ES2628633T3 - Formador multihaz de dos dimensiones, antena que consta de dicho formador multihaz y sistema de telecomunicación por satélite que consta de dicha antena - Google Patents

Formador multihaz de dos dimensiones, antena que consta de dicho formador multihaz y sistema de telecomunicación por satélite que consta de dicha antena Download PDF

Info

Publication number
ES2628633T3
ES2628633T3 ES13701118.5T ES13701118T ES2628633T3 ES 2628633 T3 ES2628633 T3 ES 2628633T3 ES 13701118 T ES13701118 T ES 13701118T ES 2628633 T3 ES2628633 T3 ES 2628633T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
stage
bfn
internal
sources
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13701118.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Hervé Legay
Ronan Sauleau
Mauro Ettorre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Thales SA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Rennes 1, Thales SA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Application granted granted Critical
Publication of ES2628633T3 publication Critical patent/ES2628633T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2664Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture electrically moving the phase centre of a radiating element in the focal plane of a focussing device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H01Q19/138Parallel-plate feeds, e.g. pill-box, cheese aerials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0031Parallel-plate fed arrays; Lens-fed arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Formador multihaz de dos dimensiones, caracterizado porque: - consta de una primera etapa de formación de haces destinada a sintetizar unos haces focalizados en una primera dirección X del espacio y una segunda etapa de formación de haces destinada a focalizar los haces formados por la primera etapa según una segunda dirección Y del espacio, estando las dos etapas conectadas entre sí; - cada etapa consta al menos de dos estructuras (P11, P12), (P21, P22) planas multicapa superpuestas una sobre otra; - cada estructura (P11, P12, P21, P22) multicapa de la primera etapa y de la segunda etapa consta de un reflector (16) interno que se extiende transversalmente al plano de la estructura multicapa, al menos de dos primeras fuentes (15) internas dispuestas delante del reflector (16) interno y respectivamente unidas a dos primeros puertos (27, 26) de entrada/salida alineados a lo largo de un primer eje (V, V') de la estructura multicapa, al menos de dos segundas fuentes (18) internas dispuestas en un plano focal del reflector (16) interno y respectivamente unidas a dos segundos puertos (25, 28) de entrada/salida alineados a lo largo de un segundo eje (U, U') de la estructura multicapa perpendicular al primer eje (V,V'); - las dos segundas fuentes (18) internas de la misma estructura (P11) multicapa, respectivamente (P12), de la primera etapa de formación de haces están respectivamente unidas a dos primeras fuentes (15) internas de dos estructuras (P21), (P22) multicapa diferentes de la segunda etapa de formación de haces por medio de unos puertos (25, 26) de entrada/salida, llamados puertos de unión, a los cuales están respectivamente conectadas las segundas y las primeras fuentes (18, 15) internas.

Description

imagen1
imagen2
imagen3
imagen4
imagen5
imagen6
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
En la emisión, se aplica una señal de excitación en una de las segundas fuentes 18 internas del tramo de BFN, y a continuación se refleja en el reflector 16 interno. La energía de la señal reflejada por el reflector 16 interno se propaga en el medio de propagación de tres placas y a continuación se reparte em todas las primeras fuentes 15 internas del tramo de BFN. Las primeras fuentes 15 internas transmiten esta energía en forma de haces de señales a los primeros puertos 27 de entrada/salida a los cuales están respectivamente unidas.
Los puertos 27 de entrada/salida unidos a las primeras fuentes 15 internas están dispuestos en una misma línea paralela a la dirección V, los haces de señales emitidas en cada primer puerto 27 de entrada/salida del tramo BFN se focalizan según una única dimensión del espacio, por ejemplo paralela a la dirección Y, y forman una línea de zonas de cobertura en tierra llamadas puntos. El número de puntos formado en el suelo es igual al número de puertos 25 de entrada/salida colocados en el plano focal del reflector 16 interno del tramo de BFN.
En la figura 2b, se representan cuatro puertos 27 de entrada/salida en la primera capa 11 de sustrato y dos puertos 25 de entrada/salida en la segunda capa 13 de sustrato lo que permite elaborar dos haces diferentes que corresponden a dos direcciones de apuntamiento diferentes y a la formación de dos puntos en tierra.
Al estar los puertos 27 de entrada/salida unidos a las primeras fuentes 15 internas de un mismo tramo de BFN dispuestos según una misma línea, los puntos formados en tierra por un tramo de BFN están alineados.
La capa 9 de sustrato o las primeras y segundas capas 11, 13 de sustrato del tramo de BFN pueden constar de un dieléctrico. En este caso, el tramo de BFN se puede realizar utilizando la tecnología de las tarjetas de circuitos impresos PCB (en inglés Printed Circuit Board). Según esta tecnología, conocida con el nombre SIW (en inglés: Substrate Integrated Waveguide) o con el nombre de laminado (en inglés: laminated), el reflector 16 interno, las paredes transversales de las primeras fuentes 15 internas y, llegado el caso, de las segundas fuentes 18 internas, y las paredes transversales de las guías 19, 20 de onda se realizan disponiendo de forma regular unos agujeros metalizados que atraviesan la o las capas 9, 11, 13 de sustrato y que unen las placas metálicas superior 10 e inferior 14, respectivamente las placas superior 10 e intermedia 12, y/o las placas intermedia 12 e inferior 14. La utilización de unos medios de propagación dieléctricos de tres placas permite obtener un formador multihaz muy compacto y con unas dimensiones reducidas. Las excitaciones de los puertos de entrada/salida de las fuentes de microondas internas se realizan por tanto mediante unas transiciones. Sin embargo, esta tecnología induce unas pérdidas de propagación que deben compensarse mediante unos amplificadores dispuestos aguas arriba de las primeras fuentes 15 internas del tramo de BFN.
Según una variante de realización especialmente ventajosa de la invención, la capa 9 de sustrato o las primeras 11 capas de sustrato y las segundas capas 13 de sustrato del tramo de BFN pueden constar de un medio dieléctrico con un gradiente de permitividad dieléctrica, disminuyendo la permitividad dieléctrica progresivamente del reflector 16 interno hacia las primeras fuentes 15 internas y las segundas fuentes 18 internas. A título de ejemplo no limitativo, como se representa en la figura 2c, el gradiente de permitividad dieléctrica se puede obtener utilizando un material dieléctrico con una primera permitividad 1 dieléctrica y que consta de unas inclusiones 22 de un material dieléctrico diferente con una permitividad 2 dieléctrica más baja que la primera permitividad 1 dieléctrica. Para no perturbar la propagación de las señales destinadas a propagarse en el tramo de BFN, las inclusiones 22 deben tener unas dimensiones b inferiores a la longitud de onda de dichas señales y las distancias d que separan dos inclusiones consecutivas deben ser inferiores a la longitud de onda de dichas señales. La densidad de las inclusiones aumenta desde el reflector 16 hacia las primeras fuentes 15 internas y las segundas fuentes 18 internas del tramo de BFN para que la permitividad dieléctrica disminuya cada vez más al acercarse a las primeras fuentes 15 internas y a las segundas fuentes 18 internas.
Cuando el tramo de BFN se realiza con tecnología SIW, el gradiente de permitividad dieléctrica se puede obtener por ejemplo mediante unas inclusiones 22 de agujeros de aire preparados en el medio dieléctrico. En este caso, los agujeros de aire no están metalizados y se pueden realizar mediante unas perforaciones que desembocan a través de la placa 10 metálica superior, aumentando la densidad de los agujeros de aire desde el reflector 16 hacia las primeras fuentes 15 internas y las segundas fuentes 18 internas del tramo de BFN para reducir la permitividad dieléctrica cerca de las fuentes internas. En este caso, al haberse destruido locamente el depósito metálico de la placa 10 metálica superior con la perforación de los agujeros de aire, es necesario realizar un depósito adicional de una capa de dieléctrico por encima de la placa 10 metálica superior y un depósito de una capa metálica adicional por encima de la capa de dieléctrico adicional para reconstituir la estanqueidad del medio de propagación.
De manera ventajosa, el gradiente de permitividad dieléctrico se puede obtener utilizando un medio dieléctrico constituido por ejemplo por una lente 21 dieléctrica con una periferia convexa, que tiene una permitividad 1 dieléctrica superior a la permitividad dieléctrica del aire, y que consta de unas inclusiones 22, como se representa por ejemplo en las figuras 2d y 2e. Las inclusiones 22 pueden, por ejemplo, ser unas inclusiones de agujeros de aire, aumentando el diámetro y/o la densidad de las inclusiones 22 progresivamente desde el reflector interno hacia las fuentes 15, 18 internas.
La utilización de un medio dieléctrico que tiene un gradiente de permitividad en la o las primeras y segundas capas 9, 11, 13 de sustrato del tramo de BFN presenta la ventaja de curvar la dirección de propagación de las señales y, por lo tanto, de poder utilizar unas primeras fuentes 15 internas y unas segundas fuentes 18 internas menos
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
directivas. Las primeras fuentes 15 internas y las segundas fuentes 18 internas son, por tanto, de tamaño reducido, el formador multihaz es más compacto y el recubrimiento de los haces sintetizados es mejor.
De manera ventajosa, cada tramo de BFN puede constar de unos medios de deformación que permiten modificar la forma del reflector 16 interno en la estructura multicapa de dicho tramo de BFN, como se representa por ejemplo en la figura 3. Estos medios de deformación pueden, por ejemplo, constar de un conjunto 23 de pistones asociados a unos actuadores, estando los pistones regularmente repartidos en la cara trasera del reflector 16, siendo la cara trasera del reflector la cara del reflector opuesta a la cara que refleja las ondas de microondas. Los medios de deformación del reflector 16 permiten de este modo optimizar la forma del reflector 16 interno y asegurar de forma eficaz la focalización de las señales, en las segundas fuentes 18 de cada tramo de BFN, en función de su dirección de llegada en las primeras fuentes 15 internas. Los medios de deformación del reflector 16 permiten también realizar unos haces con contornos formados de cualquier forma previamente seleccionada. Las deformaciones del reflector interno pueden, por ejemplo, ser diferentes de un tramo de BFN a otro tramo de BFN para realizar unos haces de contornos de formas diferentes.
En las figuras 4a y 4b, la primera etapa del formador de haces consta de Nx*Ny puertos de entrada/salida de haces de señales destinados a conectarse a Nx*Ny elementos 30 radiantes de una antena multihaz. La segunda etapa del formador de haces consta de Mx*My puertos de entrada/salida de señales que permiten, en la emisión, formar Mx*My haces focalizados en las dos direcciones X e Y del espacio que corresponden a Mx*My puntos en tierra. Nx, Ny, Mx, My son unos números enteros superiores a 1.
La primera etapa de formación de haces consta de Ny tramos de BFN, P11, …P1Ny, superpuestos unos sobre otros, constando cada tramo de BFN P1 Nk de la primera etapa de Nx puertos de entrada/salida, 271 a 27Nx, de haces de señales y Mx puertos de unión, 251 a 25Mx, conectados respectivamente a Mx tramos de BFN, P21 a P2Mx, de la segunda etapa.
La segunda etapa de formación de haces consta de Mx tramos de BFN, P21 a P2Mx, superpuestos unos sobre otros, constando cada tramo de BFN P2Mi de la segunda etapa de formación de haces de Ny puertos de unión, 261 a 26Ny, conectados respectivamente en los Ny tramos de BFN, P11 a P1Ny, de la primera etapa y My puertos de entrada/salida, 281 a 28My destinados, en la emisión, a alimentarse con unas señales de excitación, y en la recepción, a recibir unas señales focalizadas en las dos dimensiones del espacio X e Y por las dos etapas del formador multihaz. En el ejemplo de la figura 4a, Nx, Ny, Mx y My son iguales a dos y permiten formar dos líneas de dos haces que corresponden a cuatro puntos en tierra, 1 a 4.
Los Ny tramos de BFN, P11 a P1Ny, de la primera etapa constan de Ny*Mx puertos de unión conectados respectivamente a Mx*Ny puertos de unión correspondientes de los Mx tramos de BFN, P21 a P2Mx, de la segunda etapa. Como se muestra en la figura 4b, el primer tramo de BFN, P11, de la primera etapa consta de Mx puertos de unión, 251 a 25Mx, unidos a los primeros puertos 261 de unión de cada uno de los Mx tramos de BFN, P21 a P2Mx, de la segunda etapa, y así sucesivamente, cada Nkésimo tramo de BFN P1 Nk de la primera etapa consta de Mx puertos de unión unidos al Nkésimo puerto 26Nk de unión (no representado) de cada uno de los Mx tramos de BFN, P21 a P2Mx, de la segunda etapa, hasta el último tramo de BFN, P1 Ny, de la primera etapa que consta de Mx puertos de unión unidos a los últimos puertos de unión, 26Ny, de cada uno de los Mx tramos de BFN, P21 a P2Mx, de la segunda etapa.
En el ejemplo de realización representado en las figuras 1a y 1b, la primera etapa de formación de haces consta de tres tramos de BFN, constando cada tramo de BFN de cinco puertos de entrada/salida y de cinco puertos de unión. La segunda etapa de formación de haces consta de cinco tramos de BFN, constando cada tramo de BFN de tres puertos de entrada/salida y de tres puertos de unión, estando los cinco puertos de unión de cada tramo de BFN de la primera etapa de formación de haces respectivamente conectados a uno de los tres puertos de unión correspondiente de los cinco tramos de BFN diferentes de la segunda etapa. Este formador de haces permite sintetizar 3*5 = 15 haces diferentes focalizados en las dos direcciones X e Y del espacio.
El formador multihaz de dos dimensiones puede funcionar en emisión y/o en recepción. Es posible utilizar un único formador de haces que funciona en la emisión y en la recepción o en una alternativa utilizar dos formadores de haces diferentes, funcionando uno en la emisión y el otro en la recepción. En el caso de que se utilice un único formador de haces para la emisión y la recepción de señales, la conmutación entre la emisión y la recepción se puede realizar, por ejemplo, bien a partir de las frecuencias de las señales, estando las frecuencias de emisión y las frecuencias de recepción situadas en unas bandas de frecuencia diferentes, bien mediante una secuenciación temporal predeterminada, o mediante cualquier otro método conocido.
En recepción, las primeras fuentes 15 internas reciben una señal transmitida por los elementos 30 radiantes de una red en fases y reemiten la energía de la señal recibida en cada tramo de BFN de la primera etapa de formación de haces. En los tramos de BFN de la primera etapa de formación de haces, la energía se focaliza una primera vez, en una primera dimensión del espacio, en una de las segundas fuentes 18 de la primera etapa por medio del reflector 16 interno, la segunda fuente 18 que recoge la energía focalizada depende de la dirección de llegada de la señal. A continuación, se transmite la señal focalizada en la primera dimensión del espacio a una de las primeras fuentes 15 internas de cada tramo de BFN de la segunda etapa de formación de haces. En cada tramo de BFN de la segunda
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
etapa, el haz se focaliza una segunda vez, de la misma forma que en la primera etapa, en una segunda dimensión del espacio perpendicular a la primera dimensión del espacio, en una de las segundas fuentes 18 de uno de los tramos de BFN de la segunda etapa y se transmite al puerto 28 de entrada/salida al cual está unida. Al tener los tramos de BFN de la segunda etapa una estructura idéntica a la de los tramos de BFN de la primera etapa, la focalización del haz se realiza según el mismo principio en las dos etapas.
En la emisión, se aplica una señal de excitación en uno de los puertos 28 de entrada/salida de la segunda etapa de formación de haces y se transmite, por medio de la segunda fuente 18 a la cual está conectado, en el interior del tramo de BFN correspondiente. En el tramo de BFN, se guía la señal dentro de la guía 19 de onda unida a la segunda fuente 18 y a continuación se refleja sobre el reflector 16 interno. La energía reflejada por el reflector 16 interno se reparte a continuación en todas las primeras fuentes 15 del tramo de BFN de la segunda etapa y a continuación se transmite a una de las segundas fuentes 18 de cada tramo de BFN de la primera etapa a las cuales están respectivamente conectadas las primeras fuentes 15 del tramo de BFN de la segunda etapa. Las energías de los haces de señales transmitidas a las segundas fuentes 18 de los tramos de BFN de la primera etapa se reflejan a continuación por el reflector 16 interno de los tramos de BFN de la primera etapa y a continuación se reparten en todas las primeras fuentes 15 de los tramos de BFN de la primera etapa de formación de haces. Los haces de señales sintetizadas por el formador de haz se transmiten por tanto a todos los elementos 30 radiantes de la red en fases a los cuales las primeras fuentes 15 de la primera etapa de formación de haces están conectadas y a continuación se emiten los haces de señales hacia unas zonas de cobertura en tierra que constituyen los puntos.
Para obtener una buena cobertura en tierra, es preciso que dos puntos consecutivos se recubran parcialmente. Si el recubrimiento entre dos puntos consecutivos es insuficiente, como se representa por ejemplo en la figura 4a que muestra cuatro puntos, 1 a 4, separados unos de otros y que no se recubren, la cobertura en tierra presenta unos agujeros. Para mejorar el recubrimiento entre los puntos, la invención consiste en añadir unos tramos de BFN suplementarios que permiten obtener unos puntos suplementarios entre dos puntos consecutivos iniciales de una misma línea y/o para realizar unas líneas de puntos adicionales que se intercalan entre dos líneas de puntos iniciales.
El ejemplo de realización ilustrado de forma esquemática en la figura 5a representa dos tramos de BFN de la primera etapa de formación de haces conectados a los mismos elementos radiantes. Al constar este ejemplo de realización solo de una etapa de formación de haces, los haces 1 y 3 correspondientes se focalizan en una única dirección Y y corresponden a dos líneas L1 y L2 de puntos ampliados según la dirección X donde no hay focalización de los haces. Según este ejemplo de realización, como se representa en la figura 5b, unas líneas L’1 y L’2 de puntos adicionales, paralelas a la dirección Y, se añaden a dos líneas L1, L2 de puntos, utilizando dos veces más tramos de BFN de la primera etapa de formación de haces que de elementos radiantes de la red desenfocada y conectando dos tramos de BFN, P11, P’11, diferentes de la primera etapa de formación de haces en cada uno de los elementos 30 radiantes de la red 41 desenfocada. Para una antena de recepción, la adición de los tramos BFN P’11 suplementarios necesita colocar un divisor de señal en la salida de los elementos 30 radiantes de la red en fases, lo que induce unas pérdidas que deben compensarse mediante un amplificador.
Para obtener unas líneas L’1 y L’2 adicionales de puntos es, además, necesario que el segundo tramo de BFN P’11 presente un desplazamiento lineal, por ejemplo de una media malla, correspondiendo una malla al espaciado entre dos primeras fuentes 15’ internas con respecto al reflector 16’ interno correspondiente. El desplazamiento lineal se puede obtener bien aplicando una traslación a las primeras fuentes 15’ internas del segundo tramo de BFN como se representa de forma esquemática en la figura 5c, o bien aplicando una rotación al reflector 16’ interno del segundo tramo de BFN para cambiar su orientación, no modificándose por tanto la posición de unas primeras fuentes 15’ internas. En la figura 5c, el segundo tramo de BFN, P’11, de la primera etapa consta de unas primeras fuentes 15’ internas desplazadas linealmente a lo largo del eje V perpendicular a la dirección U longitudinal del tramo de BFN con respecto a las primeras fuentes 15 internas del primer tramo de BFN, P11, de la primera etapa conectada al mismo elemento 30 radiante. El desplazamiento lineal corresponde a una traslación de todas las primeras fuentes 15’ internas una misma distancia T inferior a la distancia entre los centros de dos primeras fuentes 15 consecutivas. El desplazamiento T lineal puede, por ejemplo, ser igual a la mitad de la distancia entre los centros de dos primeras fuentes consecutivas, es decir a una media malla. En el caso de un formador de haces de dos etapas, la segunda etapa de formación de haces, no representada en la figura 5a, consta también de dos veces más tramos de BFN, estando cada tramo de BFN de la segunda etapa conectado al conjunto de los tramos de BFN de la primera etapa por medio de unos puertos de unión, como se ha indicado con anterioridad en relación con las figuras 4a y 4b.
En el ejemplo de realización de la figura 6, el número de líneas de puntos se mantiene sin cambios, pero se añaden unos puntos 5, 6, 7, 8 adicionales en cada línea L1, L2 de puntos, estando cada punto adicional intercalado entre dos puntos 1, 2, 3, 4 consecutivos iniciales, de forma que se rellenen los agujeros de cobertura en tierra en cada línea de puntos. Para ello, solo se duplica el número de tramos de BFN de la segunda etapa de formación de haces, el número de tramos de BFN de la primera etapa no se cambia. Cada puerto de unión, 251 a 25Mx, de los tramos de BFN, P11 a P1Ny, de la primera etapa está por tanto unido a un puerto de unión, 261 a 26Ny, de un primer tramo de BFN, P21 a P2Mx, de la segunda etapa de formación de haces y a un puerto de unión, 26’1 a 26’Ny, de un segundo tramo de BFN, P’21 a P’2Mx, de la segunda etapa. Como en el caso descrito en relación con la figura 5c, el segundo tramo de BFN, P’21 a P’2Mx, de la segunda etapa consta de unas primeras fuentes 15’ internas desplazadas linealmente a lo largo del eje V perpendicular a la dirección U longitudinal del segundo tramo de BFN con respecto a
imagen7
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
La segunda forma de realización de un tramo de BFN que corresponde a las figuras 2b, 8b y 8c permite obtener una antena de red generadora de imágenes más eficiente que utilizando un formador multihaz según la primera forma de realización que corresponde a las figuras 2a y 8a en el cual los tramos de BFN constan de un reflector interno colocado en una configuración offset. En efecto, en la segunda forma de realización de un tramo de BFN, las segundas fuentes 18 internas asociadas a los puertos 25 de entrada/salida están centradas con respecto al reflector 16 interno, lo que mejora el rendimiento en desviación de la antena de red generadora de imágenes ya que la antena constaría de menos aberraciones de fase. Ahora bien, esta configuración óptica solo es posible gracias a la separación, en diferentes capas de sustratos, de las señales incidentes y reflejadas sobre el reflector 16 interno. Con cualquier otro tipo de formador multihaz conocido sería imposible realizar una antena con una configuración equivalente que funcione en un espacio libre ya que la red en fases haría por tanto bloqueo a la señal reflejada por el reflector auxiliar.
Por otra parte, gracias a la presencia del reflector interno en el formador multihaz, y a la posibilidad de añadir un dieléctrico en el tramo de BFN, lo que permite reducir las dimensiones del formador multihaz, la invención presenta la ventaja de poder realizar, en la antena de red generadora de imágenes asociada al formador multihaz, unos trayectos ópticos importantes similares a aquellos que se establecen en una configuración de antena con dos reflectores de tipo Cassegrain minimizado al mismo tiempo las dimensiones de la antena. En este caso el reflector interno al formador multihaz tiene una forma elíptica.
Otra ventaja de la antena de red generadora de imágenes asociada al formador multihaz según la invención, con respecto a la configuración de una antena de tipo Cassegrain equivalente, se refiere a sus prestaciones en radiación. La antena de red generadora de imágenes realizada a partir de un reflector y de una red en fases desenfocada y asociada al formador multihaz según la invención dispone de varios parámetros que permiten optimizar su funcionamiento, como la forma del reflector 40 principal, la disposición de los elementos 30 radiantes de la red 41 en fases, la longitud de las guías 42 de unión, la disposición de las primeras fuentes 15 internas, la forma del reflector 16 interno, y la disposición de las segundas fuentes 15 internas. Estos diferentes grados de libertad se pueden optimizar para minimizar las aberraciones de fase en varias direcciones de llegada, y de este modo extender de forma considerable la cobertura angular de la antena. De este modo es posible anular estas aberraciones en cinco direcciones de llegada diferentes, lo que corresponde a una antena de cinco focos. Por el contrario, la configuración de antena de tipo Cassegrain se puede optimizar únicamente en lo que se refiere a la forma de los reflectores, principal y auxiliar, y de este modo formar únicamente dos focos.
Por último, una última ventaja se basa en la calidad de recubrimiento de los haces. Una antena con reflector que consta de dos fuentes contiguas dispuestas en el plano focal de la antena genera dos haces que se recubren en un bajo nivel, tradicionalmente de -4 a -5 dB. Los mismos problemas de recubrimiento entre haces aparecen para una antena de red generadora de imágenes con un formador multihaz casi óptico según la invención, pero como se ha descrito en relación con las figuras 5a, 6 y 7, la invención permite resolver este problema añadiendo unos tramos de BFN suplementarios en las dos etapas del formador multihaz casi óptico mientras que, en las antenas conocidas, este problema solo se puede resolver multiplicando el número de las antenas utilizadas.
El formador multihaz de dos dimensiones también se puede utilizar en otros tipos de antena, como por ejemplo una red en fases de radiación directa o una antena de red generadora de imágenes que consta de dos reflectores parabólicos externos de tamaños diferentes con la misma distancia focal, como se representa por ejemplo en la figura 9. En el caso de una red con radiación directa, la antena no consta de ningún reflector externo, los haces sintetizados por el formador multihaz se emiten directamente por los elementos radiantes de la red en fases y forman los puntos en tierra. En el caso de una antena de red generadora de imágenes que consta de dos reflectores externos constituidos por un reflector 40 principal, y por un reflector 44 auxiliar de tamaños diferentes con la misma distancia F focal, la red 41 en fases asociada al formador multihaz de dos dimensiones según la invención se coloca delante del reflector 44 auxiliar. En la recepción, un haz de señales incidente sobre el reflector 40 principal se refleja hacia el reflector 44 auxiliar pasando por el plano F focal situado entre el reflector principal y el reflector auxiliar. La señal reflejada una primera vez por el reflector 40 principal y mostrada por el plano F focal la refleja una segunda vez el reflector 44 auxiliar en la red 41 en fases y la focaliza el formador multihaz. En la emisión, los haces sintetizados por el formador multihaz los emite la red en fases y a continuación siguen el camino de propagación inverso al seguido en la recepción.
En los diferentes ejemplos de realización de antenas descritos con anterioridad, un único formador multihaz está conectado a la red en fases. Ahora bien, el formador multihaz solo puede funcionar en una única polarización mientras que la red en fases puede extraer unas señales en dos polarizaciones ortogonales. Igualmente, para obtener una antena multihaz que funciona en dos polarizaciones ortogonales, es necesario utilizar dos formadores multihaz y conectar los elementos radiantes de la red en fases de la antena a los dos formadores multihaz.

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
    imagen3
ES13701118.5T 2012-01-27 2013-01-25 Formador multihaz de dos dimensiones, antena que consta de dicho formador multihaz y sistema de telecomunicación por satélite que consta de dicha antena Active ES2628633T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1200244 2012-01-27
FR1200244A FR2986377B1 (fr) 2012-01-27 2012-01-27 Formateur multi-faisceaux a deux dimensions, antenne comportant un tel formateur multi-faisceaux et systeme de telecommunication par satellite comportant une telle antenne
PCT/EP2013/051509 WO2013110793A1 (fr) 2012-01-27 2013-01-25 Formateur multi-faisceaux à deux dimensions, antenne comportant un tel formateur multi-faisceaux et système de télécommunication par satellite comportant une telle antenne

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2628633T3 true ES2628633T3 (es) 2017-08-03

Family

ID=47603787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13701118.5T Active ES2628633T3 (es) 2012-01-27 2013-01-25 Formador multihaz de dos dimensiones, antena que consta de dicho formador multihaz y sistema de telecomunicación por satélite que consta de dicha antena

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9627779B2 (es)
EP (1) EP2807702B1 (es)
JP (1) JP6127067B2 (es)
CA (1) CA2862729C (es)
ES (1) ES2628633T3 (es)
FR (1) FR2986377B1 (es)
WO (1) WO2013110793A1 (es)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015149312A1 (zh) * 2014-04-02 2015-10-08 华为技术有限公司 一种基于波束成形的通信方法及装置
WO2016146196A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A beamforming receiver
EP3272025B1 (en) * 2015-03-19 2019-06-12 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Phase rotation and amplitude control unit
FR3034262B1 (fr) 2015-03-23 2018-06-01 Thales Matrice de butler compacte, formateur de faisceaux bidimensionnel planaire et antenne plane comportant une telle matrice de butler
FR3038457B1 (fr) 2015-07-03 2017-07-28 Thales Sa Formateur de faisceaux quasi-optique a lentille et antenne plane comportant un tel formateur de faisceaux
CZ201624A3 (cs) * 2016-01-21 2017-01-11 Vysoké Učení Technické V Brně Nízkoprofilová reflektorová anténa typu Cassegrain
CN109193180B (zh) * 2018-08-30 2020-11-27 电子科技大学 用于近场二维聚焦的高效率基片集成波导漏波缝隙阵天线
KR102611475B1 (ko) * 2018-11-14 2023-12-07 삼성전자주식회사 브라켓에 형성된 안테나를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치
CN109638423B (zh) * 2018-12-05 2024-05-17 东南大学 一种用于移动终端的数字多波束磁偶极子阵列实现装置
FR3098024B1 (fr) * 2019-06-27 2022-06-03 Thales Sa Formateur analogique multifaisceaux bidimensionnel de complexité réduite pour antennes réseaux actives reconfigurables
SE543769C2 (en) * 2019-12-04 2021-07-20 Sencept Ab A scanning antenna comprising several stacked microwave lenses
US11670864B2 (en) * 2020-12-29 2023-06-06 Waymo Llc Low elevation sidelobe antenna with fan-shaped beam
US11670855B2 (en) * 2021-02-24 2023-06-06 Bluehalo, Llc System and method for a digitally beamformed phased array feed
FR3132177B1 (fr) 2022-01-27 2023-12-15 Thales Sa Formateur de faisceaux quasi-optique à guide d'ondes à plaques parallèles superposées
FR3142300A1 (fr) 2022-11-18 2024-05-24 Thales Dispositif de contrôle de faisceaux électromagnétiques RF selon leur angle d'incidence et procédé de fabrication

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3170158A (en) * 1963-05-08 1965-02-16 Rotman Walter Multiple beam radar antenna system
US3979754A (en) * 1975-04-11 1976-09-07 Raytheon Company Radio frequency array antenna employing stacked parallel plate lenses
US4051476A (en) * 1976-04-01 1977-09-27 Raytheon Company Parabolic horn antenna with microstrip feed
JPS60139004A (ja) * 1983-12-27 1985-07-23 Toshiba Corp アンテナ装置
US5162803A (en) * 1991-05-20 1992-11-10 Trw Inc. Beamforming structure for modular phased array antennas
JP2899555B2 (ja) * 1995-11-15 1999-06-02 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 光制御型フェーズドアレーアンテナ
US6081239A (en) * 1998-10-23 2000-06-27 Gradient Technologies, Llc Planar antenna including a superstrate lens having an effective dielectric constant
WO2005022689A1 (ja) * 2003-08-27 2005-03-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. アンテナおよびその製造方法
DE102004016982A1 (de) * 2004-04-07 2005-10-27 Robert Bosch Gmbh Wellenleiterstruktur
GB0701087D0 (en) * 2007-01-19 2007-02-28 Plasma Antennas Ltd A displaced feed parallel plate antenna
FR2944153B1 (fr) 2009-04-02 2013-04-19 Univ Rennes Antenne multicouche a plans paralleles, de type pillbox, et systeme d'antenne correspondant

Also Published As

Publication number Publication date
US9627779B2 (en) 2017-04-18
EP2807702A1 (fr) 2014-12-03
FR2986377B1 (fr) 2014-03-28
WO2013110793A1 (fr) 2013-08-01
JP2015505229A (ja) 2015-02-16
FR2986377A1 (fr) 2013-08-02
EP2807702B1 (fr) 2017-04-05
CA2862729C (fr) 2020-07-21
CA2862729A1 (fr) 2013-08-01
JP6127067B2 (ja) 2017-05-10
US20140354499A1 (en) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2628633T3 (es) Formador multihaz de dos dimensiones, antena que consta de dicho formador multihaz y sistema de telecomunicación por satélite que consta de dicha antena
JP7367084B2 (ja) アンテナ・アレイ
US8237619B2 (en) Dual beam sector antenna array with low loss beam forming network
KR102068450B1 (ko) 단벽 도파관 방사를 위한 폴드형 방사 슬롯들
Vashist et al. A review on the development of Rotman lens antenna
ES2626262T3 (es) Conformación de haz para agrupación de antenas de banda ancha
KR20050103608A (ko) 원편파 수신용 정방 격자 혼 배열 안테나
JP5731745B2 (ja) アンテナ装置およびレーダ装置
ITRM20080674A1 (it) Antenna a lente discreta attiva aperiodica per coperture satellitari multifascio
ES2534737T3 (es) Elemento radiante para antena de red activa constituida por mosaicos elementales
JPH06196925A (ja) 半縦列構造の同一表面成形反射器
WO2016061825A1 (zh) 天线系统和处理方法
ES2787050T3 (es) Antena que integra lentes de retardo dentro de un distribuidor basado en divisores de guía de onda de placas paralelas
EP2020699A1 (en) Leaky wave antenna using waves propagating between parallel surfaces
WO2017119222A1 (ja) ルネベルグレンズアンテナ装置
ES2524693T3 (es) Antena plana para terminal que funciona en polarización circular doble, terminal aerotransportado y sistema de telecomunicación por satélite que consta de al menos dicha antena
JP2005252474A (ja) トリプレート型平面アレーアンテナ
ES2236877T3 (es) Fuente monoimpulso compacta para una antena de optica focalizante.
KR101306784B1 (ko) 비대칭적 구조를 가지는 로트만 렌즈 및 이를 이용한 빔 성형 안테나
JP6730550B2 (ja) 移相器、分配/合成装置及びセクタアンテナ
JP6216268B2 (ja) アンテナ装置
US20190386395A1 (en) Antenna device and radio device
JP6407498B2 (ja) 導波管ストリップ線路変換器及び給電回路
WO2023276606A1 (ja) マイクロレンズアレーアンテナ並びにそれを備えたレーダ装置および車両
JP4959608B2 (ja) 衛星搭載用マルチビームアンテナの給電回路装置