ES2610904T3

ES2610904T3 - Sistema y método de transmisión de potencia inalámbrico

Info

Publication number: ES2610904T3
Application number: ES10716932.8T
Authority: ES
Inventors: David Crouch
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: IL215535A0; US8072380B2; EP2417690B1; US20100259447A1; IL215535A; WO2010118075A3; WO2010118075A2; EP2417690A2

Abstract

Un sistema de transmisión de potencia inalámbrico de haz conmutado, que comprende: al menos una fuente de irradiación electromagnética; una pluralidad de receptores de potencia inalámbricos cada uno colocado con un haz(48, 50, 52) que irradia una señal piloto (54, 58, 62) cuando un haz λ está en el estado activo; un conjunto de antenas de transmisión (34 a-d) que recibe la señal piloto λ desde el faro activo (48, 50, 52) que emite radiación electromagnética (56, 60, 64) de al menos una fuente de irradiación electromagnética en la dirección del receptor de potencia inalámbrico colocado con el haz (48, 50, 52) en estado activo, en el que la dirección de la irradiación electromagnética irradiada (56, 60, 64) se conmuta a los receptores de potencia inalámbricos en base a dicho faro (48, 50, 52) en estado inactivo; caracterizado porque en el que los receptores de potencia inalámbricos y los faros(48, 50, 52) están en la aeronave; en el que los faros (48, 50, 52) se activan sucesivamente para dirigir sucesivamente la radiación electromagnética (56, 60, 64) a receptores de potencia inalámbricos diferencias en la aeronave, y donde las antenas de transmisión son (34, a-d) antenas retrodirectivas que son direccionadas al menos en parte electrónicamente de modo sucesivo a receptores de potencia inalámbrica diferentes en la aeronave.

Description

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Sistema y metodo de transmision de potencia inalambrico Descripcion

CAMPO DE LA INVENCION

[0001] En general, la presente invencion trata de la generation, transmision y reception de potencia transmitida inalambricamente, y mas especlficamente con los sistemas de transmision de potencia inalambricos capaces de iluminar de modo eficiente receptores de potencia inalambricos dispersos.

DESCRIPCION DEL ESTADO DE LA TECNICA

[0002] La transmision de potencia inalambrica es de un interes en aumento para tanto aplicaciones militares como comerciales. Las aplicaciones potenciales incluyen la transmision de potencia desde el espacio a la tierra y las aeronaves impulsadas por microondas, cuyas aplicaciones incluyen las telecomunicaciones, reconocimiento, vigilancia y detection remota (por information general, consulte "The History of Power Transmission by Radio Waves" de William C. Brown, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-32, No. 9, pag. 1230 - 1242, Septiembre de 1984).

[0003] Algunas aplicaciones requieren del uso de receptores de potencia inalambricos dispersos multiples (WPR, del ingles Wireless Power Receivers). Puede implementarse la iluminacion por medio de un amplio haz de todos los receptores simultaneamente con una antena de haz amplio alimentada por una fuente de frecuencia de radio de alta potencia. La iluminacion por haz amplio, sin embargo, es un metodo altamente ineficiente de iluminacion porque se pierde y desperdicia la mayorla de la potencia irradiada entre los receptores. Puede usarse la iluminacion por haz angosto para iluminar de modo eficiente un receptor unico, pero se proporciona muy poca potencia a los receptores fuera de la amplitud del haz de la antena transmisora.

[0004] En el contexto de los satelites de potencia solar, Arndt y Kerwin (consulte “Multiple Beam Microwave Systems for the Solar Power Satellite” de G.D. Arndt and E.M. Kerwin, Space Solar Power Review, Vol. 3, pag. 301-315, 1982) propusieron un sistema de haz multiple por medio del cual los haces de los satelites en orbita de potencia solar alimentan a sitios receptores multiples en la tierra al mismo tiempo. Este tipo de sistema requiere un sistema de antenas en fase que tengan una funcion de iluminacion que es la suma compleja de las funciones de iluminacion individuales requeridas para generar cada haz por separado. Como resultado, pueden requerirse muchos elementos que funcionen a menos de la potencia de salida completa. Debido a que la eficiencia de muchos dispositivos de potencia a microondas (tanto dispositivos de electrones de estado solido y vaclo) cae dramaticamente cuando se los opera a menos de la potencia completa, este enfoque puedo no proporcionar potencia suficiente para permitir que el sistema funciona con una alta eficiencia.

[0005] Generalmente, se buscara introducir mejoras para dichos sistemas de transmision de potencia inalambrica.

[0006] Se conoce un sistema de carga remota para un vehlculo a partir de US6114834A. En el mismo se describen los buses, y cada uno incluye una unidad de transmision de potencia y una unidad de control de potencia. Los sistemas del translocalizador en los buses transmiten una senal interceptada por un transmisor receptor, que transmite un haz de transmision de potencia inalambrica a una antena en dicho bus. La unidad de almacenamiento de cada bus es cargada por una unidad de transmision de potencia en cualquier ubicacion dentro del rango del haz de transmision de potencia inalambrica. La unidad de transmision de potencia incluye receptor/transmisores multiples, para recargar las unidades de almacenamiento de vehlculos multiples de modo simultaneo. Una unidad de transmision de potencia tiene la capacidad de transmitir haces de transmision de potencia multiples de un receptor/transmisor unico. La senal del translocalizador de un vehlculo serla codificada para identificar el vehlculo. La identification de la senal permite a la unidad de transmision de potencia rastrear un vehlculo y negociar senales entre el receptor/transmisores para minimizar las interferencias y el cruce de haces de energla.

RESUMEN DE LA INVENCION

[0007] Para superar al menos los inconvenientes de otros sistemas de transmision de potencia inalambrica, se proporciona un sistema para la provision inalambrica de energla electromagnetica a receptores de potencia inalambrica multiples (tambien conocidos como "WPR"). De acuerdo con el sistema descrito debajo, pueden iluminarse receptores dispersos multiples con una energla minima que cae en el espacio entre los receptores.

[0008] El sistema secuencialmente ilumina un conjunto de receptores de potencia inalambricos dispersos con la irradiation de un haz angosto unico de radiofrecuencia a una frecuencia (tambien conocida como "frecuencia de iluminacion") de un conjunto de antenas de transmision, que pueden ser, por ejemplo, antenas en fase retrodirectivas (tambien conocido como RDA, del ingles, Retrodirective Antenna Array). Cada WPR es colocado con un faro de radiofrecuencia. Cuando se activa, el faro transmite una senal piloto a otra frecuencia (tambien

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conocida como una "frecuencia de senal piloto"), que puede ser la misma o diferente de la frecuencia de iluminacion.

[0009] Cada elemento en la RDA incluye un receptor que recibe la senal piloto. Cada receptor incluye un circuito de conjugacion de fases que extrae la fase de la senal piloto en la frecuencia de la senal piloto y forma una senal conjugada en la frecuencia de iluminacion. La senal conjugada es luego amplificada por un amplificador y dirigida a un conjunto de antenas de transmision. Cada elemento de la RDA irradia un haz amplificado cuya polarizacion es substancialmente la misma que la irradiada por todos los otros elementos relativos a un sistema de coordenadas cartesianas comunes a todos los elementos de la RDA. Mediante la conjugacion de la fase extralda de la senal piloto, cada elemento de la RDA irradia un haz amplificado que esta en fase con dichos haces irradiados por todos los otros elementos de la RDA en la ubicacion del haz activado.

[0010] Las senales amplificadas de cada elemento en la RDA convergen en el faro activado. Debido a que las senales amplificadas son de substancialmente la misma polarizacion y llevan a la conjugacion de la fase extralda de la senal piloto, las senales amplificadas se combinan en la fase o se acumulan para brindar un campo electromagnetico cuya amplitud es de alrededor, o casi, N veces mayor que el campo electromagnetico generado por un elemento unico, donde N es el numero de elementos en la RDA. La densidad de la potencia, es de alrededor N2 veces mayor que la densidad de la potencia debido a un elemento unico de la RDA.

[0011] Si el sistema incluye WPR multiples, cada uno esta equipado con un faro que transmite una senal piloto a una frecuencia de senal piloto cuando esta activa. Mediante la activacion y desactivacion de los distintos faros, la energla del campo electromagnetico en la frecuencia de iluminacion de la RDA se direcciona electronicamente desde un WPR a otro. Es mas, no se requiere direccionamiento mecanico siempre y cuando todos los WPR residan dentro del ancho del haz de cada elemento del conjunto, que puede ser un ancho de haz de 3 dB, por ejemplo. Puede iluminarse cualquier numero de WPR en cualquier orden, y el operador puede escoger el momento en que el haz esta en cada wPr, calculado en base a las necesidades de potencia y a la potencia recibido por cada WPR, o en base a un esquema.

[0012] Se apreciara que los elementos en la RDA tambien pueden moverse mecanicamente o direccionarse al punto en el objetivo, por ejemplo, si el objetivo se mueve en un area grande o si los WPR estan ampliamente dispersos. El objetivo(s), por lo tanto, pueden incluir un faro rastreador que irradia una senal de rastreo indicativa de la ubicacion actual del objeto o el faro activo. Los elementos en la RDA pueden moverse para que siempre esten direccionados al objetivo.

[0013] Los elementos en la RDA pueden ser antenas tambien en fases direccionadas electronicamente al punto en el objetivo, por ejemplo, si el objetivo se mueve en un area grande o si los WPR estan ampliamente dispersos. El faro rastreador irradia una senal de rastreo indicativa de la ubicacion actual del objeto o la ubicacion del faro activo. Con la informacion de la ubicacion del objetivo derivada de la senal de rastreo, los haces irradiados por los elementos en fase en la RDA, puede ser entonces direccionados electronicamente de forma que siempre apuntan al objetivo. Es mas, el direccionamiento electronico y mecanico puede combinarse para que el objetivo quede fuera del campo de vista de uno o mas elementos de la RDA, estos elementos pueden direccionarse mecanicamente al punto en el objetivo.

[0014] De acuerdo con un aspecto de la invention, un sistema de transmision de potencia inalambrica de haz conmutado incluye al menos una fuente de irradiation electromagnetica, una pluralidad de receptores de potencia inalambrica cada uno colocado con un faro que irradia una senal piloto cuando el faro esta en estado activo, y un conjunto de antenas de transmision en fase que reciben la senal piloto del faro activo e irradian la irradiacion electromagnetica de al menos una fuente de irradiacion electromagnetica en la direction del receptor de potencia inalambrico colocado con el faro en el estado activo. La direccion de la irradiacion electromagnetica irradiada se conmuta entre los receptores de potencia inalambricos en base al faro que esta en estado activo.

[0015] De acuerdo con otro aspecto, un metodo de potencia de transmision inalambrico de un conjunto retrodirectivo a un conjunto de receptores de potencia inalambricos incluye: (i) la activacion de un faro de un receptor de potencia inalambrico mediante la irradiacion de una senal piloto con el faro; (ii) la reception de la senal piloto, extrayendo la fase de la senal piloto, y formando una senal conjugada con una unidad de recepcion en cada elemento en el conjunto retrodirectivo; (iii) la amplification de cada senal conjugada con un amplificador; (iv) la irradiacion de cada senal amplificada en la direccion del faro activado con una antena transmisora en cada elemento en el conjunto retrodirectivo; (v) la recepcion de la senal amplificada con el receptor de potencia inalambrico que se coloca con el faro activado; (vi) la desactivacion del faro activado mediante la extincion de la senal piloto y los pasos de repetition (i) - (v) para un faro en un receptor de potencia inalambrico diferente.

[0016] De acuerdo con otro aspecto, un sistema de transmision de potencia inalambrico de haz conmutado incluye una o mas fuentes de amplificacion de la irradiacion electromagnetica, un conjunto de antenas de transmision correspondientes a cada fuente de amplificacion, una llnea de transmision que transporta la irradiacion electromagnetica correspondiente, una pluralidad de receptores de potencia inalambricos que reciben la energla electromagnetica irradiada por las antenas de transmision y convierte la energla electromagnetica en potencia de

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CC, y un sistema de control que controla las antenas de transmision para dirigir la irradiacion electromagnetica a receptores de potencia inalambricos diferentes durante distintas extensiones de tiempo de acuerdo con un esquema.

[0017] De acuerdo con otro aspecto, un sistema de transmision de potencia inalambrico incluye al menos una fuente de irradiacion electromagnetica, al menos un receptor de potencia inalambrico colocado con un faro que irradia una senal del portador de alta frecuencia, y al menos una antena transmisora que incluya una unidad de recepcion que recibe una senal de un portador de alta frecuencia e incluye el circuito para extraer la senal piloto de la senal del portador. Al menos una antena transmisora emite irradiacion electromagnetica de al menos una fuente electromagnetica en la direction de la senal piloto para transmitir potencia al receptor de potencia inalambrico.

[0018] Lo precedente y otras caracterlsticas de la invention se describen por completo aqul y en particular se senalan en las reivindicaciones, la siguiente description y los diagramas anexos establecen en detalle varias representaciones ilustrativas de la invencion, del tipo indicativo, de algunas de las distintas formas en las cuales pueden ser empleados los principios de la invencion.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIAGRAMAS

[0019] En los diagramas adjuntos, que no son necesariamente para escalar:

La FIG. 1 es una vista esquematica generalizada de un elemento unico de un conjunto retrodirectivo.

La FIG. 2 es una vista esquematica de un circuito de conjugation de la fase representativa para su uso cuando la senal piloto y la senal conjugada de la fase estan en la misma frecuencia.

La FIG. 3 es una vista esquematica de un circuito de conjugacion de la fase representativa para su uso cuando la frecuencia de la senal conjugada de la fase es el doble de la senal piloto.

La FIG. 4 es una vista en perspectiva de un transmisor de potencia inalambrico de haz conmutado que es parte de un sistema de aeronave impulsado por microondas.

Las FIG. 5A - 5C ilustran a una representation esquematica de un sistema de transmision de potencia inalambrica de haz conmutado de cuatro elementos y una aeronave de potencia a microondas que tiene tres faros.

La FIG. 6 es un diagrama de bloques esquematico de un modulo de procesamiento de potencia.

La FIG. 7 es un grafico de densidad de potencia incidente como una funcion de position a lo largo de una llnea central del ala de la aeronave de las FIG. 5A - 5C cuando todos los elementos de la funcion RDA son normales.

La FIG. 8 es un grafico de eficiencia de transferencia de potencia como una funcion del tamano de apertura para la aeronave impulsada por microondas de las FIG. 5A - 5C.

La FIG. 9 es un grafico de eficiencia de transferencia de potencia como una funcion del tamano del conjunto (numero total de elementos) para la aeronave impulsada por microondas de las FIG. 5A - 5C.

La FIG. 10 es un grafico de densidad de potencia incidente como una funcion de posicion a lo largo de una llnea central del ala de la aeronave de las FIG. 5 A - 5C en el evento de una falla de un elemento al azar unico.

La FIG. 11 es un grafico de densidad de potencia incidente como una funcion de posicion a lo largo de una llnea central del ala de la aeronave de las FIG. 5A - 5C en el evento de fallas de dos elementos al azar simultaneos.

La FIG. 12 es una ilustracion esquematica de dos elementos en un sistema de transmision de potencia inalambrica de haz conmutado.

La FIG. 13 es una ilustracion esquematica de una representacion de un sistema de transmision de potencia inalambrica de haz conmutado.

DESCRIPCION DETALLADA

[0020] Inicialmente con referencia a la FIG. 1, se utiliza un diagrama de bloque simplificado para ilustrar la operation basica de un sistema 10 de transmision de potencia inalambrica de haz conmutado. El sistema 10 incluye al menos una fuente de energla electromagnetica, como un conjunto de antenas de transmision 12, como un conjunto de antenas retrodirectivas (a las que se hace referencia en conjunto como "RDA"), que pueden ser, por ejemplo, antenas reflectoras parabolicas, antenas en fase, etc. La potencia generada por al menos una fuente de irradiacion electromagnetica puede dividirse entre la pluralidad de los elementos de antenas. Para mayor simplicidad, se describe el funcionamiento de una antena transmisora unica 12.

[0021] Cada elemento 12 en la RDA se utiliza para iluminar o transmitir energla a una o mas WPR dispersas 14 que pueden ser, por ejemplo, una o mas rectenas o antenas rectificadoras.

[0022] Cada WPR14 se coloca con un faro 16. El faro 16 irradia una senal piloto 18 en la primera frecuencia cuando el faro 16 esta en un estado activo. La senal piloto 18 es recibida por cada elemento 12 en la RDA para dirigir la irradiacion electromagnetica a una segunda frecuencia al WPR 14 que se coloca con el faro 16 en el estado activo. Al apagarse el faro asociada con un WPR y activarse un faro asociada con un WPR diferente, el haz

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de irradiacion electromagnetica irradiado por la RDA es direccionado electronicamente desde un WPR a otro. De esta manera, cada WPR puede iluminarse de se necesario para cumplir con los requisitos de potencia promedio del WPR.

[0023] Cada elemento 12 en la RDA recibe la senal piloto 18 de el faro 16 que se coloca con el WPR 14 que debe iluminarse con la irradiacion electromagnetica. Cada elemento 12 en la RDA incluye una antena receptora 20 para la recepcion de la senal piloto 18 y un conjugador de receptor/fase 22. La senal piloto 18 a una primera frecuencia es recibida por la antena receptora 20y transmitida al conjugador de recepcion/fase 22. El conjugador del receptor/fase 22 extrae la fase de la senal piloto 18 y forma una senal conjugada por fase a una segunda frecuencia que se transmite a un amplificador 24. El amplificador 24 amplifica la senal conjugada de la fase y transmite la senal amplificada a un a antena de transmision 26. La senal amplificada 28 se irradia desde la antena transmisora 26. La polarizacion de la senal amplificada 28 irradiada por cada elemento 12 de la RDA es substancialmente la misma, y puede medirse en relacion con un sistema de coordenadas cartesianas para todos los elementos de la RDA, por ejemplo. La senal amplificada 28 puede polarizarse linealmente o polarizarse circularmente. Si la senal amplificada 28 esta polarizada linealmente, entonces la rectena es una rectena polarizada de doble linealidad. Si la senal amplificada 28 tiene una polarizacion circular, entonces la rectena es una rectena polarizada circularmente cuya polarizacion concuerda con la de la senal amplificada 28.

[0024] Dado que la fase de la senal amplificada 28 es la conjugada de la fase extralda de la senal piloto 18 y dado que la polarizacion de cada senal amplificada 28 es substancialmente la misma, la senal amplificada, que es la suma colectiva de todas las senales amplificadas 28 irradiadas por los elementos individuales de la RDA, que convergen o se acumulan colectivamente de forma que los vectores del campo electrico esten alineados y se anadan a la fase en el sitio de el faro activa 16.

[0025] Como se ilustra en la FIG. 1, la antena receptora 20 y la antena transmisora 26 de cada elemento 12 en la RDA pueden separarse para mantener un alto aislamiento dentro las rutas de la senal transmisora 28 y la ruta de la senal piloto 18. Se apreciara, sin embargo, que la antena receptora 20 y la antena transmisora 26 pueden combinarse como un transreceptor y segun lo deseado.

[0026] El faro 16 transmite la senal piloto 18 del formulario:

VB (t) = A cos (cat + &0)

(Ec. 1)

Donde w = 2nf si, f es la frecuencia, A es la amplitud de senal, y 00 es una fase arbitraria. La senal recibida por el elemento kth de la RDA en el tiempo t es proporcional a lo irradiado por el faro 16 anteriormente t - rk/c, donde rk es la distancia desde el faro 16 a la antena receptora kth 20 y c es la velocidad de la luz (c = 2.9979x108 metros/segundo en vaclo):

V* (f) = B cos[<»(r - rk / c)+ 60\ = B cos {cot + <j>t),

(Ec. 2)

donde $t= wrk / c + 00 es la fase acumulada de la senal recibida y B es la amplitud de la senal. La senal piloto recibida 18 es procesada por el circuito de conjugation de la fase en el conjugador del receptor/fase 22. El circuito conjugado de la fase extrae la fase de la senal piloto 18 y forma una senal conjugada de la fase en la segunda frecuencia y transmite la senal al amplificador 24 como un amplificador de microondas de alta potencia.

[0027] Si la primera frecuencia de la senal piloto 18 y la segunda frecuencia de la senal conjugada por la fase son iguales, entonces el circuito de conjugacion de la fase puede asumir una forma como la que se muestra en la FIG. 2. En la FIG. 2 la senal piloto 18 es recibida por la antena receptora 20, que transmite la senal recibida 18 a un mezclador 29. La mezcladora 29 multiplica la senal recibida con una senal de referencia R cuya frecuencia es 2w = 4nf y cuya fase es 0REF para generar una senal que contiene la senal conjugada de la fase deseada;

COs(o)t + <pt )x COS>(l(Dt + (j)^ ) = -i-[cOS(36tf + </>t + (p^ ) + COS{C0t + (p^fr - <pt)],

(Ec. 3)

donde $ref tiene el mismo valor para todos los elementos de la RDA. Se extrae la senal conjugada de la fase procesando esta senal con un filtro de paso bajo (no se muestra en la FIG. 2). La senal conjugada de la fase se amplifica con el amplificador 24 y se transmite por la antena transmisora 26 de cada elemento en el conjunto. La senal conjugada de la fase extralda de la Ec. 3 y amplificada por el elemento kth de la RDA es el de la forma:

VT (0 = Ccos(<atf + -<p,) = Ccos[<y(* + rk/c) + ^ref -60], (Hq. 4)

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donde C es la amplitud de la senal transmitida.

[0028] El incidente de la senal amplificada o de alta potencia 28 en el WPR 14 en el tiempo t desde el elemento kth de la RDA es el transmitido en un tiempo anterior t - rk/c, por lo tanto

ykHP (0 = & cos[<y(/ - rkic)+- - <j>t ]

= Doos[o){t -rk !c)+ &rk /c + ^F -0O]

= D COs(<i>/ + $ref ~ @0 )*

(Ec. 5)

donde D es la amplitud del incidente de la senal en el WPR 14.

[0029] Debido a que la fase de la senal del incidente V^P(t) es independiente del Indice k del conjunto, las senales de cada elemento del conjunto llegan al WPR 14 con la misma fase. Si la polarizacion de la senal amplificada transmitida por cada antena transmisora 26 es substancialmente la misma, entonces los campos electromagneticos irradiados por cada elemento del conjunto se anadiran vectorialmente para emitir una densidad de potencia que excede la de un elemento unico en alrededor un factor de N2, donde N es el numero de elementos del conjunto,

N

v!^‘(t)='Z1VHf(t) = NDcos(a>t + ^K£r -(9«) (Eq- 6)

~PT [vlT(Of = W2z>2cos2{cot + *W-£0)= (Eq. 7)

Donde V^Ptal(t) en Ec. 6 es la amplitud del incidente del campo total en el WPR, y P%Ptal en la Ec. 7 es la densidad de potencia promediada en el tiempo correspondiente.

[0030] Si la senal piloto 18 y la senal conjugada en la fase amplificada 28 son la misma frecuencia, la retroalimentacion de la antena transmisora 26 para recibir la antena 20 puede resultar en Retroalimentacion que interfiera con la operacion correcta del sistema 10. Se describen dos formas por medio de las cuales esto puede prevenirse. La primera forma utiliza al menos un haz de muy alta frecuencia de irradiacion electromagnetica como un haz laser como un portador de la senal del haz piloto. Si la modulacion de la amplitud se utiliza para transportar la senal del haz piloto, la amplitud de dicha senal puede ser de la forma

imagen1

(Ec. 8)

donde a y b son constantes, wrf = 2nfrf es la frecuencia RF, Wo = 2nf0 es la frecuencia del portador y 0o es la fase arbitraria. La senal transmitida descrita en la Ec. 8 puede expresarse como una suma de senales monocromaticas;

eMla(t)=acos<v0t + ^ {cos[(<y0 + o> + cos[(ca0 - % ) - ]}.

(Ec. 9)

El incidente de la senal en el elemento kth de la RDA en el tiempo t es proporcional a la irradiada por el faro 16 en un momento anterior t - rk/C, donde rk es la distancia desde el faro 16 a la antena receptora kth 20 y c es la velocidad de la luz (c = 2.9979x 108 metros/segundo en vaclo):

imagen2

(Ec. 10)

[0031] En cada elemento de la RDA, el haz del portador modulado es recibido por un detector. Es bien sabido por quienes conocen donde el promedio de etec(t) se realiza durante unos pocos periodos del portador de alta frecuencia, eliminando componentes de la senal a frecuencias W0, 2W0, W0±wrf, etc., pero preservando los componentes RF a frecuencias CORF y 2CORF. La senal de salida del detector producida por este proceso promedio

>k (/) oc \ekrec (/)f = a2 + + lab cos

1---- + 1 'S k Ct 3: b1 + —cos ) + 20o

v c): 2 L v c) J

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(Ec. 11)

[0032] Esta senal contiene los componentes de frecuencia en cc, a wRF, y a 2wRF. Si solamente se desea el componente a wRF, el componente no deseado en cc y 2wRF puede eliminarse por medio del filtrado. Por ejemplo, primero pasando la senal a traves de un filtro de paso alto con una frecuencia de corte bien debajo de en wRF y luego a traves de un filtro de paso bajo con una frecuencia de corte entre wRF y 2wRF, pueden eliminarse tanto el componente cc como el componente RF a 2wRF. La senal filtrada asume la forma

®RF ^ ^0 "I" fill >

(Ec. 12)

Donde $kfllt es la fase impuesta una vez detectada la senal por la cadena de filtros del elemento receptor kth. Haciendo concordar los filtros que comprenden las cadenas de filtros asociadas con cada elemento de la RDA, se puede lograr que todos los valores de $kfilt queden dentro de un rango angosto, en cuyo caso $kfllt puede ser tratado como una constante independiente de k;

imagen3

(f) = C cos

®RF

: l c)

- C cos: &RF


: l C J

= Ceos: art +

(Ec. 13)

+ 0q+

+ 0'o

donde &0 = Q0 + f es una fase constante independiente de k y 0’0 = -wRF rk / c + 0’. La senal filtrada en la Ec. 13 es identica en la forma a la obtenida por la reception directa de una senal piloto RF a una frecuencia como se describe en Ec. 2. Sigue luego que el procesamiento de la senal Ec. 13 requerida para sintetizar y transmitir una senal amplificada y conjugada a la frecuencia wRF es identica a la de la Ec. 2, como se describe arriba.

[0033] Los faros pueden irradiar o transmitir un haz portador de alta frecuencia que incluye todos los elementos en el conjunto de la antena, o haces portadores de alta frecuencia N donde N es el numero de elementos que comprende la RDA y cada haz lleva la misma senal piloto a un elemento unico de la RDA.

[0034] Aquellos conocedores en la materia apreciaran que el haz portador puede ocupar diferentes partes del espectro de frecuencia y pueden utilizarse tecnicas de modulation distintas a las descritas por este medio.

[0035] Aquellos conocedores en la materia ademas apreciaran que el componente de la senal descrito en

la Ec. 11 a la frecuencia 2wRF puede utilizarse para transmitir information de la senal piloto si 2wRF=wRF’ en cuyo caso se requiere solamente un filtro de paso alto para extraer el componente deseado de la senal detectada. La senal filtrada asume la forma

imagen4

(Ec. 14)

donde 0^P esta la fase impuesta por el filtro de paso alto ante la senal detectada por el elemento receptor kth. Haciendo concordar los filtros de paso asociados con cada elemento de la RDA, se puede lograr que todos los valores de 0^P queden dentro de un rango angosto, en cuyo caso 0^P puede ser de k;

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(Ec. 15)

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Donde 0q = 20o + 0HP . es una fase constante independiente de k y 0't = -u>’RFrk / C + 0q . El filtrado en la EC. 15 es identica en la forma a la obtenida por la recepcion directa de una senal piloto RF a una frecuencia ^RF como se describe en la Ec. 2. Sigue luego que el procesamiento de la senal Ec. 15 requerida para sintetizar y transmitir una senal amplificada y conjugada a la frecuencia u'RF es identica a la de la Ec. 2, como se describe arriba.

[0036] Una segunda forma por medio de la cual puede prevenirse la retroalimentacion es el uso de una senal piloto de una primera frecuencia y una senal 28 conjugada de fase amplificada de una segunda frecuencia distinta de la primera frecuencia. Por ejemplo, si la primera frecuencia de la senal piloto 18 es wi= 2nf y la segunda frecuencia de la senal conjugada por la fase es W2 = 2wi = 2nf, entonces el circuito de conjugacion de la fase puede asumir una forma como la que se muestra en la FIG. 3, y, por ejemplo, como se describio en Rodenbeck, C.T.; Ming-yi Li; Kai Chang, "A phased-array architecture for retrodirective microwave power transmission from the space solar power satellite," Microwave Symposium Digest, 2004 IEEE MTT-S International, vol.3, no., pag. 16791682 Vol.3, 6-11 de junio de 2004. En la FIG. 3, la senal piloto 18 es recibida por la antena receptora 20, que transmite la senal recibida 18 a un mezclador 30 primero. El primer mezclador 30 mezcla la senal recibida 18 con la senal de referencia R cuya frecuencia es W2 = 4nf y cuya fase es ^ref para generar una senal intermedia de la misma forma que la obtenida mediante el procesamiento de la senal de la Ec. (3) con un filtro de paso bajo. La senal intermedia se aplica luego a una segunda mezcladora 31, donde se la mezcla con ella misma para producir

tos(cur + - ft )x cohort + - ft )=■ "ft + 4 2ft^r - 2ft )] (Ec. 16)

Donde w = 2nf, ^t = -wrk/c +00 tienen el mismo valor para todos los elementos de la RDA. Se extrae la senal conjugada de la fase a la frecuencia 2w mediante el procesamiento de esta senal con un filtro de paso alto (que no se muestra en la FIG. 3) para eliminar el componente de CC. La senal conjugada de la fase se amplifica con el amplificador 24 y se transmite por la antena transmisora 26 de cada elemento en el conjunto. La senal conjugada de la fase extralda de la Ec. 16 y amplificada por el elemento kth de la RDA es el de la forma:

V( (t) =ccos(2m + 20^ -20,)=Ccos[2^(r + rk /c) + 20^ -20o J (Ec. 17)

donde C es la amplitud de la senal.

[0037] El incidente de la senal amplificada o de alta potencia 28 en el WPR en el tiempo t del elemento kth de la RDA es el transmitido en un tiempo anterior t - rk/c, por lo tanto

vhp (0 = Dcos[2co(t -rk/c)+ fl(j>REF - 20, ]

(Ec. 18)

= D cos(2cot + 2fty,F - 20o )

donde D es la amplitud de la senal.

[0038] Debido a que la fase de la senal del incidente vHP(t) es independiente del Indice k del conjunto, las senales de cada elemento del conjunto llegan al WPR con la misma fase. Si la polarizacion de la senal amplificada transmitida por cada antena transmisora 26 es substancialmente la misma, entonces los campos electromagneticos irradiados por cada elemento del conjunto se anadiran vectorialmente para emitira una densidad de potencia que excede la de un elemento unico en alrededor un factor de N2, donde N es el numero de elementos del conjunto;

C."'(O=ZCW=A®cos(2<w + 2^f-20o) (Ec. 19)

k=\

(Ec. 20)

donde VjkP(t) en la Ec. 19 es la amplitud del incidente del campo total en el WPR, y P^ptal en la Ec. 20 es la densidad de potencia promediada en el tiempo correspondiente.

[0039] Como sera apreciado por los conocedores en la materia, pueden usarse diferentes combinaciones de frecuencia de la senal conjugada del haz piloto.

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[0040] La FIG. 4 muestra una representacion ilustrativa de un sistema de potencia inalambrica de haz conmutado en el contexto de una aeronave impulsada por microondas de Gran resistencia de alta altitud (HALE, del ingles High-Altitud Long Endurance). Dichas aeronaves son de interes como plataforma de alta resistencia para vigilancia, deteccion remota y comunicaciones. Debido a la cantidad limitada de potencia disponible para la propulsion, las aeronaves HALE, impulsadas por microondas y otras, utilizan una construccion ultra liviana y normalmente tienen alas de una proporcion de aspecto larga, altas para una eficiencia aerodinamica. La aeronave HALE impulsada por microondas 32 de la representacion ilustrativa tiene una envergadura de 90 metros y un cordon de 3,5 metros, vuela a una altitud de 60.000 pies en un clrculo de un radio de 60.000 pies centrados en la RDA 34 y requiere una provision de 100 kW a las rectenas o WPR para cumplir con la propulsion de la aeronave y los requisitos de potencia de carga. Aunque se ilustran los conceptos con respecto a la aeronave HALE, los conceptos descritos por este medio son aplicables a la provision de potencia inalambrica a cualquier objetivo remoto, como sera apreciado por una persona conocedora del procedimiento.

[0041] La aeronave 32 es impulsada por radiacion de microondas 36 transmitida desde una RDA 34 en tierra. La energla electromagnetica 36 es recibida por uno o mas WPR en la aeronave 32 que reciben la energla electromagnetica 36 y la convierten en potencia de CC, que puede ser usada por el equipo electronico acondicionador de la potencia y otros componentes en la aeronave 32. La potencia de cC provista a los instrumentos electronicos condicionados por la potencia a bordo de una aeronave 32 se reducira por perdidas de exploracion de la rectena y otras perdidas disipadoras, como podra apreciarse.

[0042] En una representacion, los WPR se ubican en el lado inferior de un ala de la aeronave 32 que proporciona una superficie relativamente larga sobre la cual se colocan WPR multiples. Se apreciara, sin embargo, que los WPR pueden colocarse en otras areas de la aeronave, de ser deseado.

[0043] La RDA 34 ilustrada en la FIG. 4 tiene dieciseis elementos ordenadores en una grilla 4x4. El sistema opera a una frecuencia de 8 GHz, que garantiza una ruta de propagacion de baja perdida en todas las condiciones climatologicas. Sin embargo, se apreciara que puede utilizarse una frecuencia diferente de ser deseado. Tambien se apreciara que la RDA 34 puede incluir uno o mas elementos y que los elementos pueden disponerse en configuraciones que no sean la grilla de 4x4, por ejemplo, los elementos pueden estar en cualquier disposicion de dos o mas elementos. En algunas aplicaciones, puede ser ventajoso anadir un elemento el azar a la disposicion de los elementos de la RDA 34 (de forma tal que los elementos no queden ordenados en una grilla), para eliminar o reducir lobulos reticulados.

[0044] Si los elementos se direccionan mecanicamente, el espacio entre los elementos en la RDA 34 debe ser lo suficientemente grande para eliminar la posibilidad de bloqueo de los elementos adyacentes, por ejemplo, los elementos deben separarse lo suficiente entre si para que cada elemento pueda mantener una llnea de vista con la aeronave 32 segun se mueve en el cielo. Si el diametro de apertura del elemento es D, el espacio mlnimo entre los elementos es L, y el angulo de elevacion es 0, no ocurre bloqueo entre elementos adyacentes cuando las siguientes condiciones se satisfacen:

(Ec. 21)

[0045] En la representacion ejemplificativa de la FIG. 4, si D = 8 metros y el angulo de elevacion es 0 > 45°, no existira bloqueo si L > 11.3 metros. Por lo tanto, el espacio entre los elementos adyacentes en la RDA 34 puede tener cualquier largo mayor a 11,3 metros para evitar el bloqueo. En una representacion, el espacio entre los elementos puede ser de alrededor de 15 metros. Como se apreciara, la Ec. 21 puede usarse para calcular la distancia adecuada entre los elementos y aberturas de tamanos diferentes y/o para elevaciones diferentes.

[0046] En una representacion, cada elemento en la RDA 34 es una antena reflectora parabolica de 8 metros de diametro que es alimentada por una fuente de microondas de alta potencia de forma que la potencia irradiada por elemento en la RDA 34 es de 100 kW y la potencia total irradiada desde el conjunto de 4x4 es 1.6 MW.

[0047] La potencia puede proveerse de modo eficiente a la rectena en la aeronave 32 dividiendo las necesidades de potencia de la aeronave 32 en dos o mas secciones y equipando cada seccion con un faro, como un faro de radiofrecuencia, que irradia una senal piloto a la RDA 34. El faro hace que la irradiacion electromagnetica transmitida desde la RDA 34 sea direccionada electronicamente desde una seccion del ala a la otra. Las secciones diferentes del ala, por lo tanto, pueden ser iluminadas por un haz angosto desde la RDA 34 que puede reducir la cantidad de energla electromagnetica que cae entre los WPR y mejora la eficiencia de transferencia de energla general del sistema.

[0048] El lado inferior de un ala 40 de la aeronave 32 se ilustra esquematicamente en las FIG. 5A - 5C. El ala 40 se divide en tres secciones 42, 44, 46 en base a las necesidades de potencia de la aeronave 32. Un primer faro 48 se coloca en la primera seccion 42, un segundo faro 50 se coloca en la segunda seccion 44 y un tercer faro 52 se coloca en la tercera seccion 46. Como se apreciara, cada faro 48, 50, 52 se coloca con un WPR correspondiente. Se apreciara que el sistema puede incluir mas o menos secciones y faros de los ilustrados en las FIG. 5A - 5C. Tambien se ilustran en las FIG. 5A - 5C, varios elementos individuales 34a-d de la RDA 34. Para fines de

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simplicidad, se muestran cuatro elementos 34a-d, sin embargo, se apreciara que la RDA puede incluir cualquier numero de elementos, cada uno operando de la misma forma que los ilustrados en las FIG. 5a - 5C.

[0049] En la FIG. 5 A, la potencia de microondas se proporciona a la primera seccion 42 del ala 40 mediante la activacion del primer faro 48 y la desactivacion del segundo faro 50 y el tercer faro 52. El primer faro 48 irradia la senal piloto 54 que es recibida por cada elemento 34a-d en la RDA 34. Como se describio arriba en la FIG. I, cada elemento 34a-d conjuga la fase de la senal piloto 62. La senal conjugada de la fase es luego amplificada e irradiada desde cada elemento 34a-d en la direction del faro activa, que, en este ejemplo, esta en la direction del primer faro 48, por ejemplo, a lo largo de la ruta general de la senal piloto 54 recibida por cada elemento 34a-d. Las senales amplificadas 56 irradiadas desde cada elemento 34a-d en la cobertura de la RDA 34 alrededor del primer faro 48 y la primera seccion 42 del ala 40. Los vectores del campo electrico de las senales amplificadas 56 estan en fase y son de la misma polarization y por lo tanto se anaden vectorialmente para alimentar al WPR ubicado en la primera seccion 42 con una senal que es mayor a la senal emitida desde cualquier elemento en el conjunto.

[0050] En la FIG. 5B, la potencia de microondas se proporciona a la segunda seccion 44 del ala 40 mediante la activacion del segundo faro 50 y la desactivacion del primer faro 48 y el tercer faro 52. Cuando esten activados, el segundo faro 50 irradia una senal piloto 58 que es recibida por cada elemento 34a-d en la RDA 34. Como se describio arriba en la FIG. 1, cada elemento 34a-d conjuga la fase de la senal piloto 58. La senal conjugada de la fase es luego amplificada e irradiada desde cada elemento 34a-d en la direccion del segundo faro 50, por ejemplo, a lo largo de la ruta general de la senal piloto 58 recibida por cada elemento 34a-d en la RDA 34. Las senales amplificadas 60 irradiadas desde cada elemento 34a-d en la RDA 34 convergen alrededor del segundo faro 50 y la segunda seccion 44 del ala 40. Los vectores del campo electrico de las senales amplificadas 60 estan en fase y son de la misma polarizacion y, por lo tanto, se anaden vectorialmente para alimentar al WPR ubicado en la segunda seccion 44.

[0051] En la FIG. 5C, la potencia de microondas se proporciona a la tercera seccion 46 del ala 40 mediante la activacion del segundo faro 52 y la desactivacion del primer faro 48 y el segundo faro 50. Cuando este activado, el tercer faro 52 irradia una senal piloto 62 que es recibida por cada elemento 34a-d en la RDA 34 que conjuga y amplifica la senal piloto 62 e irradia la senal amplificada 64 desde cada elemento 34a-d en la direccion general del tercer faro 52, por ejemplo, a lo largo de la ruta de la senal piloto 62. Las senales amplificadas 64 irradiadas desde cada elemento 34a-d en la RDA 34 convergen alrededor del tercer faro 52 y la tercera seccion 46 del ala 40. Los vectores del campo electrico de las senales amplificadas 64 estan en fase y son de la misma polarizacion y, por lo tanto, se anaden vectorialmente para alimentar al WPR ubicado en la tercera seccion 46.

[0052] De esta manera, puede proveerse potencia de microondas a cualquier numero de secciones de rectena en el lado inferior del ala 40. Como se apreciara, siempre y cuando la aeronave permanezca dentro del haz de la RDA, el proceso por medio del cual se conmuta la position del haz de una seccion a la otra es enteramente electronico y no se requiere el direccionamiento mecanico del haz. Es mas, este mismo proceso puede ser usado para direccionar electronicamente la potencia de microondas a cualquier numero de WPR dispersos siempre y cuando todos los WPR esten dentro del haz irradiado por un elemento unico de la RDA. Como se describio en mas detalle debajo en la FIG. 12, si todos los WPR no caen dentro del haz irradiado por un elemento unico de la RDA, por ejemplo, si los WPR estan muy dispersos o si los WPR se mueven sobre un campo grande, entonces el direccionamiento mecanico puede usarse para apuntar mecanicamente cada elemento al objetivo.

[0053] En general, el equipo al cual cada WPR proporciona potencia requiere de una potencia promedio constante en su entrada. Para proporcionar un nivel de potencia constante en la entrada, cada WPR en el sistema de transmision de potencia inalambrico de haz conmutado debe implementar las funciones de almacenamiento y procesamiento de potencia, como se muestra esquematicamente en el modulo de procesamiento de potencia 66de la FIG. 6. El modulo de procesamiento de potencia 66 recibe pulsos de potencia 68desde la RDA con una rectena 70. Los pulsos de potencia 68 son aceptados, almacenados y procesados con un procesador de potencia 72. El procesador de potencia 72 produce un suministro de potencia de CC constante que puede ser usado para impulsar una carga electrica 74 que puede consistir de equipo electronico, motores electricos, etc. Por lo tanto, el procesador de potencia 66 convierte los pulsos de potencia recibidos desde la RDA en un suministro de potencia de CC constante.

[0054] Los resultados de aplicar la tecnica de haz conmutado a la aeronave de potencia de microondas 32 de la representation ilustrativa se muestran en la FIG. 7. El grafico en la FIG. 7 ilustra la densidad de la potencia calculada como una funcion de la posicion en el ala cuando el primer faro 48, segundo faro 50, y tercer faro 52 se ubican en y = -30 metros, y = 0 e y = + 30 metros a lo largo de la llnea central del ala, respectivamente. El grafico es un ploteo de la llnea de la densidad de potencia a lo largo de la llnea central del ala para cada iluminacion sucesiva de los faros arriba en las FIG. 5A - 5C.

[0055] En la FIG. 7, la curva 80 corresponde al perfil de densidad de potencia del ala 40 cuando se ilumina (o activa) el primer faro 48 y los faros segundo y tercero 50, 52 no estan activados, por ejemplo, como se describio arriba en la FIG. 5A. La curva 82 corresponde al perfil de densidad de potencia del ala 40 cuando se ilumina o

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activa el segundo faro 50 y los faros primero y tercero 48, 52 no estan activados, por ejemplo, como se describio arriba en la FIG. 5B. La curva 84 corresponde al perfil de densidad de potencia cuando se ilumina o activa el tercer faro 52 y los faros primero y segundo 48, 50 no estan activados, por ejemplo, como se describio arriba en la FIG. 5C.

[0056] La FIG. 7 tambien ilustra un promedio sopesado de tiempo de espera del perfil de densidad de potencia a lo largo de la lfnea central del ala entera 40 en la curva 86. El tiempo de espera es la cantidad de tiempo en el cual un faro en particular esta activado, por ejemplo, la cantidad de tiempo durante el cual una seccion particular del ala es iluminada con una irradiacion electromagnetica. La curva 86 representa el promedio sopesado obtenido mediante la aplicacion de un conjunto de pesos a las tres curvas 80, 82, 84 en base a la fraccion de tiempo para la cual cada faro esta activo. En el ejemplo ilustrado en las FIG. 5A - 5C, los pesos se escogen para ecualizar la potencia promedio provista a las tres secciones 42, 44, 46 de 30 metros en las cuales el ala de al aeronave 40 se divide en el ejemplo. Como se apreciara, los tiempos de espera pueden ser seleccionados o controlados por un operador, o pueden basarse en un esquema.

[0057] Los niveles de potencia instantaneos que se proporcionan cuando los faros primero, segundo y tercero 48, 50 y 52 estan activos se denotan debajo mediante Pi, P2, y P3, respectivamente. Representemos la fraccion de la primera seccion 42, es decir, la fraccion de tiempo durante la cual esta activo el primer faro 48. Asumiendo el mismo tiempo de espera para el tercer faro 52, el nivel de potencia promedio en el tiempo provisto a cada seccion 42,44, 46 es

P°v8 = aPx

IP2 (Ec. 22)

pp

PP

aP,

y que la potencia promedio total abastecida a la aeronave es

P,7 =ccP, +(1-2 a)Pi+aP,. (Ec. 23)

[0058] Si el tamano y ubicacion de cada WPR es simetrico con respecto al eje del ala paralelo en la direccion del vuelo, sera razonable asumir que, en cuyo caso el valor de Pi « P3 se determina estableciendo y resolviendo la ecuacion resultante para P"va = P2a#a; uno obtiene

= P%

& Pi + 2 P2 (Ec. 24)

[0059] Los experimentos numericos confirman que Pi « P3 y que casi una potencia igual se proporciona a cada seccion 42, 44, 46 cuando el haz esta en la primera seccion 42 y la tercera seccion 46 34,8% del tiempo (a = 0,348) y en la segunda seccion 44 30,4% del tiempo. En base a estas condiciones, se proporcionan 44.0 kW a la primera, segunda y tercera secciones 42, 44, 46. La potencia total provista a la aeronave 32 es de 132.1 kW, que es el 8,26% del 1.6 MW irradiada por la RDA 34.

[0060] La eficiencia de transmision, por ejemplo, la proportion de la potencia total provista a la aeronave 32 para la potencia total por la RDA 34 puede aumentarse al incrementar el diametro de cada elemento en la RDA para reducir el ancho del haz o aumentar el numero de elementos en la RDA.

[0061] La FIG. 8 muestra el efecto de un tamano de apertura variable de desempeno de la RDA 34 4x4 de la representation ilustrativa. En la FIG. 8, la eficiencia de transferencia de potencia se calcula como una funcion del diametro de apertura para un conjunto de antenas 4x4, cada una separada por 15 metros en una direccion X y por 15 metros en una direccion Y. El tiempo de espera sopesado para cada punto de datos se calcula utilizando la Ec. 24 para ecualizar la transferencia de potencia a cada una de las tres secciones de la aeronave 42, 44, 46.

[0062] Como esta ilustrado por el grafico en la FIG. 8, la eficiencia de transferencia de potencia aumenta mediante el incremento del tamano de cada apertura. Como se analizo anteriormente, existe un lfmite para el diametro de apertura maximo impuesto por la geometrfa. Los lfmites estan cuantificados por la Ec. 19. Para una separation de 15 metros, el diametro de apertura maximo es de 10,6 metros.

[0063] La FIG. 9 muestra el efecto de aumentar el numero de elementos en la RDA en la eficiencia de transferencia de potencia. Al igual que en la representacion ilustrativa, el conjunto consiste de aperturas de 8 metros con una separacion de apertura a apertura de 15 metros en la configuration NxN. Los resultados de variar el numero total de elementos del conjunto N2 se representan en la FIG. 9. Como se muestra en la FIG. 9, la eficiencia de la transferencia de potencia aumenta inicialmente segun se anaden elementos al conjunto. Sin embargo, la eficiencia de transferencia de potencia se estanca una vez que N2 > 500.

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[0064] En la representacion ilustrativa de la aeronave HALE 32, substancialmente la misma cantidad de potencia se abastece constantemente a cada uno de los tres WPR. Sin embargo, se apreciara que la provision de los distintos niveles de potencia de cada uno de los tres WPR y los distintos niveles de potencia que varlan segun la asignacion de potencia, es posible. La implementacion de una asignacion de potencia dinamica requiere de un bucle de retroalimentacion entre el transmisor y cada WPR, como puede notarse.

[0065] Por ejemplo, en el contexto de la representacion ilustrativa, suponga que cada uno de los tres WPR en la aeronave impulsada por microondas 32 tiene requisitos de potencia que varlan en el tiempo. Permita las fracciones del tiempo de espera indicadas por ai, a2, y a3. El circuito de deteccion de potencia incorporado en la electronica de acondicionamiento de potencia alimentado por cada WPR puede monitorear las salidas de potencia al instante y promediadas en el tiempo del WPR correspondiente. Esta informacion, con el requisito de potencia promedio, se transmite al RDA 34. La RDA 34 incorpora uno o mas receptores para recibir senales, y circuitos para calcular una funcion de error en base a la diferencia entre la salida de potencia de cada WPR y el requisito de potencia de la electronica de acondicionamiento de potencia correspondiente.

[0066] Por ejemplo, permitir que la funcion de error para el WPR kth sea Sk = p™(Uire - p°ut, donde Pgutes la potencia de salida promedio del WPR kth WPR ay pkre(Uire es la potencia promedio requerida. Si la potencia promedio recibida, es mas de la requerida, 'k < 0, y la fraccion de tiempo de espera correspondiente ak (donde k = 1, 2, o 3) se reducen hasta |'k|<'threshold, donde Sthreshold es una constante positiva que indica el valor maximo aceptable de |'k|. Si la potencia recibida es menor de la requerida, |'k| > 0, y la fraccion del tiempo de espera correspondiente ak (donde k = 1, 2, o 3) se incrementa hasta que |'k| < Sthreshold. Los conocedores en la materia notaran que pueden usarse otras funciones de error y otros tipos de bucles de retroalimentacion implementados entre cada WPR y la RDA.

[0067] El aspecto de gran resistencia de la aeronave HALE requiere de un sistema de transmision de potencia inalambrico de muy alta confiabilidad. El sistema de transmision de potencia inalambrica del haz conmutado descrito por este medio satisface este requisito por medio de la distribution de la funcion de generation de potencia de microondas entre muchos elementos de generacion de potencia separados en la RDA 34. Cada elemento de la RDA 34 genera e irradia su propia potencia. Entonces, si el desempeno de un elemento se degrada, si el elemento falla completamente, o si el elemento esta bloqueado o de otra forma se previene la transmision de potencia al WPR, el desempeno del sistema se degrada lentamente.

[0068] Como se describio arriba, la FIG. 7 muestra que se proporcionan 132.1 kW a la aeronave 32 cuando todos los elementos del conjunto 34a-d funcionan normalmente. Por lo tanto, la potencia provista a la aeronave excede el requisito de provision de potencia de 100 kW. Se precisara capacidad en exceso del sistema (aproximadamente 32.1 kW) si fallan uno o mas elementos.

[0069] La densidad de la potencia en el evento de una falla de un elemento al azar unico se muestra en la FIG. 10. En esta instancia en particular, la potencia total suministrada en el caso de falla de un elemento unico es de 117.5 kW, como se indica en la curva 86'. Como se muestra en la FIG. 10, la potencia total 86' se divide de forma tal que se suministren 39.0 kW a la primera section 42 (curva 80'), 39.7 kW se suministren a la segunda section 44 (curva 82'), y 39.1 kW se suministraron a la tercera seccion 46 (curva 84') utilizando el mismo tiempo utilizado para generar la FIG. 8.

[0070] La densidad de la potencia en el evento de dos fallas de un elemento al azar se muestran en la FIG. 11. En esta instancia en particular de dos fallas de elementos al azar, la potencia total suministrada al ala 40, como se indica en la curva 86” es de 103.9 kW. Como se muestra en la FIG. 11, 34.2 kW se suministran a la primera seccion 42 (curva 80”), 35.4 kW se suministran a la segunda seccion 44 (curva 82”), y 34.2 kW se suministran a la tercera seccion 46 (curva 88"). Por lo tanto, el sistema ejemplar tiene una redundancia suficiente incorporada que puede continuar cumpliendo el requisito de potencia suministrada si fallan dos elementos al azar en el RDA 34.

[0071] Ahora, en la FIG. 12, se ilustra un diagrama esquematico de un sistema de transmision de potencia inalambrica de haz conmutado completo 100 en el contexto de una aeronave impulsada a microondas 101. El lado inferior de un ala 102 en la aeronave 101 incluye tres faros 104, 106, 108. Cada faro 104, 106, 108 esta asociado con un WPR diferente en la aeronave 101. En la FIG. 12, el primer faro 104 esta activo y el segundo faro 106 y el tercer faro 108 estan inactivos. El primer faro 104 irradia una senal piloto 110 que es recibida por cada elemento de la RDA 112.

[0072] Aunque solamente se muestran dos elementos 112a, 112b de la RDA, se observara que el RDA puede incluir cualquier numero de elementos y, por ejemplo, puede ser un conjunto de elementos 4x4. Cada elemento 112a, 112b incluye una antena receptora de baja ganancia 114 para la reception de la senal piloto 110 y el receptor de la senal piloto y el conjugador de fase 116 (ademas conocidos como una "unidad receptora") tienen un circuito para recibir y derivar una senal conjugada de fase desde la senal piloto 110 por ejemplo, como se describio arriba en la FIG. 2.

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[0073] El receptor de la senal piloto/Conjugador de la fase 116 incluye un circuito conjugador de la fase (tambien conocido como "PCC", del ingles Phase-Conjugating Circuit). El Circuito conjugador de fase (PCC) requiere de una senal de referencia de fase para conjugar la fase extralda de la senal piloto 110. La senal de referencia de la fase se suministra por medio de un circuito de distribucion de fase de referencia 122. El circuito de distribucion de fase de referencia 122 recibe la senal piloto 110 del baro activado 104 por medio de una antena receptora 111. El circuito de distribucion de la fase de referencia 122 amplifica y procesa la senal piloto 110 y luego divide y distribuye la senal de referencia amplificada y procesada a cada elemento 112a, 112b en la RDA 112. La senal de referencia procesada puede oscilar al doble de la frecuencia que la senal piloto 110 como se describe arriba en las FIG. 2 y 3, por ejemplo. Entonces, para un conjunto de N elementos, la senal piloto amplificada se divide en N senales diferentes, cada una direccionada a un elemento diferente en la RDA. Las senales de referencia se transmiten a un puerto de referencia de receptor de senal piloto/conjugador de fase 116, de forma que la senal de referencia llega a cada PCC respectivo con la misma fase. La senal de referencia, por lo tanto, proporciona una llnea de referencia para la conjugation de la fase extralda de la senal piloto 110 recibida en cada elemento individual en la RDA.

[0074] El PCC para cada elemento 112a, 112b de la RDA se ubica en el receptor de la senal piloto y el conjugador de fase 116. La longitud de cada llnea de transmision con la senal de referencia de la fase desde la unidad de distribucion 122 a cada receptor de la senal piloto y conjugador de la fase 116 debe, entonces, ser igual a otro o estar dentro de una fraction de longitud de onda para cada elemento en la RDA. Esto puede resultar diflcil para un conjunto grande en el que los elementos estan dispersos en un area amplia.

[0075] Como alternativa, el PCC para cada elemento puede ubicarse cerca de la unidad de distribucion de la fase de referencia 122. Este tipo de disposition es conocida como "sincronizacion central" como se describe en Chernoff, R.C., “Large Active Retrodirective Arrays for Space Applications,” IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. AP-27, No. 4, pag. 489-496, Julio de 1979. Cuando se utiliza un esquema de distribucion de fase de sincronizacion central para ecualizar las longitudes de las llneas de transmision que portan senales entre los PCC y los elementos del conjunto. Ademas, las discrepancias en la longitud de la llnea entre el distribuidor de la fase de referencia 122 y los PCC se ve compensada para el PCC de la misma forma que las diferencias de longitud de ruta entre elementos del conjunto individual y el haz activo, en esencia, la longitud de la llnea de transmision que lleva la senal piloto recibida desde la antena receptora 114 al conjugador receptor de la senal piloto y de fase 116 se anade a la distancia rk entre el faro activo y la antena receptora 114 para el elemento kth de la RDA.

[0076] La senal de la fase conjugada se transmite a un amplificador 118. El amplificador 118 puede ser un amplificador Klystron, un amplificador de tubo de onda de transferencia, un amplificador de estado solido, un amplificador direccional Magnetron, un amplificador Gyroklystron, u otro amplificador, como sera notara un conocedor en la materia.

[0077] El amplificador 118 amplifica la senal conjugada y transmite la senal amplificada a una antena de alta ganancia 120 a traves de una llnea de transmision 124. La llnea de transmision puede ser una gula de ondas o una llnea de transmision coaxial, u otro tipo de llnea de transmision dependiendo de la frecuencia y del nivel de potencia de la senal amplificada. En general, se utiliza una gula de ondas cuando deben transmitirse grandes cantidades de potencia. Puede usarse una llnea de transmision coaxial si el requisito de transmision de potencia no es demasiado alto, de hasta unos pocos kilovatios. A frecuencias en la banda W (por ejemplo, 75-111 GHz) y mayores, una onda de gulas u onda de gulas de haz serla adecuada, como apreciara alguien conocedor en la materia.

[0078] La antena de alta ganancia 120 irradia la senal conjugada de la fase amplificada 126 de vuelta a la section de la aeronave con el faro activado, que en el ejemplo de la FIG. 12 es el faro 104. Cada antena de alta ganancia 120 irradia en la direction en la que se apunta en el caso de una antena direccionada mecanicamente, o en la direction en la que el haz es direccionado electronicamente en el caso de antenas en fase. Para proporcionar una portion significativa de la potencia irradiada 126 a la aeronave, la antena 120 puede ser una antena de haz angosto de alta ganancia. Las senales conjugadas de fase amplificada 126 desde la cobertura de la RDA convergen en el faro activo 104 con la misma fase y polarization y se anaden vectorialmente, o se acumulan colectivamente, en el faro 104 para alimentar inalambricamente al WPR asociado con dicha seccion del ala 102.

[0079] Para que la aeronave 101 reciba potencia, la aeronave 101 debera permanecer dentro del haz irradiado por la RDA 112. Por ejemplo, si la aeronave 101 se mueve fuera del haz irradiado desde un elemento en la RDA 112, la potencia provista a la aeronave 101 puede ser insuficiente para mantener el vuelo u operar los sistemas en la aeronave 101. Cada elemento en el conjunto 112a, 112b, por lo tanto, es admitido por un pedestal movil 130 que es capaz de mover la antena de transmision 120 de acuerdo con la information de rastreo recibida desde la aeronave 101.

[0080] En una representation, cada elemento de la RDA es un conjunto de antenas en fase (tambien conocidas como un "conjunto direccionado electronicamente"), que consiste de un gran numero de elementos de antenas

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pequenas cuyas dimensiones verticales y horizontales estan en el orden de casi la mitad de la longitud de onda a una longitud de onda completa. Debido al tamano pequeno de elementos, cada elemento irradia un haz ancho. El haz irradiado por el conjunto puede direccionarse a cualquier lugar dentro del haz de un elemento unico. Por lo tanto, si el WpR de destino se esta moviendo, y el WPR transmite su ubicacion a la RDA, cada elemento de la RDA puede computar las fases que deben aplicarse a cada elemento del conjunto en fase para direccionar el haz en la direccion deseada. Estas fases, que estan separadas y son independientes de las fases conjugadas necesarias para implementar una RDA, generalmente son diferentes para cada elemento de un conjunto de antenas en fase. Las fases conjugadas se aplican a cada elemento de la RDA. Si los elementos en la rDa estan en fase, entonces la fase conjugada es una fase general que sera la misma para todos los elementos del conjunto en fase.

[0081] La posicion de la aeronave 101 con relacion a cada elemento 112a, 112b en la RDA puede rastrearse de muchas formas diferentes. Por ejemplo, la aeronave 101 puede incluir la electronica a bordo que retransmite la posicion de la aeronave 101 a cada elemento en el conjunto. La electronica a bordo, por ejemplo, puede incluir un faro de rastreo 132, como un faro de radiofrecuencia, que emite una senal de rastreo 134, como pulsos de emulacion de eco-radar, que pueden ser rastreados por un radar o un receptor de rastreo 138 colocado con cada elemento del conjunto 112a, 112b. La electronica a bordo tambien puede tomar la forma de un receptor del Sistema de posicionamiento global (GPS, del ingles Global Positioning System) y un enlace de datos, que retransmite la informacion posicional precisa al receptor de rastreo 138, por ejemplo, a traves del faro de rastreo 132. La electronica a bordo puede rastrear la posicion de una aeronave 101 con relacion a la RDA por GPS. Si los elementos de la RDA utilizan el direccionamiento mecanico para apuntar cada antena en la direccion deseada, la informacion posicional recibida a traves de los pulsos de emulacion del eco-radar 134 de la aeronave 101 pueden usarse para derivar los comandos de senalizacion para cada elemento, que son retransmitidos a una unidad de control de pedestal 140 para mover el pedestal 130 y apuntar la antena de transmision 120 a la aeronave 101.

[0082] Cada elemento de la RDA esta equipado con una unidad de control local 142 que se conecta a la unidad de control de pedestal 140, al amplificador de alta potencia 118, y a un comando central y unidad de control 144. Cada unidad de control local 142 monitorea el funcionamiento de los componentes clave del conjunto 112a, 112b. En particular, el control local 142 monitorea el pedestal 130 y la unidad de control del pedestal 140 para garantizar el funcionamiento adecuado y monitorea el funcionamiento del amplificador de alta potencia 118. En el caso de una falla, se envla un aviso al comando central y a la unidad de control 144, que inicia dicha accion, como un apagado del elemento del conjunto relacionado y la activacion de un elemento del conjunto redundante.

[0083] El comando central y la unidad de control 144 incluyen una antena 146 para el control y comunicacion con la aeronave 101 con transmisiones 148. La unidad de control central 144 monitorea el funcionamiento de cada elemento en la RDA y controla el funcionamiento de la aeronave 101.

[0084] La representacion ilustrativa utiliza antenas de transmision y recepcion separadas que funcionan a la misma frecuencia. Aquellos conocedores en la materia reconoceran que pueden usarse frecuencias diferentes para la senal piloto 110 irradiadas por cada faro activo y la senal que lleva la potencia 126 irradiada por el sistema de transmision de potencia inalambrico de haz conmutado descrito por este medio.

[0085] Como se describio arriba en la FIG. 12, si cada elemento de la RDA es un conjunto de antenas en fase, entonces cada elemento puede equiparse con una unidad de control local conectada a una unidad de control de pedestal, al menos un amplificador de alta potencia, y el comando central y la unidad control. En dicha representacion, no se requiere la direccion mecanica para senalar o apuntar a los elementos del conjunto en el objetivo deseado. La unidad de control puede recibir la ubicacion del faro activo en el espacio tridimensional desde la senal piloto y derivar la fase adecuada para cada elemento individual en el conjunto para que el haz o la irradiacion electromecanica desde cada elemento en el conjunto converja y se anada vectorialmente en el faro activo.

[0086] En una representacion, el conjunto en fase se implementa como un conjunto activo, en el cual cada elemento de la antena es impulsado por un amplificador de radiofrecuencia correspondiente, que normalmente es un amplificador en estado solido. En otra representacion, el conjunto en fase se construye utilizando una fuente de radiofrecuencia y una red de alimentacion corporativa con variadores de fase aplicando las variaciones de fase requeridas en la entrada a cada elemento de antena.

[0087] Tambien se observara que aunque se describio en principio con respecto al impulso de una aeronave, el sistema de transmision inalambrico de haz conmutado puede utilizarse en cualquier numero de representaciones, por ejemplo para transmitir potencia entre un cuerpo de agua y una isla o bote, o para transmitir potencia entre un valle u otra region de diflcil acceso, o para transmitir irradiacion electromagnetica desde el espacio exterior a uno o mas receptores de potencia inalambricos con base en la tierra.

[0088] En el ejemplo de la FIG. 13, se ilustra el sistema de transmision inalambrico de haz conmutado 200 transmitiendo potencia desde un primer ambito 202 a un segundo ambito 204 por ejemplo, desde una porcion de tierra 202 a traves de un cuerpo de agua 206 a una porcion de tierra. En el ejemplo ilustrado, el primer ambito

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incluye una RDA 208 que consiste de tres elementos 208a-c y el segundo ambito 204 incluye tres WPR dispersos 210, 212, 214, cada uno colocado con un faro respectivo 216, 218, 220.

[0089] Como se describe arriba, los faros respectivos se activan/desactivan para direccionar electronicamente la senal a los WPR. En el ejemplo ilustrado, el faro 216 esta "activo" o activado e irradia una senal piloto 222. La senal piloto 222 se irradia a traves del cuerpo de agua 206 donde es recibida por la RDA 208. Cada elemento 208a-c recibe y extrae la fase de la senal piloto 222. Es mas, cada elemento conjuga la fase de la senal piloto extralda y forma una senal conjugada amplificada 224. La senal conjugada amplificada 224 se irradia desde cada elemento 208a-c de la RDA 208 de vuelta por la ruta de la senal piloto 222 en la direccion del faro activo 216 de forma que las senales irradiadas 224 converjan en el faro activo 216 y sean recibidas por el WPR 210. Los otros faros 218, 220 en los otros WPR 212, 214 pueden de modo similar ser activados y desactivados para direccionar electronicamente la senal a los WPR 212, 214, por ejemplo, de forma similar a la descrita arriba con respecto a las FIG. 5A-5C.

[0090] En otra representacion, el sistema de transmision de potencia inalambrico puede ser utilizado para

transmitir irradiacion electromagnetica desde una fuente remota a al menos un receptor de potencia inalambrico, por ejemplo, para alimentar inalambricamente un objeto en la Tierra u otro planeta, la luna u otro objeto en el

espacio desde el espacio exterior. Como se describe arriba, cada receptor de potencia inalambrico puede

colocarse con un faro que irradia una senal de portador de alta frecuencia, como un haz laser, con una senal piloto impresa o transportada en la senal del portador de alta frecuencia. El sistema ademas incluye al menos una antena transmisora. La antena transmisora incluye una unidad receptora que recibe una senal de portador de alta frecuencia y un circuito para extraer la senal piloto de la senal del portador, como se describio arriba. La antena de transmision emite irradiacion electromagnetica desde la fuente electromagnetica en la direccion del faro de forma que las senales transmitidas desde la cobertura de la antena de transmision convergen y se anaden vectorialmente en el faro para transmitir potencia al receptor de potencia inalambrico.

[0091] Aunque se ha mostrado y descrito la invencion con respecto a cierta(s) representacion o representaciones

preferida(s), es obvio que alteraciones y modificaciones equivalentes se le ocurriran a otros conocedores en la

materia al leer y comprender esta especificacion y los diagramas adjuntos. En particular con respecto a las

distintas funciones realizadas por los elementos descritos arriba (componentes, conjuntos, dispositivos, composiciones, etc.), los terminos (incluyendo una referencia a los "medios") utilizados para describir dichos elementos tienen por objetivo corresponder, a menos que se indique de otro modo, a cualquier elemento que realice la funcion especificada del elemento descrito (es decir, que sea funcionalmente equivalente), aunque no estructuralmente equivalente a la estructura divulgada que realiza la funcion en la representacion o representaciones de ejemplo ilustradas de la invencion. Ademas, si bien una caracterlstica particular de la invencion puede haber sido descrita arriba con respecto a solamente una o mas de las distintas representaciones ilustradas, dicha caracterlstica puede combinarse con una o mas de las otras caracterlsticas de otras representaciones, de ser deseado, y que sean ventajosas para una aplicacion dada o particular.

Claims

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Reivindicaciones

1. Un sistema de transmision de potencia inalambrico de haz conmutado, que comprende: al menos una fuente de irradiacion electromagnetica;

una pluralidad de receptores de potencia inalambricos cada uno colocado con un haz(48, 50, 52) que irradia una senal piloto (54, 58, 62) cuando un haz A esta en el estado activo; un conjunto de antenas de transmision (34 a-d) que recibe la senal piloto A desde el faro activo (48, 50, 52) que emite radiacion electromagnetica (56, 60, 64) de al menos una fuente de irradiacion electromagnetica en la direccion del receptor de potencia inalambrico colocado con el haz (48, 50, 52) en estado activo,

en el que la direccion de la irradiacion electromagnetica irradiada (56, 60, 64) se conmuta a los receptores de potencia inalambricos en base a dicho faro (48, 50, 52) en estado inactivo; caracterizado porque

en el que los receptores de potencia inalambricos y los faros(48, 50, 52) estan en la aeronave;

en el que los faros (48, 50, 52) se activan sucesivamente para dirigir sucesivamente la radiacion

electromagnetica (56, 60, 64) a receptores de potencia inalambricos diferencias en la aeronave, y

donde las antenas de transmision son (34, a-d) antenas retrodirectivas que son direccionadas al menos en

parte electronicamente de modo sucesivo a receptores de potencia inalambrica diferentes en la aeronave.
2. El sistema de potencia inalambrico de haz conmutado de la reivindicacion 1 ademas incluye:

una antena de recepcion colocada con cada antena de transmision (34 a-d) que recibe la senal piloto irradiada desde el faro (48, 50, 52) en el estado activo; y

una unidad de recepcion conectada a cada antena de recepcion que recibe y conjuga la senal piloto (54, 58, 62) y transmite la senal conjugada a la fuente de irradiacion electromagnetica.
3. El sistema de potencia inalambrico de haz conmutado de la reivindicacion 2,

ademas incluye un modulo de procesamiento de potencia que convierte los pulsos de la potencia recibida desde al menos una fuente de irradiacion electromagnetica a un suministro de potencia constante; donde la senal piloto (54, 58, 62) se transmite a traves de al menos un portador de alta frecuencia y la primera unidad receptora incluye el circuito para extraer la senal piloto (54, 58, 62) desde el portador de alta frecuencia.
4. El sistema de potencia inalambrico del haz conmutado de cualquier reivindicacion de 1 a 3 en donde la senal piloto (54, 58, 62) irradiada desde el faro (48, 50, 52) en el estado activo esta a la primera frecuencia; y

en donde el conjunto de antenas de transmision irradia energla electromagnetica a una segunda frecuencia.
5. El sistema de transmision de potencia inalambrico de haz conmutado de cualquier reivindicacion de la 1 a la 4 en donde el conjunto de antenas de transmision comprende al menos dos antenas de transmision cuyos campos electromagneticos irradiados tienen la misma polarizacion.
6. El sistema de potencia inalambrico de cualquier reivindicacion de la 1 a la 5 ademas comprende un faro de rastreo que irradia una senal de rastreo indicativa de una ubicacion del faro.
7. El sistema de potencia inalambrico de la reivindicacion 6 ademas incluye:

una unidad de pedestal movible que soporta cada unidad de control de pedestal de antena de transmision acoplado a cada unidad de pedestal movible; y

una segunda unidad receptora que recibe la senal rastreadora irradiada desde el faro rastreador y proporciona information rastreadora a la unidad de control del pedestal para apuntar la antena transmisora (34 a-d) al faro rastreador si el faro activo (48,50,52) queda fuera del campo de vista de la antena transmisora (34 a-d).
8. El sistema de potencia inalambrico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que ademas comprende una llnea de transmision conectada a cada fuente amplificadora de irradiacion electromagnetica y cada antena transmisora (34 a-d) en la cual la llnea de transmision transporta la irradiacion electromagnetica desde al menos una fuente de irradiacion electromagnetica a cada antena transmisora (34 a-d).
9. El sistema de potencia inalambrico de cada reivindicacion de 1 a 8 por medio del cual el conjunto de antenas transmisoras comprende un conjunto retrodirectivo de elementos de la antena.
10. Un metodo de potencia transmisora inalambrico desde un conjunto retrodirectivo a un conjunto de receptores de potencia inalambricos en una aeronave, el metodo comprende:

(i) la activation de un faro (48, 50, 52) en un receptor de potencia inalambrico en la aeronave mediante la irradiacion de una senal piloto (54, 58, 62) sin el faro (48, 50, 52).

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(ii) recepcion de la senal piloto (54, 58, 62) extrayendo la fase de la senal piloto (54, 58, 62) que comprende la formacion de una senal conjugada en una unidad receptora en cada elemento en el conjunto retrodirectivo;

(iii) amplificacion de cada senal conjugada con un amplificador;

(iv) irradiacion de cada senal amplificada (48, 50, 52) en la direction del faro activado con una antena de transmision en cada elemento en el conjunto retrodirectivo;

(v) recepcion de la senal amplificada con el receptor de potencia inalambrica que se coloca con el faro activado (48, 50, 52);

(vi) desactivacion del faro activado (48,50, 52) mediante la extincion de la senal piloto (54, 58, 62) y repitiendo los pasos (i) - (v) para un faro/en un receptor de potencia inalambrico diferente en la aeronave; y

en el cual la irradiacion de cada senal amplificada ademas comprende la irradiacion de la senal amplificada de forma tal que las senales irradiadas de cada antena transmisora (34 a-d) se anadan en fase sucesivamente en faros activados diferentes (48, 50,52) de ese modo direccionando la senal amplificada electronicamente entre los receptores de potencia inalambricos.
11. El metodo en la reivindicacion 10, en el cual se activa un faro (48, 50, 52) comprende la irradiacion de una senal piloto desde el faro (48, 50, 52) en la primera secuencia, y en el cual se recibe la senal piloto (54, 58, 62) y extrae la fase de la senal piloto (54, 58, 62) que comprende la formacion de una senal conjugada en una segunda frecuencia con cada unidad receptora.
12. El metodo de la reivindicacion 10 o reivindicacion 11, en el cual cada receptor de potencia inalambrica tiene un requerimiento de potencia promedio, el metodo ademas comprende la activation del faro (48, 50, 52) asociado con cada receptor de potencia inalambrico durante un periodo de tiempo para cumplir con el requisito de potencia promedio.
13. El metodo de la reivindicacion 12, en el cual los faros (49, 50, 52) se activan y desactivan en secuencia para cumplir con los requisitos de potencia promedio de cada receptor de potencia inalambrico en el conjunto de receptores de potencia inalambrica.
14. El metodo de la reivindicacion 12 o reivindicacion 13, en el cual cada receptor de potencia inalambrico recibe la cantidad real de potencia, el metodo ademas comprende:

la comparacion del requisito de la potencia promedio para cada receptor de potencia inalambrico con la potencia recibida por cada receptor de potencia inalambrico; y

ajustando el periodo de tiempo que cada faro (48, 50, 52) esta activado para cumplir con los requisitos de potencia promedio de cada receptor de potencia inalambrico.
15. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el cual cada elemento en el conjunto esta asociado con una unidad de rastreo, el metodo ademas comprende los pasos de:

irradiacion de una senal de rastreo desde un faro rastreador colocado con al menos un recibiendo la senal de rastreo con cada unidad de rastreo; y

moviendo las antenas transmisoras (34 a-d) en respuesta a la senal de rastreo para apuntar a las antenas en la direccion del faro rastreador.