ES2407139T9 - Unidad de correlación de guía de ondas y procedimiento para su fabricación - Google Patents

Unidad de correlación de guía de ondas y procedimiento para su fabricación Download PDF

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Description

Unidad de correlacion de guia de ondas y procedimiento para su fabricacion.
5 Campo de la presente invenci6n La presente invencion se refiere en general al procesado de senales de alta frecuencia, tales como microondas, y mas particularmente se refiere a la correlacion de dos senales de entrada con alta precision. En muchos campos de la tecnologia y la investigacion, se requiere frecuentemente la correlacion entre dos senales de alta frecuencia, en donde la relacion senal/ruido puede ser muy pequena. Aunque se pueden aplicar tecnicas tipicas de procesado de la senal, incluyendo la cuantificacion de senales de entrada y el posterior procesado por medio de algoritmos apropiados, para determinar la correlacion entre dos senales de entrada, puede resultar muy dificil de lograr un alto nivel de precision para un ancho de banda en el intervalo de longitudes de onda de milimetros
15 debido a la gran cantidad de datos que pueden tenerse que procesar y a los errores de cuantificacion implicados. Por lo tanto, en aplicaciones que requieren la investigacion del estado de polarizacion, en particular de microondas, de la onda de dispersion procedente de un cuerpo o escenario, o cualesquiera otras aplicaciones de polarimetria, puede resultar ventajoso un procesado analogico de las senales de alta frecuencia, especialmente cuando se requiere una deteccion en tiempo real. Un ejemplo ilustrativo de la determinacion de la correlacion entre dos senales de entrada puede ser la medicion y la determinacion de la polarizacion de la radiacion de fondo cosmico de microondas, la cual puede aportar informacion valiosa con respecto a los primeros estados del universo. No obstante, aunque la polarizacion del fondo cosmico de microondas es extremadamente importante, la misma es bastante debil y, por lo tanto, su medicion requiere polarimetros de alta precision en el regimen tanto de las microondas como de las ondas milimetricas. Por tanto, la senal extremadamente debil de polarizacion del fondo
25 cosmico de microondas requiere instrumentos que estan configurados para reducir senales sistematicas y espurias ademas de una alta estabilidad en las mediciones, con el fin de permitir tiempos de integracion largos y buenas sensibilidades instantaneas. Por ejemplo, los radiometros portados en globos para observaciones de polarizacion del cielo son un experimento disenado para medir la emision linealmente polarizada del fondo cosmico de microondas. El diseno de este experimento se basa en los radiopolarimetros en el intervalo de entre 30 y 90 GHz y esta optimizado para reducir efectos sistematicos y para presentar una alta pureza en las mediciones de parametros de Stokes Q y U. En este experimento, las dos polarizaciones circulares que son recogidas por una bocina de alimentacion se extraen por medio de un polarizador y un transductor orto-modo (OMT). Despues de la amplificacion efectuada por HEMT, las senales resultantes se correlacionan mediante una unidad de correlacion para obtener simultaneamente el parametro Q y U, que vienen dados por la parte real e imaginaria del producto entre el vector
35 campo electrico polarizado con orientacion a la derecha y el conjugado complejo del vector campo electrico polarizado con orientacion a la izquierda. Con el fin de obtener la precision requerida para proporcionar los parametros Q y U incluso para la relacion senal/ruido extremadamente baja en el caso de medir la fraccion polarizada de la radiacion de fondo cosmico de microondas, se requiere una unidad de correlacion que funcione a altas frecuencias sin conversion de frecuencia y que simultaneamente proporcione la magnitud y fase de los productos AB basandose en una unidad de guia de ondas. En los documentos US n° 5.155.456 y EP-A-0 322 739 se pueden encontrar ejemplos de unidades de correlacion del tipo dado a conocer arriba. Es por lo tanto un objetivo de la presente invencion proporcionar una tecnica que permite la determinacion de la magnitud y la fase del producto AB* de dos senales de entrada de alta frecuencia A y B, basandose en una unidad
45 de guia de ondas sin introducir indebidamente un componente no deseado de la radiacion no polarizada en los valores de los parametros Q y U. Segun un aspecto de la presente invencion, el objetivo se alcanza mediante una unidad de correlacion de guia de ondas que comprende una primera placa de guia de ondas que comprende un primer acoplador de entrada para recibir una primera senal y que ademas comprende una pluralidad de primeros acopladores de salida. Por otra parte, la unidad de correlacion de guia de ondas comprende ademas una segunda placa de guia de ondas que comprende un segundo acoplador de entrada para recibir una segunda senal y que ademas comprende una pluralidad de segundos acopladores de salida, en donde la primera y la segunda placas de guia de ondas tienen la misma configuracion de distribucion. Por otra parte, se dispone una capa de acoplamiento central entre la primera y la
55 segunda placas de guia de ondas con el fin de formar una estructura apilada con la primera placa de guia de ondas y la segunda placa de guia de ondas. De este modo, tal como se ha especificado anteriormente, la unidad de correlacion de guia de ondas inventiva esta configurada como una pila de dos placas de guia de ondas con una capa de acoplamiento central intermedia, en donde las dos placas de guia de ondas tienen una configuracion de distribucion identica, proporcionando asi un alto grado de simetria que puede resultar altamente ventajoso en la fabricacion de las placas de guia de ondas y en el procesado de la senal para reducir significativamente, debido al alto grado de quot;rechazo de modo comunquot;, cualquier quot;contaminacionquot; que se puede introducir en las senales de salida obtenidas a partir de la primera y la segunda senales despues de pasar a traves de la unidad de correlacion de guia de ondas. Un ejemplo de una pila de dos
65 placas de guia de ondas con una configuracion de distribucion identica se puede encontrar en el documento EP0274859.
En otra forma de realizacion ventajosa, la primera y segunda placas de guia de ondas comprenden, respectivamente, un primer y un segundo filtros de guia de ondas, en donde el primer filtro de guia de ondas esta acoplado al primer acoplador de entrada y el segundo filtro de guia de ondas esta acoplado al segundo acoplador de entrada.
Consecuentemente, ademas de configurarse para correlacionar las dos senales de entrada, el primer y el segundo filtros de guia de ondas pueden proporcionar la posibilidad de definir de manera precisa la banda de medicion rechazando eficazmente cualesquiera senales dentro de la banda de rechazo definida por los filtros de guia de ondas. Por tanto, se puede mejorar significativamente la eficiencia del proceso de correlacion real.
En otra forma de realizacion preferida, la unidad de correlacion de guia de ondas comprende ademas un primer acoplador direccional y un segundo acoplador direccional, en donde el primer y el segundo acopladores direccionales estan acoplados, respectivamente, a uno del segundo y el primer acopladores de salida, y estan configurados ademas para proporcionar una primera y una segunda senales de monitorizacion que son indicativas de la primera y la segunda senales.
Por tanto, se pueden monitorizar los niveles de senal correspondientes a la primera y la segunda senales, por ejemplo proporcionando un dispositivo detector apropiado, tal como diodos que presenten una caracteristica cuadratica, mientras que la parte restante de la primera y segunda senales se puede procesar por medio de la unidad de correlacion sin una interaccion indebida con las senales de monitorizacion respectivas.
En otra forma de realizacion ventajosa, la unidad de correlacion de guia de ondas comprende ademas un primer acoplador hibrido configurado para recibir una porcion de la primera senal y un segundo acoplador hibrido configurado para recibir una porcion de la segunda senal, en donde el primer y el segundo acopladores hibridos proporcionan, cada uno de ellos, una primera y una segunda parte de las porciones de la primera y la segunda senales, respectivamente, para un procesado adicional en la unidad de correlacion. Por ejemplo, el primer y el segundo acopladores hibridos pueden recibir aquellas porciones de la primera y la segunda senales que se obtienen despues de la separacion de las senales de monitorizacion respectivas. Debido a la provision de acopladores direccionales proporcionados como acopladores hibridos, en lugar de, por ejemplo, divisores de potencia tal como se encuentra frecuentemente en los dispositivos de guia de ondas convencionales, se logra un alto nivel de desacoplamiento entre las dos ramas a las que da salida cada uno del primer y el segundo acopladores hibridos. Consecuentemente, debido a la reducida interferencia cruzada entre las ramas respectivas de cada acoplador hibrido, que a continuacion se someten a una combinacion adicional para proporcionar las combinaciones deseadas de la primera y segunda senales, se obtiene una interferencia significativamente reducida entre las ramas individuales.
Segun todavia otra forma de realizacion ventajosa, la unidad de correlacion de guia de ondas comprende ademas un tercer acoplador hibrido configurado para recibir las primeras partes de las porciones de la primera y segunda senales. Por otra parte, se proporciona un desfasador y el mismo esta configurado para recibir la segunda parte de la porcion de la segunda senal y se proporciona un cuarto acoplador hibrido y el mismo esta configurado para recibir la segunda parte desplazada en fase y la segunda parte no desplazada en fase de la porcion de la primera senal.
Consecuentemente, las combinaciones requeridas de la primera y la segunda senales se logran por medio del tercer y el cuarto acopladores hibridos en donde el desfasador adicional, cuando se disena como un desfasador de 90 grados, da como resultado la combinacion deseada de la suma y la diferencia de la primera y la segunda senales, asi como la suma y la diferencia de la primera senal y la segunda senal desplazada en fase 90 grados. Por lo tanto, a continuacion las senales de salida correspondientes se pueden suministrar a diodos de caracteristica cuadratica y posteriormente se pueden amplificar por medio de dos amplificadores diferenciales, produciendo de este modo las partes real e imaginaria del promedio del producto de correlacion deseado de la primera y la segunda senales.
En otra forma de realizacion preferida, la primera placa de guia de ondas es identica a la segunda placa de guia de ondas aparte de una rotacion espacial de 180 grados. Consecuentemente, la primera y la segunda placas de guia de ondas se pueden realizar simultaneamente con una tecnica mecanica de alta precision, garantizando asi un alto rechazo para cualesquiera terminos de correlacion externos incluso para frecuencias muy altas.
En otra forma de realizacion ventajosa, cada una de una pluralidad de secciones de guia de ondas en la primera y segunda placas de guia de ondas comprende una seccion transversal rectangular. De este modo, debido a la configuracion geometrica simple de las secciones de guia de ondas que forman los diversos componentes del circuito, la distribucion global se puede mantener simple y por lo tanto eficiente con respecto a la fabricacion de las placas de guia de ondas, con lo cual se mejora todavia mas la precision mecanica de la unidad de correlacion de guia de ondas obtenida finalmente.
En otra forma de realizacion, las secciones de guia de ondas se disponen en una pluralidad de niveles dentro del plano E que queda definido por la primera y la segunda placas de guia de ondas.
Por tanto, disponiendo los diversos elementos del circuito de la unidad de guia de ondas dentro de cada placa de guia de ondas en una pluralidad de niveles quot;apiladosquot;, se puede lograr un diseno global muy compacto de la unidad, permitiendo asi una amplia variedad de aplicaciones.
En una forma de realizacion ilustrativa, las secciones de guia de ondas estan dispuestas en cinco niveles. De esta manera, se puede proporcionar un dispositivo altamente compacto, que puede tener unas dimensiones de 257 mm x 82 mm x 21 mm para una unidad que funcione en la banda Ka (32 GHz).
En otra forma de realizacion preferida, la unidad de correlacion de guia de ondas comprende ademas una primera placa de cubricion fijada a la primera placa de guia de ondas y una segunda placa de cubricion fijada a la segunda placa de guia de ondas, en donde la primera placa de cubricion tiene formadas en la misma pestanas conectadas al primer acoplador de entrada y la pluralidad de primeros acopladores de salida y en donde la segunda placa de cubricion tiene formadas en la misma pestanas conectadas al segundo acoplador de entrada y la pluralidad de segundos acopladores de salida.
Debido a la provision de las placas de cubricion, se pueden proporcionar las paredes externas de los respectivos componentes de guias de ondas, mientras que al mismo tiempo se pueden proporcionar elementos funcionales convencionales, tales como acopladores de guia de ondas y similares, de manera que se mantiene un alto grado de compatibilidad con dispositivos convencionales con respecto a la conectividad. Adicionalmente, se logra una compacidad mejorada del dispositivo y se pueden aplicar procedimientos de fabricacion eficientes para formar la unidad de correlacion de guia de ondas de la invencion.
En otra forma de realizacion ventajosa, la unidad de correlacion de guia de ondas comprende ademas una pluralidad de orificios pasantes que se extienden por lo menos a traves de la primera y la segunda placas de guia de ondas y la capa de acoplamiento central para fijar una posicion relativa de la primera y la segunda placas de guia de ondas y la unidad de acoplamiento central unas con respecto a otra.
Por medio de la pluralidad de orificios pasantes, se garantiza que la presion de contacto entre placas de guia de ondas apiladas y la capa de acoplamiento central sea uniforme, garantizando asi una alta precision mecanica para proporcionar el rechazo requerido de senales de modo comun o terminos de autocorrelacion.
En otra forma de realizacion, la pluralidad de orificios pasantes esta dispuesta en cada una de la primera y la segunda placas de guia de ondas de una manera simetrica con respecto a un eje de simetria definido en cada una de la primera y la segunda placas de guia de ondas.
La configuracion simetrica de los orificios pasantes permite el proceso de ensamblaje despues de una rotacion de 180 grados de una placa de guia de ondas con respecto a la otra. Por ejemplo, resulta altamente ventajoso definir el eje de simetria paralelo a un eje de rotacion para la rotacion de 180 grados, con el fin de alinear mutuamente las placas de guia de ondas para formar la pila final de guias de ondas. De esta manera, los orificios pasantes dispuestos simetricamente con respecto al eje de rotacion se pueden fabricar simultaneamente en un proceso de fabricacion comun.
En otra forma de realizacion preferida, cada uno de los filtros de guia de ondas esta compuesto por una cascada de discontinuidades del plano E. Consecuentemente, se puede lograr un alto grado de rechazo de la banda de rechazo mediante una configuracion geometrica simple de los filtros de guia de ondas, contribuyendo de forma significativa asi a la precision mecanica global de los componentes individuales de guia de ondas en la medida en la que, por ejemplo, las discontinuidades en cascada se pueden disenar para presentar la misma configuracion geometrica, tales como cavidades rectangulares.
En una forma de realizacion ilustrativa, cada uno del primer y el segundo acopladores direccionales comprende una carga adaptada formada integramente con la primera y la segunda placas de guia de ondas. Con esta configuracion, los acopladores direccionales se pueden disenar para ramificarse desde una parte deseada de las senales respectivas aunque proporcionando, sin embargo, un diseno compacto por cuanto el material de carga correspondiente esta integrado en las placas de guia de ondas respectivas.
En otra forma de realizacion ilustrativa, el primer y el segundo acopladores hibridos comprenden, cada uno de ellos, una carga adaptada formada integramente con la primera y la segunda placas de guia de ondas.
Tal como se ha indicado con respecto al primer y el segundo acopladores direccionales, tambien en este caso se puede obtener un diseno eficiente y compacto integrando el material de carga en las respectivas placas de guia de ondas.
En otra forma de realizacion, la unidad de correlacion de guia de ondas esta configurada para procesar la primera y la segunda senales con una longitud de onda central que va de 3 a 15 mm. Consecuentemente, la unidad de correlacion de guia de ondas de la invencion se puede aplicar ventajosamente a una amplia variedad de aplicaciones, puesto que las secciones o componentes respectivos de guia de ondas se pueden adaptar facilmente
a cualquier banda de microondas apropiada. Por tanto, un diseno compacto global en combinacion con una alta precision logrados mediante la reduccion de cualesquiera incertidumbres mecanicas debido a la configuracion simetrica de las placas de guia de ondas da como resultado el alto rechazo de modo comun requerido.
Segun otro aspecto de la presente invencion, un dispositivo de correlacion de guia de ondas comprende una primera unidad de correlacion de guia de ondas segun cualquiera de las formas de realizacion antes descritas, en donde la primera unidad de correlacion de guia de ondas esta configurada para procesar una primera longitud de onda central. Por otra parte, el dispositivo de correlacion de guia de ondas comprende una segunda unidad de correlacion de guia de ondas segun cualquiera de las formas de realizacion antes descritas, que esta configurada para procesar una segunda longitud de onda central. Por la presente, las primeras placas de guia de ondas de la primera y la segunda unidades de correlacion de guia de ondas estan formadas integramente y tambien las segundas placas de guia de ondas de la primera y la segunda unidades de correlacion de guia de ondas estan formadas integramente.
Consecuentemente, con esta configuracion, se puede proporcionar un dispositivo de correlacion de guia de ondas de alta precision y compacto, que permite el procesado de una pluralidad de senales, las cuales pueden tener las mismas longitudes de onda centrales o las cuales pueden tener longitudes de onda centrales diferentes. Puesto que las diversas placas de guia de ondas estan formadas integramente, se puede lograr una alta precision con respecto a incertidumbres mecanicas, al mismo tiempo que, en principio, se puede aplicar el mismo procedimiento de fabricacion para los diversos componentes de guia de ondas con independencia del numero de senales de longitudes de onda iguales o diferentes que deban ser gestionadas por los componentes de guia de ondas.
De acuerdo todavia con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo de fabricacion de una primera y una segunda placas de guia de ondas que se apilaran para formar una unidad de correlacion de guia de ondas. El metodo comprende disenar una distribucion identica para un patron de guia de ondas de la unidad de correlacion de guia de ondas para cada una de la primera y la segunda placas de guia de ondas. Por otra parte, un primer trozo de material de guia de ondas esta posicionado de forma fija con respecto a un segundo trozo de material de guia de ondas y, a continuacion, el patron de guia de ondas se transfiere simultaneamente al primer y el segundo trozos que forman la primera y la segunda placas de guia de ondas. Por otra parte, se forma un patron de orificios pasantes mientras se transfiere el patron de guia de ondas al primer y el segundo trozos, en donde el patron de orificios pasantes es simetrico en cada una de la primera y la segunda placas de guia de ondas con respecto a un eje correspondiente definido en cada una de la primera y la segunda placas de guia de ondas.
Por otra parte, la primera y la segunda placas de guia de ondas estan alineadas una con respecto a otra despues de liberarlas de la posicion fija, para formar una pila que define, en combinacion, los componentes de la unidad de correlacion de guia de ondas. Finalmente, la pila alineada se fija.
Tal como se ha indicado previamente, se requiere un alto grado de precision mecanica y simetria de los componentes de guia de ondas para proporcionar el elevado rechazo de las senales de modo comun, tales como la fraccion no polarizada de la radiacion de fondo cosmico de microondas, con el fin de permitir una determinacion precisa del producto de las partes real e imaginaria de las senales de entrada. Debido a la distribucion identica de los correspondientes patrones de guia de ondas de la primera y la segunda placas de guia de ondas, se puede aplicar un proceso de fabricacion comun sin ningun cambio de posicion intermedio de las placas de guia de ondas, contribuyendo asi de manera significativa a mejorar la precision de quot;superposicionquot; y, por lo tanto, la precision mecanica de la estructura apilada obtenida finalmente. Por ejemplo, los trozos correspondientes de material de guia de ondas se pueden apilar y a continuacion se les puede dotar de un patron en un proceso comun, por ejemplo, mediante una maquina de electroerosion con hilo, de modo que por lo menos componentes de la unidad de correlacion de guia de ondas que se proporcionan para procesar cada una de una primera y una segunda senal tengan formas y dimensiones sustancialmente identicas, reduciendose asi de forma significativa cualesquiera efectos no simetricos durante el procesado analogico de la senal dentro de la unidad de correlacion de guia de ondas.
La configuracion simetrica de los orificios pasantes permite la rotacion de 180 grados de las segundas placas de guia de ondas para formar la configuracion apilada. En otras palabras, el eje de simetria de la disposicion de los orificios pasantes se selecciona de tal manera que se corresponde sustancialmente con un eje de rotacion para transferir la primera y la segunda placas de guia de ondas desde la posicion fija a la posicion de apilamiento alineada. De este modo, las dos placas de guia de ondas se pueden fabricar simultaneamente manteniendo un alto nivel de simetria incluso dentro de los errores de fabricacion mecanica.
En otra forma de realizacion ventajosa, el metodo comprende ademas posicionar de forma fija una placa de acoplamiento central para la unidad de correlacion de guia de ondas con respecto a la primera y la segunda placas de guia de ondas y formar en comun una pluralidad de orificios pasantes en la primera y la segunda placas de guia de ondas y en la placa de acoplamiento central.
Debido a la configuracion simetrica del patron de orificios pasantes con respecto a un eje de rotacion usado para llevar las placas de guia de ondas desde la posicion fija a la posicion de alineamiento o apilamiento, los orificios
pasantes tambien se pueden formar comunmente en la placa de acoplamiento central, contribuyendo asi de forma significativa a la precision mecanica global de la estructura finalmente apilada.
De acuerdo con otra forma de realizacion ventajosa, el metodo comprende ademas posicionar de forma fija la primera y la segunda placas de cubricion con respecto a la primera y la segunda placas de guia de ondas y formar en comun los orificios pasantes en la primera y la segunda placas de guia de ondas y la primera y la segunda placas de cubricion.
Consecuentemente, se puede mantener un alto grado de precision mecanica durante todo el proceso completo de fabricacion, puesto que tambien las placas de cubricion, que pueden formar paredes externas de los respectivos componentes de guia de ondas, pueden recibir los correspondientes orificios pasantes en un proceso de fabricacion comun, en donde, de manera ventajosa, las placas de guia de ondas no se pueden mover durante la secuencia completa de comunicacion del patron para formar los patrones de guia de ondas y el patron de orificios pasantes.
Se describen otras formas de realizacion ventajosas de la presente invencion en las reivindicaciones adjuntas y en la siguiente descripcion detallada, en la cual se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1a muestra esquematicamente un sistema para proporcionar el parametro de Stokes Q y U sobre la base de dos senales de entrada usando una unidad de correlacion de guia de ondas segun la presente invencion;
la figura 1b muestra esquematicamente un esquema de componentes de guia de ondas integrados en la unidad de correlacion de guia de ondas, para obtener las sumas y diferencias en fase y cuadratura de las dos senales de entrada, de acuerdo con una forma de realizacion ilustrativa de la presente invencion;
las figuras 1c y 1d muestran esquematicamente una vista en perspectiva de la unidad de correlacion de guia de ondas en un estado de ensamblaje;
la figura 1e muestra esquematicamente una vista explosionada, en perspectiva, de la unidad de correlacion de guia de ondas de las figuras 1c y 1d;
la figura 1f ilustra esquematicamente, en una vista en planta, las dos placas de guia de ondas que tienen la misma configuracion segun una forma de realizacion ilustrativa de la presente invencion;
la figura 1g muestra esquematicamente una placa de acoplamiento central que proporciona el acoplamiento entre las placas de guia de ondas mostradas en la figura 1f;
la figura 1h muestra las representaciones graficas de las funciones de transferencia correspondientes a la evaluacion de los parametros de Stokes Q y U obtenidos mediante mediciones de la banda Ka de la unidad de correlacion de guias de onda ilustrada en las figuras anteriores;
la figura 2 representa esquematicamente un dispositivo de correlacion de guia de ondas que incluye una pluralidad de unidades similares a las unidades descritas en referencia a las figuras 1a a 1h.
Tal como se ha explicado previamente, para una medicion rapida y precisa de la correlacion de dos senales de entrada, por ejemplo, con respecto a su estado de polarizacion, resulta altamente ventajoso medir simultaneamente los parametros de Stokes Q y U de una radiacion polarizada sobre la base de senales de entrada, a las que se hara referencia como senal A y senal B y que pueden representar las dos salidas polarizadas circularmente de una antena. En este caso, las partes real e imaginaria del producto promedio AB* se corresponden con los respectivos parametros Q y U segun la siguiente formula.
Q #28;
A#11; B
−
A− B
#29; 4 #28; ℜ[AB*]#30;
(1)
2 2
U #28;
A#11; JB
−
A− JB
#29; 4 #28; ℑ[AB*]#30;
En la ecuacion (1) las cantidades IAI2 y IBI2 se eliminan por cancelacion. Por otra parte, el nivel de estas dos cantidades se define sustancialmente por el componente no polarizado, el cual es significativamente mayor que el componente polarizado. Consecuentemente, la unidad de correlacion segun la presente invencion se disena para presentar un rechazo muy elevado para las senales de modo comun, es decir, los terminos de autocorrelacion. Esto se logra proporcionando una estructura de guia de ondas que presenta incertidumbres mecanicas significativamente reducidas, garantizandose asi un alto rechazo para los terminos de autocorrelacion incluso para longitudes de onda del orden de 3 mm.
En referencia a las figuras 1a a 1h y de figura 2, a continuacion se describiran mas detalladamente otras formas de realizacion ilustrativas de la presente invencion.
La figura 1a muestra esquematicamente un sistema 150 que comprende una unidad de correlacion de guia de ondas 100, la cual a su vez comprende una primera placa de guia de ondas 102 y una segunda placa de guia de ondas 101 en las cuales se forman secciones o componentes correspondientes de guia de ondas, que no se muestran en la figura 1a y que se describiran de forma mas detallada posteriormente con respecto a las figuras 1c a 1g. La primera y la segunda placas de guia de ondas 102 y 101 estan dispuestas en una configuracion de apilamiento, en donde una placa de acoplamiento central 103 esta dispuesta entre ellas y comprende aberturas correspondientes con el fin de permitir el acoplamiento de senales entre la primera y la segunda placas de guia de ondas 102 y 101. Por otra parte, se proporcionan una primera placa de cubricion 105 fijada a la primera placa de guia de ondas 102 y una segunda placa de cubricion 104 fijada a la segunda placa de guia de ondas 101, de manera que actuan como paredes externas de las correspondientes placas de guia de ondas 101 y 102, y tambien permiten la provision de porciones correspondientes de acoplamiento de entrada 106a y 106b para recibir una primera senal A y una segunda senal B. Las porciones de acoplamiento 106a, 106b se pueden proporcionar en forma de conectores de guia de ondas normalizados para permitir la conexion a cualesquiera tramos normalizados de guia de ondas con el fin de proporcionar la primera y la segunda senales A y B. Ademas, la primera placa de cubricion 105 puede tener formada en la misma una pluralidad de porciones de acoplamiento de salida 107a, 108a, 109a, mientras que la segunda placa de cubricion 104 puede comprender de modo similar porciones correspondientes de acoplamiento de salida 107b, 108b y 109b. Por ejemplo, se pueden usar guias de ondas, rectangulares, normalizadas, para las porciones de acoplamiento 106a,..., 109a y 106b,..., 109b, tales como ��42 para la banda K (22 GHz), ��28 para la Ka (32 GHz), ��15 para la banda Q (60 GHz), y ��10 para la banda � (90 GHz). En la forma de realizacion mostrada, la primera y la segunda senales A, B pueden representar senales de salida de una fase anterior, tal como una antena (no mostrada) con polarizacion circular doble y un polarizador y dispositivo OMT posteriores de manera que la unidad de correlacion de guia de ondas 100 puede proporcionar senales de salida respectivas A�TB y A-TB en las porciones correspondientes de acoplamiento de salida, 108a, 108b, en donde a estas senales se les hace referencia tambien como C1 y C2, respectivamente. De modo similar, se pueden proporcionar senales respectivas de salida A�B y A-B en las porciones de acoplamiento de salida 109a y 109b, respectivamente, en donde a estas senales se les puede hacer referencia tambien como C3 y C4. Las porciones de acoplamiento de salida 107a y 107b pueden proporcionar una porcion de las senales de entrada B y A, respectivamente, en donde a las senales de salida correspondientes se les hace referencia tambien como PB y PA. Consecuentemente, las porciones de acoplamiento 107a, 107b permiten la monitorizacion de las senales correspondientes de entrada B, y A, por ejemplo proporcionando un diodo detector que presenta una caracteristica cuadratica para cada una de las senales PB y PA. Por otra parte, el sistema de correlacion 150 comprende ademas un primer amplificador diferencial 151 y un segundo amplificador diferencial 152, en donde el primer amplificador diferencial 151 esta acoplado a las porciones de acoplamiento de salida 109a, 109b por medio de diodos correspondientes 153 que presentan una caracteristica cuadratica. De modo similar, el segundo amplificador diferencial 152 esta acoplado a las porciones de acoplamiento de salida 108a, 108b por medio de diodos correspondientes 154 que presentan una caracteristica cuadratica. Consecuentemente, la salida del amplificador diferencial 151 puede proporcionar el parametro Q de acuerdo con la ecuacion 1, mientras que la salida del segundo amplificador diferencial 152 puede proporcionar el parametro U de acuerdo con la ecuacion 1.
La figura 1b muestra un diagrama esquematico de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 segun se muestra en la figura 1a de acuerdo con una forma de realizacion ilustrativa de la presente invencion.
Como puede observarse, la suma de las diferencias de las respectivas senales de entrada A y B se obtienen por medio de un primer y un segundo acopladores direccionales 114 y 115 en combinacion con un tercer y un cuarto acopladores direccionales 112 y 113 y un desfasador 116 proporcionado entre una salida del segundo acoplador direccional 115 y una primera entrada del cuarto acoplador direccional 113. Ademas, se pueden proporcionar un primer y un segundo filtros de guia de ondas 110a y 110b, que se dimensionan apropiadamente de manera que definen la banda de funcionamiento de la unidad de correlacion de guia de ondas 100. Por otra parte, se pueden proporcionar un primer y un segundo divisores de potencia 111a y 111b en forma de acopladores direccionales para permitir la deteccion de las intensidades de las dos senales de entrada PA y PB en las porciones de acoplamiento de salida 107b y 107a, respectivamente.
Durante el funcionamiento de la unidad de correlacion, las senales respectivas de entrada A y B se pueden proporcionar en las correspondientes porciones de acoplamiento de entrada 106a y 106b. Los filtros correspondientes de guia de ondas 110a y 110b reciben las senales de entrada, y suprimen significativamente cualesquiera componentes de frecuencia no deseados, proporcionando asi un alto rechazo en la banda de rechazo para definir de manera precisa la banda de medicion, para la cual se disena la unidad de correlacion 100. Tal como se ha explicado anteriormente, en funcion de la aplicacion especifica, la unidad 100 puede procesar de manera ventajosa radiacion de microondas dentro de un intervalo de longitudes de onda de aproximadamente entre 3 y 15 mm, haciendo asi que la unidad 100 resulte altamente ventajosa para mediciones de polarizacion sensibles en esta disposicion especificada de longitudes de onda. No obstante, deberia apreciarse que los fundamentos de la presente invencion tambien se pueden aplicar a longitudes de onda que no sean las especificadas anteriormente. Las senales filtradas A, B obtenidas a la salida de los correspondientes filtros de guia de ondas 110a, 110b se suministran a los correspondientes acopladores direccionales 111a, 111b, que estan configurados para incluir una correspondiente carga adaptada 119a, 119b, respectivamente, la cual esta integrada en las correspondientes placas de guia de
ondas, tal como se describira de forma mas detallada en referencia a las figuras 1c a 1e. Los acopladores direccionales 111a, 111b se pueden representar como dos acopladores direccionales de 9 dB para ramificarse desde las correspondientes senales de monitorizacion PA y PB. Las senales de monitorizacion PA, PB disponibles en las porciones de acoplamiento de salida 107b y 107a, respectivamente, pueden ser detectadas a continuacion por diodos respectivos que presentan una caracteristica cuadratica, tales como los diodos 153 y 154 ilustrados en la figura 1a. Las restantes porciones de senal, indicadas en este momento como A0 y B0, se suministran al primer y al segundo acopladores direccionales 114, 115, respectivamente, y se dividen preferentemente en partes identicas sustanciales. Los acopladores 114, 115 se proporcionan, en una forma de realizacion preferida, como dos acopladores direccionales de 3 dB, es decir, acopladores hibridos en lugar de divisores de potencia, para lograr un alto nivel de desacoplamiento entre las dos ramas de senales indicadas como A1 y A2 para el acoplador hibrido 114, y B1 y B2 para el acoplador hibrido 115. Tambien en este caso, los acopladores direccionales 114, 115 tienen incorporadas en los mismos cargas adaptadas respectivas 118 y 117, respectivamente, las cuales tambien se pueden formar integramente con las placas correspondientes de guia de ondas, tal como se describira de forma mas detallada posteriormente. Las senales de salida A1, A2 proporcionadas por el acoplador direccional 114 se suministran a una primera entrada del tercer y el cuarto acopladores direccionales, es decir, acopladores hibridos 112, 113, mientras que, de modo similar, las senales de salida B1, B2 proporcionadas por el acoplador direccional 114 se suministran a las segundas entradas respectivas de los acopladores 112, 113. Por la presente, las senales A2 y B2 se suministran a los acopladores hibridos 113, por medio de un desfasador 116 mientras que las senales de salida A1 y B1 se proporcionan directamente, es decir, sin desplazamiento de fase, a las entradas respectivas del acoplador 112. El acoplador 112 se puede proporcionar en forma de un acoplador de 3 dB para producir las senales de salida C3 y C4 que son proporcionales, respectivamente, a A�B y A-B. De modo similar, el acoplador 113 se puede proporcionar como un acoplador de 3 dB para producir las senales de salida C1, C2, que son proporcionales, respectivamente, a A�TB y A-TB. Tal como se ha descrito previamente, se obtiene un rechazo muy alto de los terminos de auto-correlacion en las senales de entrada A y B al proporcionar una disposicion altamente simetrica de la unidad de correlacion de guia de ondas 100. La disposicion simetrica, es decir, la configuracion identica de las placas de guia de ondas 101, 102 (consultese la figura 1a) da como resultado incertidumbres mecanicas significativamente reducidas, para lograr un quot;procesadoquot; altamente simetrico de la senal por medio de los componentes individuales de guia de ondas. Por otra parte, el diseno de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 se establece de tal modo que se puede lograr facilmente el volumen requerido para aplicaciones en el intervalo de frecuencias quot;bajasquot;, tal como la banda K, aunque al mismo tiempo, para aplicaciones de alta frecuencia, se garantiza la elevada precision mecanica requerida.
La figura 1c muestra esquematicamente una vista en perspectiva de una forma de realizacion ejemplificativa de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 tal como se ilustra esquematicamente en la figura 1a y que presenta los componentes segun se ilustra en la figura 1b. La unidad 100 se muestra desde el lateral que se corresponde con la porcion de acoplamiento de entrada 106a para recibir la senal de entrada A. Consecuentemente, las porciones de acoplamiento de salida 108a, 107a, 109a se fijan a la placa de cubricion 105, la cual a su vez se fija a la primera placa de guia de ondas 102. La configuracion de tipo cruz que se muestra en la figura 1b, es decir, que comprende los cuadrantes �, ��, ��� y ��, se realiza de tal modo que el segundo cuadrante y el cuarto cuadrante se forman en la primera placa de guia de ondas 102 y la placa de cubricion correspondiente 105, mientras que el primer cuadrante y el tercer cuadrante se realizan en la segunda placa de guia de ondas 101 y la placa de cubricion correspondiente 104 fijada a la misma, en donde la placa de acoplamiento central 103 esta dispuesta entre la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 y comprende aberturas de acoplamiento correspondientes (no mostradas en la figura 1c) para proporcionar las discontinuidades requeridas del plano H. La unidad de correlacion de guia de ondas 100 que se muestra en la figura 1c se puede disenar para funcionar en el intervalo de longitudes de onda anteriormente especificado y, en un ejemplo que funciona en la banda Ka (32 GHz), puede tener las dimensiones de 257 mm, 82 mm, y 21 mm respectivamente para la longitud, la anchura y la altura.
De modo similar, la figura 1d muestra esquematicamente una vista en perspectiva de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 desde el lateral correspondiente a la porcion de acoplamiento de entrada 106b. Consecuentemente, en la figura 1d se pueden identificar las porciones correspondientes de acoplamiento de salida 108b, 107b, y 109b.
La figura 1e muestra esquematicamente una vista explosionada, en perspectiva, de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 segun se muestra en las figuras 1c y 1d, en donde es visible cada una de las diversas placas de la estructura apilada. Por otra parte, se muestran las secciones rectangulares de guia de ondas, formadas en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 en donde la configuracion de las placas 102, 101 es identica excepto por una rotacion de 180 grados. Por otra parte, la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 pueden tener un grosor constante e identico de manera que ambas placas 102, 101 se pueden formar de una manera altamente eficiente sobre la base de laminas de materiales apropiados metalicos o, de otro modo, conductores. Ademas, es visible la placa de acoplamiento central 103, la cual comprende una pluralidad de aberturas rectangulares, tal como se describira de forma mas detallada posteriormente, en donde se puede seleccionar un grosor de la placa de acoplamiento central 103 de aproximadamente 0,1 mm, sin requerir una adaptacion especifica al intervalo de longitudes de onda antes especificado.
En referencia a las figuras 1f y 1g, se describiran a continuacion mas detalladamente las secciones y componentes de guia de ondas de la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 y la placa de acoplamiento central
103.
La figura 1f muestra esquematicamente una vista superior de la primera y la segunda placas de guia de ondas 102 y 101 para la unidad de correlacion de guia de ondas 100 segun se muestra en las figuras 1c a 1e. La parte inferior de la figura 1f ilustra la primera placa de guia de ondas 102 que tiene, formada en la misma, una pluralidad de secciones de guia de ondas con una seccion transversal rectangular, mientras que la porcion superior de la figura 1f representa la segunda placa de guia de ondas 101.
En el lado izquierdo de la placa de guia de ondas 102 se forma una abertura rectangular que se corresponde con la porcion de acoplamiento de entrada 106a. Aunque no se muestra en la figura 1f, debe apreciarse que tambien se forma una abertura correspondiente dentro de la placa de cubricion correspondiente 105 fijada a la primera placa de guia de ondas 102, tal como puede observarse en la figura 1c. En la figura 1b, el trayecto correspondiente de la senal desde la porcion de acoplamiento de entrada 106a a la abertura rectangular respectiva en la placa 102, segun se muestra en la figura 1f, se simboliza mediante una flecha oscura, indicando asi una union con forma sustancial de L para conectar la porcion de acoplamiento de entrada 106a con el filtro de guia de ondas de aguas abajo 110a. Por otra parte, en la figura 1b se indican conexiones de senal directas mediante flechas blancas y se indican conexiones en forma de C mediante flechas discontinuas. El filtro 110a se puede proporcionar en forma de una cascada de cavidades rectangulares, formada por discontinuidades del plano E, en donde, en el presente ejemplo, se proporcionan 13 cavidades rectangulares 122 para formar el filtro 110a. La sucesiva porcion lineal de la seccion de guia de ondas de tipo sustancialmente serpenteante forma, en combinacion con secciones paralelas correspondientes en la segunda placa de guia de ondas 101 y aberturas rectangulares respectivas del plano H formadas en la capa de acoplamiento central 103, el acoplador direccional 111a. Por comodidad, las aberturas de acoplamiento en la placa de acoplamiento central 103 se indican con el mismo numero de referencia que el componente de guia de ondas correspondiente en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102.
La carga adaptada 119a del acoplador direccional 111a se puede formar integramente en la segunda placa de guia de ondas 101 y se puede realizar con material ECOSO�B MF-190. Por medio de una conexion con forma de c, otra porcion lineal de guia de ondas en la primera placa de guia de ondas 102 representa una parte del acoplador hibrido 114, mientras que la otra parte se representa mediante la porcion lineal correspondiente de la seccion de guia de ondas en la segunda placa de guia de ondas 101 con aberturas rectangulares correspondientes del plano H formadas en la placa de acoplamiento central 103. La carga adaptada 118 del acoplador hibrido 114 se realiza en la segunda placa de guia de ondas 101 y se puede realizar con el mismo material que el especificado anteriormente. La propagacion de senal correspondiente por medio de la conexion en forma de c entre las porciones 111a y 114 en la primera placa de guia de ondas 102 se indica como una flecha discontinua en el segundo cuadrante de la figura 1b. Otra transicion en forma de c conecta el acoplador hibrido 114 en la primera placa de guia de ondas 102 con una porcion correspondiente del tercer acoplador hibrido 112, en donde la transicion con forma de c se indica nuevamente en la figura 1b como una flecha discontinua que conecta los acopladores 114 y 112 en el segundo cuadrante. De manera correspondiente, la otra parte del acoplador hibrido 112 se realiza por medio de la porcion lineal correspondiente en la segunda placa de guia de ondas 101 y las aberturas rectangulares correspondientes en la placa de acoplamiento central 103. Por otra parte, la porcion del acoplador 112 en la primera placa de guia de ondas 102 se puede conectar a la porcion correspondiente de acoplamiento de salida 109a para proporcionar la senal de salida C3. Formada en el mismo nivel en el lado izquierdo de la seccion de guia de ondas perteneciente al acoplador hibrido 112, se encuentra una seccion de guia de ondas con una rama del acoplador hibrido 113 que finaliza en la porcion de acoplamiento de salida 108a de la primera placa de guia de ondas 102, mientras que la otra rama del acoplador hibrido 113 finaliza en la porcion de acoplamiento de salida 108b de la segunda placa de guia de ondas 101. En la figura 1g se ilustran nuevamente las aberturas rectangulares correspondientes en la placa de acoplamiento 103.
Un nivel mas abajo, en el lado derecho de la primera placa de guia de ondas 102 se encuentra ubicada una rama del acoplador hibrido 115 que pertenece al cuarto cuadrante de la figura 1b. Por otra parte, la carga adaptada 117 se extiende de manera sustancialmente perpendicular hacia arriba en la primera placa de guia de ondas 102. De modo similar, en la segunda placa de guia de ondas 101, la rama correspondiente del acoplador 115 esta conectada a la rama respectiva del acoplador 112 por otra conexion con forma de c. Las aberturas correspondientes de acoplamiento en la placa de acoplamiento central 103 se muestran nuevamente en la figura 1g. Conectada directamente al acoplador hibrido 115 en la primera placa de guia de ondas 102 se encuentra una seccion de guia de ondas perteneciente al desfasador 116, que esta disenada para proporcionar un desplazamiento de fase diferencial de 90 grados. El desfasador se logra por medio de una cascada de tetones (stubs) del plano H en forma de aberturas rectangulares en la segunda placa de guia de ondas 101, tal como se indica en la figura 1f. Por otra parte, evidentemente se proporciona tambien un patron correspondiente de aberturas de acoplamiento en la placa de acoplamiento central 103, tal como se muestra en la figura 1g. Finalmente, en el nivel mas bajo de la primera placa de guia de ondas 102, se proporciona la rama correspondiente del acoplador direccional 111b y la misma finaliza en la porcion respectiva de acoplamiento de salida 107a, mientras que en el extremo opuesto de esta seccion de guia de ondas se proporciona la carga adaptada 119b. De modo similar, en la segunda placa de guia de ondas 101, la rama correspondiente del acoplador hibrido 111b esta conectada directamente al filtro de guia de
ondas 110b, que a su vez esta conectado a la porcion de acoplamiento de entrada 106b. Deberia apreciarse que las secciones de guia de ondas formadas en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102 y 101 tienen una configuracion identica puesto que todos los componentes son simetricos con respecto al eje S mostrado en la figura 1f, de manera que se puede conseguir que la primera placa de guia de ondas 102 coincida con la segunda placa 101 haciendo girar la primera o la segunda placa de guia de ondas 180 grados en torno al eje S. Por tanto, se puede considerar que la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 son identicas excepto por una rotacion de 180 grados.
Para ensamblar la unidad de correlacion de guia de ondas 100 tal como se muestra en las figuras 1c a 1e, la primera placa de guia de ondas 102 segun se representa en la figura 1f se puede someter a una traslacion tal como se indica por medio de la flecha T, de manera que los diversos componentes que se indican en la figura 1f coincidan con los componentes respectivos en la segunda placa de guia de ondas 101, en donde la placa de acoplamiento central 103 esta dispuesta entre la primera y la segunda placas de guias de ondas 102, 101. Deberia apreciarse que, por medio de la configuracion de tipo sustancialmente serpenteante de las diversas secciones de guia de ondas, se obtiene una estructura extremadamente compacta, en donde, en las formas de realizacion mostradas, se puede considerar que la configuracion global se proporciona en cinco niveles diferentes dentro del plano de cada una de las placas de guia de ondas 102, 101. En otras formas de realizacion, se puede seleccionar una configuracion geometrica diferente siempre que se mantenga la simetria de la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101. Por ejemplo, se puede proporcionar una configuracion de tres niveles, reduciendo asi la altura de la unidad 100, aunque aumentando de forma significativa sin embargo su longitud.
El diseno de la primera y la segunda placas de guia de ondas como componentes identicos ofrece el potencial para reducir significativamente cualesquiera incertidumbres mecanicas, puesto que la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 se pueden formar en un unico proceso de fabricacion comun, durante el cual se puede evitar un movimiento relativo entre la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101. Por tanto, durante la fabricacion de la primera y la segunda placas 102, 101, se puede posicionar apropiadamente un material conductor adecuado que tenga el grosor constante requerido para formar en el mismo los componentes rectangulares de guia de ondas con dimensiones apropiadas para los intervalos especificados de longitudes de onda, con el fin de permitir la fabricacion de las secciones de guia de ondas en la primera y segunda placas 102, 101 en un unico proceso comun. Por ejemplo, se pueden apilar y fijar dos laminas identicas de material de guia de ondas para evitar cualquier movimiento mecanico y las mismas a continuacion se pueden procesar por medio de cualquier herramienta apropiada, tal como una maquina de electroerosion con hilo, y similares, proporcionando asi secciones de guia de ondas sustancialmente identicas simultaneamente en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101, en donde toda desviacion con respecto a una dimension objetivo o de diseno, debido a fluctuaciones de la maquina y el proceso, se puede producir de forma sustancialmente identica en ambas placas de guia de ondas, manteniendose asi todavia el alto grado de simetria en la unidad final 100. En otros ejemplos, la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 se puede formar a partir de una unica lamina de material de guia de ondas cuando una herramienta de corte correspondiente pueda tener incorporados en la misma dos cabezales de corte acoplados mecanicamente que, por lo tanto, se muevan de forma altamente sincronizada y simultanea para formar asi secciones de guia de ondas sustancialmente identicas.
En una forma de realizacion ventajosa, se proporciona una pluralidad de orificios pasantes 120 en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 y tambien en la placa de acoplamiento central 103 asi como en las respectivas placas de cubricion 105, 104. Los orificios pasantes 120 se pueden proporcionar para ensamblar la unidad de correlacion de guia de ondas 100 con una alta precision mecanica, puesto que el error total durante el ensamblaje de las diversas placas de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 se reduce significativamente en la medida en la que se incrementa el numero de orificios pasantes 120 y se crea una presion sustancialmente uniforme despues de ensamblar la unidad 100, manteniendose asi un alto grado de continuidad mecanica. Por otra parte, en una forma de realizacion preferida, los orificios pasantes 120 en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101, la placa de acoplamiento central 103 y las placas de cubricion respectivas 104, 105 se pueden formar en un proceso de fabricacion comun, sustancialmente sin que se requiera volver a posicionar mecanicamente una o mas de las placas respectivas durante el proceso de fabricacion. Por ejemplo, despues de la formacion de las diversas secciones de guia de ondas en la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 en un proceso de fabricacion comun, en el cual ambas placas se posicionan de manera fija una con respecto a otra, se puede apilar y fijar una lamina apropiada de material para la placa de acoplamiento central 103 y para las placas de cubricion 104,
105. Despues de esto, los orificios pasantes 120 se pueden formar en un unico proceso de fabricacion, proporcionando asi los orificios pasantes 120 de una manera sustancialmente identica en cada una de las placas respectivas, logrando una alta precision de superposicion para los diversos orificios pasantes y proporcionando tambien una uniformidad mejorada de los orificios pasantes respectivos en cada una de las placas. Puesto que la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 se deben girar 180 grados despues del proceso de fabricacion comun para apilarse con vistas a ensamblar la unidad de correlacion de guia de ondas 100, el patron de orificios pasantes 120 se forma preferentemente como un patron simetrico, en donde se define un eje de simetria 121 tal que el mismo es paralelo al eje de rotacion S. Consecuentemente, aunque, por ejemplo, un orificio pasante 120a de la segunda placa de guia de ondas 101 se puede formar comunmente con un orificio pasante 120b en la primera placa de guia de ondas 102, y por lo tanto no se corresponden en el estado del ensamblaje final, se obtiene sin embargo un alto grado de precision mecanica, puesto que se puede considerar que cada proceso de fabricacion
para los diversos orificios pasantes 120 es bastante similar de manera que, incluso despues de la rotacion de 180 grados, los orificios pasantes correspondientes 120a y 120b son sustancialmente identicos. Por otra parte, tal como se ha explicado previamente, el alto numero de orificios pasantes 120 proporciona un contacto uniforme entre las diversas partes, contribuyendo asi de manera significa a un rendimiento superior de la unidad de correlacion de guia de ondas 100.
Para evaluar el comportamiento operativo y el rendimiento de la unidad de correlacion de guia de ondas 100, se han realizado mediciones de los parametros de dispersion de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 para obtener las funciones de transferencia, que a su vez producen los parametros de Stokes. Si se considera un comportamiento ideal de los diodos 153 y de los amplificadores diferenciales 151, 152 (consultese figura 1a), es posible definir una distribucion espectral de las funciones de transferencia de parametros de Stokes, cuya integracion produce los datos relevantes. Con este fin, pueden considerarse las siguientes cantidades:
C #29; SASB
2con k = 1,2,3,4
a b
donde, en referencia a la figura 1b, Ska y Skb son los parametros de dispersion de la unidad de correlacion de guia de ondas.
�estando C1 de C2 y C4 de C3, se obtiene:
QmC2−ClHqqℜ[AB*]Hquℑ[AB*]Hqa A H B
qb
2 2
UmC3−C4Huqℜ[AB*]Huuℑ[AB]H A H B
ua ub
con
Hqq#29; 2ℜ[S2aS2b* −SlaSlb*]
Hqu#29; −2ℑ[S2aS2b* −SlaSlb*]
Huq#29; 2ℜ[S3aS3b* −S4aS4b*]
H #29; −2ℑ[SS* −SS*]
uu 3a3b 4a4b
H #29; S
−
qa 2a Sla
H #29; S
−
qb 2b Slb
H #29; S
−
S
ua 3a 4a 22
H #29; S
−
ub 3b S4b
Las ocho funciones de transferencia definidas por medio de las ecuaciones previas se obtienen mediante los parametros de dispersion medidos Ska y Skb con k=1,2,3,4.
La figura 1h muestra las ocho funciones de transferencia correspondientes a la evaluacion de los parametros de Stokes Q y U, en donde todas las funciones de transferencia se obtienen a partir de las mediciones de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 disenada para funcionar en la banda de longitudes de onda Ka. Tal como resulta evidente a partir de las graficas de la figura 1h, el rechazo para los terminos de autocorrelacion es aproximadamente 30 dB. Por otra parte, por medio de su integracion, el error de deteccion de la radiacion polarizada linealmente es mejor que 0,17 dB para la amplitud y 1,14 grados, con un desplazamiento de 0,31 grados, para la direccion.
Consecuentemente, la unidad de correlacion de guia de ondas 100 proporciona un rechazo muy elevado de los terminos de autocorrelacion, lo cual se logra imponiendo especificaciones muy severas en los diversos componentes de guia de ondas. En particular, la configuracion simetrica de la primera y la segunda placas de guia de ondas 102, 101 permite una reduccion significativa de incertidumbres mecanicas para longitudes de onda de microondas muy cortas. Por otra parte, los diversos componentes de guia de ondas se disenan como guias de ondas rectangulares formadas en laminas de material apropiado de grosor constante, en donde las dimensiones de las secciones internas de guia de ondas se seleccionan para minimizar los efectos de dispersion de los acopladores direccionales dentro de las bandas de funcionamiento correspondientes. Tal como se ha explicado previamente, la configuracion simetrica de la unidad de correlacion de guia de ondas 100 no solamente proporciona un proceso de fabricacion, en el cual se pueden evitar todos los movimientos de las placas de guia de ondas durante la secuencia de fabricacion, eliminando asi sustancialmente cualesquiera errores de posicionamiento, sino que tambien, con incertidumbres mecanicas meramente insignificantes, se proporciona un nivel mayor de simetria para obtener un alto rechazo para la radiacion no polarizada.
La figura 2 muestra esquematicamente una vista en perspectiva de un dispositivo de correlacion de guia de ondas 200 que comprende una primera placa de guia de ondas 202 y una segunda placa de guia de ondas 201 como una placa de acoplamiento central 203 dispuesta entre las mismas. Por otra parte, una primera placa de cubricion 205 se puede fijar a la primera placa de guia de ondas 202 y una segunda placa de cubricion 204 se puede fijar a la 5 segunda placa de guia de ondas 201. El dispositivo 200 puede haber formado dentro de la primera y la segunda placas de guia de ondas 202, 201 dos o mas unidades de correlacion de guia de ondas, tal como, por ejemplo, se muestra y se describe en referencia a las figuras 1a a 1h. Por ejemplo, una primera porcion del dispositivo 200, indicada como 230 se puede disenar para funcionar de manera sustancialmente independiente con respecto a una segunda porcion, indicada como 240, aunque obteniendo todavia un alto grado de precision mecanica, puesto que 10 las porciones 230 y 240 se pueden fabricar en un proceso de fabricacion comun, tal como se ha descrito tambien anteriormente en referencia a la unidad de correlacion de guia de ondas 100. Por ejemplo, las porciones 230, 240 se pueden disenar de manera similar a la unidad 100 y de manera que funcionen en intervalos de longitudes de ondas diferentes, proporcionando asi la posibilidad de obtener datos de medicion para intervalos diferentes de longitudes de ondas de interes en un proceso de medicion comun. En otras formas de realizacion, las porciones 230, 240
15 pueden funcionar sustancialmente en el mismo intervalo de frecuencias, aunque pueden estar conectadas a antenas orientadas de forma diferente. Por otra parte, deberia apreciarse que se pueden proporcionar mas de dos porciones individuales de guia de ondas 230, 240 en cada una de las placas correspondientes de guia de ondas 202, 201 para mejorar significativamente las capacidades de medicion del dispositivo 200, aunque proporcionando todavia una disposicion moderadamente compacta.
20 De este modo, el dispositivo 200 comprende puede ofrecer sustancialmente las mismas ventajas, con respecto a incertidumbres mecanicas, que lo explicado en referencia a la unidad de correlacion de guia de ondas 100, puesto que las respectivas placas de guia de ondas 202, 201 que son portadoras de un patron de guia de ondas altamente complejo se pueden fabricar sustancialmente sin ningun error de posicionamiento, mientras que la funcionalidad del
25 dispositivo 200 se puede adaptar a los requisitos de las mediciones.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Unidad de correlacion de guia de ondas, que comprende:
    una primera placa de guia de ondas (102) que comprende un primer acoplador de entrada (106a) para recibir una primera senal (A) y una pluralidad de primeros acopladores de salida (107a, 108a, 109a);
    una segunda placa de guia de ondas (101) que comprende un segundo acoplador de entrada (106b) para recibir una segunda senal (B) y una pluralidad de segundos acopladores de salida (107b, 108b, 109b), presentando dicha primera y segunda placas de guia de ondas (102, 101) la misma configuracion de distribucion,
    comprendiendo dicha primera y segunda placas de guia de ondas (102, 101), respectivamente, un primer y segundo filtros de guia de ondas (110a, 110b), estando acoplado dicho primer filtro de guia de ondas (110a) a dicho primer acoplador de entrada (106a) y estando acoplado dicho segundo filtro de guia de ondas (110b) a dicho segundo acoplador de entrada (106b),
    una placa de acoplamiento central (103) dispuesta entre la primera y segunda placas de guia de ondas (102, 101) con el fin de formar una estructura apilada con la primera placa de guia de ondas (102) y la segunda placa de guia de ondas (101),
    un primer acoplador hibrido (114) acoplado a dicho primer acoplador de entrada (106a) a traves de dicho primer filtro de guia de ondas (110a) y configurado para recibir una porcion (A0) de dicha primera senal (A), un segundo acoplador hibrido (115) acoplado a dicho segundo acoplador de entrada (106b) a traves de dicho segundo filtro de guia de ondas (110b) y configurado para recibir una porcion (B0) de dicha segunda senal (B), proporcionando dichos primer y segundo acopladores hibridos (114, 115) una primera y segunda partes (A1, A2; B1, B2) de dichas porciones (A0, B0) de la primera y segunda senales (A, B), respectivamente,
    un tercer acoplador hibrido (112) configurado para recibir dichas primeras partes (A1, B1) de dichas porciones (A0, B0) de la primera y segunda senales (A, B),
    un desfasador (116) configurado para recibir la segunda parte (B2) de dicha porcion (B0) de la segunda senal (B) y para proporcionar un desplazamiento de fase diferencial de 90°,
    un cuarto acoplador hibrido (113) configurado para recibir dicha segunda parte (B2), desplazada en fase (B3), de dicha porcion (B0) de la segunda senal (B) y la segunda parte (A2), no desplazada en fase (A3), de dicha porcion (A0) de la primera senal (A),
    estando formado dicho primer acoplador hibrido (114) por:
    -
    una porcion de guia de ondas lineal en la primera placa de guia de ondas (102),
    -
    una porcion correspondiente de guia de ondas lineal en la segunda placa de guia de ondas (101) y
    -
    unas aberturas rectangulares correspondientes en el plano H formadas en la placa de acoplamiento central (103),
    estando formado dicho segundo acoplador hibrido (115) por:
    -
    una rama prevista en dicha primera placa de guia de ondas (102),
    -
    una rama correspondiente prevista en dicha segunda placa de guia de ondas (101) y
    -
    unas aberturas de acoplamiento correspondientes en la placa de acoplamiento central (103),
    estando formado dicho terceracoplador hibrido (112) por:
    -
    una porcion, proporcionada en dicha primera placa de guia de ondas (102) y conectada a dicho primer acoplador hibrido (114) a traves de una conexion con forma de C,
    -
    una porcion correspondiente prevista en dicha segunda placa de guia de ondas (101) y conectada a la rama correspondiente de dicho segundo acoplador hibrido (115) en dicha segunda placa de guia de ondas (101) por una conexion con forma de C, y
    -
    unas aberturas rectangulares correspondientes en la placa de acoplamiento central (103);
    estando formado dicho desfasador (116) por:
    -
    una seccion de guia de ondas prevista en dicha primera placa de guia de ondas (102) y conectada directamente a dicho segundo acoplador hibrido (115),
    -
    una cascada de tetones del plano H en forma de aberturas rectangulares en la segunda placa de guia de ondas (101), y
    -
    un patron correspondiente de aberturas de acoplamiento previsto en la placa de acoplamiento central (103),
    estando formado dicho cuarto acoplador hibrido (113) por:
    -
    una rama prevista en la primera placa de guia de ondas (102) y que termina en la porcion de acoplamiento de salida (108a) de la primera placa de guia de ondas (102),
    -
    una rama correspondiente prevista en la segunda placa de guia de ondas (101) y que termina en la porcion de acoplamiento de salida (108b) de la segunda placa de guia de ondas (101), y
    -
    unas aberturas rectangulares correspondientes en la placa de acoplamiento central (103),
    siendo dichos filtros de guia de ondas (110a, 110b), dichos acopladores hibridos (112, 113, 114, 115) y dicho desfasador (116) obtenidos por medio de la interaccion de dicha misma configuracion de distribucion de dicha primera (102) y segunda placas de guia de ondas (101) con dicha placa de acoplamiento central (103) cuando se ensamblan en la estructura de apilamiento,
    estando la porcion de dicho tercer acoplador hibrido (112) incluida en dicha primera placa de guia de ondas (102) conectada a un acoplador de salida (109a) de dicha pluralidad de primeros acopladores de salida para proporcionar como salida una senal (C3) proporcional a una suma de la primera senal (A) y la segunda senal (B),
    estando dicho tercer acoplador hibrido (112) conectado tambien a un acoplador de salida (109b) de dicha pluralidad de segundos acopladores de salida para proporcionar como salida una senal (C4) proporcional a una diferencia de la primera senal (A) y la segunda senal (B),
    terminando una de las ramas de dicho cuarto acoplador hibrido (113) en un acoplador de salida (108a) de dicha pluralidad de primeros acopladores de salida para proporcionar como salida una senal (C1) proporcional a una suma entre la segunda senal (B) multiplicada por la unidad imaginaria y la primera senal (A),
    terminando la otra rama de dicho cuarto acoplador hibrido (113) en un acoplador de salida (108b) de dicha pluralidad de segundos acopladores de salida para proporcionar como salida una senal (C2) proporcional a una diferencia entre la primera senal (A) y la segunda senal (B), multiplicada esta ultima por la unidad imaginaria.
  2. 2. Unidad de correlacion de guia de ondas segun la reivindicacion 1, que comprende ademas:
    -
    un primer amplificador diferencial (151) acoplado a los acopladores de salida (109a, 109b) conectados a dicho tercer acoplador hibrido (112) a traves de unos diodos (153) correspondientes que presentan una caracteristica cuadratica para proporcionar el parametro de Stokes Q como salida;
    -
    un segundo amplificador diferencial (152) acoplado a los acopladores de salida (108a, 108b) conectados a dicho cuarto acoplador hibrido (11b) a traves de unos diodos (154) correspondientes que presentan una caracteristica cuadratica para proporcionar el parametro de Stokes U como salida.
  3. 3.
    Unidad de correlacion de guia de ondas segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que una orientacion espacial en dicha estructura apilada de dicha primera placa de guia de ondas (102) es identica a una orientacion espacial de dicha segunda placa de guia de ondas (101) excepto por una rotacion de 180 grados.
  4. 4.
    Unidad de correlacion de guia de ondas segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en en la que cada una de una pluralidad de secciones de guia de ondas en dicha primera y segunda placas de guia de ondas comprende una seccion transversal rectangular.
  5. 5.
    Unidad de correlacion de guia de ondas de la reivindicacion 4, en la que dichas secciones de guia de ondas estan dispuestas en una pluralidad de niveles en un plano E definido por dicha primera y segunda placas de guia de ondas.
  6. 6.
    Unidad de correlacion de guia de ondas segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende ademas una primera placa de recubrimiento (105) fijada a dicha primera placa de guia de ondas (102) y una segunda placa de cubricion (104) fijada a dicha segunda placa de guia de ondas (101), presentando dicha primera placa de cubricion (105) formadas sobre ella unas pestanas conectadas a dicho primer acoplador de entrada (106a) y dicha pluralidad de primeros acopladores de salida, y presentando dicha segunda placa de cubricion (104) formadas sobre ella unas pestanas conectadas a dicho segundo acoplador de entrada (106b) y dicha pluralidad de segundos acopladores de salida.
  7. 7.
    Unidad de correlacion de guia de ondas segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende ademas una pluralidad de orificios pasantes (120) que se extienden por lo menos a traves de dichas primera y segunda placas de guia de ondas y dicha capa de acoplamiento central (103) para fijar una posicion relativa de la primera y segunda placas de guia de ondas y la capa de acoplamiento central (103) unas con respecto a otras.
  8. 8. Unidad de correlacion de guia de ondas segun la reivindicacion 7, en la que dicha pluralidad de orificios pasantes esta dispuesta en cada una de dichas primera y segunda placas de guia de ondas de una manera simetrica con respecto a un eje de simetria (121) definido en cada una de entre la primera y segunda placas de guia de ondas.
    10 9. Unidad de correlacion de guia de ondas segun la reivindicacion 3 y 8, en la que dicho eje de simetria es paralelo a un eje (S) de rotacion de dicha rotacion de 180 grados.
  9. 10.Unidad de correlacion de guia de ondas segun la reivindicacion 1, en la que cada uno de dichos filtros de guia de ondas esta compuesto por una cascada de discontinuidades del plano E (122).
    15 11.Unidad de correlacion de guia de ondas segun la reivindicacion 1, en la que dicho primer y segundo acopladores hibridos comprenden, cada uno de ellos, una carga adaptada (118, 117) formada integramente con dichas primera y segunda placas de guia de ondas.
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