ES2291148A6 - Antena de hiperfrecuencia con una fuente de polarizacion cruzada implantada en una fuente monoimpulso multimodo. - Google Patents
Antena de hiperfrecuencia con una fuente de polarizacion cruzada implantada en una fuente monoimpulso multimodo. Download PDFInfo
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Abstract
Antena de hiperfrecuencia con una fuente de polarización cruzada implantada en una fuente monoimpulso multimodo. Esta última fuente tiene una estructura multimodo de plano E formada por una sección de guía rectangular (1) alimentada en la entrada por un grupo de guiaondas de excitación (2, 3) y prolongada en la salida por un cuerno rectangular (6). La fuente de polarización cruzada incluye al menos un dipolo (9) colocado en la abertura del cuerno (6) de la fuente monoimpulso multimodo con una orientación tal que su campo eléctrico sea ortogonal al de la fuente monoimpulso multimodo, y una rejilla de barras metálicas (13) paralelas entre ellas y al campo eléctrico del dipolo (9) dispuesta por detrás del dipolo (9) en el interior de la abertura del cuerno (6) de la fuente monoimpulso multimodo. El invento es útil para conocer la firma de polarización de blancos. (Ver figura)
Description
Antena de hiperfrecuencia con una fuente de
polarizacion cruzada implantada en una fuente monoimpulso
multimodo.
El presente invento se refiere en especial a
las antenas de seguimiento para radar de trayectografía que
permiten conocer la firma de polarización de los blancos.
Es conocido el recurso de agregar a la fuente
de polarización nominal de una antena de seguimiento una fuente
exterior de polarización cruzada y separar las polarizaciones
gracias a un sistema de filtros de polarización que tiene el
inconveniente de entrañar pérdidas y de ser costoso.
Se conocen igualmente fuentes monoimpulsos
multimodos, en particular por las patentes francesas
FR-A-2.418.551 y
FR-A-2.477.785.
El presente invento tiene la finalidad de
realizar una vía de polarización cruzada en el interior de una
fuente monoimpulso multimodo de polarización nominal sin perturbar
esta última polarización, teniendo al propio tiempo una vía de
polarización cruzada que dé buenas características de radiación.
Consiste en integrar una vía de polarización
cruzada en una fuente monoimpulso multimodo de tal manera que los
diagramas de radiación de polarización nominal y cruzada tengan sus
centros de fase confundidos y amplitudes próximas a -3 decibelios y
-10 decibelios.
Tiene por objeto una antena de hiperfrecuencia
con una fuente de polarización cruzada implantada en una fuente
monoimpulso multimodo. La fuente monoimpulso multimodo incluye una
estructura multimodo de plano E formada por una sección de guía
rectangular alimentada a través de una pared de entrada por un
grupo de guiaondas excitados en el modo fundamental y prolongada en
la salida por un cuerno rectangular. La fuente de polarización
cruzada incluye al menos un dipolo colocado en la abertura del
cuerno de la fuente monoimpulso multimodo, en un plano paralelo a
ésta y con una orientación tal que su campo eléctrico sea ortogonal
al campo eléctrico de la fuente monoimpulso multimodo.
Según otra característica, la fuente de
polarización cruzada incluye igualmente una rejilla dispuesta en la
abertura del cuerno de la fuente monoimpulso multimodo por detrás de
dicho o dichos dipolos y constituida por barras metálicas paralelas
entre sí y a la dirección del campo eléctrico de dicha fuente de
polarización cruzada.
Ventajosamente, la rejilla de la fuente de
polarización cruzada tiene una sección perpendicular a sus barras
en forma de V, estando vuelta la base de la V hacia el interior de
la abertura del cuerno de la fuente monoimpulso multimodo.
La fuente de polarización cruzada puede ser
igualmente monoimpulso. Incluye entonces cuatro dipolos dispuestos
en forma de rombo en la abertura rectangular del cuerno de la
fuente monoimpulso multimodo.
Otras características y ventajas del invento se
desprenderán seguidamente de la descripción de varios modos de
realización dados a título de ejemplo. Esta descripción se hará con
referencia al dibujo adjunto, en el cual:
- las figuras 1 y 2 son vistas en corte
longitudinal, respectivamente, por el plano E que contiene el
vector del campo eléctrico y por el plano H que contiene el vector
del campo magnético de una fuente monoimpulso multimodo;
- la figura 3 es una vista en perspectiva
parcialmente arrancada de una antena de hiperfrecuencia según el
invento con una fuente de polarización cruzada implantada en una
fuente monoimpulso multimodo;
- la figura 4 representa el diagrama de
radiación de la fuente de polarización cruzada vista en la figura 3,
habiéndose quitado la rejilla, cuyo diagrama se ha trazado en los
planos E y H de la fuente monoimpulso multimodo para una frecuencia
de 5.650 MHz;
- la figura 5 representa el diagrama de
radiación de la fuente de polarización cruzada vista en la figura 3,
equipada con la rejilla, así como la ley de fase de este diagrama
de radiación trazado en los planos E y H de la fuente monoimpulso
multimodo para una frecuencia de 5.650 MHz; y
- las figuras 6, 7 y 8 representan en corte
longitudinal por el plano E y por el plano H, así como en vista de
frente, una fuente monoimpulso multimodo equipada con una fuente
monoimpulso de polarización cruzada.
Una fuente monoimpulso permite la explotación
de varios diagramas de radiación. Estos diagramas de radiación se
encuentran a menudo en número de tres: un diagrama suma que sirve de
referencia, con simetría par en los planos vertical y horizontal,
un diagrama diferencia con simetría impar en el plano vertical, que
da señales de telemetría en elevación, y un diagrama diferencia con
simetría impar en el plano horizontal, que da señales de telemetría
en
rumbo.
rumbo.
Una fuente impulso multimodo es una fuente
monoimpulso en la cual los diferentes diagramas de radiación se
obtienen a partir de diferentes leyes de iluminación de su abertura
que resultan de diversas superposiciones, en el seno de su
estructura, de diversos modos de propagación guiados, fundamental y
armónicos.
La figura 1 representa, vista en corte por un
plano longitudinal que contiene el vector del campo eléctrico (plano
E), suponiendo aquí que es el plano vertical, una fuente
monoimpulso multimodo con estructura multimodo de plano E, mientras
que la figura 2 representa la misma fuente monoimpulso multimodo en
corte por un plano longitudinal que contiene el vector de campo
magnético (plano H) que resulta ser, con el convenio adoptado
anteriormente, el plano horizontal.
La fuente incluye esencialmente un modor de
plano E constituido por una sección de guiaondas rectangular 1
cerrada en la entrada por una pared en la cual desembocan cuatro
guiaondas rectangulares 2, 3, 4 y 5 y prolongada en la salida por un
cuerno rectangular 6 por intermedio del cual la fuente irradia hacia
el espacio libre.
Los cuatro guiaondas rectangulares de excitación
2, 3, 4, 5 desembocan en la pared de entrada del modor de plano E en
los vértices de un rectángulo, con sus caras anchas en sentido
horizontal paralelas al plano H. Las embocaduras de los dos
guiaondas de excitación superiores 2, 3 están separadas de las de
los dos guiaondas de excitación inferiores 4, 5 por una arista
horizontal mediana 7 en relieve hacia el interior del modor de
plano E. Las embocaduras de los dos guiaondas de excitación
superiores 2, 3, al igual que las de los guiaondas de excitación
inferiores 4, 5, están adosadas una a otra por su lado pequeño y
ocupan toda la anchura de la sección de guiaondas rectangular 1 que
delimita el modor de plano E.
Los guiaondas de excitación 2, 3, 4 y 5 propagan
el modo fundamental TE10, cuyo vector de polarización eléctrica es
vertical, y provocan en la cavidad de la fuente la creación de modos
armónicos que conservan un vector de polarización eléctrica
vertical y que se combinan entre ellos y con el modo fundamental
para dar diferentes leyes de iluminación con polarización
vertical.
Expuesto brevemente, para explicitar la
formación de la ley de iluminación en el plano E, se considera un
solo par de guiaondas de excitación superpuestos 2, 4 o 3, 5 y la
mitad de la cavidad de la fuente cortada por un plano longitudinal
medio vertical en la cual aquéllos desembocan. Cuando son excitados
en fase, los guiaondas de excitación del par considerado engendran
en el plano de discontinuidad de sus embocaduras unos modos
superiores pares E12 y TM12 que se combinan entre ellos para formar
un modo mixto EM12 y que se superponen en fase, al nivel de la
abertura del cuerno rectangular 6 en que termina el modor E, con el
modo fundamental TE10 para formar una ley de iluminación par en vía
suma en el plano E. Cuando son excitados en oposición de fase,
estos mismos guiaondas de excitación engendran en el plano de
discontinuidad de sus embocaduras unos modos superiores impares
TE11 y TM11 que se combinan entre ellos para formar un modo mixto
EM11 y dar una ley de iluminación impar en vía diferencia en
el
plano E.
plano E.
Para explicitar la formación de la ley de
iluminación en el plano H, se considera un solo par de guiaondas de
excitación adosados 2, 3 ó 4, 5 y la mitad de la cavidad de la
fuente cortada por un plano longitudinal medio horizontal en el cual
aquellos desembocan. Cuando se excitan en fase, solamente se
propaga el modo fundamental par TE10 y éste engendra una ley de
iluminación par en el plano H. Cuando se excitan en oposición de
fase, estos mismos guiaondas de excitación engendran a la entrada
del cuerno rectangular 6 un modo superior impar TE20 que forma una
ley de iluminación impar en vía diferencia en el plano H.
Para una explicación adicional sobre el
funcionamiento de una fuente monoimpulso multimodo, habrá que
remitirse a las descripciones de las patentes antes citadas.
La figura 3 representa, vista en perspectiva
parcialmente arrancada, una antena de hiperfrecuencia según el
invento con una fuente polarización cruzada implantada en una fuente
monoimpulso multimodo.
Se distingue en esta figura 3 la estructura de
una fuente monoimpulso multimodo con la sección de guiaondas
rectangular 1 del modor de plano E intercalada entre un zócalo 8 en
el interior del cual desembocan los cuatro guiaondas de excitación,
dos de los cuales, 2, 3, son visibles, y el cuerno rectangular
6.
Un dipolo 9 que constituye la fuente de
polarización cruzada va colocado en la abertura del cuerno
rectangular 6. Está soportado por un vástago 10 formado por un
coaxial rígido y fijado en la arista horizontal mediana 7 en el
fondo de la cavidad de la fuente monoimpulso multimodo. Sus dos
ramales radiantes 11 y 12 van dispuestos en el cuerno rectangular
6, en un plano paralelo a su abertura y orientados horizontalmente
de manera que presenten una polarización eléctrica que sea
ortogonal a la de la fuente monoimpulso multimodo.
Debido a las dimensiones de la cavidad de la
fuente monoimpulso multimodo, el dipolo 9 crea modos superiores en
este último. Estos modos superiores se eliminan gracias a una
rejilla metálica que hace que resulte monomodo para la vía cruzada
la cavidad de la fuente monoimpulso multimodo. Esta rejilla obtura
la abertura de la cavidad de la fuente monoimpulso multimodo por
detrás del dipolo. Está formada por barras metálicas paralelas 13 de
pequeño diámetro que van dispuestas horizontalmente, en sentido
paralelo a los ramales radiantes 11 y 12 del dipolo, y que no
interfieren con el campo eléctrico vertical de la fuente
monoimpulso multimodo. Tiene una sección en V en un plano de corte
vertical perpendicular a sus barras 13, estando la base de la V
vuelta hacia el interior de la cavidad monoimpulso multimodo. El
ángulo en el vértice de la V y la posición del dipolo con respecto
al vértice de esta V actúan sobre el diagrama de radiación del
dipolo y sobre la posición del centro de fase. Mediante un reglaje
adecuado, permiten obtener para el dipolo 9 un diagrama de
radiación cuya abertura a -3dB y cuya posición del centro de fase
coinciden con las de los diagramas de radiación de la fuente
monoimpulso multimodo.
La figura 4 representa, trazado en el plano E y
en el plano H de la fuente monoimpulso multimodo, el diagrama de
radiación obtenido con el dipolo 9 colocado en la abertura de la
fuente monoimpulso multimodo sin la rejlla a una frecuencia central
de funcionamiento de la fuente monoimpulso multimodo y de sintonía
del dipolo 9 de 5.650 MHz. Este diagrama incluye un pequeño lóbulo
central hundido entre dos importantes lóbulos laterales. Esta
configuración se debe a los modos superiores engendrados por el
dipolo 9 en la cavidad de la fuente monoimpulso multimodo.
La figura 5 representa, trazados en el plano E
y en el plano H de la fuente monoimpulso multimodo, el nuevo
diagrama de radiación y su ley de fase obtenidos con la rejilla
intercalada por detrás del dipolo en la abertura de la fuente
monoimpulso multimodo. El lóbulo central está agrandado hasta el
punto de constituir un solo lóbulo con los lóbulos laterales, lo
que ilustra la supresión de los modos superiores en la cavidad de
la fuente monoimpulso multimodo.
Se puede realizar una fuente de polarización
cruzada que sea monoimpulso sustituyendo el dipolo único por cuatro
dipolos dispuestos en forma de rombo en la abertura del cuerno
rectangular de la fuente monoimpulso multimodo.
Las figuras 6, 7 y 8 ilustran una disposición
de esta clase vista, respectivamente, según un corte longitudinal de
la fuente monoimpulso multimodo hecho por un plano vertical (plano
E) y luego por un plano horizontal (plano H), y según una vista de
frente.
Los cuatro dipolos A, B, C, D están dispuestos
en los vértices de un rombo en la abertura del cuerno rectangular 6.
El dipolo superior A está fijado por medio de un vástago de coaxial
rígido 20 al tabique de separación 21 de las embocaduras de las
guías de excitación superiores 2 y 3. El dipolo inferior C está
fijado por un vástago de coaxial rígido 22 al tabique de separación
23 de las embocaduras de las guías de excitación inferiores 4 y 5.
Los dipolos medianos B y D están colocados en los extremos de
vástagos 24, 25 de coaxial rígido fijados lado a lado sobre la
arista mediana horizontal 7.
El diagrama suma de la fuente de polarización
cruzada se obtiene sumando las señales captadas por los cuatros
dipolos A, B, C y D, el diagrama diferencia en elevación efectuando
la diferencia entre las señales captadas por los dipolos A y C, y
el diagrama diferencia en azimut efectuando la diferencia entre las
señales captadas por los dipolos B y D.
La implantación de una fuente de polarización
cruzada en una fuente monoimpulso multimodo tiene la ventaja de
hacerse sin aumento del volumen de la fuente monoimpulso multimodo,
permitiendo al propio tiempo obtener diagramas de polarización
nominal y cruzada de amplitudes comparables con centros de fase
confundidos.
Presenta además la ventaja de poder hacerse
sobre fuentes monoimpulsos multimodos de antenas de radar ya
existentes.
Sin salirse del marco del presente invento, se
pueden modificar ciertas disposiciones o sustituir ciertos medios
por medios equivalentes. Se puede en particular mejorar la
directividad del dipolo o dipolos agregándoles ramales directores
fijados a su vástago por medio de un soporte aislante o bien a la
pared de un radomo que recubre la abertura de la cavidad de la
fuente monoimpulso multimodo.
Como complemento de la explicación anterior de
los dibujos, es de señalar que las referencias E, H y PH
significan, respectivamente, plano E, plano H y
fase.
fase.
Claims (6)
1. Antena de hiperfrecuencia con una fuente de
polarización cruzada implantada en una fuente monoimpulso
multimodo, caracterizada porque incluye: una fuente
monoimpulso multimodo con una estructura multimodo de plano E
formada por una sección de guía rectangular (1) alimentada en la
entrada por un grupo de guiaondas de excitación (2, 3, 4, 5) y
prolongada en la salida por un cuerno rectangular (6), y una fuente
de polarización cruzada que incluye al menos un dipolo (9) colocado
en la abertura del cuerno (6) de la fuente monoimpulso multimodo en
un plano paralelo a dicha abertura y con una orientación tal que su
campo eléctrico sea ortogonal al de la fuente monoimpulso
multimodo.
2. Antena según la reivindicación 1,
caracterizada porque la fuente de polarización cruzada
incluye además una rejilla constituida por barras metálicas (13)
paralelas entre ellas y a su campo eléctrico y dispuestas por
detrás del dipolo (9) en la abertura del cuerno (6) de la fuente
monoimpulso multimodo.
3. Antena según la reivindicación 2,
caracterizada porque dicha rejilla tiene una sección en V en
un plano perpendicular a sus barras (13), estando la base de la V
vuelta hacia el interior de la abertura del cuerno (6) de la fuente
monoimpulso multimodo.
4. Antena según la reivindicación 1,
caracterizada porque la fuente de polarización cruzada
incluye cuatro dipolos (A, B, C, D) dispuestos en forma de rombo
en la abertura rectangular del cuerno (6) de la fuente monoimpulso
multimodo.
5. Antena según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho o dichos dipolos de la fuente de
polarización cruzada incluyen cada uno dos ramales radiantes (11,
12) colocados uno en prolongación de otro en un plano paralelo a la
abertura del cuerno (6) de la fuente monoimpulso multimodo, en una
dirección ortogonal a la del campo eléctrico de la fuente
monoimpulso multimodo, y soportados por el extremo de un vástago,
fijado en la pared de entrada de la guía rectangular (1) de la
estructura multimodo de plano E de la fuente monoimpulso multimodo,
sobre un tabique (7, 21, 23) de separación de las embocaduras de
los guiaondas de excitación (2, 3, 4, 5).
6. Antena según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho o dichos dipolos están provistos
de ramales directores que mejoran su directividad.
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