ES2310378T3 - Antena coaxial emisora. - Google Patents
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Abstract
Antena (10) coaxial emisora que comprende: - un conductor (1) interno, - un dieléctrico (2) alrededor del conductor (1) interno, - un primer conductor (4) de blindaje dispuesto alrededor del dieléctrico (2), teniendo el primer conductor de blindaje orificios (41) distribuidos en la dirección longitudinal del conductor (1) interno y estando adaptado de manera que pasa energía electromagnética a través de los orificios (41), caracterizada por - un segundo conductor (5) de blindaje dispuesto alrededor del primer conductor (4) de blindaje, estando adaptado el segundo conductor (5) de blindaje para cubrir al menos varios orificios (41) del primer conductor de blindaje en una sección (S1-S12) blindada, en la que el segundo conductor (5) de blindaje está dispuesto de manera discontinua en la dirección longitudinal de la antena (10) definiendo secciones (S1-S12) de blindaje tubulares y partes (AS1-AS12) no cubiertas del primer conductor (4) de blindaje en la dirección longitudinal de la antena, que están adaptadas de manera que pasa energía electromagnética a través de las partes (AS1-AS12) no cubiertas, y en la que cada una de las secciones (S1-S12) de blindaje tubulares es tal que tiene una longitud axial claramente superior a la mitad de una longitud de onda de las frecuencias de funcionamiento para impedir que la energía electromagnética pase al exterior de la antena dentro de cada una de las secciones (S1-S12) de blindaje tubulares.
Description
Antena coaxial emisora.
La presente invención se refiere a una antena
coaxial emisora que comprende un conductor interno, un dieléctrico
alrededor del conductor interno y un conductor de blindaje dispuesto
alrededor del dieléctrico, teniendo el conductor de blindaje
orificios distribuidos en la dirección longitudinal del conductor
interno y estando adaptado de manera que pasa energía
electromagnética a través de los orificios. Particularmente, una
antena coaxial emisora de este tipo puede usarse en aviones y en
otras aplicaciones.
Pueden emplearse cables coaxiales emisores y/o
radiantes como antenas longitudinales en espacios restringidos como
túneles, minas, edificios y/o en otras aplicaciones alargadas que
implican un pasillo lateral estrecho (tal como vías férreas o
autopistas). En las aplicaciones actuales, los cables de este tipo
pueden emplearse en vehículos alargados tales como aviones, en los
que existe la necesidad de comunicación uni o bidireccional. Los
cables coaxiales emisores soportan ondas superficiales, en las que
una fracción de la energía se irradia radialmente. Los cables
coaxiales emisores funcionan de un modo radiante o de acoplamiento.
Estos modos se corresponden con una adición en fase de todas las
aberturas contribuyentes.
La mayoría de los cables coaxiales emisores y/o
radiantes conocidos son pesados, de gran diámetro y no son
flexibles. Sin embargo, históricamente esto no ha constituido ningún
problema porque las aplicaciones en las que se usan, tales como
algunas de las mencionadas anteriormente, no requieren cables ni
ligeros ni flexibles. Sin embargo, particularmente para el uso en
aviones, por ejemplo, estos inconvenientes pueden ser
desventajosos.
El documento US 4 599 121 se refiere a un método
para producir un cable coaxial emisor mediante el uso de un blindaje
trenzado continuo que tiene orificios en el mismo producidos
haciendo caer los extremos del hilo de blindaje a medida que avanza
el trenzado en el proceso de fabricación.
El documento US 5 936 203 A se refiere a un
cable coaxial radiante con un conductor externo formado por
múltiples tiras conductoras continuas. La pluralidad de tiras
conductoras están envueltas de manera continua en relación coaxial
con respecto a un conductor central y separadas por un núcleo
dieléctrico. La pluralidad de tiras conductoras definen en
combinación otro conductor del cable radiante y definen una
pluralidad de huecos o aberturas entre las tiras conductoras para
irradiar y recibir energía electromagnética en respuesta a la
excitación del cable.
El documento US 4 339 733 se refiere a un cable
radiante que comprende al menos un conductor central, un núcleo
dieléctrico que rodea el conductor central y una pluralidad de
fundas radiantes dispuestas en relación coaxial con respecto al
conductor central a lo largo de la longitud del núcleo dieléctrico.
Particularmente, las fundas están realizadas por estructuras
continuas tales como trenzas, estructuras envueltas helicoidal o
longitudinalmente.
Los documentos DE 26 36 523 A1 y US 4 129 841 se
refieren a una línea de transmisión coaxial radiante que está
cubierta con un recubrimiento aislante. Están situados elementos
radiantes cilíndricos similares de manera equidistante en la línea y
a una distancia de centro a centro igual a la longitud de onda de la
frecuencia central de la banda de alta frecuencia cuando se
transmiten en y a través de la línea. El recubrimiento aislante
aísla el conductor externo con respecto al entorno y establece una
superficie de soporte para los elementos radiantes. Cada radiador
tiene preferiblemente una longitud igual a la mitad de la longitud
de onda de la frecuencia central de la banda de transmisión que va a
irradiarse.
Ninguno de los cables coaxiales emisores y/o
radiantes conocidos, tales como los realizados en algunas de las
referencias anteriores, cumplen todos los requisitos para su uso en
aplicaciones aeroespaciales. Aunque los diseños flexibles que usan
una estructura trenzada abierta tienen un ancho de banda limitado y
pérdidas longitudinales altas, los diseños con un conductor externo
estriado que tiene orificios tienen un radio de curvatura grande y
carecen de flexibilidad. En particular, un cable coaxial
emisor/radiante destinado para usarse como una antena distribuida
para aplicaciones inalámbricas como WLAN y GSM en aviones deben
cumplir muchos requisitos específicos. Estos requisitos incluyen
que debe ser flexible (tener un radio de curvatura de 32 mm con un
cambio de impedancia inferior a 1 Ohm), tener un ancho de banda alto
y ser de banda ancha (desde 400 MHz hasta 6 GHz), ser ligero (190
g/m), tener baja pérdida longitudinal (atenuación inferior a 0,36
dB/m a 6 GHz) con el fin de soportar el funcionamiento dentro de la
banda de frecuencia hasta longitudes de antena de 60 m, por
ejemplo. El cable coaxial emisor/radiante para su uso en un avión
debe ser flexible porque se instalará dentro del avión en el que
muchos otros obstáculos exigen que la antena no pueda discurrir en
línea recta. Debe tener alta respuesta en frecuencia porque muchos
de los modelos de comunicación inalámbrica funcionan a varios GHz.
Debe tener un ancho de banda alto porque cada uno de los modelos de
comunicación inalámbrica funciona en su propia banda de frecuencia
dentro de una antena. Debe ser ligero para cumplir con las
especificaciones de las líneas aéreas con el objetivo de minimizar
el peso del avión. Debe tener baja pérdida longitudinal para
permitir suficiente longitud de alcance mientras tiene suficiente
pérdida de radiación para funcionar como una antena receptora y/o
transmisora. Finalmente, la pérdida de radiación debe ser homogénea
a lo largo de la longitud y permitir un patrón de radiación de
sección circunferencial para mantener los requisitos de inmunidad al
ruido especificados definidos por la aplicación, por ejemplo, una
especificación para aviones.
Por tanto, el objeto de la presente invención es
proporcionar una antena coaxial emisora que puede mejorar al menos
alguno de los inconvenientes mencionados anteriormente de las
soluciones existentes.
Este objeto se resuelve mediante una antena
coaxial emisora según las características de la reivindicación 1 ó
la reivindicación 2. Las realizaciones de una antena coaxial emisora
según la invención son evidentes a partir de las reivindicaciones
dependientes.
Particularmente, según un primer aspecto de la
invención, una antena coaxial emisora comprende un conductor
interno, un dieléctrico alrededor del conductor interno y un primer
conductor de blindaje dispuesto alrededor del dieléctrico, teniendo
el primer conductor de blindaje orificios distribuidos en la
dirección longitudinal del conductor interno y estando adaptado de
manera que pasa energía electromagnética a través de los orificios.
Un segundo conductor de blindaje está dispuesto alrededor del primer
conductor de blindaje, en el que el segundo conductor de blindaje
está adaptado para cubrir al menos varios orificios del primer
conductor de blindaje en una sección blindada para impedir que la
energía electromagnética pase al exterior de la antena dentro de la
sección blindada. Además, el segundo conductor de blindaje está
dispuesto de manera discontinua en la dirección longitudinal de la
antena definiendo secciones de blindaje tubulares y partes no
cubiertas del primer conductor de blindaje en la dirección
longitudinal de la antena que están adaptadas de manera que pasa
energía electromagnética a través de las partes no cubiertas. Cada
una de las secciones de blindaje tubulares tiene una longitud axial
claramente mayor a la mitad de una longitud de onda de las
frecuencias de funcionamiento.
Según otro aspecto de la presente invención, el
segundo conductor de blindaje está dispuesto debajo del primer
conductor de blindaje, en el que el segundo conductor de blindaje
está adaptado para tapar al menos varios orificios del primer
conductor de blindaje en la sección blindada para impedir que la
energía electromagnética pase al exterior de la antena dentro de la
sección blindada. Además, el segundo conductor de blindaje está
dispuesto de manera discontinua en la dirección longitudinal de la
antena definiendo partes descubiertas del primer conductor de
blindaje en la dirección longitudinal de la antena que están
adaptadas de manera que pasa energía electromagnética a través de
las partes descubiertas.
Por tanto, la presente invención sugiere un
blindaje de dos capas, que comprende el primer conductor de blindaje
y el segundo conductor de blindaje para mejorar las propiedades de
una antena coaxial emisora, tal como se menciona en la parte
introductoria de la descripción. Particularmente, ambas capas del
blindaje permiten que el cable se curve, sin embargo, dado que la
segunda capa de blindaje que comprende el segundo conductor de
blindaje cubre o tapa los orificios de la primera capa de blindaje
que comprende el primer conductor de blindaje a lo largo de partes
considerables de la longitud del cable, puede reducirse
significativamente la pérdida longitudinal del modo de transmisión
coaxial. Esto permite una combinación de un diseño flexible con baja
pérdida longitudinal. La cantidad de radiación o pérdida
transversal, así como el ancho de banda y la longitud de alcance
del cable coaxial emisor, pueden controlarse mediante diferentes
atributos: la cobertura de la segunda capa de blindaje sobre la
primera capa de blindaje, o tapando la segunda capa de blindaje
debajo de la primera capa de blindaje, respectivamente, y la
longitud de las partes no cubiertas o descubiertas de la primera
capa de blindaje (los orificios de la segunda capa de blindaje).
Además, los orificios de la primera capa de blindaje (por ejemplo,
la anchura y/o el número) pueden variarse en consecuencia. Esto
permite la aplicación de esta invención a muchas aplicaciones. Tiene
una importancia específica cuando se requiere un ancho de banda alto
y una longitud de alcance larga en combinación con flexibilidad, tal
como en aplicaciones aeroespaciales.
Según una realización de la presente invención,
el segundo conductor de blindaje comprende múltiples secciones
tubulares que están dispuestas de manera discontinua en la dirección
longitudinal de la antena definiendo las partes no cubiertas o
descubiertas, respectivamente, del primer conductor de blindaje
entre las secciones tubulares.
Según otra realización de la presente invención,
el segundo conductor de blindaje está dispuesto para acoplarse
eléctricamente al primer conductor de blindaje dentro de la sección
blindada al menos cuando la antena está en funcionamiento. Por
tanto, cuando el primer conductor de blindaje está conectado a un
potencial de tierra, el segundo conductor de blindaje también
estará conectado a un potencial de tierra para realizar la función
de blindaje. Según una realización, el primer conductor de blindaje
y el segundo conductor de blindaje mantienen contacto galvánico
entre sí, de modo que ambos conductores de blindaje están conectados
directamente entre sí. Por otra parte, el primer conductor de
blindaje también puede estar conectado al segundo conductor de
blindaje mediante materiales que tienen un comportamiento capacitivo
para acoplar el segundo conductor de blindaje al primer conductor
de blindaje mediante acoplamiento capacitivo. Un acoplamiento de
este tipo se dispone particularmente con respecto a las frecuencias
de funcionamiento de la antena coaxial emisora. A este respecto, por
ejemplo un material dieléctrico dispuesto entre el primer conductor
de blindaje y el segundo conductor de blindaje puede servir como
elemento de acoplamiento capacitivo.
Según otra realización de la presente invención,
una tira conductora está dispuesta longitudinalmente a lo largo de
una sección circunferencial del dieléctrico para formar un segmento
blindado de dichos orificios y un segmento no blindado de dichos
orificios, en la que la energía electromagnética pasa a través de
los orificios en dicho segmento no blindado de dichos orificios.
Dicha tira conductora puede aplicarse, por ejemplo, para enfocar la
energía electromagnética en una dirección preferida de la antena
coaxial emisora. Además, una tira conductora de este tipo puede
usarse para concentrar la energía electromagnética en ciertas
ubicaciones de la antena y reducir la pérdida longitudinal.
Según todavía otra realización de la presente
invención, el primer conductor de blindaje y el segundo conductor de
blindaje están acoplados eléctricamente a través de la tira
conductora.
El primer conductor de blindaje puede comprender
una estructura abierta de conductores de hilo que no cubren la
superficie completa de la capa de abajo. Según otra realización, el
primer conductor de blindaje comprende una malla de lámina metálica
conductora de estructura abierta. Además, el conductor interno puede
comprender un conductor metálico que está envuelto alrededor de un
núcleo de plástico. Un núcleo de plástico o tubo de plástico de
este tipo está compuesto preferiblemente por FEP
(fluoroetileno-propileno). El dieléctrico es
preferiblemente politetrafluoroetileno y lo más preferiblemente
politetrafluoroetileno expandido. Preferiblemente, una camisa no
conductora está dispuesta alrededor del segundo conductor de
blindaje y el primer conductor de blindaje.
En una realización particular, la antena coaxial
emisora de la presente invención puede comprender el cable coaxial
de base descrito en los documentos US 5 500 488 A y EP 0 635 850 A1
que se modifica según los principios de la presente invención tal
como se describe en el presente documento. Es decir, los principios
básicos descritos en el presente documento pueden aplicarse a un
cable de este tipo. Particularmente, el conductor interno puede
estar dispuesto alrededor de un núcleo de plástico en el que el
conductor interno comprende además dos capas con una capa interna en
la forma de una película conductora eléctrica solapante y envuelta
helicoidalmente y una capa externa en la forma de hilos forrados que
están en contacto eléctrico con la capa interna.
Según una realización de la presente invención,
las partes no cubiertas o descubiertas, respectivamente, del primer
conductor de blindaje que forman las secciones de la antena coaxial
que realizan la función de la antena tienen una distancia entre
ellas en la dirección longitudinal de la antena que varía a lo largo
de la longitud de la antena. Particularmente, la distancia puede
variar de manera aleatoria a lo largo de la longitud de la antena
evitando resonancias periódicas. Tales resonancias periódicas, si se
producen, pueden reducir el funcionamiento de la antena coaxial
emisora. A este respecto, variar de manera aleatoria significa una
legalidad o estructura variable no predeterminada de las distancias
entre las partes no cubiertas o descubiertas, respectivamente, del
primer conductor de blindaje.
Según otra realización de la invención, las
partes no cubiertas o descubiertas, respectivamente, del primer
conductor de blindaje tienen una anchura en la dirección
longitudinal de la antena que varía a lo largo de la longitud de la
antena. Particularmente, las partes no cubiertas o descubiertas,
respectivamente, pueden tener una anchura que se hace más amplia
cuando se atraviesa el cable desde el extremo de transmisión hasta
el extremo de recepción con el fin de producir una pérdida de
potencia de radiación más homogénea a lo largo de la longitud de la
antena.
Según todavía otra realización de la invención,
se recurre a una combinación de variación de la anchura de las
partes no cubiertas o descubiertas, respectivamente, y variación de
las distancias entre las partes con el fin de, en un efecto
combinatorio, producir una pérdida homogénea y evitar las
resonancias periódicas que pueden reducir el funcionamiento.
Los diversos componentes de la antena coaxial
emisora de la invención pueden disponerse en cualquier orden
adecuado. Por ejemplo, la antena coaxial tiene un peso de
aproximadamente 190 g/m o inferior (aunque dependiendo de la
aplicación final, puede que el peso no sea crítico), un radio de
curvatura que es inferior a 32 mm, un ancho de banda de desde 400
MHz hasta 6 GHz, y una atenuación longitudinal inferior a 0,36 dB
por metro a una frecuencia de 6 GHz.
Resultan evidentes realizaciones y
características ventajosas adicionales de la presente invención a
partir de las reivindicaciones dependientes.
La invención se entenderá mejor haciendo
referencia a la siguiente descripción de realizaciones de la
invención tomadas junto con los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 muestra una vista lateral de una
antena coaxial emisora a modo de ejemplo según una realización de la
presente invención,
la figura 2 es una vista lateral de una antena
coaxial emisora a modo de ejemplo según una realización de la
presente invención que muestra cada uno de los diversos componentes
dispuestos según una realización de la invención,
la figura 3 es una vista en sección transversal
de la antena coaxial emisora a modo de ejemplo de la figura 2,
la figura 4 es una vista lateral de otro
conjunto de antena coaxial emisora a modo de ejemplo según otra
realización de la presente invención,
la figura 5 muestra partes de otra realización
de una antena coaxial emisora según la invención.
La invención se describirá ahora con referencia
particular a las realizaciones de la invención ilustradas en las
figuras adjuntas. La figura 1 es una vista lateral de una antena 10
coaxial emisora a modo de ejemplo según una realización de la
presente invención. La antena 10 coaxial se puede acoplar a un
conector 21 (no mostrado) en al menos un extremo del mismo. Un
segundo conductor 5 de blindaje está dispuesto de manera discontinua
en la dirección longitudinal de la antena 10 definiendo partes no
cubiertas de un primer conductor 4 de blindaje de manera discontinua
en posiciones diferenciadas en la dirección longitudinal de la
antena.
\newpage
Se muestran más detalles de la antena coaxial
emisora según la invención con referencia a las figuras 2 y 3. La
antena 10 coaxial emisora comprende un conductor 1 interno que puede
ser un metal o que puede ser metal envuelto alrededor de un tubo de
plástico tal como se describe en el presente documento más adelante
con más detalle. Un dieléctrico 2 está dispuesto alrededor del
conductor 1 central o interno, pudiendo ser el dieléctrico cualquier
material aislante. Por ejemplo, el dieléctrico 2 es
politetrafluoroetileno (PTFE). Particularmente, el dieléctrico 2
puede ser politetrafluoroetileno expandido (PTFEe).
Según una realización, la antena 10 coaxial
emisora tiene una tira 3 conductora dispuesta a lo largo de una
sección circunferencial del dieléctrico 2 en la dirección
longitudinal de la antena para formar un segmento 31 blindado y un
segmento 32 no blindado, en la que puede pasar energía
electromagnética al exterior de la antena en dicho segmento 32 no
blindado. La tira 3 conductora puede ser un metal o una lámina
metalizada u otra capa conductora. Disponiendo la tira 3 conductora
a lo largo de la longitud de la antena 10 coaxial cubriendo sólo
una sección de la superficie exterior de la misma, la energía
electromagnética se acopla o irradia fuera del segmento 32 no
blindado en una dirección alejándose de la tira 3 conductora. De
esta manera, el patrón de radiación y energía electromagnética
pueden enfocarse en direcciones particulares, controlando de ese
modo la directividad de la antena coaxial. Esto es particularmente
importante si es necesario controlar la densidad de campo
electromagnético de campo cercano y/o campo lejano en zonas
sensibles tales como zonas que contienen equipo sensible a
interferencias electromagnéticas (IEM).
Un primer conductor 4 de blindaje está dispuesto
alrededor del dieléctrico 2 y la tira 3 conductora, respectivamente,
en el que el primer conductor 4 de blindaje tiene orificios 41
distribuidos en la dirección longitudinal del conductor 1 interno.
Por tanto, el primer conductor 4 de blindaje está dispuesto de
manera que pasa energía electromagnética a través de los orificios
41. El primer conductor 4 de blindaje está dispuesto coaxialmente
alrededor del dieléctrico 2 y la tira 3 conductora. El conductor 4
de blindaje puede ser una trenza o una malla de lámina metálica. El
requisito importante para el material 4 de conductor de blindaje es
que contiene orificios a través de los cuales puede irradiarse o
acoplarse energía electromagnética. Además, un segundo conductor 5
de blindaje está dispuesto alrededor del primer conductor 4 de
blindaje, en el que el segundo conductor 5 de blindaje está
adaptado para cubrir al menos varios orificios 41 del primer
conductor 4 de blindaje en una sección blindada, tal como S1 a S12
mostradas en la figura 1. En estas secciones S1 a S12 blindadas, se
impide que la energía electromagnética pase al o desde el exterior
de la antena dentro de la sección blindada respectiva. El segundo
conductor 5 de blindaje puede ser una lámina metálica o cualquier
otro material conductor adecuado. Una camisa 6 no conductora puede
estar dispuesta sobre la totalidad de los componentes de la antena
10 coaxial.
Los diversos componentes de la antena 10 coaxial
emisora de la presente invención están ilustrados en las figuras en
realizaciones respectivas. Por ejemplo, el segundo conductor 5 de
blindaje puede estar dispuesto debajo del primer conductor 4 de
blindaje, en el que el segundo conductor 5 de blindaje está
dispuesto para tapar al menos varios orificios 41 del primer
conductor 4 de blindaje en las secciones S1 a S12 blindadas. En
consecuencia, tal conductor 5 de blindaje está dispuesto de manera
discontinua en la dirección longitudinal de la antena definiendo
partes descubiertas del primer conductor 4 de blindaje en la
dirección longitudinal de la antena. Tales partes AS1 a AS12
descubiertas del primer conductor 4 de blindaje están adaptadas de
manera que pasa energía electromagnética a través de las partes AS1
a AS12 descubiertas. Por tanto, las partes AS1 a AS12 descubiertas
están adaptadas para funcionar como secciones de antena: Además, la
tira 3 conductora puede estar dispuesta bajo, entre o sobre
cualquiera o ambos del primer conductor 4 de blindaje y el segundo
conductor 5 de blindaje.
Según la realización de la figura 1, el segundo
conductor 5 de blindaje está dispuesto de manera discontinua en la
dirección longitudinal de la antena 10 definiendo partes AS1 a AS12
no cubiertas del primer conductor 4 de blindaje dispuestas de
manera discontinua y en ubicaciones diferenciadas en la dirección
longitudinal de la antena. Puede aplicarse el mismo principio
básico cuando el segundo conductor 5 de blindaje está dispuesto
debajo del primer conductor 4 de blindaje definiendo partes AS1 a
AS12 descubiertas del primer conductor 4 de blindaje en la
dirección longitudinal de la antena. Particularmente, según la
figura 1, el segundo conductor 5 de blindaje comprende múltiples
secciones S1 a S12 tubulares, tal como se muestra en la vista en
sección transversal de la figura 3 mediante el número de referencia
5. Tales secciones tubulares múltiples están dispuestas de manera
discontinua en la dirección longitudinal de la antena 10 definiendo
las partes AS1 a AS12 no cubiertas o descubiertas, discontinuas o
diferenciadas entre las secciones S1 a S12 tubulares, partes AS1 a
AS12 no cubiertas o descubiertas que también tienen forma tubular o
de anillo y que funcionan como secciones de antena del cable 10
coaxial emisor. En contraposición, las secciones S1 a S12 blindadas
proporcionan función de blindaje (no función de antena).
Particularmente, la longitud axial de cada una
de las secciones S1 a S12 tubulares se hace bastante mayor y, por
ejemplo, es claramente mayor que la mitad de la longitud de onda de
las frecuencias de funcionamiento. Se permitirá que las ondas
superficiales se propaguen.
Con el fin de proporcionar la función de
blindaje, el segundo conductor 5 de blindaje está dispuesto para
acoplarse eléctricamente al primer conductor 4 de blindaje dentro de
las secciones S1 a S12 blindadas, al menos con respecto a la
frecuencia de funcionamiento respectiva cuando la antena 10 está en
funcionamiento. Particularmente, el primer conductor 4 de blindaje
y el segundo conductor 5 de blindaje mantienen contacto galvánico
entre sí, de modo que el segundo conductor 5 de blindaje está en un
potencial de tierra cuando el primer conductor 4 de blindaje está
acoplado a un potencial de tierra. Por tanto, el primer conductor 4
de blindaje irradia o acopla energía electromagnética al exterior
del conductor 4 de blindaje a lo largo de toda su longitud, es
decir, a lo largo de toda la longitud de la antena coaxial cuando el
primer conductor 4 de blindaje está dispuesto a lo largo de toda la
longitud de la antena. Este primer conductor 4 de blindaje está
dispuesto, por tanto, para proporcionar la función de antena de la
antena 10 coaxial emisora. En contraposición, el segundo conductor
5 de blindaje está dispuesto para proporcionar la función de bloqueo
dentro de las secciones S1 a S12 blindadas discontinuas impidiendo
que la energía electromagnética pase al exterior de la antena dentro
de la sección S1 a S12 blindada respectiva.
Por tanto, la energía electromagnética de la
antena 10 coaxial se transmite a través de las partes AS1 a AS12 no
cubiertas o descubiertas, en las que el segundo conductor 5 de
blindaje proporciona orificios. La anchura L de estas partes AS1 a
AS12 no cubiertas o descubiertas puede variarse con el fin de
sintonizar la antena a frecuencias específicas y para ajustar la
pérdida de retorno y la pérdida de acoplamiento. Además, cada una
de las secciones AS2 a AS11 están dispuestas a una distancia X_{1}
a X_{10} respectiva de la sección AS1, distancias que pueden
variar en lo que se refiere a su relación entre sí. Particularmente,
las partes AS1 a AS12 no cubiertas o descubiertas pueden tener una
distancia entre ellas en la dirección longitudinal de la antena que
varía a lo largo de la longitud de la antena. Particularmente, tal
distancia puede variar de manera aleatoria a lo largo de la
longitud de la antena para evitar resonancias periódicas. Por tanto,
las distancias X_{1} a X_{10} mostradas tal como se muestra en
la figura 1 pueden escogerse de manera aleatoria evitando
particularmente las partes AS1 a AS12 no cubiertas o descubiertas
separadas de manera equidistante. En combinación, la anchura L de
las partes AS1 a AS12 y la distancia entre ellas pueden variarse con
el fin de sintonizar la antena a frecuencias específicas y ajustar
la pérdida de retorno y la pérdida de acoplamiento.
Dado que las señales deben transportarse
longitudinalmente en sentido descendente de la antena 10 coaxial, el
conductor 4 de blindaje de estructura abierta también está dispuesto
coaxialmente alrededor de la antena 10 coaxial, en la que el
conductor 4 de blindaje está dispuesto alrededor del cable a lo
largo de toda su longitud de modo que se mantiene la conductividad
longitudinalmente. Sin embargo, debido a la estructura abierta del
conductor 4 de blindaje, se permite que la energía electromagnética
se acople o irradie a través de la estructura abierta del conductor
4 de blindaje en los orificios 41.
En la figura 5, se muestra una vista lateral de
partes de otra antena coaxial emisora a modo de ejemplo según una
realización de la presente invención. Según esta realización, el
conductor 1 interno o central comprende una estructura diferente
según los principios descritos en el documento US 5 500 488 A. Según
esta realización, el conductor 1 interno está dispuesto alrededor
de un núcleo 11 de plástico en el que el conductor interno
comprende dos capas 12 y 13. La capa 12 interna está en la forma de
una película conductora eléctrica solapante y envuelta
helicoidalmente, mientras que la capa 13 externa está en la forma de
hilos forrados que están en contacto eléctrico con la capa 12
interna. La capa 12 puede estar en la forma de una película de cobre
plateada envuelta alrededor del núcleo 11 de plástico, en la que en
la presente realización se aplica una combinación de conductores 13
de cobre plateados redondos retorcidos sobre la película 12 de
cobre. El dieléctrico 14 cubre el conductor 1 interno. Con tal
construcción, puede proporcionarse un cable coaxial eléctrico
compatible de alta frecuencia de banda ancha que combina las
propiedades de transmisión compatibles de alta frecuencia de banda
ancha que satisfacen la necesidad de un cable coaxial de baja
atenuación que optimiza las propiedades eléctricas y mecánicas
deseadas así como los costes de fabricación, en combinación con las
propiedades de antena descritas en el presente documento. Además,
puede proporcionarse bajo peso de cable y alta flexibilidad.
La figura 4 muestra una vista lateral de otra
antena coaxial emisora a modo de ejemplo según otra realización de
la presente invención que muestra distancias concretas entre las
partes AS1 a AS10 respectivas. Según este ejemplo, la anchura L de
las partes AS1 a AS10 se mantiene constante a lo largo de la
longitud mostrada del cable.
Por tanto, la presente invención sugiere un
blindaje de dos capas para mejorar las propiedades de una antena
coaxial emisora. Particularmente, ambas capas de blindaje permiten
que el cable se curve, sin embargo, puesto que la segunda capa de
blindaje que comprende el segundo conductor de blindaje cubre o tapa
los orificios de la primera capa de blindaje que comprende el
primer conductor de blindaje sobre partes considerables de la
longitud del cable, puede reducirse significativamente la pérdida
longitudinal del modo de transmisión coaxial. Esto permite una
combinación de un diseño flexible con baja pérdida longitudinal. La
cantidad de radiación o pérdida transversal así como el ancho de
banda y la longitud de alcance del cable coaxial emisor pueden
controlarse mediante la cobertura de la primera capa de blindaje, o
mediante el tapado de la primera capa de blindaje, respectivamente,
y la longitud de las partes no cubiertas o descubiertas de la
primera capa de blindaje (los orificios de la segunda capa de
blindaje). Esto permite la aplicación de esta invención a muchas
aplicaciones. Tiene una importancia específica cuando se requiere un
ancho de banda alto y una longitud de alcance larga en combinación
con flexibilidad, tal como en aplicaciones aeroespaciales.
El solicitante ha producido ejemplos de la
antena coaxial de la invención y los ha comparado con cables
coaxiales convencionales. Estos ejemplos y los resultados de las
pruebas se notifican a continuación.
Se construyó una antena coaxial según la
presente invención tal como se muestra en la figura 4. Se realizaron
las siguientes pruebas con el fin de someter a prueba la eficacia
práctica de la invención propuesta.
Se midió el radio de curvatura envolviendo la
antena coaxial de la figura 4 180º alrededor de mandriles de
diversos diámetros y midiendo el cambio de la impedancia
característica. Se midió la impedancia característica usando un
reflectómetro de dominio de tiempo [Tektronix TDS 8000 con un módulo
de muestreo TDR 80E04]. Los resultados mostraron que el cambio de la
impedancia característica fue inferior a 1 Ohm para diámetros de
mandril superiores o iguales a 32 mm. Esta prueba dio una buena
indicación de que la antena coaxial podría usarse en aplicaciones
que requieren curvaturas y/o cierta flexibilidad.
Se midió la respuesta en frecuencia de la antena
coaxial del ejemplo 1 usando un analizador de red vectorial Agilent
8753ES. Se midieron tanto la pérdida S21 de inserción como la
pérdida S11 de retorno a lo largo de un intervalo de frecuencia de
300 kHz a 6 GHz. Para conseguir un nivel de funcionamiento de
referencia, se realizaron en primer lugar estas mediciones con la
antena coaxial del ejemplo 1 antes de ponerse los orificios en el
segundo conductor de blindaje externo (atenuación longitudinal) y en
segundo lugar tras introducirse tales orificios en la antena
coaxial (atenuación longitudinal y transversal). Los resultados
fueron los siguientes: el cable de referencia (sin antena) tenía
una pérdida de inserción longitudinal de 0,19 dB/m a 2,5 GHz y de
0,31 dB/m a 6 GHz. Tras introducirse los orificios, se midió que la
combinación de pérdida longitudinal y transversal era de 0,24 dB/m
a 2,5 GHz y de 0,57 dB/m a 6 GHz. Se midió que la pérdida de retorno
de la antena de línea emisora era inferior a -18 dB para
frecuencias inferiores a 6 GHz. Además, se realizó una medición de
la impedancia de transferencia para derivar la eficacia de la antena
usando un analizador de red vectorial ZVCE de Rhode & Schwarz.
Se realizó la prueba en una sala blindada. Se implementó el método
de inyección de hilo descrito en el documento de normas de la
Comisión Electrotécnica Internacional IEC 61196-1 a
lo largo de un intervalo de frecuencia de 20 kHz a 3 GHz. La
muestra de prueba era una antena coaxial de 0,5 m de largo con un
orificio. Ambos extremos están terminados en accesorios de latón
para proporcionar condiciones de conexión a tierra definidas. Se
midió que la eficacia de la antena era de -15 dB a 800 MHz y de -10
dB a 2.5 GHz. Estos experimentos mostraron que la antena coaxial
radiante/emisora del ejemplo 1 mostraba un ancho de banda alto, es
decir de 400 MHz a 6 GHz.
Otro experimento realizado consistió en conectar
la antena coaxial del ejemplo 1 en una situación práctica que
representaba un sistema en uso: se estableció una red WLAN usando la
antena coaxial de este ejemplo entre dos ordenadores. Se conectó el
punto de acceso WLAN [punto de acceso inalámbrico universal SMC
EliteConnect SMC2555W-AG] a 60 m de la antena
coaxial de este ejemplo. Se suspendió una sección de 10 m sección
aproximadamente 2 metros por encima del suelo y se situó un receptor
en diversos puntos por debajo de la antena suspendida y se midió el
funcionamiento. El receptor comprendía un ordenador móvil [Dell®
Lattitude] con una tarjeta LAN inalámbrica [adaptador de bus de
tarjeta inalámbrica universal SMC EliteConnect
SMC2536W-AG]. Se midió la calidad de enlace WLAN
usando el software que venía con la antena WLAN y que indicaba una
calidad de enlace máxima dentro de una distancia de 5 metros desde
la antena suspendida.
Claims (13)
1. Antena (10) coaxial emisora que
comprende:
- un conductor (1) interno,
- un dieléctrico (2) alrededor del conductor (1)
interno,
- un primer conductor (4) de blindaje dispuesto
alrededor del dieléctrico (2), teniendo el primer conductor de
blindaje orificios (41) distribuidos en la dirección longitudinal
del conductor (1) interno y estando adaptado de manera que pasa
energía electromagnética a través de los orificios (41),
caracterizada por
- -
- un segundo conductor (5) de blindaje dispuesto alrededor del primer conductor (4) de blindaje, estando adaptado el segundo conductor (5) de blindaje para cubrir al menos varios orificios (41) del primer conductor de blindaje en una sección (S1-S12) blindada,
en la que el segundo conductor (5) de blindaje
está dispuesto de manera discontinua en la dirección longitudinal de
la antena (10) definiendo secciones (S1-S12) de
blindaje tubulares y partes (AS1-AS12) no cubiertas
del primer conductor (4) de blindaje en la dirección longitudinal de
la antena, que están adaptadas de manera que pasa energía
electromagnética a través de las partes (AS1-AS12)
no cubiertas, y
en la que cada una de las secciones
(S1-S12) de blindaje tubulares es tal que tiene una
longitud axial claramente superior a la mitad de una longitud de
onda de las frecuencias de funcionamiento para impedir que la
energía electromagnética pase al exterior de la antena dentro de
cada una de las secciones (S1-S12) de blindaje
tubulares.
2. Antena (10) coaxial emisora que
comprende:
un conductor (1) interno,
un dieléctrico (2) alrededor del conductor (1)
interno,
un primer conductor (4) de blindaje dispuesto
alrededor del dieléctrico (2), teniendo el primer conductor de
blindaje orificios (41) distribuidos en la dirección longitudinal
del conductor (1) interno y estando adaptado de manera que pasa
energía electromagnética a través de los orificios (41),
caracterizada por
un segundo conductor (5) de blindaje dispuesto
debajo del primer conductor (4) de blindaje, estando adaptado el
segundo conductor (5) de blindaje para tapar al menos varios
orificios (41) del primer conductor de blindaje en una sección
(S1-S12) blindada para impedir que la energía
electromagnética pase al exterior de la antena dentro de la sección
(S1-S12) blindada,
en la que el segundo conductor (5) de blindaje
está dispuesto de manera discontinua en la dirección longitudinal de
la antena (10) definiendo partes (AS1-AS12)
descubiertas del primer conductor (4) de blindaje en la dirección
longitudinal de la antena que están adaptadas de manera que pasa
energía electromagnética a través de las partes
(AS1-AS12) descubiertas.
3. Antena coaxial emisora según la
reivindicación 1 ó 2, en la que el segundo conductor (5) de blindaje
comprende múltiples secciones (5, S1-S12) tubulares
dispuestas de manera discontinua en la dirección longitudinal de la
antena (10) definiendo las partes (AS1-AS12) no
cubiertas o descubiertas, respectivamente, del primer conductor (4)
de blindaje entre las secciones (S1-S12)
tubulares.
4. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que el segundo conductor (5) de
blindaje está dispuesto para acoplarse eléctricamente al primer
conductor (4) de blindaje dentro de la sección
(S1-S12) blindada al menos cuando la antena (10)
está en funcionamiento.
5. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en la que el primer conductor (4) de
blindaje y el segundo conductor (5) de blindaje mantienen contacto
galvánico entre sí.
6. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una tira (3) conductora
dispuesta longitudinalmente a lo largo de una sección
circunferencial del dieléctrico (2) para formar un segmento (31)
blindado de dichos orificios (41) y un segmento (32) no blindado de
dichos orificios (41), en la que dicha energía electromagnética pasa
a través de dichos orificios (41) en dicho segmento (32) no blindado
de dichos orificios.
\newpage
7. Antena coaxial emisora según la
reivindicación 6, en la que el primer conductor (4) de blindaje y el
segundo conductor (5) de blindaje están acoplados eléctricamente a
través de dicha tira (3) conductora.
8. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que el primer conductor (4) de
blindaje comprende una estructura abierta de conductores de hilo que
no cubren la superficie completa de la capa (2, 3) de abajo.
9. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que el primer conductor (4) de
blindaje comprende una lámina metálica conductora de estructura
abierta, una malla conductora, hilos forrados o hilos trenzados.
10. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 9, en la que las partes
(AS1-AS12) no cubiertas o descubiertas,
respectivamente, del primer conductor (4) de blindaje tienen una
distancia (X1-X10) entre ellas en la dirección
longitudinal de la antena (10) que varía a lo largo de la longitud
de la antena (10), particularmente varía en de manera aleatoria a lo
largo de la longitud de la antena evitando resonancias
periódicas.
11. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 10, en la que las partes
(AS1-AS12) no cubiertas o descubiertas,
respectivamente, del primer conductor (4) de blindaje tienen una
anchura (L) en la dirección longitudinal de la antena (10) que varía
a lo largo de la longitud de la antena (10).
12. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que el conductor (1) interno
comprende un conductor (12, 13) metálico envuelto alrededor de un
núcleo (11) de plástico.
13. Antena coaxial emisora según una de las
reivindicaciones 1 a 12, en la que el conductor (1) interno está
dispuesto alrededor de un núcleo (11) de plástico y en la que el
conductor interno comprende además dos capas (12, 13) con una capa
(12) interna en la forma de una película conductora eléctrica
solapante y envuelta helicoidalmente y una capa (13) externa en la
forma de hilos forrados que están en contacto eléctrico con la capa
(12) interna.
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