ES2710500T3

ES2710500T3 - Antena multihaz activa de lente discreta

Info

Publication number: ES2710500T3
Application number: ES09290964T
Authority: ES
Inventors: Giovanni Toso; Piero Angeletti; Giancarlo Bellaveglia; Gianfranco Ruggerini
Original assignee: Agence Spatiale Europeenne
Current assignee: Agence Spatiale Europeenne
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: EP2221919B1; EP2221919A1; IT1392314B1; US20100207833A1; ITRM20080674A1; US8358249B2

Abstract

Una antena multihaz, que comprende: - una pluralidad de elementos de alimentación de radiación primarios (1), cada uno asociado a un haz respectivo; y - una estructura de radiación activa que comprende una primera matriz plana de elementos de radiación (2), una segunda matriz plana compuesta por el mismo número de elementos de radiación (3), un conjunto de conexiones (5) entre cada elemento de radiación de la primera matriz plana y un elemento correspondiente de la segunda matriz plana, y un conjunto de amplificadores de potencia (9) para amplificar señales transmitidas a través de dichas conexiones; en donde: - las posiciones relativas de los elementos de radiación de la primera y segunda matrices placas y las demoras de fases introducidas por dichas conexiones son tales que la estructura de radiación forma una lente convergente discreta activa; y - dichos elementos de radiación primaria son agrupados sobre una superficie focal (G) de dicha lente, que mira hacia la primera matriz plana; caracterizada por que ambas dicha primera y segunda matrices planas son aperiódicas.

Description

DESCRIPCION

Antena multihaz activa de lente discreta

La invencion se refiere a una antena multihaz y, en particular, a una antena multihaz de transmision y de recepcion para aplicaciones de satelites, disenada para funcionar en la parte de microondas del espectro (300 MHz - 300 GHz).

Es bien conocido en la tecnica de la ingeniena de antenas que la generacion de haces directivos implica utilizar antenas con dimensiones electricas grandes, normalmente basadas en reflectores.

Una solucion convencional para generar una cobertura caracterizada por haces direccionales contiguos de alta directividad consiste en utilizar varias antenas de reflector - tfpicamente tres o cuatro en reflexion y el mismo numero en transmision - para generar haces intercalados. Ver S. K. Rao "Parametric Design and Analysis of Multiple-Beam Reflector Antennas for Satellite Communications", IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 45, N°. 4, Agosto de 2003. Este tipo de arquitectura presenta problemas graves de acomodacion cuando se utilizan satelites de a bordo.

Las redes de antenas en fase permiten generar una cobertura multihaz utilizando una sola abertura. Sin embargo, son muy costosas debido al alto numero de alimentaciones de radiacion que constituyen la matriz y debido a la necesidad de una red compleja de formacion del haz.

Otra posibilidad consiste en adoptar un sistema de antenas basado en lentes de microondas. De acuerdo con este metodo, cada haz es generado por una alimentacion individual, que esta dispuesta sobre la superficie focal de una lente; el campo generado por cada alimentacion es convertido por la lente en un haz directivo. Las lentes dielectricas convencionales son demasiado pesadas y disipativas para antenas de abertura grande, y requieren al menos una superficie curvada, que las hace diffciles de fabricar. Ademas, los elementos dielectricos grandes debenan evitarse con preferencia en satelites.

Las antenas de lente discretas o “restringidas” constituyen una alternativa interesante a las lentes dielectricas.

Un concepto de lente “discreta” o “restringida” o “lazo” se ilustra en la Artfculo de D. McGrath "Planar ThreeDimensional Constrained Lenses", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-34, N° 1, enero de 1986; ver tambien el documento US 3.984.840.

Una lente discreta esta constituida basicamente por una primera matriz de elementos de radiacion (“matriz trasera”) y una segunda matriz (“matriz delantera”) que comprenden el mismo numero de elementos de radiacion. Cada elemento de la matriz delantera esta conectado a un elemento individual de la matriz trasera a traves de una grna de ondas o conexion de lmea de transmision respectiva. De esta manera, una senal de micron das recibida por un elemento de la matriz trasera se propaga hasta la matriz delantera y es reemitida por el elemento correspondiente de la matriz delantera (en el caso de una antena de transmision; loo redproco se aplica a una antena de emision). Las conexiones tienen diferentes longitudes y, por lo tanto, introducen diferentes desviaciones de fases. Si la longitud de las conexiones que van desde el centro hacia los bordes de las matrices esta disenada adecuadamente y si se cumple una relacion particular entre las posiciones de elementos de radiacion correspondientes en la matriz delantera y la matriz trasera, entonces toda la estructura se comporta como una antena convergente.

Las alimentaciones (por ejemplo, antenas de bocina) estan dispuestas sobre la superficie focal de la lente, mirando hacia la matriz trasera. El conjunto puede constituir o bien una antena de transmision o una antena de recepcion, o una antena de transmision / recepcion.

Un inconveniente de las antenas de lentes pasivas de este tipo esta asociado con las perdidas significativas introducidas; en efecto, una gran parte de la potencia que incide sobre la matriz trasera (para una antena de transmision) o sobre la matriz delantera (para una antena de recepcion) no es interceptada por los elementos de radiacion de dicha matriz. En recepcion, esto reduce la relacion senal-a-ruido alcanzable de la senal recibida y en transmision esto conduce a un derroche inaceptable de potencia electrica. Ademas, exactamente como para antenas de reflector, una parte de la potencia no es interceptada por la abertura de la lente: las perdidas correspondientes se conocen como perdidas de “rebosamiento”.

La solicitud de patente europea EP 1041673 A2 describe una antena de haces multiples activa que utiliza una lente activa y una matriz de alimentacion.

Estos problemas se resuelven, o al menos se alivian, introduciendo elementos activos dentro de las conexiones entre los elementos de radiacion delanteros y traseros de la lente discreta (es decir, amplificadores de ruido bajo para lentes de recepcion, amplificadores de potencia para una lente de transmision). De esta manera, la antena de lente se convierte en una Antena de Lente Activa. Esta solucion se describe en el Artfculo de S. Hollung y Z. B. Popovic "A bi-directional active lens antenna array", Antennas and Propagation Society International Symposium, 1997 IEEE, 1997 Digest Volume 1, 13-18 Julio 1997, pagina(s): 26-29, vol.1.

Aunque las antenas de lente activa son mas sencillas que las antenas de matrices de fases debido a que no requieren una red de formacion del haz, carecen de la flexibilidad de las ultimas. Ademas, son todavfa bastante complejas y pesadas debido a que se requiere un gran numero de elementos de radiacion tanto en la matriz delantera como en la matriz trasera.

La invencion tiene la finalidad de proporcionar una estructura mejorada para una antena multihaz de lente activa discreta con mejores actuaciones radiativas y/o volumen, masa, coste y complejidad reducidos.

De acuerdo con la invencion, este resultado se consigue por la antena multihaz de la reivindicacion 1, que comprende una pluralidad de elementos de alimentacion de radiacion primarios, cada uno asociado a un haz respectivo; y una estructura de radiacion activa que comprende una primera matriz plana (“matriz trasera”) de elementos de radiacion, una segunda matriz plana (“matriz delantera”) compuesta por el mismo numero de elementos de radiacion, un conjunto de conexiones entre cada elemento de radiacion de la primera matriz plana y un elemento correspondiente de la segunda matriz plana, y un conjunto de amplificadores de potencia para amplificar senales transmitidas a traves de dichas conexiones; en donde las posiciones relativas de los elementos de radiacion de la primera y segunda matrices placas y las demoras de fases introducidas por dichas conexion es son tales que la estructura de radiacion forma una lente convergente discreta activa; y dichos elementos de alimentacion de radiacion primarias son agrupados sobre una superficie focal de dicha lente, que mira hacia la primera matriz plana; caracterizada por que ambas dicha primera y segunda matrices planas son aperiodicas.

Por el contrario, en una antena de lente restringida (o bien activa o pasiva) de acuerdo con la tecnica anterior, los elementos de la matriz delantera estan equiespaciados.

Los inventores han partido de la siguiente consideracion. En el caso de una antena de transmision, el campo electromagnetico que incide sobre los bordes de la antena es bastante alto (es decir, aproximadamente de -3 a -6 dB con respecto al valor maximo) cuando se utilizan alimentaciones de baja directividad en el area focal.

Tal distribucion de la apertura de amplitud esta muy lejos de ser optima, y conducina a patrones de radiacion insatisfactorios con altos niveles de lobulos laterales.

En principio, esto podna evitarse utilizando alimentaciones primarias directivas, iluminando la matriz trasera con un cono de borde del orden de -10/-12 dB. Sin embargo, esto no es compatible con una cobertura constituida por multiples haces direccionales contiguos: en efecto, este tipo de cobertura solo puede implementarse proporcionando elementos de alimentacion primarios con una separacion angular pequena. Pero esto no es posible con alimentaciones directivas, que son necesariamente bastante grandes. De esta manera, es necesario utilizar alimentaciones primarias pequenas que generan altas perdidas de rebosamiento.

La antena de lente activa permite solucionar el problema asociado con las perdidas de rebosamiento debido a que la mayor parte de la potencia RF se genera dentro de la lente. Ademas, se puede obtener un cono de borde incrementado accionando amplificadores dentro de la lente activa a diferentes niveles de potencia. Sin embargo, esto hace la estructura de la lente mas compleja y/o impide el funcionamiento eficiente de los amplificadores.

Una idea en la base de la presente invencion es utilizar el espaciamiento de los elementos de radiacion sobre la matriz delantera como un grado adicional de libertad para realizar un “estrechamiento virtual” que no juega ningun papel (o no solo) sobre la amplitud del campo sino (tambien) sobre la densidad de muestreo de dicho campo realizado por los elementos de radiacion (“densidad decreciente”). El principio de la “densidad decreciente” se describe en el Memorandum RM-3530-PR por W. Doyle "On Approximating Linear Array Factors", febrero de 1963, preparado para United States Air Force Projecto "Rand". Ver tambien la solicitud de patente europea N° 08290154 presentada el 18 de febrero de 2009, publicada el 19 de Agosto de 2009 con el numero de publicacion: EP 2090 995.

Ademas, una distribucion espacial aperiodica adecuada de los elementos de radiacion de la matriz delantera permite reducir los lobulos de retfculo en los patrones de radiacion, incluso cuando el espaciamiento entre dichos elementos es comparativamente alto en terminos de longitudes de onda. Esto permite una reduccion del numero de elementos de radiacion y, por lo tanto, el coste y el peso de la antena, si conducir a una degradacion inaceptable de sus propiedades radiativas. La extension de esta reduccion depende del campo de vista de la entena. Por ejemplo, consideremos una antena embarcada en un satelite geoestacionario para implementar una cobertura multihaz europea con haces de 1°. El campo de vista requerido de tal antena esta entre /-3° y /-4°. EDl uso de una matriz delantera aperiodica permite una reduccion de 25% - 50% en el numero de elementos de radiacion con respecto a una lente discreta totalmente poblada.

Diferentes realizaciones de la antena multihaz de la invencion constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes 2-15.

En una realizacion particularmente ventajosa de la invencion, de acuerdo con las reivindicaciones 12 - 15, se puede obtener una reduccion adicional en la masa y peso de la antena utilizando, en la matriz delantera, bocinas de radiacion extremadamente compactas y eficientes.

Otro objeto de la invencion es un metodo de fabricacion de tal antena multihaz de acuerdo con las reivindicaciones 16 y 17, comprendiendo dicho metodo: una etapa de diseno; y una etapa de fabricacion ffsica; caracterizado por que dicha etapa de diseno comprende las siguientes operaciones:

(a) determinar, sobre la abertura delantera de la lente a fabricar, una distribucion de la intensidad de referencia, asociada a un patron de radiacion objetiva;

(b) proyectar el patron de radiacion de un elemento de radiacion primario sobre la superficie de una primera matriz plana de dicha lente; determinando de esta manera una primera distribucion de la intensidad plana continua;

(c) transformar dicha distribucion de la intensidad en la superficie de una segunda matriz plana de la misma lente, determinando de esta manera una segunda distribucion de la intensidad plana continua;

(d) determinar una disposicion de la matriz aperiodica de dicha segunda matriz plana, que muestrea dicha segunda distribucion de la intensidad plana continua con una densidad de muestreo variable adaptada para aproximarse a dicho patron de radiacion objetiva; y

(e) determinar una disposicion de la matriz correspondiente de dicha primera matriz.

Mas precisamente, dicha etapa (c) de transformar dicho patron proyectado en la superficie de la segunda matriz plana puede comprender aplicar a dicho patron proyectado: una transformacion geometrica que enlaza las posiciones radiales de los elementos de radiacion de dichas primera y segunda matrices planas; y transformaciones de amplitud y fase asociadas a dichos amplificadores de potencia, variadores de fase y atenuadores.

Caractensticas y ventajas adicionales de la presente invencion seran evidentes a partir de la siguiente descripcion, tomada en combinacion con los dibujos que se acompanan, en los que:

La figura 1 muestra los elementos constitutivos de la lente aperiodica discreta activa.

La figura 2 ilustra el sinoptico de una lente discreta pasiva generica.

La figura 3 muestra un sinoptico de una lente aperiodica discreta activa de transmision de acuerdo con una realizacion de la invencion.

La figura 4 muestra una bocina tridimensional utilizada en la matriz delantera.

La figura 5 muestra una vista de parte de la matriz trasera de la lente aperiodica discreta activa de la figura 1.

La figura 6 muestra una vista de parte de la matriz delantera de la lente aperiodica discreta activa de la figura 1.

Las figuras 7 a 10 ilustran cuatro formas de realizacion diferentes de una lente aperiodica discreta activa de la invencion.

Las figuras 11A y 11B ilustran un metodo de realizacion de la direccion del haz con una lente aperiodica discreta activa de acuerdo con la invencion; y

La figura 12 ilustra el uso de la “densidad decreciente” para aproximar los patrones de radiacion objetiva de una abertura de referencia de acuerdo con la etapa de diseno del metodo de fabricacion de la invencion.

Para una mejor comprension de la presente invencion y los resultados ventajosos obtenidos con respecto a la tecnica anterior, se muestra en la figura 1 un diagrama de bloques ejemplar de una lente discreta pasiva generica, que trabaja en recepcion. Mientras que los elementos de radiacion 3 de la matriz delantera forman el lado radiativo de la lente, los elementos 2 de la matriz trasera interaction con las alimentaciones primarias 1 localizadas en la zona focal de la lente. Cada elemento de radiacion de la matriz delantera esta interconectado a un elemento homologo de la matriz trasera a traves de lrneas de transmision 5 de diferentes longitudes, de tal manera que una onda plana incidente 6 esta enfocada en un punto de la superficie focal G de la lente, donde esta localizada una alimentacion primaria capaz de recoger la energfa de la onda placa incidente.

Supongamos que p es la coordenada radial de un elemento de radiacion de la matriz trasera (p = 0 en el centro de la matriz), r es la coordenada radial del elemento correspondiente de la matriz delantera y F es la longitud focal de la lente. Entonces, como se muestra en el Artfculo referenciado anteriormente de D. T. McGrath, debe satisfacerse la ecuacion siguiente:

La longitud W de la lmea de transmision que conecta los elementos de radiacion identificados por coordenadas radiales p y r se da por

siendo W⁰un constante arbitraria.

Una lente restringida que satisface las ecuaciones 1 y 2 tiene dos puntos focales superpuestos, localizados sobre su eje optico a una distancia F desde la superficie de la matriz trasera, sobre la que se enfocana una onda plana que incide perpendicularmente sobre la matriz delantera. Una onda plana que incide sobre la matriz delantera con un angulo 9^0 estana enfocada aproximadamente sobre un “punto focal” que se encuentra sobre la superficie focal G(0) dada por:

donde

Como se ilustra en la figura 3, una lente discreta aperiodica activa de acuerdo con la presente invencion esta compuesta esencialmente de:

- una matriz de alimentaciones primarias 1, tales como antenas de bocina simple, con un numero de alimentaciones M igual a numero de haces de la cobertura;

- una primera matriz plana aperiodica, llama da “matriz trasera”, compuesta de elementos de radiacion pequenos;

- una segunda matriz plana aperiodica, llama da “matriz delantera”, compuesta de elementos de radiacion 3 con diferente espaciamiento con respecto a la matriz trasera;

- una estructura de sandwich 4 (ver las figuras 4 y 5), preferiblemente de alta conductividad termica, capaz de combinar la funcionalidad de soporte estructural con la del control termico, que se puede mejorar eventualmente por medio de un hardware de control termico pasivo o activo 10 (ver la figura 6 para una vista mas detallada); esto es de particular importancia para antenas de transmision.

- las interconexiones 5 entre los elementos de radiacion de las matrices delantera y trasera para la transmision de cada una de las dos polarizaciones ortogonales (ver la figura 5 para una vista mas proxima), que comprenden varios componentes: amplificadores 9 (ver la figura 3), elementos de control variable, tales como atenuadores 8 y variadores de fases y/o lmeas de demora verdadera 7 (por ejemplo, para permitir el senalamiento electronico del sistema de antenas como se ilustra en las figuras 11A y 1lB, los efectos de envejecimiento de componentes de compensacion, etc.), lmeas de transmision, etc. En una realizacion preferida de la invencion, se proporcionan dos lmeas de transmision separadas para cada pareja de elementos de radiacion, es decir, una lmea de transmision por polarizacion. En una realizacion simplificada de proporciona una conexion individual para ambas polarizaciones, o la antena es accionada en una polarizacion individual.

Para una antena de transmision, cada uno de los M haces de la cobertura general es generado excitando una alimentacion primaria individual 1 que, a su vez, excita todos los N elementos de radiacion de la matriz trasera. Las interconexiones 5, incluyendo elementos activos y de control, elaboran y transmiten esas excitaciones a los N elementos de radiacion de la matriz delantera aperiodica que contribuyen juntos a formar los patrones de antenas radiados.

Se puede apreciar que una antena de lente activa como se ilustra en la figura 3 tiene las siguientes ventajas: ■ Modularidad / escalabilidad: la arquitectura de la antena se basa en un bloque de construccion comun (es decir, los elementos de radiacion y su modulo T/R asociado.

■ Reserva de potencia-RF y flexibilidad de potencia-RF-a-haz: todos los amplificadores de alta potencia (HPA) contribuyen a la formacion de cualquier haz individual que implica que la potencia RF general puede ser compartida dinamicamente entre los haces ofreciendo una capacidad de reconfiguracion intrmseca del trafico.

■ Degradacion sutil: como un sub-producto de la distribucion de los HPAs a los elementos de radiacion, un fallo de un numero de ellos no causana la perdida de toda la funcion de la antena, sino que degradara sutilmente su actuacion.

La antena de transmision de la figura 3 puede ser transformada en una antena de recepcion

- sustituyendo amplificadores de alta potencia (por ejemplo, Amplificadores de Tubo de Onda Progresiva, o TWTA) por amplificadores de ruido baja; e

- invirtiendo la salida y las entradas de los conectores (las entradas de los amplificadores tienen que conectarse a elementos de la matriz delantera; los atenuadores y variadores de fases tienen que disponerse preferiblemente delante de la entrada del amplificador).

Un aspecto innovador de la invencion es el hecho de que ambas la matriz delantera y la matriz trasera de la lente discreta son aperiodicas; en la figura 3 se puede ver facilmente que el espaciamiento de los elementos de la matriz delantera 3 vana con su posicion radial. Por el contrario, en la lente discreta conocida en la tecnica anterior, la matriz delantera es periodica mientras que la lente trasera es necesariamente aperiodica debido a la no linealidad de la ecuacion [1]. Este aspecto se describira con referencia a cuatro realizaciones es diferentes de la invencion, ilustradas en las figuras 7 a 10.

Mas precisamente, de acuerdo con realizaciones particulares de la invencion, el espaciamiento de los elementos de la matriz delantera o bien se puede aumentar monotonamente desde el centro de la matriz hacia los bordes, o se puede aumentar desde el centro hacia la periferia y entonces reducid de nuevo hacia los bordes.

En una primera realizacion (figura 7), los elementos activos que conectan los elementos receptores de la matriz trasera a los elementos de transmision respectivos de la matriz delantera son todos identicos. En esta realizacion, el patron de alimentacion incidente sobre la matriz trasera actua como un estrechamiento conico de la amplitud, que debe considerarse en la optimizacion conjunta de las posiciones tanto de elementos de la matriz delantera como tambien de la matriz trasera. El estrechamiento conico intrmseco de la amplitud se puede aprovechar para ayudar a cumplir las actuaciones de los patrones en terminos de niveles de lobulos laterales. En esta realizacion, los amplificadores trabajan a un nivel diferente de potencia de RF (Radio-Frecuencia) de entrada y, por lo tanto, con diferentes eficiencias.

En una segunda realizacion (figura 8), todos los amplificadores son identicos y todos trabajan al mismo nivel de potencia RF de salida, garantizando de esta manera una eficiencia optima en terminos de conversion de potencia DC a RF. Esta configuracion permite desacoplar el diseno de la matriz delantera y trasera. La smtesis de la matriz delantera se realiza optimizando sus actuaciones radiativas de acuerdo con un perfil de excitacion de amplitud uniforme (ver mas abajo). Las posiciones de los elementos delanteros estan determinadas de esta manera y proyectadas sobre la matriz trasera de acuerdo con la longitud focal de la lente seleccionada. Las senales recibidas desde la matriz trasera, que exhibe un nivel variable, son ecualizadas a un nivel constante por medio de atenuadores antes de entrar en los amplificadores (es decir, que el valor de atenuacion disminuye con la distancia desde el eje de la lente y es cero para elementos que se encuentran en la circunferencia periferica).

En una tercera (figura 9) realizacion de la invencion, se seleccionan diferentes regfmenes de potencia de los amplificadores para facilitar la satisfaccion de requerimientos estrictos de lobulos laterales. En particular, se seleccionan dos (o eventualmente mas) clases de amplificadores y la smtesis de loa matriz delantera se realiza de acuerdo con el principio de que amplificadores de la misma clase trabajan en el mismo nivel de potencia. La optimizacion de la matriz delantera aperiodica se realiza independientemente de la matriz trasera. Las posiciones de los elementos de la matriz delantera determinan, junto con la longitud focal seleccionada, las posiciones de los elementos de la matriz trasera. Las senales recibidas desde la matriz trasera son ecualizadas por medio de atenuadores para tener el mismo nivel de la senal de entrada para la misma clase de amplificadores de potencia. Una cuarta (figura 10) realizacion de la invencion es similar a la tercera, pero las senales de entrada a los amplificadores no son ecualizadas y el estrechamiento conico diferente en la matriz delantera de tiene en cuenta en la optimizacion de las actuaciones radiativas. Esta cuarta realizacion es comparable con la primera en terminos de actuaciones de radiacion alcanzables, con la excepcion de que la diferenciacion en clases de amplificadores permite una adaptacion mejor del nivel de potencia requerido a la potencia del amplificador, aumentando de esta manera la eficiencia de conversion de DC-a-RF.

Otra diferencia importante entre la segunda y tercera realizacion esta en el hecho de que se pueden esperar mejores actuaciones en el nivel de lobulos laterales cuando se utiliza la configuracion con diferentes clases de amplificadores a expensas de una complejidad aumentada de la fabricacion (numero aumentado de partes diferentes).

Como se ilustra en las figuras 11A y 11B, los desviadores de fases variables dispuestos en las conexiones entre elementos de radiacion de las matrices delantera y trasera permiten la direccion del haz introduciendo una desviacion de fase variable linealmente. Los desviadores de fases y los atenuadores variables permiten tambien compensar errores de envejecimiento, tolerancia y despliegue de los elementos del conjunto de antena.

Otro aspecto innovador de la invencion es un metodo de smtesis de tales lentes aperiodicas activas, que se b asa en los siguientes puntos fundamentales:

i) smtesis de una distribucion de la corriente de la superficie de referencia que cumple la actuacion deseada del haz (tales como ancho de banda y niveles de lobulos laterales) realizada, por ejemplo, por medio de expansion en polinomios de superficie de Zernike o acuerdo con tecnicas de smtesis de matriz bien conocidas (ver, en particular, el Artmulo de I T. T. Taylor, "Design of circular apertures for narrow beamwidth and low sidelobe," IRE Trans. On Antennas and Propagation, Vol. AP-8, 1960, paginas 17-22

ii) smtesis preliminar de la matriz delantera aperiodica con actuaciones equivalentes a la distribucion de la corriente de la superficie de referencia y basada en la geometna de la lente y en las funcionalidades de los elementos activos y de control;

iii) refinamiento iterativo de las posiciones de los elementos de radiacion para obtener las actuaciones de radiacion deseadas.

Tanto la smtesis preliminar de la matriz delantera aperiodica como tambien su refinamiento iterativo se realizan teniendo en cuenta toda la propagacion de las senales desde la alimentacion primaria 1 hasta la entrada de los varios elementos de radiacion de la matriz delantera 3. En el diseno de una antena de transmision, por ejemplo, es necesario considerar excitaciones reales de los elementos de radiacion debidas a: el patron de radiacion de la alimentacion primaria 1, los patrones de radiacion de los elementos de radiacion de la matriz trasera 2, la geometna relativa y las diferentes longitudes de trayectorias entre la alimentacion primaria y elementos de radiacion de la matriz trasera. Ademas, es necesario tener en cuenta el procesamiento de las senales a traves de los amplificadores y los otros elementos de control entre la salida de los elementos de radiacion y los otros elementos de control entre la salida de los elementos de radiacion de la matriz trasera 2 y la entrada de los elementos de radiacion de la matriz delantera 3.

Mas precisamente, la etapa i.) comprende las siguientes operaciones:

A. Fija los requerimientos tecnicos principales para la antena: frecuencia operativa y ancho de banda; polarizacion, ganancia, aislamiento del nivel de lobulos laterales, campo de vision, caractensticas de los haces, etc.

B. Determinar la dimension de la abertura delantera, y un posible estrechamiento conico de la abertura de la amplitud (es decir, una distribucion de la corriente de la superficie de referencia) que permitan satisfacer los requerimientos del punto A. Este estrechamiento conico puede ser bastante arbitrario, pero en la mayona de los casos se considera un estrechamiento de la amplitud positivo real con simetna circular.

Antes de realizar la etapa ii.), se requieren dos operaciones de diseno convencionales:

C. Seleccionar la distancia focal F como una funcion del diametro de la abertura delantera D. Como un ejemplo se puede considerar una antena con F/D=2;

D. Seleccionar las alimentaciones primarias y sus localizaciones sobre la superficie focal de la lente restringida activa. En particular, se puede considerar una antena de Haz Individual de Alimentacion Individual (SFSB), en donde cada alimentacion genera solamente un haz (numero de haces, M, igual al numero de alimentaciones;

E. Derivar la dimension de la matriz trasera, partiendo del valor de la distancia focal y de la dimension de la matriz delantera, la abertura trasera de la lente se deriva utilizan un procedimiento introducido por McGrath (ver el Artmulo referenciado anteriormente de este autor).

La etapa ii comprende:

F. Proyectar los patrones de radiacion de las alimentaciones sobre la abertura trasera. Esta proyeccion tiene en cuenta las diferentes longitudes de las trayectorias de los campos que alcanzan diferente parte de la abertura trasera desde las alimentaciones. Ademas, la proyeccion del campo depende de la polarizacion del campo: la componente de la polarizacion, cuyo campo electrico no esta orientado paralelo a la superficie trasera de la lente, se proyecta a traves de un termino “coseno” dependiendo de la posicion considerada sobre la abertura trasera (el termino coseno tienen del valor 1 cuando se mira el centro de la abertura trasera, y tiende a ser mmimo en los bordes de la abertura trasera). En la practica, esta operacion se puede simplificar considerando solo el patron de radiacion de una alimentacion primaria, en particular la alimentacion central.

G. Transformar la distribucion de campo de la apertura trasera a la apertura delantera. Utilizando de nuevo la ecuacion de McGrath, la distribucion obtenida en el punto anterior se transforma en la abertura delantera. Esta transformacion implica una contraccion no lineal de la distribucion debido a que, para este tipo de lentes discretas restringidas, la abertura trasera es mayor con respecto a la delantera.

La transformacion puede tener en cuenta tambien la transformacion de la amplitud y de la fase introducida por dichos atenuadores, desviadores de fases y amplificadores, y que constituyen grados adicionales de libertad para disenar la lente activa. Por ejemplo en el realizacion de la figura 7, la distribucion de la intensidad sobre la superficie trasera de la lente no solo esta restringida de acuerdo con la ecuacion de McGrath, sino que esta convertida tambien en una distribucion plana por los atenuadores variables.

Hay que indicar que estamos considerando aberturas continuas: la estructura discreta de la lente no ha sido introducida todavfa en el procedimiento de diseno.

En este punto se han definido dos distribuciones continuas positivas reales sobre la abertura delantera de la lente activa: la distribucion continua de referencia derivada en el 'punto B, que debe aproximarse para satisfacer los requerimientos de la antena; y la derivada en el punto G, que representa el patron de una alimentacion individual convertida de la abertura trasera a la abertura delantera de la lente.

H. Determinar un muestreo aperiodico adecuado de la abertura delantera introduciendo una “densidad decreciente” de acuerdo con una ponderacion definida por el patron objetivo de tal manera que el patron de radiacion de la matriz aperiodica se aproxima al patron de radiacion objetiva.

La etapa esencial del diseno de la lente se puede ilustrar con la ayuda de la figura 12, en la que:

- La curva de puntos RA representa la distribucion de la intensidad del campo de la abertura de referencia.

Se supone que la abertura es circular, y que la distribucion de la intensidad del campo muestra simetna rotacional; por lo tanto, la curva RA representa, mas exactamente, una seccion de la distribucion a lo lado de un diametro de la abertura.

- La curva continua TBA representa la intensidad del campo que incide sobre la matriz trasera, transformada en una distribucion de la intensidad de la matriz delantera correspondiente de acuerdo con la ecuacion de McGrath. En este caso ejemplar, los amplificadores de potencia de la lente activa introducen una amplificacion constante; por lo tanto, no modifican la forma de la distribucion de la intensidad del campo sobre la matriz delantera: el presente caso corresponde a la realizacion de la figura 7. Debena indicarse que la curva TBA representa una distribucion del campo continuo (conceptual), ya que la estructura discreta de la lente no ha sido introducida todavfa.

- Los puntos negros rotulados como EDAA representan las posiciones de los elementos de radiacion de una matriz aperiodica de equi-amplitud hipotetica que se aproxima al patron de radiacion de la abertura de referencia RA. Esta posicion se puede determinar utilizando tecnicas conocidas, incluyendo metodos numericos, el metodo de area igual descrito por el Artfculo referenciado anteriormente de W. Doyle (generalizado a una geometna bidimensional con simetna rotacional) y el metodo grafico descrito por la Solicitud Europea EP 2090995 citada anteriormente. Mas precisamente, se supone que los elementos de radiacion estan equi-espaciados a lo largo de anillos, cuyos radios se representan por los puntos EDAA. - Los puntos bancos rotulados como DPA muestrean periodicamente la curva RA. Corresponden a las posiciones de los elementos de radiacion de una matriz periodica de no equi-amplitud hipotetica que se aproxima al patron de radiacion de la abertura de referencia RA. La amplitud asociada a cada elemento de radiacion se determina por la curva RA. Similar al caso considerado anteriormente, se supone que los elementos de radiacion estan equi-espaciados a lo largo de anillos, cuyos radios se representan por lo puntos DPA.

- Los cuadrados blancos rotulados como DAA corresponden a las posiciones de los elementos de radiacion de una matriz aperiodica que muestrea la distribucion del campo continuo representado por la curva TBA para aproximarse al patron de radiacion de referencia. De nuevo, se supone que los elementos de radiacion estan equi-espaciados a lo largo de anillos, cuyos radios se representan por los puntos DAA. Estas posiciones se pueden obtener graficamente como las intersecciones entre la curva TBA y las lmeas rectas que conectan cada punto EDAA con un punto DPA correspondiente.

La smtesis de la matriz delantera aperiodica de la lente discreta podna detenerse aqrn, conduciendo a una matriz formada por elementos de radiacion colocados sobre anillos concentricos de radios variables.

Tambien es posible utilizar la matriz obtenida de esta manera como un punto de partida para un refinamiento iterativo basado en metodos numericos. Por ejemplo, el radio de un anillo se puede cambiar ligeramente en cada iteracion y se puede evaluar la derivada correspondiente de una funcion objetiva adecuada. La funcion objetiva puede ser, por ejemplo, un error medio cuadratico (ponderado) entre el patron de radiacion actual y el objetivo. Despues de repetir esta operacion para todos los anillos, se puede aplicar un procedimiento de optimizacion de Quasi-Newton para hallar radios mejorados reduciendo el valor de la funcion objetiva.

Como otro refinamiento, se pueden optimizar las posiciones de los elementos de radiacion individualmente, conduciendo de esta manera a una matriz que no esta constituida ya por elementos dispuestos sobre anillos concentricos.

El procedimiento de diseno es global en el sentido de que las caractensticas de los elementos de cada subsistema (matriz delantera, matriz trasera, matriz de alimentacion, lmeas de transmision, elementos activos) se derivan y se compensan teniendo en cuenta el acoplamiento con otros subsistemas de toda la antena.

El procedimiento de diseno descrito anteriormente se refiere mas particularmente a la realizacion de la figura 7. En el caso de la realizacion de la figura 8, donde la ecualizacion de la intensidad se realiza utilizando atenuadores variables, la matriz delantera se define directamente por los puntos EDAA (rechazando un posible refinamiento iterativo).

En el caso de las realizaciones de las figuras 9 y 10, los puntos EDAA debenan corresponder a la posicion de los elementos de radiacion de una matriz periodica de amplitud escalonada (en lugar de una equi-amplitud).

Un aspecto adicional de la invencion es la estructura de soporte de sandwich, que se puede realizar con materiales de alta conductividad termica y combina funcionalidades de soporte estructural y de gestion termica, simplificando de esta manera el sistema de lente activa y haciendolo relativamente simple, fino y facil de acomodar a bordo del satelite.

Mas precisamente, la estructura de sandwich puede comprender un nucleo de panal de abejas metalico (por ejemplo, aluminio) entre dos revestimientos compuestos reforzados con fibras. En particular, el numero puede estar hecho de aluminio y los revestimientos de CFRP (Plastico Reforzado con Fibras de Carbono).

El nucleo de metal ayudara al equilibrio termico de los revestimientos delantero y trasero del sandwich. Todavfa mas importante, la expansion del nucleo se adaptara a la expansion de la estructura que soporta los elementos de radiacion, e vitando tensiones termicas cnticas.

Los revestimientos pueden estar fabricados por varias capas de materiales compuestos de fibras monodireccionales de modulo ultra alto con diferentes orientaciones de las fibras, siendo elegida la secuencia de apilamiento de las capas para proporcionar un comportamiento casi isotropico del revestimiento (tfpicamente 60°, 0, -60°, repetido por el numero de veces identificadas por analisis para conseguir las actuaciones de rigidez requeridas). Las fibras Thornel K-1100 disponibles recientemente son particularmente bien adecuadas para esta aplicacion.

El uso de material de alta conductividad termica CFRP conduce a un sandwich con propiedades termicas que pueden ser incluso mejores que las de aluminio y cobre. Esto es importante para disipar el calor generado por el elemento activo de la lente restringida, particularmente en antenas de transmision.

En la antena de transmision, la gestion termica puede ser autorizada por dispositivos de control termico pasivos y/o activos. Estos dispositivos pueden ser, por ejemplo, tubos de calor (referencia 10 en la figura 6) con una configuracion casi radial para disipar el calor desde el centro de la lente discreta. Moviendose desde el centro hasta la periferia, se pueden anadir tubos de calor radiales adicionales para con seguir una relacion casi uniforme de area activa del tubo de calor frente a superficie refrigerada. Ventajosamente, los tubos de calor se pueden doblar para encaminarlos entre los elementos activos.

En el borde de la lente discreta, los tubos de calor se pueden conectar a un sistema de radiacion termica que debena disenarse de acuerdo con la configuracion del satelite.

Una alternativa a los tubos de calor es un sistema de circulacion de fluido de circuito cerrado, pero esto hana el sistema mas complejo.

Las caras externas de la lente discreta que pueden estar expuestas a radiacion solar debenan cubrirse por una proteccion solar que reduzca la entrada de sol, que permita la emision de infrarrojos y con impacto aceptable sobre actuaciones de RF.

Otro aspecto adicional de la invencion es el nuevo diseno de los radiadores de antena, que constituyen la matriz delantera.

Las antenas de bocina se utilizan ampliamente como alimentaciones de radiadores individuales para reflectores y antenas de lentes. Las bocinas perfiladas y escalonadas permiten al disenador tener ciertos grados extra de libertad para jugar con la optimizacion de las actuaciones de la bocina. Normalmente las bocinas escalonadas tienen una seccion transversal rectangular.

Otro aspecto de la invencion es el uso de bocinas nuevas, que son circulares y muy compactas, con una relacion tfpica entre la longitud de la bobina y el diametro de la abertura comprendida entre 1 y 2 y preferiblemente entre 1 y 1,5 (por ejemplo, igual a 1,35) y un diametro de 3 -10X y preferiblemente de 3 a 7X, siendo X la longitud de onda de la radiacion a emitir o recibir, en el dentro de la banda operativa de la antena.

Su diametro pequeno permite disponer los elementos de radiacion unos cerca de los otros, que se puede requerir para conseguir una “densidad decreciente” eficiente y, por lo tanto, un patron de radiacion que se aproxima al patron de referencia. La longitud pequena reduce el tamano y el peso de la lente activa, que es esencial para aplicaciones en el espacio.

Una caractenstica unica de las bocinas de la invencion es que estan optimizadas tanto en terminos de eficiencia (> 90% en la banda de frecuencia de 19,7^20,2 GHz) como tambien de profundidad longitudinal.

Una bocina de acuerdo con la invencion presenta un perfil liso y muy “ondulado” sin discontinuidades para conseguir alta eficiencia (>90%) y de esta manera conversion optima de modo. Este perfil es continuo:

- es no-monotono, es decir, que el diametro de la bocina no aumenta monotonamente a lo largo de su eje; y - comprende un numero alto de puntos de inflexion, a saber, 10 o mas y preferiblemente 20 o mas

El diseno de este elemento de radiacion de abertura circular esta inspirado uno propuesto, para el diseno de bocinas de abertura rectangular, por T. S. Bird y C. Granet en su Artfculo: "Optimization of Profiles of Rectangular Horns for High Efficiency", IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol.55, N° 9, septiembre de 2007.

Las diferencias son:

- la forma de la abertura (circular en lugar de rectangular); y, mas importante:

- la eficiencia, la perdida de retorno y la longitud de la estructura se optimizan conjuntamente.

El diseno de basa en una representacion de ranura del perfil de la bocina y la tecnica de de adaptacion de modo para grna de onda circular. Esta representacion de ranura se basa en una serie de puntos (o nodos), tfpicamente algunas decenas, movidos por el algoritmo de iteracion. Una ranura cubica se ajusta entonces entre estos nodos. Mas precisamente:

- La tecnica de adaptacion de modo (para estructuras de grna de ondas rectangulares o circulares) es bien conocido por el disenador de componentes de microondas pasivos para sistemas de alimentacion de antenas. Consiste en desarrollar el campo en la estructura de grna en modos con coeficientes desconocidos, en aplicar entonces las condiciones lfmites apropiadas en las interfaces y en resolver el sistema lineal asociado. Una aplicacion tfpica de esta tecnica es el analisis de la discontinuidad formada por dos grnas de ondas de diferentes tamanos. La ventaja principal de este analisis modal es la rapidez de sus calculos y por esta razon se utiliza con frecuencia para disenar estructuras de microonda con algoritmos de optimizacion sobre procedimientos iterativos que realizan un analisis de adaptacion de modo en cada etapa.

- El diametro de entrada de la bocina y el diametro de la abertura de la bocina se asigna de acuerdo con una banda de frecuencia dada y otros aspectos de la antena. Una serie de varios (10 o mas, y preferiblemente 20 o mas, en el caso de la invencion) puntos de control (o nodos) del perfil de la bocina se colocan entre la entrada de la bocina y la abertura de la bocina y se espacian iguales a lo largo del eje de la bobina. En cada iteracion del algoritmo de optimizacion, se cambia la distancia de uno de estos puntos de control desde el eje de la bobina y se modifica el perfil de la bocina en la proximidad de este punto de acuerdo con una representacion de ranura que es una funcion especial definida pieza por pieza por polinomios.

- Una caractenstica unica del procedimiento de diseno de las bocinas inventivas se representa por la optimizacion combinada, que tiene en cuenta ambos ganancia y tamano. La optimizacion se basa en el metodo Quasi-Newton aplicado para minimizar una Funcion Objetiva. En una realizacion particular, la funcion objetiva se define como sigue:

donde directividad^max es la directividad maxima que se puede obtener para un diametro de abertura dado y profundidad^{optima_bocina} es una profundidad “objetiva” de la bocina (menor que la de la mas compacta que se puede esperar actualmente poder disenar).

El termino ^{/ 1}permite la optimizacion de la Eficiencia de la Abertura de la bocina, minimizando al mismo tiempo la perdida de retorno de la antena (debido a que la ganancia, en lugar de la directividad, aparece en el numerador). El termino ^{/ 1}permite minimizar la diferencia entre la profundidad de la bocina y la profundidad minima objetiva que se busca. El disenador comienza con una bocina conica estandar, con un perfil que crece linealmente. Como se ha explicado anteriormente, se seleccionan varios puntos de control equiespaciados (del orden de 10 -20 puntos, a veces mas) a lo largo del eje de la bocina. En cada iteracion, se perturba localmente la posicion radial de cada punto a lo largo del perfil, aumentando o reduciendo ligeramente el radio local. Entonces, la derivada de la Funcion Objetiva es evaluada y almacenada. Despues de eso, el punto de control se coloca en la posicion previa. El procedimiento se repite para todos los puntos de control. Hay que indicar que solo el termino ^{/ 1}se cambia debido a que todos los nodos de control solo se modifican en el plano transversal (es decir, que no se cambia la profundidad de la bocina). Al final se evalua un numero de derivadas parciales igual al numero de puntos de control. En este punto, la profundidad de la bocina se perturba localmente y se registra la variacion correspondiente en la Funcion Objetiva (ahora se cambia el termino / ²). El disenador ha evaluado ahora N 1 derivadas locales (N con respecto a los radios locales asociados con los puntos de control, 1 asociado con la profundidad de toda la bocina). Aplicando un procedimiento de optimizacion Quasi-Newton bien conocido (o uno similar) se derivan las nuevas posiciones de los puntos de control y la nueva profundidad de la bocina para minimizar la Funcion Objetiva. Todo el procedimiento es iterado hasta que se obtienen resultados estables y satisfactorios. Debido a que la antena de bocina ha de respetar las actuaciones asignadas en un ancho de banda de frecuencia entero, es procedimiento es iterado tambien con respecto a la frecuencia. Si, por ejemplo, la Eficiencia de la Abertura final no excede un valor de 90% en todo el ancho de banda, se aumenta la profundidad deseada (u optima) de la bocina.

Como es evidente observando la figura 4, el perfil obtenido es localmente liso, pero fuertemente oscilante. Todas las oscilaciones permiten mantener satisfechas las actuaciones con una bocina realmente compacta.

De acuerdo con este metodo, el algoritmo realiza una configuracion compleja del perfil. La figura 4 muestra el modelo 3D de una bocina compacta disenada para la banda de frecuencia 19,7^20,2 GHz. El diametro de la abertura es 104 mm (7X, siendo X, de nuevo, la longitud de onda a la frecuencia central de la banda operativa de la antena), la longitud de la bocina es 141 mm, mientras que las caractensticas electricas principales se muestran en la Tabla 1.

Debido a la alta eficiencia, la bocina compacta presenta niveles de polarizacion transversal bastante pequenos, tipicamente no mayores que -30 dB.

Tabla 1. Caractensticas de la bocina circular compacta

En la Tabla 1, “D” representa directividad, que expresa la directividad maxima alcanzada con respecto al valor lfmite asociado a una abertura uniforme, “RL” las perdidas de retorno, “Ef” la eficiencia de la abertura, “Transversal” el nivel absoluto de la senal polarizada transversal.

Debena entenderse que la arquitectura de la antena de la invencion, aunque particularmente adaptada para aplicaciones en el espacio y para funcionamiento en la parte de microondas del espectro, se puede utilizar tambien en aplicaciones no-espaciales (por ejemplo, terrestres) y en otras regiones del espectro electromagnetico.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Una antena multihaz, que comprende:

- una pluralidad de elementos de alimentacion de radiacion primarios (1), cada uno asociado a un haz respectivo; y

- una estructura de radiacion activa que comprende una primera matriz plana de elementos de radiacion (2), una segunda matriz plana compuesta por el mismo numero de elementos de radiacion (3), un conjunto de conexiones (5) entre cada elemento de radiacion de la primera matriz plana y un elemento correspondiente de la segunda matriz plana, y un conjunto de amplificadores de potencia (9) para amplificar senales transmitidas a traves de dichas conexiones; en donde:

- las posiciones relativas de los elementos de radiacion de la primera y segunda matrices placas y las demoras de fases introducidas por dichas conexiones son tales que la estructura de radiacion forma una lente convergente discreta activa; y

- dichos elementos de radiacion primaria son agrupados sobre una superficie focal (G) de dicha lente, que mira hacia la primera matriz plana;

caracterizada por que ambas dicha primera y segunda matrices planas son aperiodicas.

2. - Una antena multihaz segun la reivindicacion 1, en donde cada conexion de la estructura de radiacion activa esta provista con un desviador de fases variable (7) respectivo y un atenuador fijo o variable (8).

3. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde el espaciamiento entre elementos de radiacion contiguos:

- o bien aumenta monotonamente con su distancia radial desde un centro de la matriz; o

- aumenta con su distancia radial desde un centro de la matriz, entonces disminuye cerca de un borde de la matriz.

4. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde:

- dichos amplificadores son identicos con una misma ganancia; y

- dichos atenuadores fijos o variables estan configurados para introducir una misma atenuacion, o ninguna atenuacion.

5. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde:

- dichos amplificadores de potencia son identicos con una misma ganancia, y son accionados a un mismo nivel de potencia;

- dichos atenuadores fijos o variables estan configurados para ecualizar las senales en las entradas de dichos amplificadores.

6. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dichos amplificadores de potencia son accionados a diferentes niveles de potencia, mostrando o bien una variacion continua o escalonada.

7. - Una antena multihaz segun la reivindicacion 6, en donde:

- dichos amplificadores de potencia estan divididos en clases, siendo accionados los amplificadores de cada clase a un mismo nivel de potencia y estando asociados a elementos de radiacion de dicha segunda matriz que pertenece a un mismo anillo; y

8. - Una antena multihaz segun la reivindicacion 6, en donde:

9. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, ademas, medios para accionar dichos desviadores de fases variable para dirigir los haces.

10. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichas primera y segunda matrices planas se forman sobre caras opuestas de una estructura sandwich (4), estando localizadas dichas conexiones y amplificadores de potencia dentro de dicha estructura de sandwich, y en donde dicha estructura de sandwich comprende un nucleo de panal de abejas metalico entre dos revestimientos compuestos por una pluralidad de capas de material compuesto reforzado con fibras de carbono con diferentes orientaciones.

11. - Una antena multihaz segun la reivindicacion 10, en donde dicha estructura de sandwich esta provista con un sistema de refrigeracion (10).

12. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de radiacion de dicha segunda matriz plana son bocinas circulares perfiladas con una relacion entre la longitud y el diametro de la abertura comprendido entre 1 y 2 y preferiblemente entre 1 y 1,5 y un perfil no-monotono con al menos 10, y preferiblemente 20, puntos de inflexion.

13. - Una antena multihaz segun la reivindicacion 12, en donde el perfil de dichos elementos de radiacion de dicha segunda matriz plana se define por una funcion de ranura.

14. - Una antena multihaz segun la reivindicacion 12 o 13, en donde dichos elementos de radiacion de dicha segunda matriz plana tienen un diametro de la abertura entre 3 y 10 veces, y preferiblemente entre 3 y 7 veces, la longitud de onda operativa nominal de la antena.

15. - Una antena multihaz segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en donde el perfil de dichos elementos de radiacion de dicha matriz plana esta disenado para asegurar una eficiencia de radiacion mayor o igual a 90% dentro de una banda de frecuencia operativa nominal de la antena.

16. - Un metodo de fabricacion de una antena multihaz de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

- una etapa de diseno; y

- una etapa de fabricacion ffsica;

caracterizado por que dicha etapa de diseno comprende las siguientes operaciones:

(a) determinar, sobre la abertura delantera de la lente de la antena que se va a fabricar, una distribucion de la intensidad de referencia (RA), asociada a un patron de radiacion objetiva;

(c) transformar dicha distribucion de la intensidad en la superficie de una segunda matriz plana de la misma lente, determinando de esta manera una segunda distribucion de la intensidad plana continua (TBA);

(d) determinar una disposicion de la matriz aperiodica (DAA) de dicha segunda matriz plana, que muestrea dicha segunda distribucion de la intensidad plana continua con una densidad de muestreo variable adaptada para aproximarse a dicho patron de radiacion objetiva; y

17. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 16, en el que dicha etapa (c) de transformar dicho patron proyectado en la superficie de la segunda matriz plana comprende aplicar a dicho patron proyectado:

- una transformacion geometrica que enlaza las posiciones radiales de los elementos de radiacion de dichas primera y segunda matrices planas; y

- transformaciones de amplitud y fase asociadas a dichos amplificadores de potencia, variadores de fase y atenuadores.