ES2295029T3 - Dispositivo de alimentacion o desacoplamiento para linea coaxial, especialmente para linea coaxial multiple. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de alimentación o desacoplamiento para líneas coaxiales, especialmente líneas coaxiales múltiples para antenas (A, B) de varios alcances con las siguientes características: - con al menos una línea (17b) de alimentación coaxial con un conductor (19b) interior y un conductor (15b) exterior, - con una línea (SL) de derivación que se desvía de la línea (17b; 62) de alimentación coaxial, - la longitud eléctrica de la línea (SL) de derivación coaxial equivale a lambda/4, correspondiendo lambda a la longitud de onda de una banda de frecuencia que ha de transmitirse o estando ajustada a la misma, - la línea (SL) de derivación comprende un conductor (IL) interior que está conectado en uno de sus extremos a través de un cortocircuito (KS) con el conductor (AL) exterior de la línea (SL) de derivación y en su extremo opuesto al cortocircuito (KS) en un punto (46) de conexión con el conductor (19b) interior de la línea (17b; 62) de alimentación coaxial.
Description
Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
para línea coaxial, especialmente para línea coaxial múltiple.
La invención se refiere a un dispositivo de
alimentación o desacoplamiento para línea coaxial, especialmente
línea coaxial múltiple.
En muchos casos de aplicación existe el problema
de conectar el conductor interior de una línea coaxial al potencial
del conductor exterior, por norma general a masa. En la práctica
esto puede realizarse por ejemplo a través de una línea \lambda/4
de derivación puesta en cortocircuito que se conecta en paralelo a
otra línea. Dicho de otra manera, por tanto está puesto en
cortocircuito el conductor interior con el conductor exterior en el
extremo de la línea de derivación. Aunque mediante la conexión en
paralelo de la línea \lambda/4 de derivación puesta en
cortocircuito el conductor interior está conectado eléctricamente
con el conductor exterior, la impedancia de entrada de la otra
línea no se cambia mediante esta conexión en paralelo, concretamente
cuando la longitud de la línea coaxial es un cuarto de la longitud
de onda en cuestión. El cortocircuito en el extremo de la línea de
derivación se transforma concretamente en un trabajo en vacío en la
entrada de la línea. Por lo tanto este principio depende de la
longitud de onda, a este respecto por tanto solamente es eficaz en
banda estrecha.
Conexiones de este tipo pueden utilizarse por
ejemplo como descargadores de sobretensiones (conexiones de
protección contra rayos) en líneas coaxiales para poner, en el caso
de aplicaciones de banda estrecha, un conductor interior al
potencial del conductor exterior, es decir, por norma general
conectar el conductor interior así como el conductor exterior a
masa, y de este modo a tierra.
Sin embargo se conocen muchos casos de empleo, a
los que se hace referencia a continuación, en los que la solución
de banda estrecha mencionada anteriormente no es suficiente. Muchos
casos de empleo requieren precisamente una solución de banda ancha.
Esto requiere por norma general el uso de descargadores de
sobretensión rellenos de gas.
Otro caso de empleo importante de una aplicación
de banda ancha se refiere al campo de la radiotelefonía móvil.
El campo de la radiotelefonía móvil se
desarrolla de manera conocida en su mayor parte a través de la red
GSM 900, es decir, en la gama de 900 MHz. A parte de ésta, sobre
todo en Europa se ha establecido también el estándar GSM 1800, en
el que pueden recibirse y enviarse señales en una gama de 1800
MHz.
Para una comunicación de este tipo se necesitan
por lo tanto dispositivos de antena de varios alcances para enviar
y recibir en gamas de frecuencia diferentes, que habitualmente
presentan estructuras de dipolo, es decir, comprenden un
dispositivo de antena dipolo para enviar y recibir en la gama de la
banda de 900 MHz y otro dispositivo de antena dipolo para enviar y
recibir en la gama de la banda de 1800 MHz.
A este aspecto existe también una necesidad con
respecto a antenas omnidireccionales con dos sistemas de antena
alimentados de manera separada, debiendo ser apto cada sistema de
antena para al menos dos gamas de frecuencia. Según la necesidad,
los sistemas de antena individuales pueden conectarse o utilizarse
entonces para una o las dos gamas de frecuencia. La implementación
de este concepto requiere que por ejemplo dos antenas de banda
múltiple de este tipo se instalen una al lado de otra, lo que sin
embargo implica la desventaja de que las antenas individuales ya no
presentan un diagrama de radiación omnidireccional, ya que se
apantallan mutuamente en el campo de radiación.
Un concepto de este tipo requiere además mucho
espacio en comparación, sobre todo cuando deben realizarse
propiedades de radiación omnidireccional al menos de manera
aproximada.
En diferencia del concepto mencionado
anteriormente se conoce fundamentalmente también el hecho de
disponer dos dispositivos de antena correspondientes uno por encima
de otro. Sin embargo, este concepto solamente puede llevarse a cabo
cuando los sistemas de antena individuales sólo están destinados
para una sola gama de frecuencia. El dispositivo de alimentación y
desacoplamiento está compuesto a este respecto por dos cables
coaxiales extraídos del mástil de antena en cada caso a la altura
del dispositivo de antena correspondiente.
Un dispositivo de alimentación o desacoplamiento
para una línea coaxial para una antena de varios alcances se conoce
fundamentalmente por el documento
DE-A1-23 54 550, comprendiendo esta
disposición conocida previamente un conductor exterior y un
conductor interior así como una línea de derivación que está
conectada respectivamente con el conductor exterior y con el
conducto interior de una línea de alimentación lateral. En el
extremo de la línea de derivación, el conductor exterior está
puesto en cortocircuito con el conductor interior. La longitud de
la línea de derivación corresponde en este caso a un cuarto de la
longitud de onda de las ondas que discurren sobre la línea de
alimentación.
Fundamentalmente sería deseable crear un
dispositivo de antena que comprenda varios sistemas de antena
dispuestos uno por encima de otro, que sin embargo debería poderse
emplear entonces también para al menos dos gamas de frecuencia. Sin
embargo, en este caso no es posible una alimentación multibanda o de
banda ancha con los medios y soluciones conocidos.
\newpage
Sin embargo, frente a esto también son
concebibles casos de aplicación todavía más sencillos, en los que
por ejemplo se opera un sistema de antena múltiple en sólo una gama
de frecuencia, para lo cual sin embargo no se conoce ningún
dispositivo de alimentación o desacoplamiento económico y manejable
de manera sencilla.
Por el documento
GB-A-1 532 010 se ha dado a conocer
un grupo de antenas omnidireccionales con al menos dos
disposiciones de alimentación de antena omnidireccional para estas
antenas. Estas antenas omnidireccionales están dispuestas a lo
largo de un eje de simetría común una por encima de otra. La
disposición de alimentación se forma por líneas coaxiales
concéntricas que se extienden a lo largo del eje de simetría en el
centro del grupo de antenas.
El grupo de antenas omnidireccionales está
compuesto por una disposición de antenas colocadas una por encima
de otra que presentan el mismo eje de simetría, así como por una
disposición de alimentación formada por líneas coaxiales
concéntricas. Está descrita por ejemplo una disposición coaxial
triple que puede alimentar dos antenas independientes. La línea
coaxial interior está forma por un primer conductor interior y un
conductor exterior que alimentan una antena superior. La línea
coaxial exterior, a través de la que se alimenta la antena inferior,
presenta también un conductor exterior y un conductor interior,
formando el conductor interior de esta línea coaxial exterior al
mismo tiempo el conductor exterior de la línea coaxial interior.
Con un sistema de
alimentación-desacoplamiento de este tipo pueden
alimentarse por ejemplo dos antenas dispuestas una por encima de
otra en dirección axial, sin embargo en cada caso sólo para una
banda de frecuencia.
Por lo tanto es objetivo de la presente
invención crear un dispositivo de alimentación o desacoplamiento
mejorado, especialmente para un dispositivo de antena de banda
única o de banda de frecuencia múltiple.
El objetivo se soluciona según la invención
según las características indicadas en la reivindicación 1.
Configuraciones ventajosas de la invención están indicadas en las
reivindicaciones dependientes.
La invención crea con medios sencillos por
primera vez una solución para poner un conductor interior al
potencial del conductor exterior, y concretamente para un caso de
aplicación de banda ancha, es decir, que comprende al menos dos
frecuencias o gamas de frecuencia. A este respecto tanto el
conductor interior como el conductor exterior pueden estar
conectados a masa. El concepto según la invención puede ampliarse
sin problemas a líneas coaxiales múltiples, mediante las cuales es
posible entonces según la invención alimentar sin problemas sistemas
de antena multibanda múltiples.
El concepto según la invención consiste en que
se emplean para por ejemplo dos gamas de frecuencia dos líneas de
derivación o líneas \lambda/4 puestas en cortocircuito
entrelazadas, estando ajustada la longitud eléctrica de una línea a
una frecuencia y la longitud eléctrica de la otra línea puesta en
cortocircuito a la otra frecuencia. Puesto que las dos líneas
\lambda/4 puestas en cortocircuito están conectadas en serie, se
transforma un trabajo en vacío en cada caso con respecto a las dos
gamas de frecuencia a través de los cortocircuitos en el punto de
alimentación, por lo que la línea coaxial exterior puede alimentase
de manera adaptada. Mediante la conexión de cortocircuito se pone a
este respecto el conductor interior al potencial del conductor
exterior, de manera que el conductor interior está conectado a masa
si el conductor exterior también está conectado a masa.
Para una forma de realización preferida, la
longitud eléctrica corresponde a la línea \lambda/4 exterior de
la frecuencia superior, estando ajustada la longitud eléctrica de la
línea coaxial interior a la frecuencia más baja. Sin embargo es
posible una disposición inversa.
Sin embargo, el principio según la invención
puede implementarse igualmente en una banda más ancha todavía,
estando prevista además por ejemplo una adaptación correspondiente
con respecto a al menos otra gama de frecuencias, es decir por
ejemplo una tercera gama de frecuencia desplazada con respecto a las
dos primeras. En este caso el conductor interior se conecta
eléctricamente con el conductor exterior a través de tres líneas
\lambda/4 (líneas de derivación) puestas en cortocircuito
situadas de manera entrelazada entre sí, estando ajustada la
longitud eléctrica de las tres líneas de derivación puestas en
cortocircuito a las gamas de frecuencia en cuestión.
En una forma de realización especialmente
preferida está previsto que el conducto interior de la línea coaxial
se forme por medio de otra línea coaxial, por lo que existe por
ejemplo una línea triaxial. La línea coaxial interior puede
utilizarse por ejemplo para la alimentación de un sistema de antena
superior que comprende al menos dos gamas de frecuencia, pudiendo
servir la línea coaxial exterior para la alimentación
correspondiente de un sistema de antena situado más bajo con al
menos dos gamas de frecuencia. En este caso, el conductor exterior
de la línea coaxial interior es al mismo tiempo el conductor
interior de la línea coaxial exterior que a través de las líneas
\lambda/4 puestas en cortocircuito y entrelazadas según la
invención están puestos al mismo potencial.
En caso de que deba alimentarse en general una
línea coaxial múltiple con varios conductores interiores y
exteriores, entonces el principio según la invención se aplica en
cascada utilizando líneas de cortocircuito situadas de manera
entrelazada entre sí previstas en función del número de frecuencias,
para conectar eléctricamente a este respecto en cada nivel un
conductor exterior en cada caso con el siguiente conductor interior
situado en el interior.
Mediante el principio según la invención es
posible sin problemas, por ejemplo también para el caso de una
antena múltiple o al menos de dos alcances, alimentar o desacoplar
varias antenas individuales a través de una línea común. Esta línea
está compuesta por una línea coaxial múltiple, por ejemplo en el
caso de dos dispositivos de antena dispuestos uno por encima de
otro, por una línea triaxial. En caso de que deban alimentarse n
antenas dispuestas una por encima de otra, entonces se necesita una
línea coaxial con n+1 líneas. A este respecto cada uno de los
dispositivos de antena dispuestos uno por encima de otro puede
servir para enviar o recibir varias gamas de frecuencia, por
ejemplo dos gamas de frecuencia, tres gamas de frecuencia, etc.
Un dispositivo de desacoplamiento multibanda
según la invención para líneas coaxiales múltiples de este tipo
posibilita un desacoplamiento muy bueno para las gamas de frecuencia
diferentes que han de transmitirse, en el campo de la
radiotelefonía móvil por ejemplo para las dos bandas de 900 MHz o
1800 MHz. La buena adaptación causada de este modo lleva a una VSWR
(voltage standing wave ratio, es decir, a un factor de
ondulación o a una relación de ondas estacionarias de tensión
mejorada) mejorada considerablemente.
A continuación la invención se describe sobre
todo haciendo referencia a una antena de dos alcances de banda con
dos dispositivos de antena situados uno por encima de otro. A este
respecto muestran:
la figura 1, un corte transversal longitudinal
axial esquemático a través de un ejemplo de realización de dos
antenas de dos bandas dispuestas una por encima de otra;
la figura 2, un dispositivo de protección contra
rayos de banda estrecha conocido según el estado de la técnica para
una línea coaxial;
la figura 3, una representación en corte axial
esquemática parcial para explicar un principio de un dispositivo de
alimentación y desacoplamiento según la invención para la
alimentación de una línea triaxial para una banda de frecuencia;
la figura 4, un perfeccionamiento según la
invención de un dispositivo de alimentación o desacoplamiento
multibanda;
la figura 5, una representación en corte
transversal esquemática según la línea V-V de la
figura 4;
la figura 6, un ejemplo de realización
modificado con respecto a la figura 4;
la figura 7, un ejemplo de realización
modificado otra vez con respecto a la figura 4 para un dispositivo
de desacoplamiento multibanda para la alimentación de tres
frecuencias (tres bandas de frecuencia) que se emiten o reciben a
través de dos dispositivos de antena;
la figura 8, un ejemplo de realización
perfeccionado con respecto a la figura 4 para la alimentación de
tres dispositivos de antena dispuestos uno por encima de otro que
comprenden dos gamas de frecuencia mediante una línea coaxial
cuádruple; y
la figura 9, una realización comparable con
respecto a la figura 4, aunque sólo con un conductor interior
simple (por ejemplo como protección contra rayos para un dispositivo
de banda de frecuencia doble).
Una antena de varios alcances según la figura 1
comprende un primer dispositivo A de antena con dos mitades 3'a y
3''a de dipolo que en el ejemplo de realización mostrado están
formadas por un tubo cilíndrico eléctricamente conductor. En este
caso la mitad 3'a de dipolo situada arriba en la figura está
configurada en forma de copa, es decir, cerrada en forma de copa en
su extremo 7'a de dipolo adyacente a la segunda mitad 3''a de
dipolo.
La longitud de estas mitades 3'a y 3''a de
dipolo depende de la gama de frecuencia que ha de transmitirse y
está ajustada en el ejemplo de realización mostrado a la transmisión
de la gama de banda GSM más baja, es decir, según el estándar GSM
de radiotelefonía móvil, para la transmisión de la gama de 900
MHz.
Para la transmisión de una segunda gama de
frecuencia, en el ejemplo de realización mostrado de 1800 MHZ, está
prevista una segunda antena en forma de dipolo cuyas mitades 9'a y
9''a de dipolo están dimensionadas con respecto a la longitud de
manera más corta según la gama de frecuencia más alta que ha de
transmitirse, en el ejemplo de realización mostrado sólo
aproximadamente la mitad de la longitud de las mitades 3'a y 3''a de
dipolo debido a la frecuencia de transmisión doble.
Estas mitades 9'a y 9''a de dipolo están
configuradas también en el ejemplo de realización en forma de tubo
o cilindro, aunque con un diámetro mayor que el diámetro de las
mitades 3'a y 3''a de dipolo, de manera que las mitades de dipolo
de la antena 9a con longitud menor pueden alojar y solapar en el
interior las mitades 3'a y 3''a de dipolo con extensión
longitudinal mayor.
En los extremos 7'a y 7''a interiores adyacentes
entre sí de las mitades de dipolo en cada caso, las mitades 3'a y
9'a o 3''a y 9''a de dipolo situadas una dentro de otra de manera
entrelazada en cada caso están configuradas conjuntamente en forma
de copa y de este modo conectadas eléctricamente entre sí formando
un cortocircuito 11'a o 11''a.
\newpage
En el dibujo se representa también que las
mitades 3''a y 9''a de dipolo inferiores se alimentan a través de
un conductor 15a exterior de una línea 17a de alimentación coaxial,
estando conducido el conductor 19a interior más allá del
cortocircuito 11''a en el extremo 7''a de la mitad de dipolo
inferior hasta las conexiones 11'a de cortocircuito en forma de
copa de las mitades 3'a y 9'a de dipolo superiores y conectado allí
eléctrica y mecánicamente con las bases en forma de copa de estas
mitades 3'a y 9'a de dipolo.
En esta estructura es posible alimentar a través
de una única conexión 21a coaxial a la que está fijada una línea 52
de conexión coaxial con un conductor 51 exterior y un conductor 53
interior, y la línea 17 de alimentación que parte de la misma con
el conductor 15a exterior y el conductor 19a interior, las dos
antenas 3a y 9a dipolo dispuestas una dentro de otra de manera
entrelazada.
El modo de funcionar de la antena es tal que las
mitades de dipolo previstas para la gama de frecuencia más alta
actúan en una extensión longitudinal más corta hacia fuera como
radiadores, sin embargo el lado interior de estas mitades 9'a o
9''a de dipolo en forma de copa actúa como filtro supresor. Esta
acción de filtro supresor garantiza que no pueden escaparse ondas
envolventes en las mitades de dipolo de la segunda antena dotadas de
una extensión longitudinal mayor.
Sin embargo, para la antena 3a con las mitades
3'a, 3''a de dipolo que se extienden con una longitud mayor, el
filtro supresor para la frecuencia más alta de las mitades 9'a, 9''a
de dipolo exteriores en forma de tubo o copa no es
"perceptible" o eficaz, de manera que también estas mitades de
dipolo actúan hacia fuera como radiadores individuales. Sin
embargo, el lado interior de la mitad 3''a de dipolo inferior en
forma de copa actúa como filtro supresor. Esta acción de filtro
supresor garantiza que no pueden escapar ondas envolventes en el
conductor 15a exterior de la línea 17a de alimentación coaxial.
Mediante esta estructura se crea una disposición
de antena altamente compacta que presenta además una característica
y propiedad omnidireccional no conocida hasta ahora; y esto en el
caso de una alimentación simplificada a través de sólo una única
conexión común.
Sin embargo, a diferencia del ejemplo de
realización mostrado, las mitades de dipolo no tienen que estar
configuradas obligatoriamente en forma de tubo o copa. En lugar de
un corte transversal redondo para las mitades 3'a a 9''a de dipolo
pueden entrar en consideración también mitades de dipolo angulares
(en forma de polígonos de n lados) o también otras que se
diferencian de la forma circular, por ejemplo configuradas de manera
oval. Además son concebibles también construcciones para las
mitades de dipolo en las que la superficie de envoltura circular no
está obligatoriamente cerrada, sino dividida en varios elementos
individuales espacialmente curvados o incluso planos, siempre que
éstos estén unidos eléctricamente entre sí en sus mitades 7'a o 7''a
de dipolo adyacentes entre sí, en las que está formado el
cortocircuito 11'a o 11''a en forma de copa mencionado
anteriormente, y realizados a este respecto de tal manera, que el
efecto de bloqueo mencionado del filtro exterior correspondiente se
mantiene con respecto al filtro interior para garantizar que no
puedan propagarse ondas envolventes.
En el ejemplo de realización mostrado en la
figura 1 adjunta se indica mediante puntos y rayas que este
principio de construcción puede extenderse sin problemas a otras
gamas de frecuencia. A este respecto está indicado mediante puntos
y rayas que podría estar previsto por ejemplo otro filtro exterior
para mitades 25'a o 25''a de dipolo de una tercera antena 25a que
está dimensionada para una frecuencia de nuevo más alta y por tanto
presenta una extensión longitudinal de nuevo más corta. También
estas mitades 25'a y 25''a de dipolo están puestas en cortocircuito
en cada caso en sus extremos 7'a y 7''a interiores dirigidos uno
hacia otro con el extremo correspondiente de las otras mitades de
dipolo. El lado exterior de estas mitades 25'a y 25''a de dipolo
actúan para esta frecuencia como radiadores, actuando el lado
interior como filtro supresor con respecto a las siguientes mitades
de dipolo interiores. Sin embargo, estos filtros supresores no son
eficaces de nuevo para las mitades de dipolo situadas en el
interior de manera entrelazada.
El dispositivo de antena según la figura 1
comprende sin embargo también un segundo dispositivo B de antena de
varios alcances que en principio está construido del mismo modo,
habiéndose utilizado para este segundo dispositivo B de antena en
los números de referencia para la línea de alimentación coaxial la
ampliación de letra "b" en diferencia a "a" para el
primer dispositivo A de antena de varios alcances.
En una antena de este tipo es deseable según la
figura 1 que por ejemplo pueda alimentarse a través de una línea 17
coaxial triple, es decir, el dispositivo A de antena de varios
alcances superior a través de la línea 17a coaxial interior con el
conductor 19a interior y el conductor 15a exterior, y el dispositivo
B de antena inferior a través de la línea 17b coaxial exterior con
el conductor 19b interior y el conductor 15b exterior. A este
respecto el conductor coaxial intermedio tiene por tanto una función
doble, ya que es por un lado el conductor 15a exterior para el
dispositivo A de antena superior y al mismo tiempo el conductor 19b
interior para el dispositivo B de antena inferior. Sin embargo,
debido al hecho de que el conductor 15a exterior de la línea
coaxial interior está conectado a masa (por ejemplo a través de la
unión 21a de conexión coaxial) y este conductor 15a exterior del
cable 17a coaxial interior representa al mismo tiempo el conductor
19b interior del cable 17b coaxial exterior, el conductor 19b
interior y el conductor 15b exterior
del cable 17b coaxial exterior están puestos como consecuencia al mismo potencial, concretamente conectados a masa.
del cable 17b coaxial exterior están puestos como consecuencia al mismo potencial, concretamente conectados a masa.
Por consiguiente son necesarias medidas técnicas
adicionales que posibilitan una alimentación correspondiente para
el funcionamiento del dispositivo A o B de antena superior e
inferior y que además permiten poner un conductor interior al
potencial del conductor exterior.
Mediante la figura 2 se muestra una solución
conocida según el estado de la técnica para una línea 17 coaxial
con un conductor 19 interior y un conductor 15 exterior que presenta
en un punto 46 de conexión una línea SL de derivación coaxial cuyo
conductor AL exterior coaxial está conectado eléctricamente con el
conductor 15 exterior y cuyo conductor IL interior está conectado
eléctricamente con el conductor 19 interior de la línea 17 coaxial.
En el extremo de la línea de derivación está puesto en cortocircuito
el conductor AL exterior con el conductor IL interior
correspondiente a través de un cortocircuito KS en forma de copa, a
través del cual por tanto está conectado el conductor 19 interior
con el conductor 15 exterior de la línea 17 coaxial. Esto se
produce para una frecuencia determinada o una banda de frecuencia
determinada de tal manera, que la longitud eléctrica de la línea LS
1 de derivación coaxial equivale a = \lambda/4, siendo \lambda
la longitud de onda de la frecuencia en cuestión o de la banda de
frecuencia en cuestión. Sin embargo, esto siempre es posible sólo
en banda estrecha para una frecuencia determinada y por tanto para
una longitud de onda determinada.
En caso de que la antena descrita en la figura 1
deba operarse mediante un dispositivo de antena superior y un
dispositivo de antena inferior sólo en una banda de frecuencia,
entonces esto puede realizarse a través de una línea coaxial
múltiple común con un dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según la invención reproducido en la figura 3.
El ejemplo de realización según la figura 3 se
diferencia de la figura 2 entre otras cosas porque, en el punto 46
de conexión, la línea 17 coaxial realiza un pliegue rectangular, es
decir, viniendo desde arriba no continúa hacia abajo, como muestra
la figura 2, sino que se aleja hacia la izquierda en el punto 46 de
conexión. La línea SL de derivación mostrada en la figura 2 está
dibujada en el ejemplo de realización según la figura 3 situada en
prolongación axial de la línea de conexión coaxial que discurre por
encima del punto 46 de conexión verticalmente hacia arriba. Otra
diferencia consiste en que el conductor 19 interior mostrado en la
figura 2 está sustituido en la figura 3 por una línea 17a
coaxial.
A través de un cable 52 coaxial que conduce a
una conexión 21a coaxial con un conductor 53 interior y un conductor
51 exterior puede realizarse ahora una conexión eléctrica al
conductor 19a interior o al conductor 15a exterior de la línea 17a
coaxial interior para la alimentación del dispositivo A de antena
superior, alimentándose correspondientemente la línea 17b coaxial
exterior a través de una segunda línea 42 de alimentación con un
conductor 43 interior y un conductor 41 exterior a través de una
conexión 21b coaxial y una línea 62 intermedia coaxial con un
conductor 63 interior y un conductor 61 exterior, por lo que
finalmente en el punto 46 de conexión está conectado eléctricamente
el conductor 63 interior de la segunda línea 42 de conexión con el
conductor 19b interior y el conductor 41 exterior, con el conductor
15b exterior de la línea 17b de alimentación. En el sentido
eléctrico la línea 62 intermedia representa por tanto la línea 17b
de alimentación coaxial exterior con el conductor 19b interior y el
conductor 15b exterior. En caso de que, como en este ejemplo de
realización, se opere el dispositivo A o B de antena superior e
inferior mostrado en la figura 1 sólo en una gama de frecuencia,
entonces la alimentación se realiza en el punto 46 de conexión de
tal manera, que la longitud l de la línea SL de derivación coaxial o
del conductor AL exterior correspondiente equivale a l = \lambda/4
con respecto a la frecuencia en cuestión. A través del cortocircuito
KS en forma de copa, mediante el que el conductor 15b exterior
exterior está puesto en cortocircuito eléctricamente con el
conductor 15a exterior interior, se transforma un trabajo en vacío
en el punto 46 de conexión. Por consiguiente el dispositivo de
antena correspondiente puede alimentarse, para el funcionamiento en
una banda de frecuencia, con el dispositivo de alimentación o
desacoplamiento explicado mediante la figura 3.
Sin embargo, en caso de que por el contrario
deba operarse la antena descrita en la figura 1 con dos dispositivos
A y B de antena dispuestos uno por encima de otro en dos gamas de
frecuencia, entonces es necesario un dispositivo de alimentación o
desacoplamiento explicado en la figura 4, que se comenta a
continuación.
Para el dispositivo de antena reproducido en la
figura 1 para el funcionamiento por ejemplo en dos gamas de
frecuencia diferentes, se entrelazan dos líneas \lambda/4
coaxiales puestas en cortocircuito en cada caso a través de un
cortocircuito KS1 o KS2, sirviendo la línea \lambda_{1}/4
exterior SL1 para la adaptación con respecto a la frecuencia más
alta (por ejemplo para la transmisión en la gama de frecuencia de
1800 MHz por ejemplo PCN) y la línea \lambda_{2}/4 interior SL2
para la adaptación con respecto a la frecuencia más baja, por
ejemplo en la gama de frecuencia de 900 MHz (por ejemplo GSM).
Mediante esto el conductor AL1 exterior de la primera línea SL1 de
derivación está puesto en cortocircuito en el extremo de la línea de
derivación (con respecto al punto 46 de alimentación) con un
cortocircuito KS1 radial, es decir, en forma de anillo o copa, con
el conductor AL2 exterior de la línea SL2 de derivación coaxial, y
el conductor AL2 exterior de la línea SL2 de derivación a su vez a
través de otro cortocircuito KS2 radial, es decir, en forma de
anillo o copa, con el conductor 19b (IL) interior de la línea
coaxial exterior. El conductor AL2 exterior interior termina de
manera libremente adyacente al punto 46 de conexión.
Según el ejemplo de realización se alimenta por
tanto a través de una primera conexión 21a de cable coaxial el
dispositivo A de antena superior, pasando el conductor 53 interior
al conductor 19a interior y el conductor 51 exterior de la línea 52
de conexión al conductor 15a exterior de la línea 17a de
alimentación coaxial para el dispositivo A de antena superior.
A través de una segunda conexión 21b de cable
coaxial y una línea 42 intermedia subsiguiente con un conductor 41
exterior correspondiente y un conductor 43 interior se realiza la
alimentación del dispositivo B de antena inferior de tal manera,
que el conductor 43 interior está conectado eléctricamente con el
conductor 19b interior de la línea 17 de alimentación coaxial y el
conductor 41 exterior de la segunda línea de conexión de cable
coaxial con el conductor 15b exterior de la línea triaxial. A este
respecto está realizada en el extremo inferior del dispositivo de
alimentación y desacoplamiento la adaptación deseada a través de las
líneas SL1, SL2 de derivación entrelazadas coaxialmente y puestas
en cortocircuito en cada caso en su extremo en función de la
longitud \lambda_{1}/4 y \lambda_{2}/4 de onda con respecto
a las dos gamas de frecuencia que han de transmitirse, situándose
la primera línea KS1 de cortocircuito en forma de copa
aproximadamente en el centro axial con respecto a la longitud
eléctrica de la línea SL2 de derivación coaxial adaptándose a la
gama de frecuencia que ha de transmitirse en este ejemplo de
realización de 900 MHz y 1800 MHz.
Por lo tanto, las dos líneas \lambda/4 de
derivación SL1 y SL2 explicadas están conectadas en serie de tal
manera, que los cortocircuitos KS1 y KS2 correspondientes se
transforman con respecto a la gama de frecuencia correspondiente en
el punto 46 de conexión en cada caso en un trabajo en vacío.
Mediante la figura 6 se muestra que el principio
de construcción de la línea KS1 y KS2 de cortocircuito conectada en
serie puede realizarse también al revés, concretamente cuando la
línea \lambda_{2}/4 de derivación SL2 (con el conductor AL2
externo) está dispuesta por fuera para la frecuencia más baja y la
línea \lambda_{1}/4 de derivación SL1 (con el conductor AL1
externo) está dispuesta por dentro para la frecuencia más alta
(concéntricamente) con respecto a la primera línea de derivación.
Sin embargo, a este respecto el esfuerzo de construcción es algo
mayor.
Como complemento a los ejemplos de realización
explicados anteriormente pueden entrelazarse entre sí también
varias, por ejemplo tres, líneas \lambda/4 (FL1, FL2, FL3) puestas
en cortocircuito y de este modo alimentarse o desacoplarse varias
gamas de frecuencia (por ejemplo tres bandas de frecuencia).
Mediante la figura 7 sólo se explica el
principio de construcción para el caso de que deban alimentarse tres
bandas de frecuencia situadas de manera desplazada entre sí en una
línea 17 de alimentación coaxial múltiple correspondiente, para lo
cual está prevista una tercera conexión KS3 de cortocircuito para la
adaptación, partiéndose en este ejemplo de realización del hecho de
que el tercer cortocircuito KS3 presenta una longitud
\lambda_{3}/4 para la transmisión de una gama de frecuencia
todavía más alta.
Mediante la figura 8 se muestra un ejemplo de
realización modificado otra vez con respecto a la figura 4 para un
dispositivo de alimentación o desacoplamiento, en el que pueden
alimentarse conjuntamente por ejemplo, como complemento al ejemplo
de realización según la figura 1, a través de una línea 17 de cable
coaxial múltiple tres dispositivos de antena dispuestos uno por
encima de otro, que trabajan en dos gamas de frecuencia. Allí se
muestra en cascada, a través de dos dispositivos de alimentación y
desacoplamiento explicados mediante la figura 4, una adaptación
correspondiente en cada caso entre un conductor exterior más externo
y un conductor interior correspondiente que representa al mismo
tiempo el conductor exterior para un conductor interior más interno
siguiente. En cada una de las etapas previstas se pone en cada caso
a través del dispositivo 101 ó 103 de alimentación o
desacoplamiento según la invención descrito un conductor exterior
con su conductor interior correspondiente a un potencial común. El
ejemplo de realización según la figura 8 muestra cómo este
procedimiento puede ampliarse también en varios niveles con
conductores AL3, AL4 externos y cortocircuitos KS3, KS4
adicionales.
Mediante la figura 9 se muestra además un
dispositivo de alimentación y desacoplamiento para una línea 17
coaxial simple que, sin embargo, está dotada de una protección
contra rayos de banda ancha, en el ejemplo de realización mostrado
para dos gamas de frecuencia.
El funcionamiento equivale en este caso al
ejemplo de realización según la figura 4, estando previsto en cambio
en vez del conductor 17a coaxial interior mostrado en la figura 4
sólo un conductor 15 interior simple, de manera que este conductor
interior se realiza sin curvatura discurriendo en dirección axial y
las dos líneas SL1 y SL2 de derivación entrelazadas y puestas en
cortocircuito a su vez en el extremo se desvían de manera
rectangular de esta línea 17 coaxial. Con respecto a la estructura y
el modo de funcionar se hace referencia por lo demás al ejemplo de
realización según la figura 4 que puede trasladarse con respecto al
conductor 17b coaxial exterior representado en la figura 4 y al
conductor 15b exterior y al conductor 19b interior de manera
análoga al ejemplo de realización según la figura 9.
Claims (13)
1. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
para líneas coaxiales, especialmente líneas coaxiales múltiples
para antenas (A, B) de varios alcances con las siguientes
características:
- con al menos una línea (17b) de alimentación
coaxial con un conductor (19b) interior y un conductor (15b)
exterior,
- con una línea (SL) de derivación que se desvía
de la línea (17b; 62) de alimentación coaxial,
- la longitud eléctrica de la línea (SL) de
derivación coaxial equivale a \lambda/4, correspondiendo \lambda
a la longitud de onda de una banda de frecuencia que ha de
transmitirse o estando ajustada a la misma,
- la línea (SL) de derivación comprende un
conductor (IL) interior que está conectado en uno de sus extremos a
través de un cortocircuito (KS) con el conductor (AL) exterior de la
línea (SL) de derivación y en su extremo opuesto al cortocircuito
(KS) en un punto (46) de conexión con el conductor (19b) interior de
la línea (17b; 62) de alimentación coaxial,
caracterizado por las siguientes
características adicionales
- la línea (SL; SL1, SL2) de derivación
comprende al menos dos líneas (SL1, SL2) de derivación coaxiales que
están dispuestas de manera entrelazada,
- la longitud eléctrica de la línea (SL1 o SL2)
de derivación coaxial exterior equivale a \lambda_{1}/4,
correspondiendo \lambda_{1} a la longitud de onda de una primera
gama de frecuencia o estando ajustada a la misma,
- la longitud eléctrica de la línea (SL2 o SL1)
de derivación coaxial interior equivale a \lambda_{2}/4,
correspondiendo \lambda_{2} a la longitud de onda de la segunda
gama de frecuencia o estando ajustada a la misma,
- el conductor (AL1 o AL2) exterior de la línea
(SL1 o SL2) de derivación coaxial exterior está conectado
eléctricamente en uno de sus extremos a través de un cortocircuito
(KS1 o KS2) con el conductor (AL2 o AL1) exterior de la línea (SL2 o
SL1) de derivación coaxial interior,
- el conductor (AL2 o AL1) exterior de la línea
(SL2 o SL1) de derivación coaxial interior está conectado
eléctricamente en uno de sus extremos a través de un cortocircuito
(KS2 o KS1) con el conductor (IL, 19b) interior de esta línea (SL2
o SL1) de derivación coaxial,
- el conductor (AL1 o AL2) exterior de la línea
(SL1 o SL2) de derivación coaxial más externo está conectado
eléctricamente en su extremo opuesto al cortocircuito (KS1 o KS2)
con el conductor (15b) exterior de la línea (17, 17b) de
alimentación coaxial,
- el conductor (IL, 19b) interior de la línea
(SL2 o SL1) de derivación más interno está conectado eléctricamente
en su extremo opuesto al cortocircuito (KS1; KS2) en el punto (46)
de conexión con el conductor (19b) interior de la línea (17, 17b)
de alimentación coaxial,
- la línea (17) de alimentación coaxial forma
una línea coaxial múltiple con una línea (17b) de alimentación
coaxial exterior que comprende el conductor (15b) exterior y el
conductor (19b) interior, y con una línea (17a) de alimentación
coaxial interior que comprende un conductor (15a) exterior
correspondiente y un conductor (19a) interior, correspondiendo el
conductor (19b) interior de la línea (17b) de alimentación coaxial
exterior al conductor (15a) exterior de la línea (17a) de
alimentación coaxial interior, y
- la adaptación del dispositivo de alimentación
o desacoplamiento se realiza para al menos dos frecuencias o gamas
de frecuencia.
2. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según la reivindicación 1, caracterizado porque la línea
(17b) de alimentación coaxial está conducida preferiblemente en
prolongación axial más allá del punto (46) de conexión, y porque
las al menos dos líneas (SL1, SL2) de derivación entrelazadas
discurren transversalmente alejándose de esta línea (17b) de
alimentación coaxial.
3. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la línea
(17b) de alimentación coaxial con su conductor (15b) exterior y su
conductor (19b) interior forma con la otra línea (17a) de
alimentación coaxial con el conductor (15a) exterior
correspondiente y el conductor (19a) interior correspondiente una
línea (17a, 17b) triaxial, en la que el conductor (19b) interior de
la línea (17b) de alimentación coaxial exterior forma el conductor
(15a) exterior de la línea (17a) de alimentación coaxial interior, y
porque la otra línea (17a) de alimentación coaxial atraviesa la
conexión (KS2 o KS1) de cortocircuito entre el conductor (AL2 o AL1)
exterior y el conductor (IL, 19b) interior correspondiente de la
línea (SL2 o SL1) de derivación interior.
4. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según la reivindicación 3, caracterizado porque el conductor
(19a) interior de la otra línea (17a) de alimentación coaxial está
orientado de manera que discurre en dirección recta más allá del
punto (46) de conexión, en el que está conectado un conductor (63)
interior de una línea (62) de conexión coaxial.
5. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque los cortocircuitos (KS1, KS2) de las líneas (SL1, SL2) de
derivación están configurados en forma de copa o anillo.
6. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado
porque el conductor (AL1) exterior está situado por fuera para la
gama de frecuencia más alta y rodea de manera axial el conductor
(AL2) exterior para la gama de frecuencia más baja que ha de
transmitirse, presentando el conductor (AL2) exterior para la gama
de frecuencia más baja que ha de transmitirse una longitud axial
mayor que el conductor (Al1) exterior para la gama de frecuencia más
alta.
7. Dispositivo de alimentación o
desacoplamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque el conductor (AL1) exterior está
situado por dentro para la gama de frecuencia más alta y rodea
coaxialmente el conductor (AL2) exterior para la gama de frecuencia
más baja que ha de transmitirse, estando configurado el conductor
(AL2) exterior para la gama de frecuencia más baja que ha de
transmitirse con una longitud axial mayor que el conductor (AL1)
exterior para la gama de frecuencia más alta.
8. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado
porque los cortocircuitos (KS1, KS2) configurados preferiblemente
en forma de copa y que discurren de manera radial están situados de
manera desplazada en la dirección longitudinal de la línea (17)
coaxial múltiple.
9. Dispositivo de alimentación o desacoplamiento
según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado
porque el dispositivo de alimentación o desacoplamiento está
atravesado al menos por la línea (17a) de alimentación coaxial
interior con el conductor (19a, 15a) interior y exterior, y porque
al menos el otro conductor (15b) exterior coaxial de la línea (17b)
de alimentación coaxial exterior que rodea esta línea (17a) coaxial
interior presenta una abertura de salida, a través de la que se
conduce el conductor (43, 63, 19b) interior de una línea (42, 62)
de conexión coaxial hacia el punto (46) de conexión en el conductor
(19b) interior más externo de la línea (17a, 17b) coaxial
múltiple.
10. Dispositivo de alimentación o
desacoplamiento según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado porque la línea (17a) de alimentación coaxial
interior que atraviesa la línea (SL2 o SL1) se derivación interior
conduce a una conexión (21a) de alimentación coaxial.
11. Dispositivo de alimentación o
desacoplamiento según una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizado porque el conductor (19b) interior del cable
(17b) coaxial exterior que representa al mismo tiempo el conductor
(15a) exterior del cable (17a) coaxial interior, está puesto al
mismo potencial que el conductor (17b) exterior del cable (17b)
coaxial exterior, preferiblemente a masa.
12. Dispositivo de alimentación o
desacoplamiento según una de las reivindicaciones 1 a 11,
caracterizado porque la longitud eléctrica de las al menos
dos líneas (SL1, SL2) de derivación entrelazadas entre sí o de los
conductores (AL1, AL2) exteriores correspondientes es tan grande,
en función de las gamas de frecuencia que han de transmitirse, que
el punto (46) de alimentación o conexión se transforma en trabajo
en vacío debido al cortocircuito (KS1, KS2) previsto en el extremo
correspondiente de la línea (SL1, SL2) de derivación.
13. Dispositivo de alimentación o
desacoplamiento según una de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizado porque el dispositivo de alimentación o
desacoplamiento está conectado a un dispositivo (A, B) de antena
que trabaja en al menos dos gamas de frecuencia.
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