ES2794091T3 - Multiple reflector antenna terminal - Google Patents
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Abstract
Terminal (100) de antena de múltiples reflectores que comprende: - una base (2) de soporte adaptada para hacerse rotar alrededor de un primer eje de rotación (A); - un sistema (4, 5, 6) reflectante mecánicamente acoplado a la base (2) de soporte y adaptado para hacerse rotar alrededor de un segundo eje de rotación (B) con respecto a la base (2) de soporte, siendo el segundo eje de rotación (B) independiente del primer eje de rotación (A); - al menos una cadena (9, 18) de radiofrecuencia adaptada para recibir y/o transmitir una señal electromagnética a través del sistema (4, 5, 6) reflectante; en el que el sistema (4, 5, 6) reflectante comprende: - un reflector (4) principal acoplado de manera rotatoria a la base (2) de soporte y adaptado para hacerse rotar alrededor del segundo eje de rotación (B) con respecto a la base (2) de soporte; - un reflector (5) secundario; caracterizado porque: - el sistema (4, 5, 6) reflectante comprende un tercer reflector (6), estando tanto el reflector (5) secundario como el tercer reflector (6) mecánicamente acoplados al reflector (4) principal y adaptados para hacerse rotar junto con el reflector (4) principal en su rotación alrededor del segundo eje (B), en el que el tercer reflector (6) está adaptado para hacerse rotar alrededor de un tercer eje de rotación (C) con respecto al reflector (4) principal y al reflector (5) secundario; - la al menos una cadena (9, 18) de radiofrecuencia está mecánicamente acoplada a la base (2) de soporte y está adaptada para ser estacionaria con respecto a la base (2) de soporte durante la rotación del sistema (4, 5, 6) reflectante alrededor del segundo eje (B).Multiple reflector antenna terminal (100) comprising: - a support base (2) adapted to be rotated around a first axis of rotation (A); - a reflective system (4, 5, 6) mechanically coupled to the support base (2) and adapted to rotate around a second axis of rotation (B) with respect to the support base (2), the second being rotation axis (B) independent of the first rotation axis (A); - at least one radio frequency chain (9, 18) adapted to receive and/or transmit an electromagnetic signal through the reflective system (4, 5, 6); wherein the reflective system (4, 5, 6) comprises: - a main reflector (4) rotatably coupled to the support base (2) and adapted to be rotated around the second axis of rotation (B) with respect to to the support base (2); - a secondary reflector (5); characterized in that: - the reflective system (4, 5, 6) comprises a third reflector (6), both the secondary reflector (5) and the third reflector (6) being mechanically coupled to the main reflector (4) and adapted to be rotated together with the main reflector (4) in its rotation around the second axis (B), in which the third reflector (6) is adapted to be rotated around a third axis of rotation (C) with respect to the reflector (4) main and secondary reflector (5); - the at least one radio frequency chain (9, 18) is mechanically coupled to the support base (2) and is adapted to be stationary with respect to the support base (2) during the rotation of the system (4, 5, 6) reflective around the second axis (B).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Terminal de antena de múltiples reflectoresMultiple reflector antenna terminal
La presente divulgación se refiere al campo técnico de las telecomunicaciones y, en particular, a un terminal de antena de múltiples reflectores.The present disclosure relates to the technical field of telecommunications and, in particular, to a multi-reflector antenna terminal.
El documento US2006/262022 da a conocer un terminal de antena de múltiples reflectores según el preámbulo de la reivindicación 1, que solo tiene dos reflectores y que por tanto es una antena de reflector doble.Document US2006 / 262022 discloses a multiple reflector antenna terminal according to the preamble of claim 1, which has only two reflectors and is therefore a dual reflector antenna.
Ya se conoce otro terminal de antena de múltiples reflectores a partir del documento WO 2008/015647 A2. En particular, el documento WO 2008/015647 A2 da a conocer una antena de perfil bajo de apunte mecánico de reflector doble particularmente adecuada, pero no únicamente, para emplearse en vehículos de alta velocidad tales como trenes y aeronaves. Dicha antena de perfil bajo comprende un reflector principal, un reflector secundario y una alimentación que están montados en un soporte mecánico rotatorio.Another multi-reflector antenna terminal is already known from WO 2008/015647 A2. In particular, WO 2008/015647 A2 discloses a dual reflector mechanical pointing low profile antenna particularly suitable, but not only, for use in high speed vehicles such as trains and aircraft. Said low profile antenna comprises a main reflector, a secondary reflector and a feed that are mounted on a rotating mechanical support.
El objetivo de la presente divulgación es poner a disposición un terminal de antena que, con respecto a la antena de la técnica anterior dada a conocer en el documento WO 2008/015647 A2, pueda agrupar una o más de las siguientes funcionalidades adicionales:The objective of the present disclosure is to provide an antenna terminal that, with respect to the antenna of the prior art disclosed in document WO 2008/015647 A2, can group one or more of the following additional functionalities:
- apagado mecánico;- mechanical shutdown;
- funcionamiento en diferentes bandas de frecuencia de una manera selectiva;- operation in different frequency bands in a selective way;
- redundancia que permita garantizar el funcionamiento del terminal de antena incluso en caso de fallo de la alimentación;- redundancy to guarantee the operation of the antenna terminal even in the event of a power failure;
- ajuste fino de la dirección de apunte y/o compensación de posibles efectos de degradación debidos al envejecimiento del terminal de antena.- fine adjustment of the pointing direction and / or compensation for possible degradation effects due to the aging of the antenna terminal.
El objetivo anterior se logra mediante un terminal de antena tal como se define en la reivindicación 1 en su forma más general y en las reivindicaciones dependientes en realizaciones particulares y ventajosas de la misma. Características y ventajas adicionales del nuevo terminal de antena de múltiples reflectores resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones a modo de ejemplo, pero no limitativas, de la misma, tal como se ilustra en las figuras adjuntas, en las que:The above objective is achieved by means of an antenna terminal as defined in claim 1 in its most general form and in the dependent claims in particular and advantageous embodiments thereof. Additional features and advantages of the new multi-reflector antenna terminal will become more apparent from the following detailed description of exemplary, but not limiting, embodiments thereof, as illustrated in the attached figures, in which:
- la figura 1 muestra una vista en perspectiva esquemática de una realización de un terminal de antena de múltiples reflectores;figure 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a multi-reflector antenna terminal;
- la figura 2 muestra una vista en planta desde arriba esquemática del terminal de antena de la figura 1;figure 2 shows a schematic top plan view of the antenna terminal of figure 1;
- la figura 3 muestra otra vista esquemática del terminal de antena de la figura 1;figure 3 shows another schematic view of the antenna terminal of figure 1;
- las figuras 4 y 5 muestran dos vistas en perspectiva esquemáticas adicionales de la antena de la figura 1; - la figura 6 muestra otra vista en perspectiva esquemática de una parte a escala aumentada del terminal de antena de la figura 1, en la que el terminal de antena se muestra en una primera condición de funcionamiento; - la figura 7 muestra otra vista en perspectiva esquemática de una parte a escala aumentada del terminal de antena de la figura 1, en la que el terminal de antena se muestra en una segunda condición de funcionamiento; y - la figura 8 muestra una vista en perspectiva esquemática de una parte de la antena de la figura 1.figures 4 and 5 show two further schematic perspective views of the antenna of figure 1; figure 6 shows another schematic perspective view of an enlarged part of the antenna terminal of figure 1, in which the antenna terminal is shown in a first operating condition; figure 7 shows another schematic perspective view of an enlarged part of the antenna terminal of figure 1, in which the antenna terminal is shown in a second operating condition; and - figure 8 shows a schematic perspective view of a part of the antenna of figure 1.
En las figuras adjuntas, elementos idénticos o similares se indican con los mismos números/símbolos de referencia.In the attached figures, identical or similar elements are indicated by the same reference numbers / symbols.
Con referencia a las figuras indicadas anteriormente, se da a conocer un ejemplo particular y no limitativo de un terminal 100 de antena de múltiples reflectores. Dicho terminal 100 de antena de múltiples reflectores comprende un sistema 4, 5, 6 reflectante que incluye tres reflectores y, en particular, un reflector 4 principal, un subreflector 5 (o reflector 5 secundario) y un tercer reflector 6. En la descripción anterior, el tercer reflector 6 también se denominará “espejo 6 rotatorio”.With reference to the figures indicated above, a particular and non-limiting example of a multiple reflector antenna terminal 100 is disclosed. Said multi-reflector antenna terminal 100 comprises a reflective system 4, 5, 6 including three reflectors and, in particular, a main reflector 4, a sub-reflector 5 (or secondary reflector 5) and a third reflector 6. In the above description , the third reflector 6 will also be called "rotating mirror 6".
El terminal 100 de antena de múltiples reflectores es particularmente adecuado, pero no únicamente, para emplearse en telecomunicaciones por satélite, radiodifusión de TV directa y aplicaciones de multimedia de banda ancha. Según una realización, dicho terminal 100 de antena es una parte de una unidad de exterior, ubicada a su vez en un vehículo en movimiento tal como un tren, una aeronave, una embarcación o un vehículo a motor terrestre.The multi-reflector antenna terminal 100 is particularly suitable, but not uniquely, for use in satellite telecommunications, direct TV broadcasting, and broadband multimedia applications. According to one embodiment, said antenna terminal 100 is a part of an outdoor unit, located at its time in a moving vehicle such as a train, aircraft, vessel, or land motor vehicle.
Las dimensiones reducidas del terminal 100 de antena, que se derivan de una elección adecuada del sistema óptico, facilitan su uso en todas las situaciones de conexiones por satélite y terrestres a partir de vehículos en movimiento. El terminal 100 de antena puede transmitir y/o recibir incluso en condiciones de enlace críticas con un satélite y/o una estación base.The reduced dimensions of the antenna terminal 100, which are derived from a suitable choice of the optical system, facilitate its use in all situations of satellite and terrestrial connections from moving vehicles. The antenna terminal 100 can transmit and / or receive even in critical link conditions with a satellite and / or a base station.
Según una realización el terminal 100 de antena de múltiples reflectores es un terminal de antena de “perfil bajo”, es decir, un terminal de antena que tiene dimensiones horizontales superiores a sus dimensiones verticales. En la descripción anterior se dará a conocer una realización no limitativa en la que el terminal 100 de antena es un terminal adaptado para transmitir señales electromagnéticas de enlace ascendente a uno o más satélites y/o para recibir señales electromagnéticas de enlace descendente de uno o más satélites.According to one embodiment the multi-reflector antenna terminal 100 is a "low profile" antenna terminal, that is, an antenna terminal having horizontal dimensions greater than its vertical dimensions. In the foregoing description a non-limiting embodiment will be disclosed in which antenna terminal 100 is a terminal adapted to transmit uplink electromagnetic signals to one or more satellites and / or to receive downlink electromagnetic signals from one or more satellites.
Con referencia a las figuras adjuntas, según la realización mostrada, el terminal 100 de antena comprende una primera base 1 de soporte y una segunda base 2 de soporte que está acoplada de manera rotatoria a la primera base 1 de soporte con el fin de hacerse rotar alrededor de un primer eje de rotación A con respecto a la base 1 de soporte. En una condición normal de funcionamiento, el primer eje de rotación A es un eje vertical o sustancialmente vertical.With reference to the accompanying figures, according to the embodiment shown, the antenna terminal 100 comprises a first support base 1 and a second support base 2 that is rotatably coupled to the first support base 1 in order to be rotated. about a first axis of rotation A with respect to the support base 1. In a normal operating condition, the first axis of rotation A is a vertical or substantially vertical axis.
Preferiblemente, las bases 1 y 2 de soporte primera y segunda tienen sustancialmente forma de placa y en la siguiente descripción se denominarán respectivamente, sin que por este motivo se introduzca ninguna limitación, “placa 1 fija” y “placa 2 rotatoria”.Preferably, the first and second support bases 1 and 2 are substantially plate-shaped and in the following description they will be called respectively, without any limitation being introduced for this reason, "fixed plate 1" and "rotary plate 2".
Según el ejemplo mostrado, el terminal 100 de antena comprende un motor 34, también denominado motor de azimut, que está adaptado para hacer rotar la placa 2 rotatoria alrededor del primer eje de rotación A para barrer el haz electromagnético en el plano de azimut.According to the example shown, the antenna terminal 100 comprises a motor 34, also called an azimuth motor, which is adapted to rotate the rotary plate 2 about the first axis of rotation A to sweep the electromagnetic beam in the azimuth plane.
El sistema 4, 5, 6 reflectante está mecánicamente acoplado, por ejemplo, articulado de manera rotatoria, a la placa 2 rotatoria con el fin de hacerse rotar alrededor de un segundo eje de rotación B con respecto a la placa 2 rotatoria. Por consiguiente, la placa 2 rotatoria soporta el sistema 4, 5, 6 reflectante y en general también los dispositivos y componentes restantes configurados para recibir y/o transmitir señales electromagnéticas. El segundo eje rotatorio B es independiente del primer eje rotatorio A.The reflective system 4, 5, 6 is mechanically coupled, for example rotatably hinged, to the rotary plate 2 in order to be rotated about a second axis of rotation B with respect to the rotary plate 2. Consequently, the rotating plate 2 supports the reflective system 4, 5, 6 and in general also the remaining devices and components configured to receive and / or transmit electromagnetic signals. The second rotary axis B is independent of the first rotary axis A.
Según la realización particular mostrada, el reflector 4 principal está acoplado de manera rotatoria a la placa 2 rotatoria, en el ejemplo mostrado por medio de dos elementos 7 de soporte que están fijados a la placa 2 rotatoria. Por medio de tales elementos 7 de soporte el reflector 4 principal está articulado de manera rotatoria a la placa 2 rotatoria. El terminal 100 de antena también comprende un motor 8, por ejemplo, un motor 8 rotatorio eléctrico, que está acoplado al reflector 4 principal y que está adaptado para controlarse con el fin de hacer rotar el reflector 4 principal alrededor del eje de rotación B. En una condición normal de funcionamiento, el eje B es un eje horizontal o sustancialmente horizontal. En el ejemplo mostrado, el motor 8 está fijado a uno de los dos elementos 7 de soporte.According to the particular embodiment shown, the main reflector 4 is rotatably coupled to the rotating plate 2, in the example shown by means of two support elements 7 that are fixed to the rotating plate 2. By means of such support elements 7 the main reflector 4 is rotatably articulated to the rotatable plate 2. The antenna terminal 100 also comprises a motor 8, for example an electric rotary motor 8, which is coupled to the main reflector 4 and which is adapted to be controlled in order to rotate the main reflector 4 about the axis of rotation B. In a normal operating condition, axis B is a horizontal or substantially horizontal axis. In the example shown, the motor 8 is fixed to one of the two support elements 7.
El espejo 6 rotatorio está mecánicamente acoplado al reflector 4 principal, y soportado por tal reflector 4, y está adaptado para hacerse rotar alrededor de un tercer eje de rotación C con respecto al reflector 4 principal.The rotating mirror 6 is mechanically coupled to the main reflector 4, and supported by such a reflector 4, and is adapted to be rotated about a third axis of rotation C with respect to the main reflector 4.
Según una realización, el espejo 6 rotatorio está articulado de manera rotatoria al reflector 4 principal en el lado opuesto de este último con respecto al lado del reflector 4 principal que está orientado hacia el espejo 5 secundario. La secuencia de los reflectores a lo largo de una trayectoria de propagación de las señales electromagnéticas recibidas y/o transmitidas es la siguiente: reflector 4 principal, reflector 5 secundario, tercer reflector 6 y/o viceversa.According to one embodiment, the rotatable mirror 6 is rotatably articulated to the main reflector 4 on the opposite side of the latter with respect to the side of the main reflector 4 which is oriented towards the secondary mirror 5. The sequence of reflectors along a propagation path of received and / or transmitted electromagnetic signals is as follows: main reflector 4, secondary reflector 5, third reflector 6 and / or vice versa.
El terminal 100 de antena comprende un motor (no mostrado en las figuras), por ejemplo, un motor eléctrico rotatorio, que está adaptado para controlarse con el fin de hacer rotar el espejo 6 rotatorio alrededor del eje de rotación C. Por ejemplo, tal como se muestra en las figuras 5 y 6 el espejo 6 rotatorio está articulado de manera pivotante al reflector 4 principal por medio de dos elementos de apoyo y dicho motor eléctrico rotatorio (no mostrado en las figuras) está fijado a uno de dichos elementos de apoyo y tiene un árbol conectado al espejo rotatorio.The antenna terminal 100 comprises a motor (not shown in the figures), for example a rotary electric motor, which is adapted to be controlled in order to rotate the rotary mirror 6 about the axis of rotation C. For example, such As shown in Figures 5 and 6 the rotating mirror 6 is pivotally articulated to the main reflector 4 by means of two support elements and said rotating electric motor (not shown in the figures) is fixed to one of said supporting elements and it has a shaft attached to the rotating mirror.
Es posible prever que el espejo 6 rotatorio también pueda moverse con el fin de trasladarse con respecto al reflector 4 principal.It is possible to provide that the rotating mirror 6 can also be moved in order to translate with respect to the main reflector 4.
Según una realización ventajosa, el reflector 4 principal incluye un orificio o una muesca F para permitir la transmisión de la señal electromagnética entre el espejo 6 rotatorio y el reflector 5 secundario. En una realización preferida, el orificio o la muesca F está colocado en la zona de sombra proyectada por el reflector 5 secundario sobre el reflector 4 principal a lo largo del eje Z de la figura 8, para minimizar la pérdida de eficiencia del terminal 100 de antena. Durante el funcionamiento, generalmente se pretende que el eje Z esté alineado con la dirección principal de propagación de la señal electromagnética recibida y/o transmitida.According to an advantageous embodiment, the main reflector 4 includes a hole or a notch F to allow the transmission of the electromagnetic signal between the rotating mirror 6 and the secondary reflector 5. In a preferred embodiment, the hole or notch F is located in the shadow area projected by the secondary reflector 5 on the main reflector 4 along the Z axis of FIG. 8, to minimize the loss of efficiency of the antenna terminal 100. During operation, the Z axis is generally intended to be aligned with the main direction of propagation of the received and / or transmitted electromagnetic signal.
Según la realización mostrada, el espejo 5 secundario está montado de manera fija en el reflector 4 principal. Por ejemplo, el espejo 5 secundario está soportado mediante al menos un brazo fijado al reflector 4 principal. Con referencia a la figura 2, en el ejemplo mostrado el reflector 5 secundario está fijado por medio de cuatro brazos al reflector 4 principal.According to the embodiment shown, the secondary mirror 5 is fixedly mounted on the main reflector 4. For example, the secondary mirror 5 is supported by at least one arm fixed to the main reflector 4. With reference to figure 2, in the example shown the secondary reflector 5 is fixed by means of four arms to the main reflector 4.
Queda claro que el sistema 4, 5, 6 reflectante completo, debido a la disposición de conexión entre los reflectores y entre el reflector 4 principal y la placa 2 rotatoria, tras una rotación del reflector 4 principal alrededor del eje de rotación B, está adaptado para realizar el barrido del haz electromagnético en el plano de elevación. El reflector 5 secundario y el espejo 5 rotatorio están adaptados para hacerse rotar junto con el reflector 4 principal durante su rotación alrededor del segundo eje de rotación B.It is clear that the complete reflective system 4, 5, 6, due to the connection arrangement between the reflectors and between the main reflector 4 and the rotating plate 2, after a rotation of the main reflector 4 about the axis of rotation B, is adapted to sweep the electromagnetic beam in the elevation plane. The secondary reflector 5 and the rotating mirror 5 are adapted to be rotated together with the main reflector 4 during their rotation about the second axis of rotation B.
El espejo 6 rotatorio puede estar dotado de una o más superficies reflectantes. En el ejemplo particular y no limitativo mostrado, el espejo 6 rotatorio está dotado de dos superficies reflectantes opuestas y tiene preferiblemente la forma general de un disco.The rotating mirror 6 can be provided with one or more reflective surfaces. In the particular and non-limiting example shown, the rotating mirror 6 is provided with two opposite reflective surfaces and preferably has the general shape of a disk.
El terminal 100 de antena comprende al menos una cadena 9, 18 de radiofrecuencia montada en la placa 2 rotatoria y adaptada para actuar conjuntamente con el sistema 4, 5, 6 reflectante para la transmisión y/o la recepción de señales electromagnéticas. La al menos una cadena 9, 18 de radiofrecuencia está mecánicamente acoplada a la placa 2 rotatoria y está adaptada para ser estacionaria con respecto a la base 2 de soporte en la rotación del sistema reflectante alrededor del segundo eje B. Para los fines de la presente descripción, “estacionario” significa que la cadena 9, 18 de radiofrecuencia no rota alrededor del eje de rotación B del sistema 4, 5, 6 reflectante. Gracias a esta realización, no se usan juntas rotatorias de RF y esto reduce ventajosamente las pérdidas de ganancia.The antenna terminal 100 comprises at least one radio frequency chain 9, 18 mounted on the rotating plate 2 and adapted to act together with the reflective system 4, 5, 6 for the transmission and / or reception of electromagnetic signals. The at least one radio frequency chain 9, 18 is mechanically coupled to the rotating plate 2 and is adapted to be stationary with respect to the support base 2 in the rotation of the reflective system around the second axis B. For the purposes of the present Description, "stationary" means that the radio frequency chain 9, 18 does not rotate around the axis of rotation B of the reflective system 4, 5, 6. Thanks to this embodiment, no RF rotary joints are used and this advantageously reduces gain losses.
En el ejemplo mostrado en las figuras, sin que por este motivo se introduzca ninguna limitación, se proporcionan dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia.In the example shown in the figures, without any limitation being introduced for this reason, two radio frequency chains 9, 18 are provided.
Por ejemplo, la cadena 9 de radiofrecuencia comprende un iluminador 10, un rotor 11 de polarización, un transductor 12 ortomodal (OMT), un filtro 13, un convertidor reductor de frecuencia de bajo ruido y un amplificador de bajo ruido que representan en conjunto un bloque 14 de bajo ruido (LNB), una adaptador 15 de guía de ondas a cable coaxial. En la realización mostrada, el terminal 100 de antena comprende:For example, the radio frequency chain 9 comprises an illuminator 10, a bias rotor 11, an orthomodal transducer (OMT) 12, a filter 13, a low noise frequency down converter and a low noise amplifier that together represent a low noise block 14 (LNB), a waveguide to coaxial cable adapter 15. In the embodiment shown, the antenna terminal 100 comprises:
- un elemento 16 de apoyo de soporte para la cadena 9 de radiofrecuencia que está fijado a la placa 2 rotatoria y está dotado de cojinetes de bolas; y- a support support element 16 for the radio frequency chain 9 which is fixed to the rotating plate 2 and is provided with ball bearings; and
- un motor 17 adaptado para hacer rotar la cadena 9 de radiofrecuencia alrededor de un cuarto eje de rotación D con el fin de lograr la alineación de polarización.- a motor 17 adapted to rotate the radio frequency chain 9 about a fourth axis of rotation D in order to achieve polarization alignment.
Según una realización el terminal 100 de antena comprende un amplificador y un convertidor 27 de alta frecuencia, o convertidor 27 ascendente de bloque (BUC), acoplado a la cadena 9 de radiofrecuencia para la transmisión de señales a través de la cadena 9 de radiofrecuencia.According to one embodiment the antenna terminal 100 comprises an amplifier and a high frequency converter 27, or block up converter 27 (BUC), coupled to the radio frequency chain 9 for the transmission of signals through the radio frequency chain 9.
Si se proporciona, la segunda cadena 18 de radiofrecuencia puede comprender de manera similar un iluminador 19, un rotor 20 de polarización, un transductor 21 ortomodal (OMT), un filtro 22, un convertidor reductor de frecuencia de bajo ruido y un amplificador de bajo ruido que representan en conjunto un bloque 23 de bajo ruido (LNB), un adaptador 24 de guía de ondas a cable coaxial.If provided, the second radio frequency chain 18 may similarly comprise an illuminator 19, a bias rotor 20, an orthomodal transducer (OMT) 21, a filter 22, a low-noise down-converter, and a low-noise amplifier. noise that together represent a low noise block 23 (LNB), a waveguide to coaxial cable adapter 24.
En la realización mostrada, el terminal 100 de antena comprende:In the embodiment shown, the antenna terminal 100 comprises:
- un elemento 25 de apoyo de soporte para la cadena 18 de radiofrecuencia que está fijado a la placa 2 rotatoria y está dotado de cojinetes de bolas; y- a support support element 25 for the radio frequency chain 18 which is fixed to the rotating plate 2 and is fitted with ball bearings; and
- un motor 26 adaptado para hacer rotar la cadena 18 de radiofrecuencia alrededor de un quinto eje de rotación E con el fin de lograr la alineación de polarización.- a motor 26 adapted to rotate the radio frequency chain 18 about a fifth axis of rotation E in order to achieve polarization alignment.
Según una realización el terminal 100 de antena comprende un amplificador y un convertidor 28 de alta frecuencia, o convertidor 28 ascendente de bloque (BUC), acoplado a la cadena 18 de radiofrecuencia para la transmisión de señales a través de la cadena 18 de radiofrecuencia.According to one embodiment the antenna terminal 100 comprises an amplifier and a high frequency converter 28, or block up converter 28 (BUC), coupled to the radio frequency chain 18 for the transmission of signals through the radio frequency chain 18.
Según una realización, el/los iluminador(es) 10, 19 está(n) diseñado(s) para tener un diagrama de irradiación que tiene una simetría circular muy alta. De esta manera, dado que la iluminación del espejo 6 rotatorio no cambia, es posible evitar pérdidas de ganancia cuando se cambia el ángulo de elevación. According to one embodiment, the illuminator (s) 10, 19 is (are) designed to have an irradiation pattern that has a very high circular symmetry. In this way, since the illumination of the rotating mirror 6 does not change, it is possible to avoid loss of gain when the elevation angle is changed.
Según la realización, el espejo 6 rotatorio tiene la función de desviar aproximadamente 90 grados la señal electromagnética transmitida y/o recibida para redirigirla hacia el espejo 5 secundario y/o los iluminadores 10, 19. According to the embodiment, the rotary mirror 6 has the function of deflecting the transmitted and / or received electromagnetic signal approximately 90 degrees to redirect it towards the secondary mirror 5 and / or the illuminators 10, 19.
Al igual que en la realización representada en las figuras, haciendo referencia particular a la figura 5, cuando se proporcionan dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia en el terminal 100 de antena es posible disponer los iluminadores 10, 19 de tal manera que están opuestos entre sí y alineados a lo largo de un mismo eje de rotación. En este caso, los ejes de rotación E y D son el mismo eje aunque es importante observar que cada uno de los iluminadores 10, 19 puede hacerse rotar independientemente con respecto al otro debido a la rotación de las cadenas de radiofrecuencia respectivas. En una realización preferida, todos los ejes de rotación anteriormente descritos A, B, C, D y E son mutuamente independientes.As in the embodiment represented in the figures, with particular reference to Figure 5, when two radio frequency chains 9, 18 are provided at the antenna terminal 100 it is possible to arrange the illuminators 10, 19 in such a way that they are opposite each other. yes and aligned along the same axis of rotation. In this case, the axes of rotation E and D are the same axis although it is important to note that each of the illuminators 10, 19 can be rotated independently with respect to the other due to the rotation of the respective radio frequency chains. In a preferred embodiment, all of the above-described rotational axes A, B, C, D and E are mutually independent.
Gracias a proporcionar el espejo 6 rotatorio y dependiendo del número de las cadenas 9, 18 de radiofrecuencia, es posible de manera ventajosa dotar la unidad 100 de antena de una o más funcionalidades avanzadas.Thanks to providing the rotating mirror 6 and depending on the number of the radio frequency chains 9, 18, it is advantageously possible to provide the antenna unit 100 with one or more advanced functionalities.
De hecho, en un primer ejemplo, no mostrado en las figuras, solo se proporciona una cadena de radiofrecuencia, por ejemplo, la cadena 9 de radiofrecuencia, y el espejo 6 rotatorio está preferiblemente dotado únicamente de una superficie reflectante. Durante el funcionamiento, el espejo 6 rotatorio puede hacerse rotar alrededor del eje de rotación C, por ejemplo, entre una posición angular de trabajo y una posición angular de reposo, para encender y apagar mecánicamente el terminal 100 de antena, respectivamente. En la posición de trabajo, el espejo 6 rotatorio está orientado de tal manera que una superficie reflectante del espejo 6 está orientada para optimizar la transmisión de la señal electromagnética entre la cadena 9 de radiofrecuencia y el espejo 5 secundario. En la posición de reposo, el espejo 6 rotatorio está orientado de tal manera que la superficie reflectante del espejo 6 está orientada para minimizar la transmisión de la señal electromagnética entre la cadena 9 de radiofrecuencia y el espejo secundario. Por ejemplo, el espejo 6 rotatorio está dotado de una superficie, preferiblemente una superficie absorbente, opuesta a la superficie reflectante y, en la posición de reposo, tal superficie puede estar orientada hacia el espejo 5 secundario o el puerto de entrada/salida, o el iluminador 10, de la cadena 9 de radiofrecuencia. Esta característica puede usarse como redundancia del apagado de emisión de radiación, en caso de fallo del equipo de apagado primario, que consiste en una señal de referencia en la entrada de los BUC 27 y 28.In fact, in a first example, not shown in the figures, only one radio frequency chain is provided, for example, the radio frequency chain 9, and the rotating mirror 6 is preferably provided only with a reflective surface. During operation, the rotary mirror 6 can be rotated about the axis of rotation C, for example, between an angular working position and an angular rest position, to mechanically turn the antenna terminal 100 on and off, respectively. In the working position, the rotating mirror 6 is oriented in such a way that a reflective surface of the mirror 6 is oriented to optimize the transmission of the electromagnetic signal between the radio frequency chain 9 and the secondary mirror 5. In the rest position, the rotating mirror 6 is oriented such that the reflecting surface of the mirror 6 is oriented to minimize the transmission of the electromagnetic signal between the radio frequency chain 9 and the secondary mirror. For example, the rotating mirror 6 is provided with a surface, preferably an absorbent surface, opposite the reflective surface and, in the rest position, such surface can face the secondary mirror 5 or the input / output port, or the illuminator 10, of the radio frequency chain 9. This characteristic can be used as redundancy of the radiation emission shutdown, in case of failure of the primary shutdown equipment, which consists of a reference signal at the input of BUCs 27 and 28.
En un segundo ejemplo, el terminal 100 de antena está dotado de dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia y el espejo 6 rotatorio está adaptado para hacerse rotar alrededor del eje C entre dos posiciones angulares respectivamente para permitir de manera selectiva el funcionamiento de una u otra cadena 9 o 18 de radiofrecuencia. Si las dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia están configuradas para funcionar en la misma banda de frecuencia, el terminal 100 de antena según el segundo ejemplo es tal como para garantizar la continuidad de funcionamiento del terminal 100 de antena incluso en el caso en el que hay un fallo de una de las dos cadenas de radiofrecuencia. Si las dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia están alineadas a lo largo del mismo eje, y el espejo 6 rotatorio está interpuesto entre dichas cadenas 9, 18, puede realizarse una rotación del espejo 6 de 90 grados con el fin de permitir de manera selectiva el funcionamiento de una u otra cadena 9 o 18 de radiofrecuencia. En este caso, el espejo 6 rotatorio puede estar dotado únicamente de una superficie reflectante.In a second example, the antenna terminal 100 is provided with two radio frequency chains 9, 18 and the rotating mirror 6 is adapted to be rotated about the axis C between two angular positions respectively to selectively allow the operation of one or the other. chain 9 or 18 radio frequency. If the two radio frequency chains 9, 18 are configured to operate in the same frequency band, the antenna terminal 100 according to the second example is such as to guarantee the continuity of operation of the antenna terminal 100 even in the case where there is a fault in one of the two radio chains. If the two radio frequency chains 9, 18 are aligned along the same axis, and the rotating mirror 6 is interposed between said chains 9, 18, a rotation of the mirror 6 of 90 degrees can be performed in order to selectively allow the operation of one or the other radio frequency chain 9 or 18. In this case, the rotating mirror 6 can only be provided with a reflective surface.
Según un tercer ejemplo que se describirá en más detalle con respecto a los anteriores, el terminal 100 de antena puede estar dotado de dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia y el espejo 6 rotatorio puede hacerse rotar entre dos posiciones angulares respectivamente para permitir de manera selectiva el funcionamiento de una u otra cadena 9 o 18 de radiofrecuencia. Si las dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia están configuradas para funcionar en bandas de frecuencia diferentes, el terminal 100 de antena según el tercer ejemplo puede funcionar de manera selectiva en bandas de frecuencia diferentes, siendo por tanto un terminal 100 de antena de banda doble. Por ejemplo, una de las dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia puede estar diseñada para funcionar en la banda Ka y la otra cadena de radiofrecuencia puede estar diseñada para funcionar en la banda Ku.According to a third example that will be described in more detail with respect to the previous ones, the antenna terminal 100 can be provided with two radio frequency chains 9, 18 and the rotating mirror 6 can be rotated between two angular positions respectively to selectively allow the operation of one or the other radio frequency chain 9 or 18. If the two radio frequency chains 9, 18 are configured to operate in different frequency bands, the antenna terminal 100 according to the third example can selectively operate in different frequency bands, thus being a dual-band antenna terminal 100 . For example, one of the two radio frequency chains 9, 18 may be designed to operate in the Ka band and the other radio frequency chain may be designed to operate in the Ku band.
Según una realización ventajosa, es posible prever en un terminal 100 de antena de múltiples bandas según el tercer ejemplo anteriormente descrito que el espejo 6 rotatorio esté dotado de dos superficies reflectantes, una de las cuales está numéricamente optimizada en cuanto a su forma para la banda de frecuencia de una de las dos cadenas 9 de frecuencia y la otra de las cuales está numéricamente optimizada de manera independiente en cuanto a su forma para la banda de frecuencia de la otra cadena 18 de radiofrecuencia. Si las dos cadenas 9, 18 de radiofrecuencia están alineadas a lo largo del mismo eje y el espejo 6 rotatorio está interpuesto entre dichas cadenas 9, 18, puede realizarse una rotación del espejo 6 de 90 grados con el fin de permitir de manera selectiva el funcionamiento de una u otra cadena 9 o 18 de radiofrecuencia.According to an advantageous embodiment, it is possible to provide in a multi-band antenna terminal 100 according to the third example described above that the rotating mirror 6 is provided with two reflective surfaces, one of which is numerically optimized in terms of its shape for the band frequency of one of the two frequency chains 9 and the other of which is numerically optimized independently as to its shape for the frequency band of the other radio frequency chain 18. If the two radio frequency chains 9, 18 are aligned along the same axis and the rotating mirror 6 is interposed between said chains 9, 18, a rotation of the mirror 6 of 90 degrees can be made in order to selectively allow the operation of one or the other radio frequency chain 9 or 18.
Es importante observar que, independientemente de, o junto con, las funcionalidades adicionales anteriormente descritas proporcionadas gracias a proporcionar el espejo 6 rotatorio, e independientemente del número de cadenas de radiofrecuencia, el espejo 6 rotatorio también puede hacerse rotar para permitir ventajosamente un ajuste fino de la dirección de apunte del sistema 4, 5, 6 reflectante y/o para compensar posibles efectos de degradación debidos al envejecimiento del terminal 100 de antena. It is important to note that, regardless of, or in conjunction with, the above-described additional functionalities provided by providing the rotating mirror 6, and regardless of the number of radio frequency chains, the rotating mirror 6 can also be rotated to advantageously allow fine adjustment of the pointing direction of the system 4, 5, 6 reflective and / or to compensate for possible degradation effects due to aging of the antenna terminal 100.
Según una realización, el orificio o la muesca F está colocado en la parte inferior del reflector 4 principal, para estar relativamente cerca de la placa 2 rotatoria. Por consiguiente, la al menos una cadena 9, 18 de radiofrecuencia también está colocada cerca de la placa 2 rotatoria por medio de los elementos 16, 25 de apoyo. Este recurso reduce ventajosamente el esfuerzo mecánico del sistema durante el apunte y seguimiento del terminal 100 de antena. Este efecto se mejora adicionalmente cuando el eje de rotación B del reflector 4 principal también está relativamente cerca de la placa 2 rotatoria, por ejemplo, a una distancia máxima de 10 cm de la placa 2 rotatoria.According to one embodiment, the hole or the notch F is positioned at the bottom of the main reflector 4, to be relatively close to the rotating plate 2. Consequently, the at least one radio frequency chain 9, 18 is also positioned close to the rotating plate 2 by means of the support elements 16, 25. This resource advantageously reduces the mechanical stress of the system during pointing and tracking of the antenna terminal 100. This effect is further enhanced when the axis of rotation B of the main reflector 4 is also relatively close to the rotating plate 2, for example, at a maximum distance of 10 cm from the rotating plate 2.
Durante el funcionamiento de una realización preferida del terminal 100 de antena, por ejemplo, durante la transmisión de una señal, un iluminador 10, 19 es tal como para transmitir dicha señal, en forma de una onda esférica, hacia el espejo 6 rotatorio que refleja dicha señal hacia el espejo 5 secundario de tal manera que se evitan desequilibrios significativos en la intensidad de iluminación del borde de dicho espejo 5 secundario. Este último transforma el frente de onda esférico, o pseudoesférico, procedente del espejo 6 rotatorio en un frente de onda astigmático haciendo de ese modo que los rayos de curvatura del frente de onda reflejado sean diferentes con respecto a los planos principales XZ e YZ de la figura 8. El frente de onda procedente del reflector 5 secundario ilumina el reflector 4 principal. El reflector 4 principal es tal como para transformar el frente de onda astigmático en un frente de onda plano. Tal frente de onda también puede estar inclinado con respecto al eje Z, para reducir o eliminar una región de sombra parcial introducida por el reflector 5 secundario. Con el fin de obtener esto en el diseño de las superficies del reflector 4 principal y el reflector 5 secundario se requiere forzar la uniformidad de la trayectoria óptica para todos los rayos posibles emitidos por la fuente de la señal electromagnética según el principio de la “fase estacionaria”. Según una realización preferida, esto se obtiene diseñando la superficie reflectante del reflector 4 principal como una superficie cuártica, es decir, una superficie que, en el sistema de coordenadas cartesianas XYZ de la figura 8, está representada de forma implícita en polinomios de x,y,z de grado 4 que, en la mayoría de los casos, no pueden hacerse explícitos con respecto a z en el sistema de referencia XYZ de la figura 8. Según una realización preferida, antes de la conformación, es decir, la optimización numérica, las secciones principales de las superficies del reflector 5 principal y el reflector 5 secundario son secciones cónicas. En particular, las secciones principales del reflector 4 principal son ambas parábolas pero con longitudes focales diferentes, mientras que las secciones principales del reflector 5 secundario son ambas hipérbolas pero con longitudes focales diferentes.During the operation of a preferred embodiment of the antenna terminal 100, for example, during the transmission of a signal, an illuminator 10, 19 is such as to transmit said signal, in the form of a spherical wave, towards the rotating mirror 6 which reflects said signal towards the secondary mirror 5 in such a way as to avoid significant imbalances in the illumination intensity of the edge of said secondary mirror 5. The latter transforms the spherical, or pseudospherical, wavefront coming from the rotating mirror 6 into an astigmatic wavefront, thereby making the curvature rays of the reflected wavefront different from the XZ and YZ principal planes of the Figure 8. The wavefront from the secondary reflector 5 illuminates the primary reflector 4. The main reflector 4 is such as to transform the astigmatic wavefront into a flat wavefront. Such a wavefront can also be inclined with respect to the Z axis, to reduce or eliminate a region of partial shadow introduced by the secondary reflector 5. In order to achieve this in the design of the surfaces of the main reflector 4 and the secondary reflector 5 it is required to force the uniformity of the optical path for all possible rays emitted by the source of the electromagnetic signal according to the principle of the "phase stationary ”. According to a preferred embodiment, this is obtained by designing the reflective surface of the main reflector 4 as a quartic surface, that is, a surface that, in the Cartesian coordinate system XYZ of Figure 8, is implicitly represented in polynomials of x, y, z of degree 4 which, in most cases, cannot be made explicit with respect to z in the XYZ reference system of Figure 8. According to a preferred embodiment, before shaping, ie numerical optimization, the main sections of the surfaces of the main reflector 5 and the secondary reflector 5 are conical sections. In particular, the main sections of the main reflector 4 are both parabolas but with different focal lengths, while the main sections of the secondary reflector 5 are both hyperbolas but with different focal lengths.
Según una realización, la unidad 100 de antena está configurada como una antena de guía de ondas de haces de tres reflectores. Este recurso junto con la conformación de las superficies reflectantes permite diseñar antenas de perfil bajo de apunte mecánico significativamente compactas. Dichas antenas de perfil bajo también pueden tener un perfil asimétrico, es decir, que pueden tener una abertura radiante cuya anchura es mayor que la altura, tal como, por ejemplo, una abertura elíptica o superelíptica o rectangular. Además, la combinación anterior de recursos permite minimizar el número de reflectores (el número mínimo es tres) en antenas de tamaño pequeño y medio, es decir, antenas que tienen dimensiones generalmente comprendidas en el intervalo de 30-100 longitudes de onda, sin tener un impacto significativo sobre la eficiencia global de la antena.According to one embodiment, the antenna unit 100 is configured as a three reflector beam waveguide antenna. This resource, together with the conformation of the reflective surfaces, enables the design of significantly compact, low-profile, mechanically pointed antennas. Such low profile antennas can also have an asymmetric profile, that is, they can have a radiating aperture whose width is greater than height, such as, for example, an elliptical or supereliptic or rectangular aperture. In addition, the above combination of resources makes it possible to minimize the number of reflectors (the minimum number is three) in antennas of small and medium size, that is, antennas that generally have dimensions in the 30-100 wavelength range, without having a significant impact on the overall efficiency of the antenna.
Según realizaciones posibles la unidad 100 de antena puede estar dotada además de un sistema de seguimiento que comprende uno o más de los siguientes componentes: una conexión 29 de radiofrecuencia de baja pérdida, una unidad 30 de control de antena (ACU), una unidad 31 de medición de inercia (IMU), un receptor 32 de GPS, un receptor 35 de banda estrecha, un dispositivo para la extracción de la señal 36 de referencia que va a seguirse, un radomo 33 de protección.According to possible embodiments, the antenna unit 100 may also be provided with a tracking system comprising one or more of the following components: a low-loss radio-frequency connection 29, an antenna control unit (ACU) 30, a unit 31 Inertia Measurement System (IMU), a GPS receiver 32, a narrow band receiver 35, a device for extracting the reference signal 36 to be tracked, a protection radome 33.
Tal como resulta evidente a partir de la descripción anterior, el terminal 100 de antena es tal como para alcanzar completamente los objetivos propuestos, dado que puede añadir una o más funcionalidades avanzadas a las antenas de la técnica anterior. La unidad de antena puede estar diseñada para ser muy compacta y puede realizar el barrido de elevación moviendo únicamente el sistema 4, 5, 6 reflectante y no los componentes electrónicos de radiofrecuencia. Además, dado que la al menos una cadena 9, 18 de radiofrecuencia no rota junto con el sistema 4, 5, 6 reflectante alrededor del eje de rotación B, no se requieren juntas de radiofrecuencia de modo que es posible evitar pérdidas de ganancia.As is apparent from the foregoing description, the antenna terminal 100 is such as to fully achieve the proposed objectives, since it can add one or more advanced functionality to antennas of the prior art. The antenna unit can be designed to be very compact and can perform elevation sweep by moving only the reflective system 4, 5, 6 and not the radio frequency electronics. Furthermore, since the at least one radio frequency chain 9, 18 does not rotate together with the reflective system 4, 5, 6 around the axis of rotation B, radio frequency joints are not required so that it is possible to avoid loss of gain.
Naturalmente, con el fin de satisfacer requisitos contingentes y específicos, un experto en la técnica puede aplicar muchas modificaciones y variaciones a las unidades de antena de múltiples reflectores anteriormente descritas. Of course, in order to meet contingent and specific requirements, one skilled in the art can apply many modifications and variations to the above-described multi-reflector antenna units.
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