse la antena de doble banda como compuesta por dos antenas de una sola banda, teniendo cada antena de una sola banda una porción de radiador y una porción de alimentación.

Puede proporcionarse una orejeta para alimentar la señal a la primera antena de una sola banda. La orejeta se extiende desde la porción de alimentación de la antena de una sola banda. Cuando la antena tiene forma de cilindro o cualquier otra forma apropiada, la orejeta está alineada con el eje de la antena. Mas específicamente, en una realización preferida, la orejeta se extiende radialmente hacia dentro para proporcionar una estructura de alimentación situada centralmente. De este modo, la orejeta y la línea de alimentación no interfieren con los patrones de señal de la segunda antena de una sola banda.

Breve descripción de los dibujos

Las características, objetivos y ventajas de la presente invención se harán más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de una realización de la invención tomada conjuntamente con los dibujos en los cuales los mismos números de referencia tienen identificaciones correspondientes en todos ellos. Adicionalmente, el dígito o dígitos izquierdos de un número de referencia identifican el dibujo en el cual aparece por primera vez la referencia.

La Fig. 1A es un diagrama que ilustra una antena helicoidal cuadrifilar convencional de hilo.

La Fig. 1B es un diagrama que ilustra una antena helicoidal cuadrifilar convencional de cinta.

La Fig. 2A es un diagrama que ilustra una representación plana de una antena helicoidal cuadrifilar en circuito abierto o en terminación abierta.

La Fig. 2B es un diagrama que ilustra una representación plana de una antena helicoidal cuadrifilar en cortocircuito.

La Fig. 3 es un diagrama que ilustra la distribución de corriente en un radiador de una antena helicoidal cuadrifilar en cortocircuito.

La Fig. 4 es un diagrama que ilustra una superficie lejana de un substrato grabado de una antena helicoidal de cinta.

La Fig. 5 es un diagrama que ilustra una superficie cercana de un substrato grabado de una antena helicoidal de cinta.

La Fig. 6 es un diagrama que ilustra una vista en perspectiva de un substrato grabado de una antena helicoidal de cinta.

La Fig. 7A es un diagrama que ilustra un radiador de varios segmentos acoplado en circuito abierto que tiene cinco segmentos acoplados según una realización de la invención.

La Fig. 7B es un diagrama que ilustra un par de radiadores de varios segmentos acoplados en cortocircuito según una realización de la invención.

La Fig. 8A es un diagrama que ilustra una representación plana de una antena helicoidal cuadrifilar de varios segmentos acoplados en cortocircuito según una realización de la invención.

La Fig. 8B es un diagrama que ilustra una antena helicoidal cuadrifilar de varios segmentos acoplados que tiene una forma cilíndrica según una realización de la invención.

La Fig. 9A es un diagrama que ilustra el solape \delta y la separación s de los segmentos de radiador según una realización de la invención.

La Fig. 9B es un diagrama que ilustra un ejemplo de las distribuciones de corriente en los segmentos de radiador de la antena helicoidal de varios segmentos acoplados

La Fig. 10A es un diagrama que ilustra dos fuentes puntuales que radian señales cuyas fases difieren en 90º.

La Fig. 10B es un diagrama que ilustra los patrones de campo de las fuentes puntuales ilustradas en la Fig. 10A.

La Fig. 10C es un diagrama que ilustra los patrones de campo de polarización circular para una antena helicoidal convencional y los patrones de campo de polarización circular para una antena helicoidal que tiene una orejeta de alimentación alineada con el eje de la antena.

La Fig. 11 es un diagrama que ilustra la realización en la cual cada segmento está situado equidistante de los segmentos de cada lado.

La Fig. 12 es un diagrama que ilustra un ejemplo de implementación de una antena de varios segmentos acoplados según una realización de la invención.

La Fig. 13 es un diagrama que ilustra unas representaciones planas de las superficies de una antena helicoidal apilada de doble banda según una realización de la invención.

La Fig. 14 es un diagrama que ilustra unas representaciones planas de las superficies de una antena helicoidal apilada de doble banda según una realización de la invención en las cuales los puntos de alimentación para los radiadores están situados a una distancia de la red de alimentación.

La Fig. 15 es un diagrama que ilustra una representación plana de una orejeta utilizada para alimentar una antena de la antena helicoidal apilada de doble banda según una realización de la invención.

La Fig. 16 es un diagrama que ilustra un ejemplo de dimensiones para una antena helicoidal apilada de doble banda según una realización de la invención.

La Fig. 17 es un diagrama que ilustra un ejemplo de una red de alimentación en cuadratura de fase convencional.

La Fig. 18 es un diagrama que ilustra una red de alimentación que tiene unas porciones que se extienden hasta el interior de los radiadores de la antena según una realización de la invención.

La Fig. 19 es un diagrama que ilustra unas redes de alimentación junto con las trazas de señal, incluyendo los caminos de alimentación, para antenas según una realización de la invención.

La Fig. 20 es un diagrama que ilustra un croquis del plano de tierra de unas antenas según una realización de la invención.

La Fig. 21 es un diagrama que ilustra los planos de tierra superpuestos a las trazas de señal de una antena de doble banda según una realización de la invención.

La Fig. 22A es un diagrama que ilustra una estructura para mantener una antena con una forma cilíndrica u otra forma apropiada según una realización.

Las Figs. 22B-22E son unos diagramas que ilustran la formación de una antena con una forma cilíndrica u otra forma apropiada según la realización ilustrada en la Fig. 22A.

La Fig. 23A es un diagrama que ilustra una forma adecuada utilizable para sostener una antena con una forma cilíndrica u otra forma apropiada según una realización.

Las Figs. 23B y 23C son unos diagramas que ilustran la formación de una antena con una forma cilíndrica u otra forma apropiada según la realización ilustrada en la Fig. 23A.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas I. Resumen y descripción de la invención

La presente invención está dirigida a una red de alimentación de área eficiente para una antena. Una porción de la red de alimentación está instalada en una porción de radiador de la antena.

II. Ejemplo de entorno

En sentido amplio, la invención puede ser implementada en cualquier sistema para el cual pueda utilizarse tecnología de antena helicoidal. Un ejemplo de tal entorno es un sistema de comunicación en el cual unos usuarios que tengan teléfonos fijos, móviles y/o portátiles se comunican con otras partes a través de un enlace de comunicaciones por satélite. En este ejemplo de entorno, es preciso que el teléfono tenga una antena sintonizada a la frecuencia del enlace de comunicaciones por satélite.

La presente invención se describe en los términos de este ejemplo de entorno. La descripción en estos términos se hace únicamente por conveniencia. No se pretende que la invención se limite a la aplicación en este ejemplo de entorno. De hecho, tras la lectura de la siguiente descripción, un experto en la técnica relevante sabrá como implementar la invención en entornos alternativos.

III. Antenas helicoidales convencionales

Antes de describir con detalle las realizaciones de la invención, es útil describir las porciones de radiador de algunas antenas helicoidales convencionales. Específicamente, esta sección del documento describe las porciones de radiador de algunas antenas helicoidales cuadrifilares convencionales. Las Figs. 1A y 1B son diagramas que ilustran una porción de radiador 100 de una antena helicoidal cuadrifilar convencional en forma de hilo y en forma de cinta, respectivamente. La porción de radiador 100 ilustrada en las Figs. 1A y 1B es la de una antena helicoidal cuadrifilar, lo que significa que tiene cuatro radiadores 104 operando en cuadratura de fase. Según se ilustra en las Figs. 1A y 1B, los radiadores 104 están enrollados para proporcionar una polarización circular.

Las Figs. 2A y 2B son diagramas que ilustran representaciones planas de una porción de radiador de antenas helicoidales cuadrifilares. En otras palabras, las Figs. 2A y 2B ilustran los radiadores tal como aparecerían si el cilindro de la antena fuese "desenrollado" sobre una superficie plana. La Fig. 2A es un diagrama que ilustra una antena helicoidal cuadrifilar en circuito abierto, o de terminación abierta, en el extremo lejano. Para una configuración tal, la longitud resonante l de los radiadores 208 es un múltiplo entero impar de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada.

La Fig. 2B es un diagrama que ilustra una antena helicoidal cuadrifilar que está cortocircuitada, o conectada eléctricamente, por el extremo lejano. En este caso, la longitud resonante l de los radiadores 208 es un múltiplo entero par de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. Nótese que en ambos casos la longitud resonante l establecida es aproximada, ya que suele ser necesario un pequeño ajuste para compensar las terminaciones abiertas y en corto no ideales.

La Fig. 3 es un diagrama que ilustra una representación plana de una porción de radiador de una antena helicoidal cuadrifilar 300, que incluye unos radiadores 208 que tienen una longitud l = \lambda/2, en donde \lambda es la longitud de onda de la frecuencia resonante deseada de la antena. La curva 304 representa la magnitud relativa de la corriente para una señal en un radiador 208 que resuena a una frecuencia f = v/\lambda, en donde v es la velocidad de la señal en el medio.

Con referencia a las Figs. 4-6 se describen con mayor detalle ejemplos de implementaciones de una antena helicoidal cuadrifilar implementada utilizando técnicas de tarjetas de circuito impreso (antena de cinta). La antena helicoidal cuadrifilar de cinta está compuesta por unos radiadores 104A-104D de cinta grabados sobre un substrato dieléctrico 406. El substrato es un material delgado y flexible que se envuelve en forma cilíndrica, cónica u otra forma apropiada de tal modo que los radiadores 104A-104D queden enrollados helicoidalmente alrededor de un eje central del cilindro.

Las Figs. 4-6 ilustran los componentes utilizados para fabricar una antena helicoidal cuadrifilar 100. Las Figs. 4 y 5 presentan una vista de una superficie lejana 400 y una superficie cercana 500 del substrato 406, respectivamente. La antena 100 incluye una porción de radiador 404 y una porción de alimentación 408.

En las realizaciones descritas e ilustradas en este documento, las antenas descritas se fabrican formando el substrato con una configuración cilíndrica en la cual la superficie cercana se encuentra sobre la superficie exterior del cilindro formado. En realizaciones alternativas, el substrato se forma con una configuración cilíndrica en la cual la superficie lejana se encuentra sobre la superficie exterior del cilindro.

En una realización, el substrato dieléctrico 100 es una capa delgada y flexible de politetrafluoroetileno (PTFE), de un compuesto de PTFE y vidrio, o de otro material dieléctrico. En una realización, el substrato 406 tiene un espesor del orden de 0,13 mm (0,005 pulgadas), aunque pueden elegirse otros espesores. Mediante cobre se proveen trazas de señal y trazas de tierra. En realizaciones alternativas pueden elegirse otros materiales conductores, en lugar del cobre, dependiendo del coste, las consideraciones ambientales, y otros factores.

En la realización ilustrada en la Fig. 5, la red de alimentación 508 se graba sobre la porción de alimentación 408 para proporcionar las señales en cuadratura de fase (es decir, las señales a 0º, 90º, 180º y 270º) que se suministran a los radiadores 104A-104D. La porción de alimentación 408 de la superficie lejana 400 proporciona un plano de tierra 412 para el circuito de alimentación 508. Las trazas de señal para el circuito de alimentación 508 se graban sobre la superficie cercana 500 de la porción de alimentación 408.

A titulo descriptivo, la porción de radiador 404 tiene un primer extremo 432 adyacente a la porción de alimentación 408 y un segundo extremo 434 (en el extremo opuesto de la porción de radiador 404). Dependiendo de la realización de antena que se implemente, los radiadores 104A-104D pueden grabarse en la superficie lejana 400 de la porción de radiador 404. La longitud sobre la cual se extienden los radiadores 104A-104D desde el primer extremo 432 hacia el segundo extremo 434 es aproximadamente un múltiplo entero de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada.

En una realización tal que los radiadores 104A-104D sean un múltiplo entero de \lambda/2, los radiadores 104A-104D están conectados eléctricamente entre si (es decir, en corto o cortocircuitados) por el segundo extremo 434. La conexión puede hacerse mediante un conductor a través del segundo extremo 434 que forme un anillo 604 alrededor de la circunferencia de la antena cuando se le dé al substrato la forma de un cilindro. La Fig. 6 es un diagrama que ilustra una vista en perspectiva de un substrato grabado de una antena helicoidal de cinta que tiene un anillo de cortocircuito 604 en el segundo extremo 434.

En la Patente Estadounidense nº 5.198.831 concedida a Burrell y otros (referida como patente '831) se describe una antena helicoidal cuadrifilar convencional. La antena descrita en la patente '831 es una antena de tarjeta de circuito impreso que tiene los radiadores de la antena grabados o depositados de algún otro modo sobre un substrato dieléctrico. Al substrato se le da la forma de un cilindro resultando en una configuración helicoidal de los radiadores.

En la Patente Estadounidense nº 5.255.005 concedida a Terret y otros (referida como patente '005) se describe otra antena helicoidal cuadrifilar convencional. La antena descrita en la patente '005 es una antena helicoidal cuadrifilar formada por dos hélices bifilares situadas ortogonalmente y excitadas en cuadratura de fase. La antena descrita tiene además una segunda hélice cuadrifilar que es coaxial y está acoplada electromagnéticamente con la primera hélice para mejorar la banda de paso de la antena.

En la Patente Estadounidense nº 5.349.365 concedida a Ow y otros (referida como patente '365) se describe otra antena helicoidal cuadrifilar convencional. La antena descrita en la patente '365 es una antena helicoidal cuadrifilar diseñada en forma de hilo según se describió anteriormente con referencia a la Fig. 1A.

IV. Antena helicoidal de varios segmentos acoplados

Con objeto de reducir la longitud de la porción de radiador 100 de la antena, una forma de antena helicoidal utiliza radiadores de varios segmentos acoplados que permiten la resonancia a una frecuencia dada con longitudes menores de las que serian necesarias para una antena helicoidal con una longitud resonante equivalente.

Las Figs. 7A y 7B son diagramas que ilustran unas representaciones planas de ejemplos de realizaciones de antenas helicoidales de segmentos acoplados. La Fig. 7A ilustra un radiador 706, de de varios segmentos acoplados, terminado en circuito abierto según una realización unificar. Una antena terminada en circuito abierto tal como esta puede ser utilizada en una implementación unifilar, bifilar, cuadrifilar, o x-filar.

La realización ilustrada en la Fig. 7A está compuesta por un solo radiador 706. El radiador 706 está compuesto por un juego de segmentos de radiador. Este juego está compuesto por dos segmentos finales 708, 710 y p segmentos intermedios 712, en donde p = 0, 1, 2, 3... (se ilustra el caso en que p = 3). Los segmentos intermedios son opcionales (es decir, p puede ser igual a cero). Los segmentos finales 708, 710 están físicamente separados pero electromagnéticamente acoplados entre si. Los segmentos intermedios 712 están situados entre los segmentos finales 708, 710 y proporcionan el acoplamiento electromagnético entre los segmentos finales 708, 710.

En la realización terminada en abierto, la longitud l_{s1} del segmento 708 es un múltiplo entero impar del cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. La longitud l_{s2} del segmento 710 es un múltiplo entero de media longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. La longitud l_{sp} de cada uno de los segmentos intermedios 712 es un múltiplo entero de media longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. En la realización ilustrada existen tres segmentos intermedios 712 (es decir, p = 3).

La Fig. 7B ilustra los radiadores 706 de la antena helicoidal cuando está terminada en un cortocircuito 722. Esta implementación cortocircuitada no es adecuada para una antena unifilar, pero puede utilizarse para antenas bifilares, cuadrifilares o x-filares. Al igual que en la realización en circuito abierto, los radiadores 706 están compuestos por un juego de segmentos de radiador. Este juego está compuesto por dos segmentos finales 708, 710 y p segmentos intermedios 712, en donde p = 0, 1, 2, 3... (se ilustra el caso en que p = 3). Los segmentos intermedios son opcionales (es decir, p puede ser igual a cero). Los segmentos finales 708, 710 están físicamente separados pero electromagnéticamente acoplados entre si. Los segmentos intermedios 712 están situados entre los segmentos finales 708, 710 y proporcionan el acoplamiento electromagnético entre los segmentos finales 708, 710.

En la realización cortocircuitada, la longitud l_{s1} del segmento 708 es un múltiplo entero impar del cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. La longitud l_{s2} del segmento 710 es un múltiplo entero impar de media longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. La longitud l_{sp} de cada uno de los segmentos intermedios 712 es un múltiplo entero de media longitud de onda de la frecuencia resonante deseada. En la realización ilustrada existen tres segmentos intermedios 712 (es decir, p = 3).

Las Figs. 8A y 8B son diagramas que ilustran una porción 800 de radiador de una antena helicoidal cuadrifilar de varios segmentos acoplados según una realización de la invención. Las Figs. 8A y 8B ilustran un ejemplo de implementación de la antena ilustrada en la Fig. 7B, en donde p = cero (es decir, no existen segmentos intermedios 712) y las longitudes de los segmentos 708, 710 son un cuarto de longitud de onda.

La porción 800 de radiador ilustrada en la Fig. 8A es una representación plana de una antena helicoidal cuadrifilar que tiene cuatro radiadores 804 acoplados. Cada radiador 804 acoplado de la antena acoplada está realmente compuesto por dos segmentos 708, 710 del radiador situados muy cercanos el uno del otro de tal modo que la energía del segmento 708 del radiador se acopla al otro segmento 710 del radiador.

Más específicamente, según una realización, la porción 800 de radiador puede ser descrita en los términos de que posee dos secciones 820, 824. La sección 820 está compuesta por una pluralidad de segmentos 708 de radiador que se extienden desde un primer extremo 832 de la porción 800 de radiador hacia el segundo extremo 834 de la porción 800 de radiador. La sección 824 está compuesta por una segunda pluralidad de segmentos 710 de radiador que se extienden desde el segundo extremo 834 de la porción 800 de radiador hacia el primer extremo 832. Hacia el área central de la porción 800 de radiador, una parte de cada segmento 708 está en estrecha proximidad de un segmento 710 adyacente de tal modo que la energía de un segmento se acopla al segmento adyacente en el área de proximidad. Esto se denomina solape en este documento.

En una realización preferida, cada segmento 708, 710 tiene una longitud de aproximadamente l_{1} = l_{2} = \lambda/4. La longitud total de un radiador único que comprenda dos segmentos 708, 710 se define como l_{tot}. La magnitud con la que un segmento 708 se solapa con otro segmento 710 se define como \delta = l_{1} + l_{2} - l_{tot}.

Para una frecuencia resonante f = v/ \lambda la longitud total l_{tot} de un radiador es menor que la longitud de media longitud de onda \lambda/2. En otras palabras, como consecuencia del acoplamiento, un radiador que comprenda un par de segmentos acoplados 708, 710 resuena a la frecuencia f = v/ \lambda incluso aunque la longitud total de ese radiador sea menor que la longitud de \lambda/2. Por consiguiente, la porción 800 de radiador de una antena helicoidal cuadrifilar de varios segmentos acoplados de ½ longitud de onda es mas corta que la porción de radiador de una antena helicoidal cuadrifilar de media longitud de onda convencional 800 para una frecuencia f dada.

Como ilustración mas clara de la reducción de tamaño que se obtiene al usar la configuración acoplada, compárese las porciones 800 de radiador ilustradas en la Fig. 8 con las ilustradas en la Fig. 3. Para una frecuencia dada f = v/\lambda, la longitud l de la porción 300 de radiador de la antena convencional es \lambda/2, mientras que la longitud l_{tot} de la porción 800 de radiador de la antena de segmentos de radiador acoplados es menor que \lambda/2.

Según se ha indicado anteriormente, en una realización los segmentos 708, 710 tienen una longitud l_{1} = l_{2} = \lambda/4. La longitud de cada segmento puede variarse de manera que l_{1} no sea necesariamente igual a l_{2}, y de manera que no sea igual a \lambda/4. La frecuencia resonante real de cada radiador es función de la longitud de los segmentos 708, 710 del radiador, de la distancia de separación entre los segmentos 708, 710 del radiador, y del grado con el cual se solapan entre si los segmentos 708, 710.

Nótese que el cambio de longitud de un segmento 708 con respecto al otro segmento 710 puede ser utilizado para ajustar el ancho de banda de la antena. Por ejemplo, alargando l_{1} de tal modo que sea ligeramente menor que \lambda/4, y acortando l_{2} de tal modo que sea ligeramente mas corto que \lambda/4, puede aumentarse el ancho de banda de la antena.

La Fig. 8B ilustra la configuración helicoidal real de una antena helicoidal cuadrifilar de varios segmentos acoplados según una realización de la invención. Se ilustra cómo cada radiador está compuesto en una realización por dos segmentos 708, 710. El segmento 708 se extiende de manera helicoidal desde el primer extremo 832 de la porción de radiador hacia el segundo extremo 834 de la porción de radiador. El segmento 710 se extiende de manera helicoidal desde el segundo extremo 834 de la porción de radiador hacia el primer extremo 832 de la porción de radiador. La Fig. 8B ilustra adicionalmente que una porción de los segmentos 708, 710 se solapa de tal modo que quedan electromagnéticamente acoplados el uno con el otro.

La Fig. 9A es un diagrama que ilustra la separación s y el solape \delta entre los segmentos 708, 710 del radiador. La separación s se elige de tal modo que entre los segmentos 708, 710 del radiador se acople una cantidad de energía suficiente para que puedan funcionar como un radiador único de una longitud eléctrica efectiva de aproximadamente \lambda/2 y múltiplos enteros de la misma.

Una separación de los segmentos 708, 710 del radiador menor que esta separación óptima resulta en un mayor acoplamiento entre los segmentos 708, 710. Como consecuencia, para una frecuencia f dada, la longitud de los segmentos 708, 710 debe aumentar para permitir la resonancia a la misma frecuencia f. Esto puede ilustrarse por el caso extremo de que los segmentos 708, 710 estén conectados físicamente (es decir, s = 0). En este caso extremo, la longitud total de los segmentos 708, 710 debe ser igual a \lambda/2 para que la antena resuene. Nótese que, en este caso extremo, la antena ya no está realmente "acoplada" según el uso dado al término en esta descripción técnica, y que la configuración resultante es en realidad la de una antena helicoidal convencional como la ilustrada en la Fig. 3.

Similarmente, aumentando la magnitud del solape \delta entre los segmentos 708, 710 se aumenta el acoplamiento. Así pues, a medida que aumenta el solape \delta, también aumenta la longitud de los segmentos 708, 710.

Para comprender cualitativamente el solape y la separación óptimos para los segmentos 708, 710, obsérvese la Fig. 9B. La Fig. 9B representa una magnitud de la corriente sobre cada segmento 708, 710. Los indicadores 911, 928 de la fuerza de la corriente ilustran que cada segmento resuena idealmente a \lambda/4, con la máxima fuerza de la corriente en los extremos exteriores y la mínima en los extremos interiores.

Para optimizar las configuraciones de antena para la antena de segmentos de radiador acoplados, los inventores utilizaron un software de modelización para determinar, entre otros parámetros, la correcta longitud l_{1}, l_{2} de los segmentos, el solape \delta, y la separación s. Uno de tales paquetes de software es el paquete de software Antenna Optimizer (AO). El AO está basado en un procedimiento de algoritmo de modelización de antenas electromagnéticas por momentos. La versión 6.35, copyright 1994, de AO Antenna Optimizer está hecha y comercializada por Brian Beezley, de San Diego, California.

Nótese que se obtienen ciertas ventajas utilizando una configuración acoplada según se ha descrito anteriormente con referencia a las Figs. 8A y 8B. Tanto con la antena convencional como con la antena de segmentos de radiador acoplados, la corriente se concentra en los extremos de los radiadores. Según la teoría de factores de conjuntos, en ciertas aplicaciones esto puede usarse como ventaja con la antena de segmentos de radiador acoplados.

A titulo explicativo, la Fig. 10A es un diagrama que ilustra dos fuentes puntuales A, B, en donde la fuente A está radiando una señal que tiene una magnitud igual a la señal de la fuente B pero desfasada 90º (se asume la convención e^{jwt}). Cuando las fuentes A y B están separadas por una distancia de \lambda/4, las señales se suman en fase en dirección desde A hacia B y se suman fuera de fase en dirección desde B hacia A. Como consecuencia, se emite muy poca radiación en dirección desde B hacia A. Un patrón de campo representativo típico que se muestra en la Fig. 10B ilustra este punto.

Así pues, cuando las fuentes A y B están orientadas de tal modo que la dirección desde A hacia B apunte hacia arriba, alejándose de tierra, y la dirección desde B hacia A apunte hacia la tierra, la antena está optimizada para la mayoría de las aplicaciones. Esto se debe a que es raro que un usuario desee una antena que dirija la fuerza de la señal hacia la tierra. Esta configuración es especialmente útil para las comunicaciones por satélite en las cuales se desea que la mayor parte de la fuerza de la señal esté dirigida hacia arriba, alejándose de la tierra.

La antena de fuente puntual modelada en la Fig. 10A no se obtiene fácilmente usando antenas helicoidales convencionales de media longitud de onda. Considérese la porción de radiador de antena ilustrada en la Fig. 3. La concentración de la fuerza de la corriente en los extremos de los radiadores 208 se aproxima más o menos a una fuente puntual. Cuando se retuercen los radiadores según una configuración helicoidal, un extremo del radiador a 90º queda situado en línea con el otro extremo del radiador a 0º. Por lo tanto, esto se aproxima a dos fuentes puntuales en línea. Sin embargo, estas fuentes puntuales aproximadas están separadas aproximadamente por \lambda/2 en lugar de la configuración deseada con \lambda/4 que se ilustra en la Fig. 10A.

Nótese, sin embargo, que la antena de segmentos de radiador acoplados que constituye una realización de la invención proporciona una implementación en la cual las fuentes puntuales aproximadas están situadas a una distancia mas cercana a \lambda/4. Por lo tanto, la antena de segmentos de radiador acoplados permite a los usuarios sacar provecho de las características direccionales de la antena ilustrada en la Fig. 10A.

Los segmentos 708, 710 de radiador ilustrados en la Fig. 8 muestran que el segmento 708 está muy cerca de su segmento 710 asociado, aunque cada par de segmentos 708, 710 está relativamente lejos del par de segmentos adyacente. En una realización alternativa, cada segmento 710 está situado equidistante de los segmentos 708 de cada lado. Esta realización está ilustrada en la Fig. 11.

Refiriéndose a la Fig. 11, cada segmento es sustancialmente equidistante de cada par de segmentos adyacente. Por ejemplo, el segmento 708B es equidistante de los segmentos 710A, 710B. Es decir, s_{1} = s_{2}. Similarmente, el segmento 710A es equidistante de los segmentos 708A, 708B.

Esta realización no es intuitiva por cuanto parece que existiera un acoplamiento indeseado. En otras palabras, un segmento correspondiente a una fase se acoplaría no solo con el segmento apropiado de la misma fase, sino también con el segmento adyacente de la fase decalada. Por ejemplo, el segmento 708B, segmento a 90º, se acoplaría con el segmento 710A (segmento a 0º) y con el segmento 710B (segmento a 90º). Este acoplamiento no constituye un problema porque la radiación desde los segmentos superiores 710 puede ser considerada como dos modos independientes. Un modo resultante del acoplamiento con los segmentos adyacentes por la izquierda y el otro del acoplamiento con los segmentos adyacentes por la derecha. Sin embargo, estos dos modos están en fase para proporcionar la radiación en la misma dirección. Por lo tanto, este doble acoplamiento no va en detrimento del funcionamiento de la antena de varios segmentos acoplados.

La Fig. 12 es un diagrama que ilustra un ejemplo de implementación de una antena de segmentos de radiador acoplados. Refiriéndose a la Fig. 12, la antena comprende una porción 1202 de radiador y una porción de alimentación 1206. La porción de radiador incluye unos segmentos 708, 710. Las dimensiones proporcionadas por la Fig. 12 ilustran la contribución de los segmentos 708, 710 y el grado de solape \delta a la longitud total de la porción 1202 de radiador.

La longitud de los segmentos en una dirección paralela al eje del cilindro esta ilustrada como l_{1}sen\alpha para los segmentos 708 y l_{2}sen\alpha para los segmentos 710, en donde \alpha es el ángulo interno de los segmentos 708, 710.

El solape de los segmentos, según se ha ilustrado anteriormente en las Figs. 8A y 9A, está ilustrado por el carácter de referencia \delta. El grado de solape en una dirección paralela al eje de la antena viene dado por \deltasen\alpha, según se ilustra en la Fig. 12.

Los segmentos 708, 710 están separados por una separación s, que puede variar según se ha descrito anteriormente. La distancia entre el extremo de un segmento 708, 710 y el extremo de la porción 1202 de radiador se define como huelgo y está ilustrada por los caracteres de referencia \gamma_{1}, \gamma_{2}, respectivamente. Los huelgos \gamma_{1}, \gamma_{2} pueden ser iguales entre si, aunque no necesariamente. Una vez mas, según se ha descrito anteriormente, la longitud de los segmentos 708 puede variar con respecto a los segmentos 710. El grado de desplazamiento de un segmento 710 desde un extremo hasta el siguiente está ilustrado por el carácter de referencia \omega_{0}. La separación entre segmentos 710 adyacentes está ilustrada por el carácter de referencia \omega_{s} y viene determinada por el diámetro de la hélice.

La porción de alimentación 1206 incluye una red de alimentación apropiada para proporcionar las señales en cuadratura de fase a los segmentos 708 del radiador. Las redes de alimentación son bien conocidas por los expertos en la técnica y por lo tanto no se describen con detalle en este documento.

En el ejemplo ilustrado en la Fig. 12, los segmentos 708 son alimentados en un punto de alimentación que está situado sobre cada segmento 708 a una distancia de la red de alimentación que se elige para optimizar el equilibrio de impedancias. En la realización ilustrada en la Fig. 12, esta distancia está ilustrada por los caracteres de referencia \delta_{feed}.

Nótese que la línea continua 1224 ilustra la frontera de una porción de tierra sobre la superficie lejana del substrato. La porción de tierra opuesta a los segmentos 708 sobre la superficie lejana se extiende hasta el punto de alimentación. La porción delgada de los segmentos 708 se encuentra sobre la superficie cercana. En el punto de alimentación, el espesor de los segmentos sobre la superficie cercana aumenta.

A continuación se proporcionan dimensiones para un ejemplo de antena helicoidal cuadrifilar de segmentos de radiador acoplados adecuada para operar en banda L a 1,6 GHz aproximadamente. Nótese que esto es solo un ejemplo y que son posibles otras dimensiones para operar en la banda L. Adicionalmente, son posibles otras dimensiones para operar también en otras bandas de frecuencia.

La longitud total de la porción 1202 de radiador en el ejemplo de realización en banda L es 58,4 mm (2,30 pulgadas). En esta realización, el ángulo de paso \alpha es 73 grados. Con este ángulo \alpha, la longitud l_{1}sen\alpha de los segmentos 708 para esta realización es 43,9 mm (1,73 pulgadas). En la realización ilustrada, la longitud de los segmentos 710 es igual a la longitud de los segmentos 708.

En un ejemplo, el segmento 710 está situado substancialmente equidistante de su par de segmentos 708 adyacente. En una implementación de la realización en la cual los segmentos 710 son equidistantes de los segmentos 708 adyacentes, la separación s_{1} = s_{2} = 2,18 mm (0,086 pulgadas). Son posibles otras separaciones incluyendo, por ejemplo, la separación s de los segmentos 710 a 1,8 mm (0,070 pulgadas) desde un segmento 708 adyacente.

La anchura \zeta de los segmentos 708, 710 del radiador es 2,8 mm (0,11 pulgadas) en esta realización. Son posibles otras anchuras.

El ejemplo de realización en banda L presenta un huelgo simétrico \gamma_{1} = \gamma_{2} = 14,5 mm (0,57 pulgadas). Cuando el huelgo \gamma es simétrico para ambos extremos de la porción 1202 de radiador (es decir, cuando \gamma_{1} = \gamma_{2}), los radiadores 708, 710 tienen un solape \deltasen\alpha de 29,5 mm (1,16 pulgadas) (43,94 mm (1,73 pulgadas) - 14,48 mm (0,57 pulgadas)).

El desplazamiento \omega_{0} de los segmentos es 13,46 mm (0,53 pulgadas) y la separación \omega_{s} entre segmentos es 10,0 mm (0,393 pulgadas). El diámetro de la antena es 4 \omega_{s}/\pi.

En una realización, este se elige de tal modo que la distancia \delta_{feed} desde el punto de alimentación hasta la red de alimentación sea \delta_{feed} = 39,9 mm (1,57 pulgadas). Pueden elegirse otros puntos de alimentación para optimizar el equilibrio de impedancias.

Nótese que el ejemplo de realización descrito anteriormente está diseñado para usar conjuntamente con una cúpula de policarbonato de 0,81 mm (0,032 pulgadas) de espesor que encierra la antena helicoidal y hace contacto con la porción de radiador. Los expertos en la técnica saben que una cúpula u otra estructura afecta a la longitud de onda de una frecuencia deseada.

Nótese que en los ejemplos de realizaciones que acaban de ser descritos, la longitud total de la porción de radiador de la antena en banda L es menor que la de una antena convencional en banda L de media longitud de onda. Para una antena convencional en banda L de media longitud de onda, la longitud de la porción de radiador es aproximadamente 81,28 mm (3,2 pulgadas) (es decir, \lambda/_{2}(sen\alpha)), en donde \alpha es el ángulo interno de los segmentos 708, 710 con respecto a la horizontal. Para los ejemplos de realizaciones descritos anteriormente, la longitud total de la porción 1202 de radiador es 58,42 mm (2,3 pulgadas). Esto representa un ahorro substancial de tamaño sobre la antena
convencional.

V. Antena helicoidal apilada de doble banda

Una vez descritas varias realizaciones de una antena helicoidal de una sola banda, se describe a continuación una antena helicoidal de doble banda que constituye una realización de la presente invención. La presente invención esta dirigida a una antena helicoidal de doble banda capaz de resonar a dos frecuencias diferentes de operación. Dos antenas helicoidales son apiladas por los extremos, resonando una antena a una primera frecuencia y resonando la otra antena a una segunda frecuencia. Cada antena tiene una porción de radiador compuesta por uno o más radiadores enrollados helicoidalmente. Cada antena tiene también una porción de alimentación compuesta por una red de alimentación y un plano de tierra. Las dos antenas son apiladas de tal modo que el plano de tierra de una antena sirva como anillo de cortocircuito a través del extremo lejano de los radiadores de la otra antena.

La Fig. 13 es un diagrama que ilustra unas representaciones planas de la superficie lejana 400 y la superficie cercana 500 de una antena helicoidal de doble banda según una realización de la invención. La antena helicoidal de doble banda está compuesta por dos antenas helicoidales de una sola banda: una antena helicoidal 1304 que opera a una primera frecuencia resonante y una antena helicoidal 1308 que opera a una segunda frecuencia resonante.

En la realización ilustrada en la Fig. 13, una red de alimentación 508, unos radiadores 104A-104D y la primera antena 1304 están dispuestos sobre una superficie cercana 500 de la primera antena 1304. También está dispuesto sobre la superficie cercana 500 el plano de tierra 412 para la red de alimentación 508 de la segunda antena 1308. Sobre la superficie 400 están la red de alimentación 508 y los radiadores 104A-104D de la segunda antena 1308 así como el plano de tierra 412 para la red de alimentación 508 de la primera antena 1304.

Según se describió anteriormente con referencia a las Figs. 2A y 2B, cuando la longitud resonante l de los radiadores 104A-104D es un múltiplo entero par de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada, el extremo lejano de los radiadores 104A-104D está cortocircuitado. Según se ilustra en la Fig. 13, este cortocircuito se efectúa mediante el plano de tierra 412 de la primera antena 1304. Como consecuencia de esta configuración, no es preciso añadir un anillo adicional de cortocircuito al extremo de los radiadores 104A-104D.

Nótese que en la realización ilustrada en la Fig. 13, la primera antena 1304 se ha ilustrado resonando a múltiplos enteros impares de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada, porque los extremos de los radiadores 104A-104D están en circuito abierto. En una realización alternativa, podría añadirse un anillo de cortocircuito (no representado) al extremo lejano de los radiadores 104A-104D de la primera antena 1304, cambiando a la vez la longitud de estos radiadores 104A-104D de tal modo que sean un múltiplo entero par de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada.

Los radiadores 104A-104D de la antena de doble banda descrita con referencia a la Fig. 13 se han ilustrado alimentados por un primer extremo cercano a la red de alimentación 508. Es bien sabido que el punto de alimentación de los radiadores 104A-104D puede estar situado en cualquier punto a lo largo de la longitud de los radiadores 104A-104D, y que tal situación se determina principalmente en base a consideraciones de equilibrio de impedancias. La Fig. 14 es un diagrama que ilustra una realización de una antena helicoidal de doble banda en la cual los puntos de alimentación de los radiadores 104A-104D están situados a una distancia predeterminada de la red de alimentación 508. Específicamente, en la realización ilustrada en la Fig. 14, un punto de alimentación A de la primera antena 1304 esta situado a una distancia l_{FEED1} de la red de alimentación 508 y el punto de alimentación B de la segunda antena 1304 esta situado a una distancia l_{FEED2} de la red de alimentación 508.

Esta realización ilustra que los radiadores 104A-104D están compuestos por una traza de tierra 1436 sobre una primera superficie del substrato 406, una traza de alimentación 1438 sobre una segunda superficie del substrato 406 y opuesta a dicha traza de tierra 1436, y una traza de radiador 1440 sobre la segunda superficie del substrato 406.

Al igual que en la realización ilustrada en la Fig. 13, en esta realización el plano de tierra 412 de la primera antena 1304 sirve de anillo de cortocircuito para los radiadores 104A-104D y la segunda antena 1308, de manera que los radiadores de la segunda antena 1308 resuenan a un múltiplo entero par de un cuarto de longitud de onda de la frecuencia resonante deseada.

Para disminuir la longitud total de la antena apilada puede utilizarse la tecnología de acoplamiento de bordes descrita anteriormente. En tales realizaciones, los radiadores 104A-104D de la primera antena 1304 y/o la segunda antena 1308, según se ilustra en las Figs. 13 y 14, se sustituyen por radiadores acoplados por los bordes según se ilustra, por ejemplo, en la Fig. 12.

Un reto para proporcionar una antena de doble banda como la que se ilustra en las Fig. 13 y 14 es la alimentación de la primera antena 1304. Para este fin, la primera antena 1304 se alimenta por medio de una orejeta que se extiende desde el área inferior de la primera antena 1304.

La Fig. 15 es un diagrama que ilustra la citada orejeta utilizada para alimentar la primera antena 1304. Refiriéndose a la Fig. 15, una orejeta 1504 se extiende desde el lado de la porción de alimentación de la primera antena 1304 sobre el substrato 406. En la realización ilustrada en la Fig. 15, la orejeta 1504 tiene aproximadamente forma de "L" de manera que se extiende horizontalmente desde la porción de alimentación de la primera antena 1304 hasta una distancia determinada y luego se dobla axialmente por el centro en la dirección de la porción de alimentación de la segunda antena 1308. Aunque la orejeta 1504 se ha ilustrado con forma en ángulo recto, podrían usarse otros ángulos, así como curvas de diversos radios.

Idealmente, cuando se enrolla el substrato 406 dándole una configuración de cilindro u otra configuración adecuada para formar la antena helicoidal, el componente axial 1524 de la orejeta 1504 queda substancialmente a lo largo del eje de la antena helicoidal de doble banda. La coincidencia del componente axial 1524 de la orejeta 1504 con el eje de la antena helicoidal minimiza el impacto de este elemento sobre los patrones de radiación de la antena. Según se ilustra en la Fig. 15, en una realización preferida, la orejeta 1504 se extiende desde la porción de alimentación de la primera antena 1304 en una posición vertical que está lo mas alejada posible de la primera antena 1304. Esto se hace para minimizar el efecto de la orejeta 1504 sobre los patrones de radiación de la primera antena 1304. Puesto que la segunda antena 1308 es una antena de media longitud de onda con segmentos acoplados, y los extremos de los radiadores 104A-104D de la segunda antena 1308 están cortocircuitados por el plano de tierra 412 de la primera antena 1304, la orejeta 1504 tiene un efecto mínimo sobre los patrones de radiación de la segunda antena 1308.

Preferiblemente, la longitud l_{gp} de la porción de alimentación 1206 de la primera antena 1304 puede determinarse considerando dos factores a la frecuencia de operación apropiada. En primer lugar, es deseable minimizar la cantidad de corriente que circula desde los radiadores de la primera antena 1304 hacia la segunda antena 1308, y viceversa. En otras palabras, es deseable conseguir un aislamiento entre las dos antenas. Esto puede efectuarse asegurando que la longitud sea suficientemente grande para que las corrientes no se extiendan desde un juego de radiadores hasta el otro a la frecuencia de interés.

Otro reto es el objetivo de evitar que la corriente procedente de los radiadores 104A-D de la primera antena 1304 alcance la orejeta 1504. Las corrientes procedentes de la primera antena 1304 se atenúan según atraviesan la porción de alimentación de la primera antena 1304 hacia la orejeta 1504. La orejeta 1504 crea en estas corrientes una discontinuidad asimétrica. Por lo tanto, es deseable minimizar hasta el límite práctico la magnitud de las corrientes que alcancen la orejeta 1504.

Tras la lectura de esta descripción, un experto en la técnica sabrá cómo implementar la porción de alimentación 1206 de longitud apropiada l_{gp} en base a los materiales utilizados, las frecuencias de interés, los niveles de potencia esperados en la antena, y otros factores conocidos. Esta decisión puede acarrear un compromiso entre tamaño y prestaciones.

Nótese que en esta realización los efectos de la orejeta 1504 no son inexistentes. Puesto que la orejeta 1504 está cerca de los radiadores de la segunda antena 1308, algo de corriente de la segunda antena 1308 se acopla a la orejeta 1504 y, por lo tanto, a lo largo del eje de la antena. Esta corriente afecta a la radiación de la segunda antena 1308, resultando en una mayor radiación hacia los lados de la antena. En aplicaciones donde la antena esté montada verticalmente, esto resulta en una mayor radiación en la dirección del horizonte y una menor radiación en la dirección vertical. Como consecuencia, esta aplicación es adecuada para sistemas de comunicaciones por satélite en los que se usen satélites de orbita baja para efectuar las comunicaciones hacia o desde el dispositivo de comunicación.

Este efecto está ilustrado en la Fig. 10C, en donde el patrón de radiación 1010 con polarización circular es una representación de un patrón de radiación típico para una antena helicoidal convencional, y el patrón de radiación 1020 es una representación de un patrón de radiación para la segunda antena 1308. Según se ilustra en la Fig. 10C, el patrón 1020 es más "aplastado" y mas "ancho" que el patrón convencional 1010.

Para permitir el acoplamiento de una señal a la primera antena 1304, la orejeta 1504 incluye un conector tal como un conector engarzado o soldado u otro conector adecuado para hacer una conexión entre un cable de alimentación y la traza de señal sobre la orejeta 1504.

Pueden usarse diversos tipos de cable o de hilo para conectar los circuitos de RF del transceptor a la antena en la orejeta 1504. Preferiblemente se utiliza un cable flexible o semi-rígido de bajas pérdidas. Naturalmente, como es sabido en la técnica de las antenas, es deseable equilibrar la impedancia de la entrada de alimentación con la del cable de interfaz para maximizar la transferencia de energía a la antena. No obstante, si la transición de entrada es mala, los patrones de radiación seguirán siendo simétricos, sólo sus ganancias se verán reducidas por la correspondiente cantidad de perdidas por reflexión. Además de unas bajas pérdidas por inserción, también es importante que el conector proporcione una conexión mecánica robusta entre el cable y la orejeta 1504.

También se ilustra en la Fig. 15 el croquis de un ejemplo de forma del substrato. Tras la lectura de esta descripción, un experto en la técnica sabrá cómo implementar la antena con una orejeta 1504 utilizando substratos que tengan otras formas.

La Fig. 16 es un diagrama que ilustra una realización de una antena apilada y un ejemplo de dimensiones. En esta realización, la primera antena 1304 es una antena de banda L y la segunda antena 1308 es una antena de banda S. En esta realización, la antena 1308 de banda S es una antena acoplada por los bordes en la cual cada radiador 104 está compuesto por dos segmentos. Nótese que esta realización se proporciona únicamente como ejemplo. Pueden elegirse para la operación bandas de frecuencia alternativas. Nótese también que ya sea la primera antena 1304, o la segunda antena 1308, o ambas, podrían utilizar la tecnología de bordes acoplados.

A continuación se describen los ejemplos de dimensiones para la antena de banda L y banda S ilustrada en la Fig. 16. La apertura radiante de la antena de banda L es una altura axial total de 31,83 mm (1,253 pulgadas), mientras que la apertura de la banda S es una altura total de 35,56 mm (1,400 pulgadas). En esta realización, la altura de la porción de alimentación 412 de la primera antena 1304 es 10,16 mm (0,400 pulgadas). Esto lleva a una apertura radiante total de 78,56 mm (3,093 pulgadas). El ángulo de inclinación de los radiadores 104A-104D es 65º.

Las anteriores dimensiones están dadas a titulo de ejemplo únicamente. Según se ha descrito anteriormente con referencia a las antenas helicoidales convencionales, la longitud total de los radiadores 104A-104D determina la frecuencia resonante precisa de la antena. La frecuencia resonante es importante porque las ganancias medias más altas y los patrones más simétricos se producen a la frecuencia resonante. Si se hace la antena más larga, la frecuencia resonante baja. Por el contrario, si se hace la antena más corta, la frecuencia resonante sube. El porcentaje de variación de la frecuencia es aproximadamente proporcional al porcentaje de alargamiento o acortamiento de los radiadores 104A-104D. A las frecuencias de operación en banda L, 1 mm de longitud en la dirección de la antena corresponde aproximadamente a 1 MHz.

En la realización ilustrada, tanto la primera antena 1304 como la segunda antena 1308 tienen cuatro brazos filares excitados, o radiadores 104A-104D. Cada uno de estos radiadores 104A-104D es alimentado en cuadratura de fase. La excitación en cuadratura de fase de cuatro radiadores 104A-104D para cada antena 1304, 1308 se implementa utilizando una red de alimentación. Aunque pueden implementarse redes de alimentación convencionales capaces de proporcionar una excitación en cuadratura de fase, a continuación se explica con detalle una red de alimentación preferida.

Otra dimensión importante es la longitud axial del punto de alimentación. La longitud axial del punto de alimentación define la distancia desde la red de alimentación hasta el punto de alimentación para las realizaciones en las que el punto de alimentación está situado a lo largo de los radiadores 104A-104D según se ilustra en la Fig. 13. La dimensión de la longitud axial del punto de alimentación indica la posición en la cual la microcinta se abre para continuar el radiador y es realmente la posición del punto de alimentación para todo el radiador 104. En el ejemplo ilustrado en la Fig. 16, la longitud del punto de alimentación para la primera antena 1304 es 28,78 mm (1,133 pulgadas). La longitud del punto de alimentación para la segunda antena 1308 es 16,21 mm (0,638 pulgadas). Estas dimensiones producen impedancias de 50 ohmios a 1618 y 2492 MHz, respectivamente. Si se desplaza hacia abajo la posición del punto de alimentación, la impedancia es menor. Por el contrario, si se desplaza hacia arriba la posición del punto de alimentación, la impedancia es mayor. Es importante notar que cuando se ajuste la longitud total del radiador para sintonizar la frecuencia, habrá que desplazar también la posición del punto de alimentación en una magnitud proporcional en la dirección del eje de la antena para mantener el equilibrio correcto de impedancias.

Preferiblemente, la antena con las dimensiones ilustradas en la Fig. 16 se enrolla según un cilindro de 12, 7 mm (0,500 pulgadas) de diámetro.

VI. Red de alimentación

Las antenas helicoidales descritas en este documento pueden ser implementadas utilizando una configuración monofilar, cuadrifilar, octofilar u otra configuración x-filar. Se utiliza una red de alimentación para proporcionar las señales a los hilos con el ángulo de fase necesario. La red de alimentación divide la señal y desplaza la fase proporcionada a cada hilo. La configuración de la red de alimentación depende del número de hilos. Por ejemplo, para una antena helicoidal cuadrifilar, la red de alimentación proporciona cuatro señales de igual potencia con una relación de cuadratura de fase (es decir, 0, 90, 180 y 270 grados).

Para conservar espacio en la porción de alimentación de la antena puede utilizarse un único tendido de red de alimentación. Las trazas de la red de alimentación penetran en uno o más radiadores 104A-104D de la antena. Por conveniencia, la red de alimentación se describe en los términos de una red de alimentación diseñada para proporcionar cuatro señales de igual potencia con una relación de cuadratura de fase. Tras la lectura de esta descripción, un experto en la técnica sabrá cómo implementar la red de alimentación para otras configuraciones x-filares.

La Fig. 17 ilustra el equivalente eléctrico de una red de alimentación convencional en cuadratura de fase. En las redes de alimentación convencionales en cuadratura de fase, la red proporciona cuatro señales de igual potencia, con fases separadas por 90 grados. La señal es suministrada a la red de alimentación a través de un primer camino de señal 1704. En un primer punto de señal A (denominado punto de alimentación secundario), se suministra la señal en fase de 0 grados a un primer radiador 104. En el punto de señal B, se suministra la señal de fase de 90 grados a un segundo radiador 104. En los puntos de señal C y D, se suministran las señales en fases de 180 grados y 270 grados a un tercer y un cuarto radiador 104.

Las señales A y B se combinan en un punto P2 para obtener una impedancia de 25 ohmios. De igual modo, las señales C y D se combinan en un punto P3 para obtener una impedancia de 25 ohmios. Estas señales se combinan en P1 para obtener una impedancia de 12,5 ohmios. Por lo tanto, se coloca a la entrada un transformador de 25 ohmios y 90 grados para convertir esta impedancia a 50 ohmios. Nótese que en la red ilustrada en la Fig. 17, parte del transformador está situada antes de la división P1 para acortar la alimentación y también para disminuir las perdidas. Sin embargo, al estar antes de la división, debe tener el doble de impedancia que después de la división.

La red de alimentación convencional se modifica de manera que las trazas de la red de alimentación estén dispuestas sobre las porciones de substrato definidas para los radiadores 104A-104D. Específicamente, en una realización preferida, estas trazas están dispuestas sobre el substrato en un área opuesta a las trazas de tierra de uno o más de los radiadores 104A-104D.

La Fig. 18 es un diagrama que ilustra un ejemplo de realización de la red de alimentación en un entorno de antena helicoidal cuadrifilar. Específicamente, en el ejemplo ilustrado en la Fig. 18 se ilustran dos redes de alimentación: una primera red de alimentación 1804 para implementar con la primera antena 1304; y una segunda red de alimentación 1808 para implementar con la segunda antena 1308. Las redes de alimentación 1804, 1808 tienen unos puntos A, B, C y D para suministrar las señales de 0, 90, 180 y 270 grados a los radiadores 104A-104D. Las líneas de trazos existentes en la Fig. 18 ilustran aproximadamente un croquis del plano de tierra de los radiadores 104A-104D sobre una superficie del substrato opuesta a la superficie sobre la cual están dispuestas las redes de alimentación 1804, 1808. Así pues, la Fig. 18 ilustra aquellas porciones de las redes de alimentación 1804, 1808 que están dispuestas sobre los radiadores 104A-104D o que penetran en los mismos.

Nótese que según el conocimiento general, la red de alimentación se provee sobre un área que está designada para la red de alimentación y está separada de los radiadores. Por el contrario, la red de alimentación que aquí se describe se coloca de manera que una porción de la red de alimentación quede depositada sobre la porción de radiador de la antena. Por lo tanto, la porción de alimentación de la antena puede disminuir de tamaño en comparación con la porción de alimentación de una red de alimentación convencional.

La Fig. 19 es un diagrama que ilustra las redes de alimentación 1804, 1808 junto con las trazas de señal, incluyendo los caminos de alimentación, para las antenas 1304, 1308. La Fig. 20 ilustra un croquis del plano de tierra de las antenas 1304, 1308. La Fig. 21 es un diagrama que ilustra tanto los planos de tierra como las trazas de señal superpuestas.

Una ventaja des estas redes de alimentación es que el área requerida en la porción de alimentación de la antena para implementar una red de alimentación es menor que con las técnicas de alimentación convencionales. Esto es debido a que las porciones de la red de alimentación, que de otro modo estarían dispuestas sobre la porción de alimentación de la antena, están ahora dispuestas sobre la porción de radiador de la antena. Como consecuencia de ello, puede reducirse la longitud total de la antena.

Una ventaja adicional de tal red de alimentación es que al desplazar el punto de alimentación secundario más cerca del punto de alimentación de la antena, disminuye la pérdida de transmisión en la línea. Adicionalmente, puede integrarse un transformador en la línea de vía de la red de alimentación para equilibrar impedancias.

Así pues, se configura una red con eficiencia de área de manera tal que una sección de la red de alimentación está dispuesta sobre una porción de radiador de una antena y el resto de la red de alimentación está dispuesto sobre una porción de alimentación. Debido a que parte de la red de alimentación está dispuesta sobre la porción de radiador, el resto de la red de alimentación requiere menos área sobre la porción de alimentación. Como consecuencia, la parte de alimentación de la antena puede ser menor en comparación con las antenas que tienen redes de alimentación convencionales. Preferiblemente, las trazas de la red de alimentación que están dispuestas sobre la porción de radiador están dispuestas enfrente de la porción de tierra de los radiadores. Por ello, la porción de tierra de los radiadores sirve de plano de tierra para esta parte de la red de alimentación. La red de alimentación con eficiencia de área puede implementarse con numerosos tipos diferentes de antenas de diversas configuraciones, incluyendo antenas helicoidales de una sola banda y multibanda. Como consecuencia de esta configuración, el tamaño total de la antena y la cantidad de perdidas en la alimentación se reducen con respecto a las antenas que tienen redes de alimentación
convencionales.

VII. Conjunto de la antena

Según se ha descrito anteriormente, una técnica para fabricar antenas helicoidales consiste en disponer sobre un substrato los radiadores, las redes de alimentación y las trazas de tierra y envolver el substrato dándole una forma adecuada. Aunque las configuraciones de antena anteriormente descritas pueden ser implementadas utilizando técnicas convencionales para envolver el substrato con la forma apropiada, se describen a continuación una estructura y una técnica perfeccionadas para envolver el substrato.

La Fig. 22A es un diagrama que ilustra una realización de una estructura utilizada para mantener el substrato en una forma adecuada (por ejemplo, cilíndrica). Más específicamente, la Fig. 22A ilustra un ejemplo de estructura añadida a una antena que tiene una red de alimentación con eficiencia de área. Una vez leída esta descripción, una persona experta en la técnica relevante sabrá como implementar la invención con antenas helicoidales de otras configuraciones.

Las Figs. 22B a 22F representan unas vistas seccionadas transversalmente de un ejemplo de estructura utilizada para mantener la antena con una forma cilíndrica u otra forma apropiada. Refiriéndose a las Figs. 22B a 22F, el ejemplo incluye una cinta metálica 2218 sobre el plano de tierra 412, o como extensión del mismo, un material de soldadura 2216 enfrente de la cinta metálica 2218, y una o mas vías 2210.

La cinta metálica 2218 puede estar compuesta por una porción de plano de tierra 412 o por una cinta metálica añadida al plano de tierra 412. Preferiblemente, en una realización, la cinta metálica 2218 se proporciona extendiendo simplemente la anchura del plano de tierra 412 en una magnitud predeterminada. En la realización ilustrada en la Fig. 22A, esta anchura se representa por w_{strip}.

El plano de tierra 412 esta provisto de una serie de vías 2210 en el área de la cinta metálica 2218. Preferiblemente, para obtener una conexión sólida, las vías 2210 se añaden a la porción de radiador tanto de la primera antena 1304 como de la segunda antena 1308. El patrón elegido para las vías 2210 está basado en las propiedades mecánicas y eléctricas conocidas de los materiales utilizados. Aunque la invención puede ser implementada con sólo una o dos vías 2210 sobre cada plano de tierra 412, para obtener un nivel deseable de resistencia mecánica y de conexión eléctrica pueden emplearse varias vías 2210. Aunque no es necesario, la porción de cada plano de tierra 412 utilizado puede extenderse lateralmente, o circunferencialmente, hasta más allá de los radiadores de la antena.

Según se aprecia en la Fig. 22B, las vías 2210 se extienden completamente a través del material del plano de tierra 412 y a través del substrato soporte 406 (100) desde una superficie hasta la siguiente. Las vías se fabrican como vías metalizadas, o recubiertas de metal, utilizando técnicas bien conocidas. Una porción o región relativamente pequeña de un borde opuesto 2214 del plano de tierra 412 está recubierta de material de soldadura 2216.

La realización ilustrada en las Figs. 22B y 22D incluye una pequeña cinta metálica 2218 formada sobre el substrato 406 en el lado opuesto al plano de tierra 412, pero adyacente al primer borde 2212. En esta realización, las vías se extienden a través del substrato hasta la cinta metálica 2218. Aunque la cinta metálica 2218 no es necesaria en todas las aplicaciones, los expertos en la técnica comprenderán fácilmente que la cinta metálica 2218 facilita el flujo de la soldadura y mejora la adherencia mecánica. En material específico para fabricar la cinta metálica 2218 se elige de acuerdo con principios conocidos en base al material utilizado para el plano de tierra, la soldadura elegida, y así sucesivamente.

Cuando el substrato soporte de la antena es enrollado con la configuración generalmente cilíndrica para formar las deseadas estructuras de antena helicoidal, los bordes 2212 y 2214 quedan en estrecha proximidad el uno del otro según se ilustra en la Fig. 22D. Las vías 2210 y la cinta metálica 2218 (si existe) se sitúan para que se solapen con el material de soldadura 2216 del borde opuesto 2214 del plano de tierra. Se aplica calor mediante técnicas y equipos de soldadura bien conocidos mientras se mantiene la cinta 2218 en contacto con el material de soldadura 2216.

Cuando el material de soldadura 2216 se funde, fluye penetrando en las vías 2210 y sobre la cinta metálica 2218. Entonces se reduce o se elimina el calor, y la soldadura forma una junta o unión permanente, pero retirable o reparable, entre los dos bordes externos o los extremos del plano de tierra 412. De esta manera, el substrato soporte 406 de la antena y los componentes de la antena depositados sobre el mismo quedan mecánicamente sujetos en la forma cilíndrica deseada sin necesidad de otros materiales tales como cinta dieléctrica, adhesivos, o similares. Esto reduce el tiempo, el coste y el trabajo que se requería anteriormente para ensamblar una antena helicoidal de este tipo. Esto puede permitir también una mayor automatización de esta operación y proporcionar una antena con dimensiones más fácilmente reproducibles. Adicionalmente, un borde del plano de tierra 412 queda eléctricamente conectado al otro borde, proporcionando un anillo conductivo continuo desde el plano de tierra, si así se desea. Esta conexión eléctrica se efectúa sin soldaduras o hilos de conexión complicados.

Esta técnica puede extenderse también para proporcionar soporte o contacto a lo largo de otras porciones de la antena. Por ejemplo, puede depositarse una serie de una o más almohadillas o cintas metálicas 2220 en lugares espaciados a lo largo de uno o ambos juegos de radiadores de la antena. Según se aprecia en la Fig. 22E, las almohadillas o cintas metálicas 2220 se sitúan adyacentes a uno o mas radiadores 104A-D pero en el lado opuesto del substrato soporte 406 (100). Estas almohadillas o cintas se sitúan de tal modo que cuando el substrato de la antena es enrollado o curvado para producir la antena deseada, según se aprecia en la Fig. 22F, las almohadillas o cintas metálicas 2220 quedan situadas sobre una porción de los radiadores 104A-D sobre el borde opuesto del substrato soporte. Específicamente, en una realización, las almohadillas o cintas metálicas 220 se sitúan sobre una traza de tierra 1436 de los radiadores 104A-D. En las almohadillas 2220 pueden formarse unas vías metalizadas cuando sea necesario para la aplicación o para mejorar la transferencia de calor para fundir la soldadura.

Si previamente se aplica una pequeña cantidad de soldadura 2226 a una porción correspondiente sobre la superficie de la traza de tierra 1436, puede utilizarse para unir estos radiadores a las cintas. Esto proporciona juntas o puntos de unión adicionales que mantienen eficazmente unida la estructura de la antena en la forma deseada. Cuando se desea una conexión eléctrica, pueden formarse unas vías metalizadas en las almohadillas o cintas que se extiendan a través del lado opuesto. Estas almohadillas pueden utilizarse con o sin las cintas anteriormente descritas para los planos de tierra. Tal estructura es especialmente útil cuando se contemplan radiadores muy largos, o pilas de múltiples radiadores de antena, que dan como resultado estructuras de antena altas.

Las Figs. 23A-23C ilustran una serie de vistas de un ejemplo de realización de una forma 2310 utilizada para enrollar un substrato 406 con la configuración deseada. El ejemplo ilustrado en la Fig. 23 es una forma 2310 de configuración cilíndrica utilizada para enrollar la antena y proporcionar soporte y rigidez continuos a la estructura de la antena. En una realización, la forma 2310 puede estar provista de una serie de púas o dientes 2312 que se extienden radialmente hacia fuera desde una superficie exterior de la forma 2310. Como interfaz con la forma 2310 y los dientes 2312, el substrato 406 está provisto de una serie de orificios o pasos 2230 de "utillaje" o "guía de ensamblado" para que coincidan con los dientes 2312.

En la Fig. 22A, los orificios de utillaje 2230 se han representado situados dentro del los planos de tierra 412. El material metálico del plano de tierra 412 sirve para reforzar los orificios e impedir su deformación y desplazamiento cuando se usa un material relativamente blando para el substrato soporte. Esto ayuda a la precisión de alineación de la estructura de la antena. No obstante, no existe ningún requisito para que los orificios 2230 se coloquen dentro de una capa metálica.

Refiriéndose de nuevo a las Figs. 23A-23C, y comenzando por la vista en perspectiva de la Fig. 23A, el substrato 406 aparece situado para encajar con una forma de soporte 2310 haciendo coincidir los dientes 2312 con los orificios 2230. Según se aprecia en las vistas laterales de las Figs. 23B y 23C, cuando se hace girar sobre su eje la forma de soporte 2310, o se envuelve de algún otro modo el substrato 406 alrededor de la forma de soporte 2310, los orificios 2230 encajan con los dientes 2312 que ayudan a situar el substrato 406 en su sitio contra la forma de soporte 2310 o sobre ella. Eventualmente, la totalidad del substrato 406 se apoya contra la forma de soporte 2310. En la Fig. 23C se aprecia que el substrato 406 ha sido envuelto alrededor de la forma de soporte 2310 hasta que se solape sobre si mismo para que las cintas 2218, 2220 entren en contacto con la soldadura 2216, 2226 según se ha descrito anteriormente.

Naturalmente, cuando no se usan las cintas 2218, 2220 y la soldadura 2216, 2226 para unir las secciones del substrato, no es necesario solapar el substrato 406 sobre la forma de soporte 2310. Adicionalmente, no existe ningún requisito para que la forma de soporte 2310 se extienda sobre la longitud total de la(s) antena(s), los radiadores 104A-D o el substrato 406. En algunas aplicaciones, algunas o todas las porciones de la antena pueden ser autosoportables, sin la necesidad de una forma 2310. Esta característica puede ser ventajosa, por ejemplo, para minimizar el impacto de la forma 2310 sobre los patrones de radiación a ciertas frecuencias.

Por motivos de claridad y facilidad de ilustración, solo se muestra el substrato 406, sin las capas de material para los planos de tierra, los radiadores, las alimentaciones, las redes de alimentación, y demás. Los expertos en la técnica relevante también sabrán como dimensionar los orificios 2230 para que coincidan con las dimensiones de los dientes 2312.

La forma 2310, según se ilustra en la Fig. 23, puede construirse utilizando una estructura maciza o hueca formada con una configuración cilíndrica u otra configuración deseada, con los dientes o púas 2312 sobresaliendo de la misma. En esta realización, la forma 2310 puede idearse, por ejemplo, como una variación del tambor dentado que se encuentra en muchas cajas de música. Como apreciará cualquier experto en la técnica tras la lectura de esta descripción, pueden implementarse estructuras alternativas para proporcionar la forma 2310, incluyendo una disposición de eje y rueda de radios, una disposición de eje y rueda dentada, u otra configuración apropiada.

Nótese que está contemplado que la separación de las púas 2310 o de los radios puede no ser simétrica respecto al elemento soporte. Esto es, la separación puede ser mayor en algunas porciones con el fin de aplicar un mayor grado de tensión consistente al rodar, y menor en algunas áreas para controlar mejor el posicionamiento del substrato cuando los bordes del substrato se solapan. Preferiblemente la separación entre los dientes se elige de tal modo que los dientes 2312 apliquen un cierto grado de tensión para mantener el substrato en su sitio y hacer de todo el conjunto una estructura más rígida.

El uso de los orificios 2230 y de los dientes 2312 proporciona una mejor capacidad de fabricación mediante la automatización de la posición y el ensamblaje, y mejora la colocación o posicionamiento preciso del substrato sobre una forma que puede montarse dentro de una cúpula de antena. Esto permite una definición estructural y un posicionamiento mas precisos del conjunto de antena, resultando en un control y compensación mas precisos del impacto de la cúpula sobre los patrones de radiación.

La anterior descripción de la colocación de las cintas metálicas 2218, el material de soldadura 2216 y las vías 2210 se facilita a titulo de ejemplo. Tras la lectura de esta descripción, una persona experta en la técnica sabrá cómo podrían colocarse estos componentes en localizaciones alternativas dependiendo de la configuración deseada. Por ejemplo, estos componentes pueden posicionarse de tal modo que la antena pueda ser enrollada para que tenga una polarización circular a derechas o a izquierdas y para que tenga los radiadores 104A-D ya sea en el interior o en el exterior de la forma.

VIII. Conclusión

Aunque se han descrito anteriormente varias realizaciones de la presente invención, deberá entenderse que sólo han sido presentados a titulo de ejemplo, y no de limitación. Así pues, la amplitud y el alcance de la presente invención no estarán limitados por ninguna de las realizaciones ejemplares, sino que estarán definidas únicamente según las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

La anterior descripción de las realizaciones preferidas se proporciona para que cualquier persona experta en la técnica fabrique o use la presente invención. Aunque la invención ha sido particularmente mostrada y descrita con referencia a unas realizaciones preferidas de la misma, los expertos en la técnica comprenderán que pueden hacerse en ellas diversos cambios de forma y detalles sin salirse del alcance de la invención según está definida por las reivindicaciones,

Claims (13)

1. Un procedimiento de fabricación de una antena helicoidal que comprende un substrato (406), estando caracterizado el procedimiento por:

formar un primer y un segundo plano de tierra (412) sobre dicho substrato (406), estando dicho segundo plano de tierra (412) separado de dicho primer plano de tierra (412);

proporcionar una serie de orificios (2230) a través de dicho substrato (406) y dicho primer plano de tierra (412) y a través de dicho substrato (406) y dicho segundo plano de tierra (412);

posicionar dicho substrato (406) para que encaje con un elemento de soporte (2310), comprendiendo dicho elemento de soporte (2310) una primera y una segunda serie de dientes (2312) que se extienden radialmente hacia fuera desde una superficie exterior del mismo y están dispuestos de manera que la primera serie de dientes (2312) coincidan con dichos orificios (2230) a través de dicho substrato (406) y dicho primer plano de tierra (412) y que la segunda serie de dientes (2312) coincidan con dichos orificios (2230) a través de dicho substrato (406) y dicho segundo plano de tierra (412),

en el cual dichos dientes (2312) están dispuestos de tal modo que al girar dicho elemento de soporte (2310) sobre su eje mayor, dicho substrato (406) se envuelve alrededor del elemento de soporte (2310).

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual dichos dientes (2312) y orificios (2230) están dispuestos de tal modo que:

antes de la rotación del elemento de soporte (2310), al menos un diente (2312) coincide con al menos un correspondiente orificio de entre dichos orificios (2230); y

tras la rotación, dicho al menos un diente (2312) o al menos un diente (2312) adicional coincide al menos con un orificio (2230).

3. El procedimiento de las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende:

seleccionar la separación entre dichos dientes (2312) para aplicar una tensión predeterminada al substrato (406) tras la rotación del elemento de soporte (2310).

4. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el cual dichos dientes (2312) están separados asimétricamente alrededor del elemento de soporte (2310).

5. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el cual dicho elemento de soporte (2310) comprende un elemento hueco substancialmente cilíndrico.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual:

dicha antena helicoidal comprende una cinta metálica (2218) sobre la superficie de dicho substrato (406) opuesta a la superficie sobre la cual se forma dicho primer plano de tierra pero adyacente a un primer borde (2212) del primer plano de tierra (412);

al girar dicho elemento de soporte (2310), dicho substrato se solapa sobre si mismo de tal modo que dicha cinta metálica (2218) queda próxima a un segundo borde (2214) de dicho primer plano de tierra y a dicha superficie sobre la cual se forma el segundo plano de tierra.

7. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, que comprende proporcionar una vía (2210) en dicho primer plano de tierra (412) próxima a dicha cinta metálica (2218).

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el cual dicha vía se extiende completamente a través de dicho primer plano de tierra (412) y dicho substrato (412).

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el cual dicha vía (2210) se extiende adicionalmente a través de dicha cinta metálica (2218).

10. El procedimiento de la reivindicación 6, que comprende recubrir una porción de dicho substrato (406) con material de soldadura (2216) en la región del segundo borde (2214) del primer plano de tierra (412) de tal modo que, ante la rotación del elemento de soporte (2310), el material de soldadura (2216) quede próximo a la cinta metálica (2218).

11. El procedimiento de las reivindicaciones 9 ó 10, que comprende aplicar calor mientras se mantiene la cinta metálica (2218) en contacto con el material de soldadura (2216).

12. El procedimiento de las reivindicaciones 10 u 11, que comprende:

posicionar una almohadilla metálica (2220) sobre una porción de un radiador (104) de dicha antena helicoidal;

aplicar material de soldadura (2216) sobre una porción coincidente de la superficie de una traza de tierra (1436),

en el cual dicho material de soldadura (2216) es posicionado para unir el radiador (104) a la almohadilla metálica (2220).

13. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el cual dicho primer plano de tierra (412) forma un anillo conductivo continuo después de que dicho substrato (406) haya sido envuelto alrededor de dicho elemento de soporte (2310).