ES2643634T3 - Una antena de alta eficiencia que tiene dimensiones compactas, particularmente para su instalación en un vehículo, tal como una aeronave o un tren de alta velocidad, o un vehículo a motor - Google Patents

Description

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DESCRIPCION

Una antena de alta eficiencia que tiene dimensiones compactas, particularmente para su instalacion en un vehiculo, tal como una aeronave o un tren de alta velocidad, o un vehiculo a motor

Esta invencion esta relacionada con una antena de alta eficiencia que tiene dimensiones compactas, particularmente para su instalacion en un vehiculo, tal como una aeronave o un tren de alta velocidad o un vehiculo a motor.

Mas particularmente, esta invencion se refiere a una antena del tipo mencionado anteriormente para aplicaciones de entretenimiento en vehiculos en banda Ku.

Como bien se sabe, en la actualidad se dedica un interes siempre en aumento a las nuevas aplicaciones de entretenimiento, tales como television o internet, a ser utilizadas en medios de transporte masivos en movimiento.

En la actualidad, todas las aplicaciones de este tipo utilizan satelites geoestacionarios que operan en banda Ku para llevar a cabo una funcion de transpondedor hacia las unidades de pasarela terrestres.

Obviamente, debido a que un servicio de este tipo esta destinado al uso en vehiculos tales como aeronaves o trenes de alta velocidad, en los que las dimensiones son de una importancia suprema, evidentemente es importante que este disponible un metodo como el propuesto en esta invencion, que hace posible que se logre una antena caracterizada por unas dimensiones minimas.

La tecnica anterior mas significativa incluye la solicitud de patente GB 2182240 A, la cual describe una antena provista de un miembro de posicionamiento.

Ademas, la solicitud de patente EP 859 427 A divulga un ejemplo de antena provista de un reflector, un iluminador y un sub-reflector, la cual forma parte del estado de la tecnica.

Es un objetivo de esta invencion llevar a cabo una antena adaptada para operar sobre la banda completa de recepcion que varia de 10,70 GHz a 12,75 GHz, asi como sobre la banda completa de recepcion que varia de 13,75 GHz a 14,50 GHz.

Es un objetivo adicional de la invencion hacer posible una antena de alta eficiencia que tiene dimensiones restringidas con el fin de que sea factible su instalacion en vehiculos tales como aeronaves, trenes de alta velocidad y otros similares, con minimos efectos en lo que se refiere a los problemas asociados con la disposicion de los dispositivos externos montados sobre el fuselaje o sobre el cuerpo del vehiculo, en vista del hecho de que sus dimensiones generales son muy pequenas y tiene una eficiencia de radiacion media de cerca del 60%.

Estos y otros resultados ventajosos se logran segun esta invencion proponiendo una antena que sustancialmente consiste en un reflector circular doble de tipo desplazado, hecho completamente de aluminio, fabricado por medio de maquinas de control numerico y mediante el uso de OMT (tecnica de modelado de objetos), de forma tal que sera posible discriminar la banda Rx de la banda Tx y operar simultaneamente con dos polarizaciones ortogonales lineales.

La invencion se define mediante las caracteristicas de la reivindicacion independiente 1. Se exponen unas caracteristicas opcionales en las reivindicaciones dependientes.

Ademas, segun la invencion, dicho miembro de soporte podria llevarse a cabo como una pieza unica de forma sustancialmente troncoconica con el fin de reducir las dimensiones volumetricas y, ademas, minimizar el lobulo secundario del diagrama de radiacion en las dos bandas de operacion Tx y Rx en los planos principales a 45° con respecto a los planos de los miembros de soporte.

Ventajosamente segun la invencion, las superficies de los reflectores podrian ser del tipo obtenido despues de un proceso de optimizacion con base en un software dedicado.

Siempre segun la invencion, dicho reflector principal y dicho sub-reflector podrian ser del tipo realizado por medio de una maquina herramienta de dos ejes o por medio de un torno de control numerico.

Mas aun, segun la invencion, dicho iluminador y dichos miembros de soporte podrian ser del tipo realizado mediante mecanizado por torno y posterior acabado mediante maquina de amolar.

Siempre segun la invencion, dicho miembro de soporte esta hecho de aluminio.

Todavia segun la invencion, dicha antena esta configurada de forma tal que esta puede ser instalada sobre un miembro de posicionamiento adaptado para llevar a cabo movimientos de polarizacion, azimut y elevacion.

Ahora se describira esta invencion a modo de ilustracion y no a modo de limitacion, segun sus realizaciones preferidas, con referencia en particular a las figuras de los dibujos adjuntos, en los cuales:

la Figura 1 es una vista en perspectiva de una antena segun esta invencion;

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la Figura 2 muestra un detalle de la antena de la Figura 1; y

la Figura 3 ilustra el principio de diseno de la antena segun esta invencion.

Con referencia a las Figuras de los dibujos adjuntos, se muestra una antena segun esta invencion, designada de forma general mediante el numero de referencia 1, la cual comprende un iluminador de banda ancha (alimentacion) 2, adaptado para operar en banda Ku de 10,7 GHz a 14,5 GHz, un sub-reflector circular 3, un miembro de soporte de metal 4, el cual coloca correctamente el sub-reflector 3 con respecto al iluminador 2, asi como un reflector circular 5, o reflector principal, que forma el haz que emana de la antena.

Observando en particular la Figura 3, debe destacarse que la optica de la antena 1 segun la invencion se caracteriza por que esta se genera comenzando a partir de un patron de antena Cassegrain que tiene un reflector de doble inicio; en una etapa siguiente, se han modificado y optimizado las superficies de dicho sub-reflector y del reflector principal por medio de un software dedicado: un proceso de diseno como tal hace posible que los efectos de la reflexion del sub-reflector 3 sobre el iluminador 2 mismo sean mitigados, causando, de otro modo, dichos efectos, la degradacion del comportamiento expresado en terminos de VSWR y, ademas, hace posible que se mejoren las caracteristicas de iluminacion de dicho reflector principal 1 sobre dicho sub-reflector 3, minimizando de este modo las perdidas por desbordamiento.

En la realizacion ilustrada en los dibujos, se muestra una antena con un reflector principal 5 que tiene un disco de 360 mm de diametro, un sub-reflector 3 que tiene un disco de 120 mm de diametro, con una cuspide ubicada centralmente, y un iluminador 2 con cuatro estrias axiales y que tiene una abertura de 60 mm de diametro.

La antena 1 segun esta invencion fue desarrollada con el objetivo de reducir los costes de fabricacion y con el fin de lograr unas caracteristicas de alineacion muy precisas de las opticas que estan compuestas por un iluminador 2 mas un sub-reflector 3 mas un reflector principal 5.

La realizacion del reflector principal 5 y del sub-reflector 3 se puede llevar a cabo por medio de una maquina herramienta de dos ejes o por medio de un torno de control numerico, mientras que el iluminador 2 y el miembro de soporte 4 deberian realizarse mediante mecanizado con torno.

El orificio central en el reflector principal 5, que tiene el mismo diametro que el iluminador 2 sobre el lado del reborde, asegura que dicho iluminador se centra con una precision extremadamente alta, mientras que el anillo que hace tope sobre el iluminador 2 asegura una distancia correcta entre la boca del iluminador 2 y el iluminador 5 mismo.

El sub-reflector 3 tiene un anillo que hace tope para asegurar su correcta distancia con respecto al reflector principal 5 por medio de un medio de soporte 4.

El miembro de soporte 4 esta hecho de aluminio y esta disenado de forma tal que causa un minimo efecto de sombra en la iluminacion del sub-reflector 3 o del reflector principal 5. Mas aun, dado que este se fabrica a partir de una pieza troncoconica individual, muy compacta, se garantizan sus caracteristicas de resistencia estructural, asi como sus caracteristicas de precision con respecto a su alineacion axial, ademas de la correcta distancia entre el iluminador 2 y el sub-reflector 3.

Por estos medios se puede obtener una antena 1 que se caracteriza de forma distintiva por una gran facilidad en sus etapas de ensamblado, que tiene una alta precision en la alineacion en todas sus partes constitutivas y que tiene tambien una alta eficiencia en sus diagramas de radiacion.

Ademas, la provision de medios de soporte entre el sub-reflector 3 y el iluminador (alimentacion) 2 hace posible que la antena misma se caracterice por que se minimiza el lobulo secundario del diagrama de radiacion en las dos bandas de operacion (Tx y Rx) en los planos principales (plano E y plano H) desplazados a 45° con respecto a los planos que contienen a los miembros de soporte en si. La ventaja que se deriva de esta caracteristica se puede apreciar en la banda de transmision cuando se solicitan las autorizaciones requeridas de las agencias pertinentes que definen los limites de potencia de radiacion maxima segun se expresa mediante las normas ETSI.

La construccion total de la antena 1 parece ser apenas afectada por vibraciones fuertes posiblemente presentes, tales como las vibraciones detectables a bordo de una aeronave, mientras que los comportamientos electricos intrinsecos de la antena se mantienen inalterados.

La antena 1 segun esta invencion esta disenada con el fin de ser instalada sobre un posicionador adaptado para llevar a cabo los movimientos requeridos de azimuth, elevacion asi como polarizacion, y, como se dijo anteriormente, como consecuencia de un esfuerzo de optimizacion adecuado, esta tiene unas dimensiones generales correspondientes al volumen de una esfera de 385 cm de diametro.

En las bases de la discusion precedente, se puede concluir que la antena 1 segun esta invencion ofrece la notable ventaja de que esta resulta ser muy compacta y, por lo tanto, puede ser instalada muy facilmente sobre una

aeronave o, de forma general, en vehiculos, dado que esta minimiza los efectos del radomo sobre el comportamiento aerodinamico de la aeronave.

Ademas, las caracteristicas electricas de la antena en cuestion permiten que el sistema alcance comportamientos adecuados para llevar a cabo las conexiones basadas en el protocolo TCP / IP entre el avion y el satelite.

5 En vista de las caracteristicas de compacidad, se puede instalar en la actualidad esta antena, incluyendo su sistema de orientacion, en el interior de un radomo certificado para vuelo y propio de Airbus que se esta utilizando en la aeronave A 340 - 600 pero tambien se puede instalar en los modelos A 350 - 380.

Se ha descrito la invencion a modo de ilustracion y no a modo de limitacion en relacion con sus realizaciones preferidas, pero deberia entenderse que los expertos en la tecnica pueden hacer variaciones y / o modificaciones sin 10 apartarse del alcance de esta invencion segun se define por las reivindicaciones siguientes.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. Una antena (1) particularmente para su instalacion en un vehiculo, tal como una aeronave o un tren de alta velocidad, o un vehiculo a motor, que comprende:

   un reflector circular principal (5),

   5 un iluminador (2) o alimentacion, montado centralmente con respecto a dicho reflector principal (5), y

   un sub-reflector (3), montado en dicho iluminador (2) por medio de un miembro de soporte (4); dicho sub-reflector (3) tiene un disco con una cuspide ubicada centralmente, con el fin de reducir la reflexion del sub-reflector (3) en dicho iluminador (2),

   caracterizado

   10 por que dicho reflector principal (5) esta provisto de un orificio central,

   por que dicho iluminador (2) comprende un reborde inferior, que tiene las mismas dimensiones de dicho orificio de dicho reflector principal (5), y una tuerca de anillo separador, y

   por que dicho miembro de soporte (4) comprende una tuerca de anillo inferior adaptada para separar a la misma de dicho sub-reflector (3), estando acoplado dicha tuerca de anillo inferior a dicho iluminador (2).

   15 2. Una antena (1) segun la reivindicacion 1, caracterizada por que dicho miembro de soporte se lleva a cabo

   como una pieza unica de forma sustancialmente troncoconica con el fin de reducir las dimensiones volumetricas y, ademas, minimizar el lobulo secundario del diagrama de radiacion en las dos bandas de operacion Tx y Rx en los planos principales a 45° con respecto a los planos de los miembros de soporte.
2. 3. Una antena (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicho miembro de 20 soporte esta hecho de aluminio.
3. 4. Una antena (1) segun una de las reivindicaciones anteriores, configurada de tal manera que esta se puede acoplar a un miembro de posicionamiento adaptado para llevar a cabo movimientos de polarizacion, azimut y elevacion.