ES2906084T3 - Pantalla polarizadora con célula(s) polarizadora(s) de radiofrecuencia de banda ancha - Google Patents

Pantalla polarizadora con célula(s) polarizadora(s) de radiofrecuencia de banda ancha Download PDF

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Pantalla polarizadora, que comprende una disposición de al menos una(s) célula(s) polarizadora(s) (112; 172; 262; 312; 372; 412; 512 ; 932), de un material conductor de la electricidad, selectivo en frecuencia y polarización, para transformar la polarización lineal del campo eléctrico E de una onda electromagnética TEM incidente, recibida a entrada y descomponible en dos señales de campo eléctrico EV, EH cuyas polarizaciones vertical y horizontal son lineales y ortogonales, en una polarización circular de un campo eléctrico de salida, y en la que cada célula polarizadora (112; 172; 262; 312; 372; 412; 512; 932), comprende una sección de guía de ondas que tiene dos pares ortogonales, vertical y horizontal, de paredes laterales paralelas entre sí y que se extienden longitudinalmente a lo largo de una dirección de propagación de una onda electromagnética TEM incidente, estando la pantalla polarizadora caracterizada porque las cuatro paredes laterales (124, 125, 126, 127; 194, 195, 196, 197; 274, 275, 276, 277; 324, 325, 326, 327; 374, 375, 376, 377; 414, 415, 416, 417) de cada célula polarizadora (112; 172; 262; 312; 372; 412; 512; 932) están abiertas en toda su longitud por una hendidura mediana continua (134, 135, 136, 137;194, 195, 196, 197;284, 285, 286, 287;324, 325, 326, 327; 384, 385, 386, 387; 424, 425, 426, 427), paralelas a la dirección de propagación de la onda electromagnética incidente, de modo que formen cuatro placas plegadas eléctricamente conductoras, y cada célula polarizadora incluye varillas conductoras de electricidad que interconectan las paredes laterales y las cuatro placas plegadas para hacerlas parcial o totalmente integrales y que forman una o varias discontinuidades eléctricas elementales sucesivas, que están dispuestas en el extremo o en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y proporcionan una o más carga(s) capacitiva(s), inductiva(s) o uno o más resonador(es) equivalente(s) (L,C) a un inductor y un condensador conectados en paralelo o en serie; y las ranuras abiertas longitudinalmente (134, 135, 136, 137;194, 195, 196, 197;284, 285, 286, 287;324, 325, 326, 327; 384, 385, 386, 387; 424, 425, 426, 427), las paredes laterales y las discontinuidades eléctricas elementales de cada célula polarizadora tienen formas y dimensiones geométricas que consiguen una transmisión total de la onda incidente, asociada a una anisotropía de fase de +90° o -90° según las componentes EV y EH.

Description

DESCRIPCIÓN
Pantalla polarizadora con célula(s) polarizadora(s) de radiofrecuencia de banda ancha
La presente invención se refiere a una pantalla polarizadora de radiofrecuencia de alto rendimiento radioeléctrico, fabricada a partir de una disposición de una o más células polarizadoras, hecha(s) de un material eléctricamente conductor y selectiva(s) en frecuencia y polarización, que permite transformar una señal de radiofrecuencia RF incidente, recibida en polarización lineal, en una señal de radiofrecuencia RF de salida en polarización circular. La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una pantalla polarizadora según la invención. Cada célula polarizadora de la pantalla polarizadora según la invención está constituida por una sección de guía de ondas, configurada para recibir a la entrada el campo eléctrico incidente E de la señal de RF inyectada, que puede descomponerse en dos señales de campo eléctrico Ev, Eh, cuyas polarizaciones son lineales y mutuamente ortogonales a lo largo de una primera dirección, anotada V y llamada por convención "vertical", y una segunda dirección, ortogonal a la primera, anotada H y llamada por convención "horizontal".
La transformación realizada por cada célula polarizadora consiste en aplicar un desplazamiento de fase de 90° o -90° entre las dos componentes Ev y Eh de la señal de polarización lineal de entrada E.
Se supone que la pantalla polarizadora según la invención funciona en una sola banda de frecuencia de RF, preferiblemente en un ancho de banda amplio.
Dado que la estructura de la pantalla polarizadora según la invención puede ser totalmente metálica, esta estructura es particularmente adecuada para los nuevos procesos de fabricación aditiva.
La pantalla polarizadora según la invención se aplica a cualquier antena fina multihaz y más particularmente al campo de las telecomunicaciones espaciales, en particular a las antenas destinadas a ser montadas a bordo de satélites, o a las antenas destinadas a ser utilizadas en tierra en terminales fijos o móviles.
Cabe señalar que una pantalla polarizadora según la invención puede utilizarse para antenas que no se limitan a sintetizar señales polarizadas circularmente, como la antena descrita en la patente FR 3038457 B1 formando un primer documento, dicha antena irradiando desde una abertura continua y alargada, utilizando un formador de haz de guía de ondas de placas paralelas para formar múltiples haces en un amplio sector angular.
Se conoce la realización de pantallas polarizadoras o superficies 3D selectivas de polarización y frecuencia a partir de células polarizadoras formadas por secciones de guía de ondas, con el fin de superar las limitaciones de rendimiento de RF y de espacio de las pantallas polarizadoras multicapa, selectivas de frecuencia y polarización, utilizando superficies multicapa de cuarto de onda con sustratos dieléctricos.
Un primer tipo conocido de pantalla polarizadora con secciones de guía de ondas es una pantalla polarizadora metálica del tipo OMT (en inglés “Orthogonal Mode Transducer”), que consiste en una rejilla de guía de ondas de iris o diafragma, y que se describe, por ejemplo, en el artículo de M. Chen y G. Tsandoulas, titulado "A wide-band square-wave guide array polarizer", publicado en IEEE TAP, Vol. 21, n° 3, pp. 389-391, mayo de 1973y formando un primer documento. El duplexor de polarización de diafragma OMT descrito en este primer trabajo es un dispositivo frecuentemente utilizado en las antenas de comunicaciones por satélite. Por lo general, convierte dos señales polarizadas linealmente, inyectadas en puertos de guía de ondas superpuestos, en dos señales polarizadas circularmente de forma ortogonal por medio de una hoja de diafragma con un perfil optimizado.
Un segundo tipo de pantalla polarizadora con secciones de guía de ondas es una pantalla polarizadora dicroica metálica, que consiste en un conjunto de guías de ondas con resonadores de ranura.
El artículo de T. Wang, J. Zhu, C.Wang, J. Ge y Z. Yu, titulado "Wave 3-D FSSs by 3-D printing technique", publicado en International Conference on Electromagnetics in Advance Applications (ICEAA) 2016, Caims, Australia, noviembre de 2016 y formando una segunda ponencia, describe una primera realización del segundo tipo de pantalla polarizadora como una disposición periódica de células polarizadoras, formada por secciones guiadas bajo corte, es decir, que permiten la propagación de un modo guiado sólo más allá de la frecuencia de corte que es inferior a la frecuencia de funcionamiento deseada, y en cuyas paredes verticales y horizontales se han insertado ranuras resonantes plegadas y sin bucles. A la frecuencia de resonancia de las ranuras, las secciones guiadas transmiten la señal de radio. Los parámetros de la rendija de cada célula polarizadora se ajustan para obtener una transmisión total en ambas componentes (Ev, Eh) de la señal eléctrica incidente E en polarización lineal E, así como un desplazamiento de fase entre las dos componentes Ev y Eh.
El artículo de C. Molero, T. Debogovic y M. García-Vigueras, titulado "Design of full-metal polarizing screen based on circuit modeling", publicado en International Microwave Symposium (IMS), Filadelfia, Estados Unidos, 2018 y que constituye un tercer artículo, describe una segunda realización del segundo tipo de pantalla polarizadora como una disposición periódica de células polarizadoras, formada por secciones guiadas bajo corte, es decir, que permiten la propagación de un modo guiado sólo más allá de la frecuencia de operación deseada, y placas metálicas, colocadas en las entradas y salidas de las secciones guiadas, y que permiten la propagación de un modo guiado sólo más allá de la frecuencia de operación deseada.es decir, que permite la propagación de un modo guiado sólo más allá de la frecuencia de corte que es inferior a la frecuencia de funcionamiento deseada, y placas metálicas, colocadas en las entradas y salidas de las secciones guiadas, y en las que se han insertado dos pares de ranuras resonantes plegadas y sin bucles. Cada par de rendijas resuena según una polarización Ex o Ey. Esto da lugar a una transmisión en una banda de frecuencias, y es posible ajustar la anisotropía de las células polarizadoras mediante el diseño de los resonadores de ranura en términos de forma y tamaño, de modo que se obtenga un desplazamiento de fase de 90° o -90° entre los dos coeficientes de transmisión que actúan sobre las dos componentes (Ex, Ey) de la señal incidente linealmente polarizada E.
Según una tercera realización del segundo tipo de pantalla polarizadora, también es posible combinar las dos técnicas, utilizadas para la primera y la segunda realización del segundo tipo de pantalla, y descritas anteriormente. DE 893 819 C divulga una pantalla polarizadora con células polarizadoras en forma de una sección de guía de ondas que tiene dos pares ortogonales de paredes laterales mutuamente paralelas que están abiertas en toda su longitud por una hendidura mediana continua.
El documento JP H02 250401 A divulga una pantalla polarizadora con células polarizadoras en forma de una sección de guía de ondas circular que incluye varillas.
Todas las estructuras de pantalla polarizadora con secciones de guía de ondas, del primer o segundo tipo, son metálicas y más fáciles de fabricar.
Sin embargo, estas estructuras tienen un ancho de banda estrecho, y si se añaden resonadores a las paredes de las secciones guiadas para ampliar la banda, las células polarizadoras resultantes tienen un gran grosor en relación con la longitud de onda de la señal electromagnética, dando a la pantalla polarizadora una sensibilidad indeseablemente alta al ángulo de incidencia de la señal de entrada.
El problema técnico consiste en aumentar el ancho de banda de una pantalla polarizadora cuya(s) célula(s) polarizadora(s) son secciones de guía de ondas, cada una de las cuales tiene dos pares de paredes laterales conductoras de electricidad mutuamente paralelas, sin aumentar el espesor de dichas paredes laterales.
A tal efecto, el objeto de la invención es una pantalla polarizadora, que comprende una disposición de al menos una o varias células polarizadoras, de un material eléctricamente conductor, selectivo en frecuencia y en polarización, para transformar la polarización lineal del campo eléctrico E de una onda TEM incidente, recibida en la entrada y descomponible en dos señales de campo eléctrico Ev, Eh cuyas polarizaciones vertical y horizontal son lineales y ortogonales, en una polarización circular de un campo eléctrico de salida, y en el que cada célula polarizadora comprende una sección de guía de ondas que tiene dos pares ortogonales, vertical y horizontal, de paredes laterales paralelas entre sí y extendidas longitudinalmente a lo largo de una dirección de propagación de una onda TEM incidente.
La pantalla polarizadora se caracteriza porque las cuatro paredes laterales de cada célula polarizadora están abiertas cada una a lo largo de su longitud por una hendidura mediana continua, paralela a la dirección de propagación de la onda electromagnética incidente, para formar cuatro placas plegadas eléctricamente conductoras; y cada célula polarizadora incluye varillas eléctricamente conductoras que interconectan las paredes laterales y las cuatro placas plegadas para hacerlas parcial o totalmente integrales y que forman una o más discontinuidades eléctricas elementales sucesivas, que están dispuestos en el extremo o en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y proporcionan una o más cargas capacitivas, inductivas o uno o más resonadores equivalentes (L,C) a un inductor y un condensador conectados en paralelo o en serie; y las ranuras abiertas longitudinalmente de las paredes laterales y las discontinuidades eléctricas elementales de cada célula polarizadora tienen formas y dimensiones geométricas que consiguen una transmisión total de la onda incidente, asociada a una anisotropía de fase de 90° o -90° según las componentes Ev y Eh.
Según determinadas realizaciones, la pantalla polarizadora comprende una o más de las siguientes características, tomadas solas o en combinación:
- las secciones de guía de ondas conductoras de electricidad y las varillas de interconexión, que forman cada célula polarizadora, están hechas de un único material conductor de electricidad homogéneo, o de un primer material cubierto por un segundo material conductor de electricidad;
- el único material homogéneo conductor de la electricidad es un metal, o el segundo material conductor de la electricidad es un metal;
- las ranuras continuas medianas de las cuatro paredes laterales de cada sección de guía de ondas que forman una célula polarizadora tienen muescas a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas; o las ranuras continuas medianas de un solo par de paredes laterales paralelas de cada sección de guía de ondas que forman una célula polarizadora tienen muescas a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas; o las rendijas continuas medianas de las cuatro paredes laterales de cada sección de guía de ondas que forman una célula polarizadora no tienen muescas a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas;
- las células polarizadoras están dimensionadas para operar en una banda de frecuencia dentro de una de las bandas L, S, C, Ku y Ka;
- cada célula polarizadora incluye varillas sólidas de material eléctricamente conductor, que interconectan las paredes laterales en una interconexión en forma de H, proporcionando una única discontinuidad eléctrica elemental; y la interconexión en forma de H que forma la discontinuidad eléctrica elemental, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas y sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora, consiste en dos primeras varillas verticales de la misma longitud y una segunda varilla horizontal que conecta sustancialmente en el punto medio dichas dos varillas verticales, las dos primeras varillas verticales que conectan un par de paredes laterales horizontales, inferior y superior, para producir un primer circuito resonador paralelo Lv, Cv para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical;
- cada célula polarizadora incluye varillas de material eléctricamente conductor, de interconexión en forma de X de las paredes laterales que proporcionan una única discontinuidad eléctrica elemental; y la interconexión en forma de X que proporciona la única discontinuidad eléctrica elemental, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora y simétricamente con respecto a un plano medio longitudinal que pasa a través de la sección de guía de ondas, consiste en dos varillas de la misma longitud, inclinadas con respecto a una dirección vertical en direcciones opuestas que se cruzan entre sí sustancialmente en sus respectivos puntos medios, estando conectados o ligeramente espaciados en sus puntos medios, y que conectan un par de paredes laterales horizontales, inferior y superior, de manera que proporcionan un primer circuito resonador paralelo LV, CV para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical;
- cada célula polarizadora incluye varillas de material conductor de la electricidad, que interconectan las paredes laterales, en dos interconexiones, cada una de las cuales está formada por dos varillas o postes verticales sin conexión central entre ellos, y cada una de las cuales proporciona una interconexión eléctrica elemental ; y las dos interconexiones, primera y segunda, que proporcionan las dos discontinuidades eléctricas elementales, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas con respecto a los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas, conectan las dos paredes laterales horizontales, inferior y superior, con el fin de proporcionar una carga inductiva para la primera polarización vertical, paralela a la dirección de las varillas verticales, y una carga capacitiva para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical;
- cada célula polarizadora incluye varillas de material eléctricamente conductor, que interconectan las paredes laterales en dos interconexiones sucesivas en forma de H, proporcionando dos discontinuidades eléctricas elementales y las dos interconexiones sucesivas, primera y segunda, que proporcionan las dos discontinuidades elementales, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas de los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas, están constituidas cada una de ellas por dos primeras varillas verticales de la misma longitud y una segunda varilla horizontal que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales, las dos primeras varillas verticales que conectan las paredes laterales horizontales, inferiores y superiores, de manera que cada una de ellas proporciona un primer circuito resonador paralelo LV, CV para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical;
- cada célula polarizadora incluye varillas de material eléctricamente conductor, que interconectan las paredes laterales en dos interconexiones en forma de X, proporcionando dos discontinuidades eléctricas elementales y las dos interconexiones sucesivas, primera y segunda, que proporcionan las dos discontinuidades elementales, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas con respecto los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas y simétricamente con respecto a un plano medio vertical que pasa longitudinalmente por la sección de guía de ondas, están constituidas cada una por dos varillas de la misma longitud inclinadas con respecto a una dirección vertical en sentido contrario, que se cruzan entre sí sustancialmente en su punto medio respectivo , estando conectadas o ligeramente espaciadas en su punto medio, y que conectan las dos paredes laterales horizontales, inferior y superior, para realizar cada una un primer circuito resonador paralelo Lv, Cv para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical;
- cada célula polarizadora incluye varillas de material eléctricamente conductor, interconectando las paredes laterales a lo largo de dos primeras y segundas interconexiones en forma de H de un primer tipo, proporcionando dos discontinuidades eléctricas elementales de un primer tipo, y a lo largo de una tercera interconexión en forma de H de un segundo tipo, proporcionando una discontinuidad eléctrica elemental de un segundo tipo; y las dos primeras y segundas interconexiones en forma de H de un primer tipo, dispuestas dentro de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas respecto de los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas, están constituidas cada una de ellas por dos primeras varillas verticales de la misma longitud y una segunda varilla horizontal que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales, las dos primeras varillas verticales que conectan las dos paredes laterales horizontales, inferior y superior, para realizar cada una un primer circuito resonador paralelo Lv1, Cv1 del primer tipo para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lm, Ch1 para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical; y la tercera, segunda interconexión en forma de H, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas y sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora, consiste en dos terceras varillas horizontales de la misma longitud y una cuarta varilla vertical que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos terceras varillas horizontales, las dos terceras varillas horizontales que conectan las paredes laterales verticales izquierda y derecha, para producir un primer circuito resonador paralelo Lv2, Cv2 del segundo tipo para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh2, Ch2 del segundo tipo para la segunda polarización horizontal;
- la pantalla polarizadora comprende una estructura de soporte lateral que envuelve lateralmente la disposición de las células polarizadoras y a la que se fijan los extremos de las varillas que aseguran parcial o totalmente cada célula polarizadora; o bien dos placas de guía e inyección (706) paralelas y linealmente polarizadas para la señal eléctrica incidente, fijadas en el extremo de las paredes de las células polarizadoras para asegurar las células polarizadoras de la pantalla polarizadora en cooperación con las varillas de interconexión que aseguran los grupos de células polarizadoras;
- la disposición de las células polarizadoras es una disposición bidimensional continua de al menos tres células polarizadoras (512) colocadas en una superficie regular.
La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una pantalla polarizadora como la definida anteriormente y el procedimiento de fabricación se caracteriza porque la pantalla polarizadora es totalmente metálica, y el procedimiento de fabricación utiliza una técnica de impresión 3D.
La invención se entenderá mejor al leer la siguiente descripción de varias realizaciones, dadas sólo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos en los que:
las [Fig. 1A] y s [Fig. IB] representan respectivamente una vista general de la sección de guía de ondas utilizada en una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención y su representación eléctrica por una línea de transmisión de impedancia característica variable;
las [Fig. 2A] y [Fig. 2C] representan las vistas, desde dos ángulos de visión diferentes, correspondientes respectivamente a una polarización vertical V y a una polarización horizonta1H de una onda electromagnética incidente de polarización lineal, de la misma primera realización de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención que comprende una sección de guía de ondas cuyas cuatro paredes laterales están abiertas longitudinalmente en toda la longitud de la sección por una hendidura mediana continua y una única discontinuidad eléctrica, producida por una interconexión en forma de H de varillas eléctricamente conductoras que interconectan las paredes laterales, y la
las [Fig. 2B] y [Fig. 2D] muestran vistas de las representaciones eléctricas de la célula polarizadora a través de una primera línea de transmisión para la polarización vertical V y a través de una segunda línea de transmisión para la polarización horizontal H ;
la [Fig. 3] muestra una vista de una segunda realización de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención que comprende una sección de guía de ondas cuyas cuatro paredes laterales están abiertas longitudinalmente en toda la longitud de la sección por una hendidura mediana continua y una única discontinuidad eléctrica, realizada por una interconexión en forma de X de varillas eléctricamente conductoras; la [Fig. 4A] representa una vista de una tercera realización de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención que comprende una sección de guía de ondas cuyas cuatro paredes laterales están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de toda la longitud de la sección por una hendidura mediana continua y dos discontinuidades eléctricas, cada una realizada por una interconexión de dos varillas verticales, no conectadas entre sí, extendidas en la dirección de polarización vertical y que interconectan las dos paredes laterales horizontales, y las dos varillas verticales de la sección de guía de ondas
las [Fig. 4B] y [Fig. 4C] muestran las vistas de las representaciones eléctricas de la célula polarizadora, correspondientes a la polarización vertical V y a la polarización horizonta1H, a través de una primera línea de transmisión y de una segunda línea de transmisión respectivamente;
la [Fig. 5A] muestra una vista de una cuarta realización de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención que comprende una sección de guía de ondas cuyas cuatro paredes laterales están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de toda la longitud de la sección por una hendidura mediana continua y dos discontinuidades eléctricas, cada una realizada por una interconexión en forma de H de varillas que interconectan las paredes laterales, y
las [Fig. 5B] y [Fig. 5C] representan vistas de las representaciones eléctricas de la célula polarizadora, correspondientes a la polarización vertical y horizontal, a través de una primera y una segunda línea de transmisión respectivamente;
la [Fig. 6] representa una vista de una quinta realización de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención que comprende una sección de guía de ondas cuyas cuatro paredes laterales están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de toda la longitud de la sección por una hendidura mediana continua y dos discontinuidades eléctricas sucesivas, cada una realizada por una interconexión en forma de X de varillas que interconectan las paredes laterales;
la [Fig. 7A] representa una vista de una sexta realización de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención que comprende una sección de guía de ondas cuyas cuatro paredes laterales están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de toda la longitud de la sección por una hendidura mediana continua, dos discontinuidades eléctricas del primer tipo, realizadas por dos interconexiones verticales sucesivas en forma de H de varillas que interconectan las paredes laterales, y una discontinuidad eléctrica del segundo tipo, realizada por una interconexión horizontal en forma de H de varillas que interconectan las paredes laterales, y la
las [Fig. 7B] y [Fig. 7C] muestran las vistas de las representaciones eléctricas de la célula polarizadora, correspondientes a la polarización vertical V y a la polarización horizonta1H, a través de una primera línea de transmisión y de una segunda línea de transmisión respectivamente;
la [Fig. 8] muestra una vista de una segunda realización bidimensional de una pantalla polarizadora formada por una disposición periódica continua, bidimensional, de células polarizadoras, instaladas en un plano e idéntica en estructura a la célula polarizadora de la Fig. 7A;
las [Fig. 9A], [Fig. 9B] y [Fig. 9C] representan vistas del rendimiento radioeléctrico de una pantalla polarizadora plana bidimensional con células polarizadoras idéntica a la de la Fig. 4A, respectivamente las curvas de evolución de los parámetros S11, S21 en función de la frecuencia que ponen de manifiesto la adaptación para una banda de frecuencia amplia Ka de las dos componentes eléctricas Ev y Eh de la onda electromagnética incidente, la diferencia de fase entre los dos coeficientes de transmisión S21 para las dos componentes eléctricas Ev y Eh de la onda electromagnética incidente, y la evolución de la tasa de elipticidad en función de la frecuencia en una amplia banda Ka;
las [Fig. 10A] y [Fig. 10B] representan respectivamente una vista lateral y una vista en perspectiva de una tercera realización bidimensional de una pantalla polarizadora plana, conectada a la entrada de una sección de guía de ondas de inyección de ondas electromagnéticas incidentes, en la que cada célula polarizadora tiene la misma estructura que la de la célula polarizadora de la Fig. 4A, y que comprende una estructura de soporte lateral que envuelve la disposición de las células polarizadoras y fija las posiciones de las varillas de discontinuidad eléctrica haciendo que las células polarizadoras sean completamente integrales;
la [Fig. 11] muestra una vista en perspectiva de una cuarta realización bidimensional de una pantalla polarizadora plana, conectada a la entrada, sin estructura de soporte lateral, en la que cada célula polarizadora tiene la misma estructura que la célula polarizadora de la figura 4A, y que tiene dos placas paralelas de guía e inyección de la señal de r F de entrada, conectadas en la entrada y en el extremo a las paredes laterales de la célula polarizadora;
la [Fig. 12A] muestra una vista en perspectiva de una antena multihaz en la que se integra en la salida una pantalla polarizadora con varias células polarizadoras, similar a la descrita en las Figs. 10A-10B, y la
la [Fig. 12B] muestra una vista ampliada de la sección longitudinal de la pantalla polarizadora, conectada a la salida de la antena multihaz a una sección de guía de ondas que inyecta la señal eléctrica incidente linealmente polarizada.
En general, una pantalla polarizadora según la invención comprende una disposición de al menos una célula(s) polarizadora(s) de un material eléctricamente conductor, selectiva en frecuencia y en polarización, para transformar la polarización lineal del campo eléctrico E de la onda electromagnética TEM incidente, recibida a la entrada y descomponible en dos señales de campo eléctrico Ev, Eh, cuyas polarizaciones son lineales y ortogonales, en una onda electromagnética de salida de polarización circular.
Cada célula polarizadora comprende una sección de guía de ondas que tiene dos pares ortogonales de paredes laterales paralelas entre sí y que se extienden longitudinalmente a lo largo de una dirección de propagación de la onda TEM incidente.
En una primera característica de la invención, las cuatro paredes laterales de cada célula polarizadora están abiertas cada una a lo largo de toda su longitud por una hendidura mediana continua, paralela a la dirección de propagación de la onda electromagnética incidente, para formar cuatro placas plegadas eléctricamente conductoras.
En una segunda característica adicional, combinada con la primera, cada célula polarizadora incluye varillas eléctricamente conductoras que interconectan las paredes laterales y las cuatro placas plegadas para hacerlas parcial o totalmente integrales y que forman una o más discontinuidades eléctricas elementales, que están dispuestos en los extremos o en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y proporcionan una o más cargas capacitivas, inductivas o uno o más resonadores equivalentes (L,C) a una inductancia y una capacitancia conectadas en paralelo o en serie.
Las ranuras abiertas longitudinales de las paredes laterales y las discontinuidades eléctricas elementales de cada célula polarizadora tienen formas geométricas y dimensiones que se ajustan para conseguir una transmisión total de la onda electromagnética incidente, asociada a una anisotropía de fase de 90° o -90° según las componentes Ev y Eh.
Según la figura 1A y una vista en perspectiva general de una sección de guía de ondas 10 típica utilizada en una célula polarizadora 12 de una pantalla polarizadora 2 según la invención, la sección de guía de ondas 10 comprende dos pares ortogonales de paredes laterales 24, 25, 26, 27 paralelas entre sí y que se extienden longitudinalmente a lo largo de una dirección 32 de propagación de una onda t Em incidente (no mostrada).
Según la primera característica de la invención, las cuatro paredes laterales 24, 25, 26, 27 de la célula polarizadora están abiertas cada una a lo largo de toda su longitud por una hendidura mediana continua 34, 35, 36, 37, paralela a la dirección 32 de propagación de la onda electromagnética incidente, para formar cuatro placas plegadas eléctricamente conductoras 42, 44, 46, 48.
Según la figura 1B, la sección de guía de ondas de placas paralelas plegadas 10 de la célula polarizadora 12 puede representarse para una dirección de polarización dada, paralela a una dirección de un par de paredes laterales correspondientes, por una línea de transmisión 52 cuya impedancia característica, denotada Z1, depende de las dimensiones de la sección guiada 10, en particular de la distancia entre las paredes paralelas a la polarización de onda considerada, así como de la abertura w de las dos ranuras longitudinales de las paredes laterales de guía. La línea de transmisión 52 de impedancia característica Z1 se interpone entre las líneas de transmisión de entrada 54 y de salida 56 de impedancia característica Z0 correspondiente a la propagación en el vacío.
Aquí, la dirección de polarización de la onda electromagnética considerada es la dirección vertical V en la Figura 1A, correspondiente a la componente Ev del campo eléctrico E de la onda electromagnética en modo TEM (Transversal Electro-Magnético) y representada por la flecha vertical 56.
Por ejemplo, el cambio en la impedancia característica se deriva de una caracterización de esta estructura de guía de ondas. La identificación de este modelo simplificado con simulaciones de onda completa permite identificar la impedancia característica Z1 en función de w.
En general, el diseño de una célula polarizadora de una pantalla polarizadora según la invención implica la identificación de los circuitos equivalentes asociados a la sección de guía de ondas de la placa plegada y a las interconexiones eléctricamente conductoras entre las placas o paredes laterales que forman una o más discontinuidades eléctricas sucesivas.
Una vez caracterizado el/los circuito(s) electromagnético(s) equivalente(s) a una sección guía, como se describe en el ejemplo de las figuras 1A-1B, para cada polarización, tanto vertical como horizontalmente, es posible caracterizar para cada polarización el/los circuito(s) equivalente(s) de una o más discontinuidades eléctricas dadas, dispuestas dentro de la sección guiada, y cada una de ellas formada por interconexión(es) eléctricamente conductora(s) entre placas plegadas o paredes laterales, y así modelar para cada polarización la respuesta electromagnética de una célula polarizadora según la invención que tenga una configuración determinada en términos de la geometría de las paredes laterales de guía y de las aberturas longitudinales, y de la geometría de las interconexiones entre placas, formando las discontinuidades eléctricas elementales
Según las figuras 2A y 2C y una misma primera realización, una célula polarizadora 112 de una pantalla polarizadora 102 según la invención se ilustra con una primera polarización vertical Ev del campo eléctrico incidente E, representada en la figura 2A por una primera flecha vertical 106, y con una segunda polarización horizontal Eh del campo eléctrico incidente E, representada en la figura 2C por una segunda flecha horizontal 108, suponiendo que la célula polarizadora 112 de la figura 2A ha girado en el sentido de las agujas del reloj un ángulo de 90° en torno al eje 32 de propagación de la onda TEM en la figura 2A.
La célula polarizadora 112 comprende una sección de guía de ondas 120, cuyas cuatro paredes laterales 124, 125, 126, 127 están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de la sección guiada 120 a través de una ranura mediana continua 134, 135, 136, 137 y una única discontinuidad eléctrica 142, que tiene una componente vertical 142v y una componente horizontal 142h, y que se realiza mediante una interconexión 152 en forma de H de clavijas eléctricamente conductoras.
La interconexión 152 en forma de H que proporciona la única discontinuidad eléctrica elemental 142 en forma de H, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas 120 y sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora 112, consiste en dos primeras varillas verticales 154, 156 de igual longitud y una segunda varilla horizontal 158 que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales 154, 156, las dos primeras varillas verticales 154, 156 que conectan el par de paredes laterales horizontales paralelas, inferior 124 y superior 125, a fin de proporcionar un primer circuito resonador Lv, Cv paralelo 142v para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador Lh, Ch paralelo 142h para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
Según las Figuras 2B y 2D correspondientes a las Figuras 2A y 2C en términos de componente de polarización, la representación eléctrica de la célula polarizadora 112 para la primera polarización vertical es una primera línea de transmisión 158 de impedancia característica Z1v, y la representación eléctrica de la célula polarizadora 112 para la polarización horizontal es una segunda línea de transmisión 160 de impedancia característica Z1H, estando la primera y la segunda líneas de transmisión 158, 160 interrumpidas cada una por la discontinuidad eléctrica 142 a lo largo de la componente vertical 142v y la componente horizontal 142h.
Las líneas de transmisión primera y segunda 158, 160, de impedancia característica respectiva Z1v, Z1h, se interponen cada una entre las líneas de transmisión de entrada 164 y de salida 166, de impedancia característica Z0 correspondiente a la propagación en el vacío.
En general, para una discontinuidad elemental correspondiente a una interconexión de varillas en forma de H, se obtiene un circuito paralelo L,C cuyos valores varían en función de las dimensiones de la estructura en forma de H, siendo los valores L y C específicos de cada polarización.
Según la figura 3, y en una segunda realización, una célula polarizadora 172 de una pantalla polarizadora 162 según la invención comprende una sección de guía de ondas 180 cuyas cuatro paredes laterales 184, 185, 186, 187 están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de toda la longitud de la sección guiada 180 por una ranura mediana continua 194, 195, 196, 197 y una única discontinuidad eléctrica 202, realizada por una interconexión 204 en forma de X de varillas eléctricamente conductoras que interconectan las paredes laterales.
La interconexión 204 en forma de X que proporciona la discontinuidad eléctrica elemental 202, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas 180 sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora 172 y simétricamente con respecto a un plano medio longitudinal 212 que pasa a través de la sección de guía de ondas 180, consiste en dos varillas 214, 216 de igual longitud, inclinadas con respecto a una dirección vertical en direcciones opuestas, que se cruzan sustancialmente en sus respectivos puntos medios 224, 226 que están ligeramente separadas en su punto medio, y que conectan el par horizontal de paredes laterales paralelas inferior 184 y superior 185, cuyas normales respectivas son verticales, para proporcionar un primer circuito resonador paralelo Lv, Cv para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
Alternativamente, las dos varillas inclinadas de la interconexión en forma de X se cruzan sustancialmente en su punto medio respectivo y se conectan en sus centros.
Según la figura 4A y una tercera realización, una célula polarizadora 262 de una pantalla polarizadora 252 según la invención se ilustra con una primera polarización vertical del campo eléctrico incidente, representada por una primera flecha vertical 256 en la figura 4A, y una segunda polarización horizontal del campo eléctrico incidente, representada por una segunda flecha horizontal 258.
La célula polarizadora 262 comprende una sección de guía de ondas 270 cuyas cuatro paredes laterales 274, 275, 276, 277 están abiertas cada una longitudinalmente a lo largo de toda la sección guiada 270 por una ranura mediana continua 284, 285, 286, 287 y dos discontinuidades eléctricas elementales 292, 294 constituidas cada una por una interconexión 289, 290 de dos polos paralelos, no conectados y eléctricamente conductores 295, 296; 297, 298.
Las dos interconexiones 289, 290, que forman respectivamente las discontinuidades eléctricas elementales, la primera 292 y la segunda 294, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas 270 y retranqueadas respecto los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas 270, conectan el par de paredes laterales paralelas inferior 274 y superior 275, de forma que cada una de ellas proporcione una carga inductiva Lv 299, 300 para una primera polarización vertical, paralela a la dirección de las varillas verticales 295, 296, 297, 298, y una carga capacitiva Ch 301, 302 para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
Además, cabe señalar que las dos ranuras continuas medianas horizontales 284, 285 del par de paredes laterales horizontales, inferior 274 y superior 275, de la sección de guía de ondas 270 están entalladas a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas 270. Las dos ranuras horizontales 284, 286 pasan cada una a través de dos secciones horizontales de guía y extremo 303 y 304 de la sección guiada con una primera anchura horizontal W1h, y pasan a través de una sección de guía horizontal intermedia 306 con una segunda anchura horizontal W2h, menor que la primera anchura horizontal W1h.
La primera discontinuidad eléctrica 292 delimita la sección guía horizontal situada en la entrada 303 de la sección guiada en dos porciones de línea de transmisión de segunda polarización horizontal que tienen la misma primera impedancia característica horizontal Z1h y de longitudes respectivas di y d2 hacia la salida de la sección guiada que tiene una longitud anotada d.
La segunda discontinuidad eléctrica 294 delimita la sección de guía horizontal situada en la salida 304 en dos porciones de línea de transmisión de segunda polarización horizontal que tienen la misma primera impedancia característica horizontal Z1h y de longitudes respectivas d2 y di hacia la salida de la sección guiada que tiene una longitud anotada d.
La longitud de la sección de guía intermedia 306 se denota d3 y define una segunda porción de línea de transmisión de polarización horizontal que tiene una segunda impedancia característica horizontal Z2h.
Las dos ranuras continuas medianas verticales del par de paredes laterales verticales izquierda y derecha de la sección de guía de ondas están libres de hendiduras. Las dos ranuras verticales pasan cada una por la misma sección de guía vertical en toda su longitud con la misma anchura vertical W1v y la misma impedancia característica vertical Z1v.
Según la figura 4B, la representación eléctrica de la célula polarizadora 262 para la primera polarización vertical es una primera línea de transmisión 309 interrumpida por la primera carga inductiva Lv 299 correspondiente a la primera discontinuidad eléctrica 292 y a la primera polarización vertical, y la segunda carga inductiva 300 del mismo valor Lv, correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica 294, estando las primeras y segundas cargas inductivas Lv 299, 300 conectadas respectivamente a la entrada y a la salida de la porción de línea de impedancia característica Z1v de longitud di.
Según la figura 4C, la representación eléctrica de la célula polarizadora 262 para la segunda polarización horizontal es una segunda línea de transmisión 310 en la que la primera carga capacitiva Ch 303, correspondiente a la primera discontinuidad eléctrica 292 y a la segunda polarización horizontal, está conectada a la entrada de la porción de línea de impedancia característica Z1h, situada aguas abajo de la primera discontinuidad 292 y de longitud d2 y la segunda carga capacitiva del mismo valor CH, correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica y a la segunda polarización horizontal, se conecta a la salida de la porción de línea de impedancia característica Z1h, situada aguas arriba de la segunda discontinuidad y de longitud d2.
Así, una interconexión formada por dos hilos metálicos verticales proporciona una carga inductiva para la polarización paralela a los hilos, y una carga capacitiva para la polarización ortogonal a los hilos.
Las líneas de transmisión primera y segunda 309, 310 se interponen cada una entre las líneas de transmisión de entrada 311i y las líneas de transmisión de salida 3112 , con una impedancia característica Z0 correspondiente a la propagación en el vacío.
Según la figura 5A, y una cuarta realización, una célula polarizadora 322 de una pantalla polarizadora 312 según la invención se muestra con una primera polarización vertical del campo eléctrico incidente, representada por una primera flecha vertical 316 en la figura 5A, y una segunda polarización horizontal del campo eléctrico incidente, representada por una segunda flecha horizontal 318.
La célula polarizadora 322 comprende una sección de guía de ondas 320 cuyas cuatro paredes laterales 324, 325, 326, 327 están abiertas cada una longitudinalmente a lo largo de la sección guiada 320 por una ranura mediana continua 334, 335, 336, 337 y dos discontinuidades eléctricas elementales sucesivas 342, 344, constituidas cada una por una interconexión en forma de H eléctricamente conductora 346, 348.
Las dos interconexiones 346, 348, que forman las dos discontinuidades eléctricas elementales 342, 344 y que están dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas 320 y retranqueadas respecto los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas 320, están constituidas cada una por dos primeras varillas verticales 3521, 3522; 3541, 3542 de la misma longitud y por una segunda varilla horizontal 356, 358 que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos primeras varillas verticales 3521, 3522; 3541, 3542 las dos primeras varillas verticales 3521, 3522; 3541, 3542 que conectan las dos paredes laterales verticales paralelas, inferior 324 y superior 325, de manera que cada una de ellas proporciona un primer circuito resonador paralelo L1v, C1v para la primera polarización vertical, paralelo a la dirección de las primeras varillas de interconexión, y un segundo circuito resonador paralelo L2h, C2h para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical. Además, cabe señalar que las cuatro ranuras medianas continuas 334, 335, 336, 337 de las cuatro paredes laterales 324, 325, 326, 327 de la sección de guía de ondas 320 están aquí indentadas en la entrada y la salida de la sección de guía de ondas.
Las dos ranuras horizontales 334, 335 pasan cada una a través de dos secciones horizontales de guía y de extremo a la entrada y a la salida de la sección guiada con una primera anchura horizontal W1h, y pasan a través de una sección horizontal de guía intermedia con una segunda anchura horizontal W2h, que es menor que la primera anchura horizontal W1h.
Las dos secciones de entrada y salida y de extremo de guía horizontal tienen cada una la misma longitud di y definen cada una una primera y quinta porción de línea de transmisión para la segunda polarización horizontal que tiene una primera impedancia característica horizontal Z1h.
La primera discontinuidad eléctrica 342 y la segunda discontinuidad eléctrica 344 dividen la sección de guía horizontal intermedia en tres porciones, segunda, tercera y cuarta, de línea de transmisión para la segunda polarización horizontal, teniendo cada una de ellas la misma segunda impedancia característica horizontal Z2H y las respectivas longitudes d2, d3 y d2. La primera discontinuidad eléctrica, conectada entre las porciones de línea de transmisión segunda y tercera de la segunda polarización horizontal, y la segunda discontinuidad eléctrica, conectada entre las porciones de línea de transmisión tercera y cuarta de la segunda polarización horizontal, están separadas por la distancia d3. Las longitudes di, d2, d3 y d verifican aquí la siguiente igualdad: d=2*d1+ 2*d2+d3, el símbolo "*" designa el operador de multiplicación.
Las dos ranuras verticales 336, 337 atraviesan cada una dos secciones de guía horizontales y finales a la entrada y a la salida de la sección guiada con una primera anchura vertical W1v, y atraviesan una sección de guía vertical intermedia con una segunda anchura vertical W2v, menor que la primera anchura vertical W1v.
Las dos secciones finales de entrada y salida y de guía vertical tienen cada una la misma longitud di y definen cada una una primera y quinta porción de línea de transmisión para la primera polarización vertical que tiene una primera impedancia característica vertical Z1h.
La primera discontinuidad eléctrica 342 y la segunda discontinuidad eléctrica 344 dividen la sección de guía vertical intermedia en tres porciones de línea de transmisión, segunda, tercera y cuarta, para la primera polarización vertical, teniendo cada una de ellas una misma segunda impedancia característica horizontal Z2h y longitudes respectivas d2, d3 y d2. La primera discontinuidad eléctrica, conectada entre la segunda y tercera porciones de línea de transmisión de la primera polarización horizontal, y la segunda discontinuidad eléctrica, conectada entre la tercera y cuarta porciones de línea de transmisión de la primera polarización vertical, están separadas por la distancia d3. Las longitudes di, d2, d3 y d verifican aquí la siguiente igualdad: d=2*d1+ 2*d2+d3, el símbolo "*" designa el operador de multiplicación.
Según la figura 5B, la representación eléctrica de la célula polarizadora 322 para la primera polarización vertical es una primera línea de transmisión 362 en la que un primer resonador paralelo L1v, C1v correspondiente a la primera discontinuidad eléctrica y a la primera polarización vertical, y un segundo resonador paralelo L1v, C1v correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica y a la primera polarización vertical, están conectados respectivamente a la entrada de la tercera porción y a la salida de la tercera porción de la línea de la sección intermedia de segunda impedancia característica vertical Z2V.
Según la figura 5C, la representación eléctrica de la célula polarizadora 322 para la segunda polarización horizontal es una segunda línea de transmisión 363 en la que un primer segundo resonador paralelo L2H, C2H paralelo correspondiente a la primera discontinuidad eléctrica y a la segunda polarización horizontal, y un segundo resonador paralelo L2h, C1h en paralelo, correspondientes a la segunda discontinuidad eléctrica y a la segunda polarización horizontal, se conectan respectivamente a la entrada de la tercera porción y a la salida de la tercera porción de la línea de la sección intermedia que tiene la segunda impedancia característica horizontal Z2H.
Alternativamente, las posiciones de las hendiduras a lo largo de las ranuras horizontales y las ranuras verticales pueden diferir entre sí y/o las posiciones de las discontinuidades eléctricas elementales en relación con las hendiduras pueden variar.
Según la figura 6, y en una quinta realización, una célula polarizadora 372 de una pantalla polarizadora 364 según la invención se ilustra con una primera polarización vertical del campo eléctrico incidente, representada por una primera flecha vertical 366 en la figura 6, y una segunda polarización horizontal del campo eléctrico incidente, representada por una segunda flecha horizontal 368.
La célula polarizadora 372 comprende una sección de guía de ondas 370 cuyas cuatro paredes laterales 374, 375, 376, 377 están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de la sección guiada 370 por una ranura mediana continua 384, 385, 386, 387, y dos discontinuidades eléctricas elementales 392, 394 que consisten cada una en una interconexión 388, 390 eléctricamente conductora en forma de X de varillas que interconectan las paredes laterales. Las dos interconexiones 388, 390, que forman respectivamente las dos discontinuidades eléctricas elementales, la primera 392 y la segunda 394, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas 370 que forma la célula polarizadora 372 y retranqueadas respecto los extremos respectivos de entrada y de salida de dicha sección de guía de ondas 370, y simétricamente con respecto a un plano medio vertical que pasa longitudinalmente a través de la sección de guía de ondas, están constituidas cada una por dos varillas 392i , 3922 ; 394i , 3942 de la misma longitud, inclinadas con respecto a la dirección vertical en direcciones opuestas, que se cruzan sustancialmente en su punto medio respectivo al estar conectadas y que interconectan las paredes laterales horizontales paralelas inferior 374 y superior 375, de manera que cada una de ellas proporciona un primer circuito resonador paralelo L iv , C iv para la
i0
primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo L2h, C2h para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
Aquí, al igual que en la célula polarizadora de la figura 4A, las dos ranuras medianas horizontales continuas 384, 385 del par de paredes laterales horizontales, inferior 374 y superior 375, están indentadas en la entrada y la salida de la sección de guía de ondas 370. Las dos ranuras horizontales 384, 385 pasan cada una a través de dos secciones horizontales de guía y de extremo a la entrada y a la salida de la sección guiada 370 con una primera anchura horizontal W1h, y pasan a través de una sección horizontal de guía intermedia con una segunda anchura horizontal W2h, que es menor que la primera anchura horizontal W1h.
Según la figura 7A y una sexta realización, una célula polarizadora 412 de una pantalla polarizadora 402 según la invención se ilustra con una primera polarización vertical del campo eléctrico incidente, representada por una primera flecha vertical 406 en la figura 7A, y una segunda polarización horizontal del campo eléctrico incidente, representada por una segunda flecha horizontal 408.
La célula polarizadora 412 incluye una sección de guía de ondas 410 cuyas cuatro paredes laterales 414, 415, 416, 417 están cada una abierta longitudinalmente a lo largo de la sección guiada 410 por una ranura mediana continua 424, 425, 426, 427, dos discontinuidades eléctricas elementales, la primera 432 y la segunda 434, cada una de ellas formada por una interconexión en forma de H 442, 444 de un primer tipo, y una tercera discontinuidad eléctrica intermedia 436 dispuesta entre la primera y la segunda discontinuidades elementales del extremo 432, 434, y formada por una interconexión en forma de H 446 de un segundo tipo.
Las dos interconexiones 442, 444, de primer y segundo tipo en forma de H, que forman las primeras y segundas discontinuidades eléctricas elementales 432, 434, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas 410 y retranqueadas respecto de los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas 410, están constituidas cada una por dos primeras varillas verticales 4521, 4522; 4541, 4542, de la misma longitud y una segunda varilla horizontal 4523 ; 4543 que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales, las dos primeras varillas verticales 4521, 4522; 4541, 4542 que conecta un par de paredes laterales horizontales paralelas, inferior 414 y superior 415, para realizar cada una un primer circuito resonador vertical paralelo L1v, C1v del primer tipo para la primera polarización vertical, y un primer circuito resonador horizontal paralelo L1h, C1h para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
La segunda, tercera interconexión en forma de H 446 que forma la tercera discontinuidad elemental 436, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas 410 y sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora 412, entre la primera y segunda discontinuidades eléctricas elementales 432, 434, consiste en dos varillas horizontales 4561, 4562 de la misma longitud y una varilla vertical 4563 que se conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas horizontales 4561, 4562 , las dos primeras varillas horizontales 4561, 4562 que conectan las paredes laterales paralelas verticales, izquierda 416 y derecha 417, cuya normal es horizontal, a fin de proporcionar un segundo circuito resonador vertical paralelo L2v, C2v del segundo tipo para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador horizontal paralelo L2H, C2H del segundo tipo para la segunda polarización horizontal.
Aquí, las ranuras medianas continuas 424, 425, 426, 427 de las cuatro paredes laterales 414, 415, 416, 417 de la sección de guía de ondas están libres de hendiduras en la entrada y salida de la sección de guía de ondas 410. Las dos ranuras verticales 426, 427 atraviesan cada una, desde la entrada hasta la salida, cuatro tramos de guía vertical de la sección guiada con la misma anchura vertical W1v, que definen sucesivamente una primera, segunda, tercera, cuarta porción de línea de transmisión para la primera polarización vertical V con la misma impedancia característica vertical Z1v.
Para la primera polarización vertical V, la primera porción de línea de impedancia vertical entre la entrada de la sección guiada y la primera discontinuidad eléctrica elemental vertical del primer tipo, la segunda porción de línea de impedancia vertical entre la primera discontinuidad eléctrica elemental vertical del primer tipo y la tercera discontinuidad eléctrica elemental vertical del segundo tipo, la tercera porción de línea de impedancia vertical entre la tercera discontinuidad eléctrica elemental vertical del segundo tipo y la segunda discontinuidad eléctrica elemental vertical del primer tipo, y la cuarta porción de línea de impedancia vertical entre la tercera discontinuidad eléctrica elemental vertical del segundo tipo y la cuarta discontinuidad eléctrica elemental vertical del primer tipo, la tercera porción de línea de impedancia vertical comprendida entre la tercera discontinuidad eléctrica elemental vertical del segundo tipo y la segunda discontinuidad eléctrica elemental vertical del primer tipo, y la cuarta porción de línea de impedancia vertical comprendida entre la segunda discontinuidad eléctrica elemental vertical del primer tipo y la salida de la sección de guía tienen respectivamente la primera, segunda, tercera y cuarta longitudes d1, d2, d2, d1 verificando la igualdad: 2*(d1+d2) = d, donde d es la longitud de la sección guiada.
Las dos ranuras horizontales 424, 425 atraviesan cada una, desde la entrada hasta la salida, cuatro tramos horizontales de la sección guiada con la misma anchura horizontal W1h, que definen sucesivamente una primera, segunda, tercera, cuarta porción de línea de transmisión para la segunda polarización horizonta1H con la misma impedancia característica horizontal Z1h.
Para la segunda polarización horizontal H, la primera porción de línea de impedancia horizontal entre la entrada de la sección guiada y la primera discontinuidad eléctrica elemental horizontal del primer tipo, la segunda porción de línea de impedancia horizontal entre la primera discontinuidad eléctrica elemental horizontal del primer tipo y la tercera discontinuidad eléctrica elemental horizontal del segundo tipo, la tercera porción de línea de impedancia horizontal entre la tercera discontinuidad eléctrica elemental horizontal del segundo tipo y la segunda discontinuidad eléctrica elemental horizontal del primer tipo, y la cuarta porción de línea de impedancia horizontal entre la tercera discontinuidad eléctrica elemental horizontal del segundo tipo y la cuarta discontinuidad elemental horizontal del primer tipo, la tercera porción de línea de impedancia horizontal comprendida entre la tercera discontinuidad eléctrica elemental horizontal del segundo tipo y la segunda discontinuidad eléctrica elemental horizontal del primer tipo, y la cuarta porción de línea de impedancia horizontal comprendida entre la segunda discontinuidad eléctrica elemental horizontal del primer tipo y la salida de la sección de guía tienen, respectivamente, la primera, la segunda, la tercera y la cuarta longitudes d1, d2, d2, d1 verificando la igualdad : 2*(d1+d2) = d, donde d es la longitud de la sección guiada.
Según la figura 7B, la representación eléctrica de la célula polarizadora 412 para la primera polarización vertical es una primera línea de transmisión 462 en la que se muestran un primer resonador paralelo L1v, C1v correspondiente a la primera discontinuidad eléctrica de tipo y la primera polarización vertical, un segundo resonador paralelo L1v, C1V correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica de tipo y la primera polarización vertical, y un único segundo resonador paralelo L2V , C2V correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica de tipo y la primera polarización vertical, y un único segundo resonador paralelo L2V, C2V correspondiente a la tercera discontinuidad eléctrica de tipo y la primera polarización vertical, Un resonador paralelo C1v correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica del primer tipo y a la primera polarización vertical, y un único segundo resonador paralelo L2V , C2V correspondiente a la tercera discontinuidad eléctrica del segundo tipo y a la primera polarización vertical están conectados respectivamente a la entrada de la segunda porción, a la salida de la tercera porción y a la entrada de la tercera porción de la primera línea de transmisión 452.
Según la figura 7C, la representación eléctrica de la célula polarizadora 412 para la segunda polarización horizontal es una segunda línea de transmisión 464 en la que un primer resonador paralelo L1h, C1h correspondiente a la discontinuidad eléctrica de primer tipo y la segunda polarización horizontal, un segundo paralelo L1h, C1h correspondiente a la segunda discontinuidad eléctrica del primer tipo y a la segunda polarización vertical, y un único segundo resonador paralelo L2h, C2h correspondiente a la tercera discontinuidad eléctrica del segundo tipo y a la segunda polarización horizontal están conectados respectivamente a la entrada de la segunda porción, a la salida de la tercera porción y a la entrada de la tercera porción de la segunda línea de transmisión 454.
En general, la célula polarizadora incluye una discontinuidad eléctrica elemental o una sucesión de discontinuidades eléctricas elementales que forman cargas capacitivas o inductivas, o circuitos L,C, paralelos o en serie, que permiten modelar la célula polarizadora como un circuito de paso de banda para cada una de las polarizaciones vertical y horizontal.
En general, las secciones de guía de ondas y las varillas de interconexión que forman cada célula polarizadora son eléctricamente conductoras.
En una primera realización, las secciones de la guía de ondas y las varillas de interconexión que forman cada célula polarizadora están hechas de un único material conductor eléctrico homogéneo.
En una segunda realización, las secciones de la guía de ondas y las varillas de interconexión que forman cada célula polarizadora están hechas de un único material conductor eléctrico homogéneo.
En particular, el único material conductor de electricidad homogéneo es un metal, o el segundo material conductor de electricidad es un metal.
Cuando la estructura de la(s) célula(s) polarizadora(s) de la pantalla polarizadora es totalmente metálica, la pantalla polarizadora tiene bajas pérdidas de transmisión independientemente del modo de transmisión o recepción de la aplicación utilizada, y es compatible con aplicaciones de alta potencia.
Una estructura totalmente metálica de las células polarizadoras permite que la pantalla polarizadora según la invención se produzca por fabricación aditiva mediante un proceso de impresión 3D.
Las células polarizadoras de la pantalla polarizadora según la invención tienen un ancho de banda muy amplio y paredes laterales de guía de pequeño espesor con respecto a la longitud de onda de transmisión. El uso de secciones guiadas basadas en placas paralelas plegadas hace que no se introduzca ninguna dispersión de frecuencias en las secciones de guía de ondas y que se consigan respuestas de banda muy ancha. El pequeño grosor de las paredes laterales de las secciones guiadas, normalmente inferior a la longitud de onda de transmisión, confiere a la pantalla polarizadora estabilidad de incidencia de la onda electromagnética inyectada.
Según la figura 8 y una primera realización, una pantalla polarizadora 502 es una disposición bidimensional continua y periódica de células polarizadoras 512, instaladas en una superficie plana y con una estructura idéntica a la de la célula polarizadora de la figura 7A.
Las células polarizadoras 512 están formadas aquí por secciones guiadas metálicas 510 abiertas en los laterales por aberturas longitudinales. Gracias a las aberturas longitudinales, las guías pueden propagar un modo TEM, que no está sujeto a una frecuencia de corte.
Las secciones guiadas 510 están cargadas en varios lugares por patrones metálicos de diversas formas, que unen las paredes de las guías, en este caso tres patrones metálicos en forma de H. Estos patrones permiten unir las diferentes partes de la estructura de cada célula polarizadora y realizar generalmente cargas eléctricas de tipo inductivo o capacitivo, o resonadores en paralelo (L,C) o en serie (L,C).
Aquí, los patrones metálicos en forma de H que conectan los cuatro pliegues de cada sección guiada proporcionan resonadores paralelos (L,C) según las dos polarizaciones, estando los valores L y C para cada polarización determinados por la geometría de dichos patrones. La anchura de la sección guiada y la anchura de las aberturas longitudinales, en este caso cuatro ranuras de igual anchura, determinarán la impedancia característica de la sección guiada.
Debido a la ausencia de una frecuencia de corte, la disposición periódica de las secciones guiadas puede ser pequeña en relación con la longitud de onda (típicamente A/3). Se pueden conseguir anchos de banda muy amplios, por ejemplo, cubriendo las subbandas Rx y Tx de la banda Ka. La respuesta en frecuencia de la pantalla según cada polarización viene determinada principalmente por las cargas capacitivas e inductivas realizadas por las conexiones metálicas, y las impedancias características determinadas por las características del marco, que actúa como una guía de ondas de placas paralelas.
En las Figuras 9A a 9C, se ilustra el rendimiento radioeléctrico de una pantalla polarizadora plana bidimensional, con células polarizadoras idénticas a las de la Figura 4A.
Según la figura 9A, las curvas 552, 554, 556, 558 de la evolución de los parámetros S (ganancia de transmisión S21 y pérdida de retorno S11) en función de la frecuencia ponen de manifiesto la adaptación para una banda ancha de frecuencias Ka para las dos componentes eléctricas Ev y Eh de la onda electromagnética incidente, correspondientes respectivamente a la primera polarización vertical y a la segunda polarización horizontal.
Según la figura 9B, se ilustra la evolución de la diferencia de fase entre los dos coeficientes de transmisión para las dos componentes eléctricas Ev y Eh de la onda electromagnética incidente en función de la frecuencia.
La curva 662 describe la evolución del coeficiente de transmisión para la componente vertical Ev de la onda electromagnética incidente, es decir, la primera polarización vertical en función de la frecuencia.
La curva 664 describe la evolución del coeficiente de transmisión para la componente horizontal Eh de la onda electromagnética incidente, es decir, la segunda polarización en función de la frecuencia.
Una anisotropía de 90° entre las dos curvas 662 y 664 es visible en la banda de frecuencia 660 entre 20 GHz y 28 GHz.
Según la Figura 9C, la evolución de la tasa de elipticidad AR (en inglés “Axial Ratio”) en función de la frecuencia muestra una tasa de elipticidad cercano a 0 (menos de 1dB) sobre la banda de frecuencia.
Según las figuras 10A y 10B y una segunda realización, una pantalla polarizadora plana bidimensional 702 según la invención está conectada a la entrada a una sección de guía de ondas 706 para inyectar una onda electromagnética incidente linealmente polarizada.
La pantalla polarizadora 702 es aquí una disposición plana bidimensional continua y periódica de células polarizadoras 712 que tienen cada una la misma estructura que la descrita en la Figura 4A.
La sección de guía de ondas 706 para inyectar una onda electromagnética incidente linealmente polarizada incluye aquí una antorcha 714, configurada para modificar la impedancia de la guía de placa paralela aguas arriba 716 adaptándola a la impedancia de entrada de la pantalla polarizadora. Cuanto mayor sea el ensanchamiento, más se acercará la impedancia característica a la del vacío. En este caso los esquemas eléctricos de la pantalla polarizadora 702 para las dos polarizaciones ortogonales son similares a los de las figuras 4A y 4B en los que la impedancia característica de entrada Z0 de la pantalla correspondiente a la propagación en el vacío ha sido sustituida por una impedancia Zpp correspondiente a la impedancia característica de salida de la antorcha.
La pantalla polarizadora 702 comprende además una estructura de soporte lateral 720 que envuelve lateralmente las células polarizadoras 712 dispuestas entre ellas, y a la que se unen los extremos de las varillas 724 que aseguran parcialmente las células polarizadoras.
En este caso, las células polarizadoras 712 se integran entre sí en su totalidad por la acción conjunta, por una parte, de las varillas 720 que atraviesan las paredes de las secciones de guía de las células polarizadoras 712 a lo largo de una misma dirección lateral, aquí la dirección vertical de cada célula polarizadora, paralela a la primera dirección de polarización vertical que corresponde a la dirección del campo Ev incidente inclinado en 45° con respecto a la dirección vertical de la figura 10B, y, por otra parte, de la estructura de soporte 720 que fija las posiciones de las varillas de conexión 724.
La pantalla polarizadora 702 está unida a la sección de guía de ondas de entrada 706 por dos conjuntos de muñones de entrada de la sección de guía de ondas de la célula polarizadora 712, configurados para ser conectados rígidamente a las paredes laterales de la guía de ondas 706.
Alternativamente, la guía de ondas de entrada se sustituye por una bocina de salida para inyectar la onda electromagnética incidente.
Según la figura 11 y una tercera realización, una pantalla polarizadora plana 802 según la invención es, como la pantalla polarizadora plana bidimensional 702 de las figuras 10A-10B, una disposición plana bidimensional continua y periódica de células polarizadoras 812 que tienen cada una la misma estructura que la descrita en la figura 4A. A diferencia de la pantalla polarizadora 702 de las figuras 10A-10B, la pantalla polarizadora 802 carece de una estructura de soporte lateral, pero comprende dos placas de guiado e inyección de la señal de entrada 8061, 8062 conectadas a la entrada del conjunto de secciones de guía de ondas que forman la disposición de células polarizadoras. Estas placas paralelas pueden tener un ensanchamiento.
Aquí, las células polarizadoras se hacen integrales entre sí en su totalidad por la acción conjunta, por un lado, de las varillas 820 que pasan a través de las paredes de las secciones de guía de las células polarizadoras alineadas a lo largo de la misma dirección lateral, aquí la dirección vertical de cada célula polarizadora, paralela a la primera dirección de polarización vertical que corresponde a la dirección del campo E incidente inclinada en 45° con respecto a la dirección vertical en la figura 11B, y por otro lado las dos placas de guiado e inyección de la señal de RF de entrada 8061, 8062 que fijan las posiciones de las varillas de conexión agrupadas de placas plegadas a través de las conexiones finales de al menos una placa plegada por grupo de placas plegadas de las secciones de guía de ondas. La disposición de célula polarizadora está unida en el extremo de entrada a las dos placas de guiado e inyección de la señal de RF de entrada mediante dos conjuntos de fijaciones del extremo de entrada de la placa plegada de la sección de guía de ondas de la célula polarizadora, configuradas para ser conectadas rígidamente a las dos placas de guiado e inyección de la señal de r F de entrada linealmente polarizadas.
Alternativamente, en las segundas y terceras realizaciones de las Figuras 10A-10B y la Figura 1, se puede superponer una pluralidad de guías de onda de inyección de placas paralelas. Estas guías de onda de inyección de placas paralelas pueden terminarse con varias antorchas superpuestas.
Según las Figuras 12A-12B y un ejemplo de uso de una pantalla polarizadora según la invención, una pantalla polarizadora plana bidimensional 902, idéntica en estructura a la de las Figuras 10A-10B, se integra en una antena multihaz 904, formada por un conjunto 906 de fuentes de RF 908 de ondas TEM linealmente polarizadas y un formador de haz 910 como se describe en la patente FR 3038457 B1. El formador de haces 910 es una guía de ondas con placas paralelas que permite formar múltiples haces en un amplio sector angular. Las 908 fuentes de RF que alimentan el formador de haz 910 son aquí del tipo bocina, cuatro de las cuales se muestran aquí.
La antena multihaz 904 está configurada para irradiar desde una abertura continua, formada por una sección de guía de ondas de inyección de ondas electromagnéticas incidentes linealmente polarizadas 912 similar a la descrita en las figuras 10A-10B.
La pantalla polarizadora 902 es una disposición plana continua, periódica y bidimensional de células polarizadoras 932, cada una de las cuales tiene la misma estructura que la descrita en la figura 4A. La pantalla polarizadora 902 comprende además una estructura de soporte lateral 936 que envuelve lateralmente las células polarizadoras 932 dispuestas entre ellas, y a la que están unidas las puntas de las varillas que aseguran parcialmente las células polarizadoras entre sí.
La pantalla polarizadora 902 está conectada a la salida de la sección de guía de ondas 912 para inyectar una onda electromagnética incidente linealmente polarizada de forma similar a la descrita en las figuras 10A-10B.
Un procedimiento de fabricación de una pantalla polarizadora según la invención, como se ha descrito anteriormente, puede utilizar ventajosamente una técnica de impresión en 3D, cuando las células polarizadoras (secciones guiadas y varillas de interconexión) son completamente metálicas.
Las células polarizadoras según la invención están dimensionadas para operar en una banda de frecuencia comprendida en una de las bandas L, S, C, Ku y Ka
Varias aplicaciones pueden ser cubiertas por una pantalla polarizadora según la invención descrita anteriormente, tales como:
- antenas multihaz a bordo para sistemas de comunicaciones espaciales basados en constelaciones de satélites en órbita terrestre baja LEO (en inglés “Low Earth Orbit”) o media MEO (en inglés “Medium Earth Orbit”); - antenas de terminales de comunicación SATCOM; o
- terminales de usuario para sistemas de telecomunicaciones basados en constelaciones de satélites LEO o MEO.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Pantalla polarizadora, que comprende una disposición de al menos una(s) célula(s) polarizadora(s) (112; 172;
262; 312; 372; 412; 512 ; 932), de un material conductor de la electricidad, selectivo en frecuencia y polarización, para transformar la polarización lineal del campo eléctrico E de una onda electromagnética TEM incidente, recibida a entrada y descomponible en dos señales de campo eléctrico Ev, Eh cuyas polarizaciones vertical y horizontal son lineales y ortogonales, en una polarización circular de un campo eléctrico de salida, y en la que cada célula polarizadora (112; 172; 262; 312; 372; 412; 512; 932), comprende una sección de guía de ondas que tiene dos pares ortogonales, vertical y horizontal, de paredes laterales paralelas entre sí y que se extienden longitudinalmente a lo largo de una dirección de propagación de una onda electromagnética TEM incidente,
estando la pantalla polarizadora caracterizada porque
las cuatro paredes laterales (124, 125, 126, 127; 194, 195, 196, 197; 274, 275, 276, 277; 324, 325, 326, 327; 374, 375, 376, 377; 414, 415, 416, 417) de cada célula polarizadora (112; 172; 262; 312; 372; 412; 512; 932) están abiertas en toda su longitud por una hendidura mediana continua (134, 135, 136, 137;194, 195, 196, 197;284, 285, 286, 287;324, 325, 326, 327; 384, 385, 386, 387; 424, 425, 426, 427), paralelas a la dirección de propagación de la onda electromagnética incidente, de modo que formen cuatro placas plegadas eléctricamente conductoras, y
cada célula polarizadora incluye varillas conductoras de electricidad que interconectan las paredes laterales y las cuatro placas plegadas para hacerlas parcial o totalmente integrales y que forman una o varias discontinuidades eléctricas elementales sucesivas, que están dispuestas en el extremo o en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y proporcionan una o más carga(s) capacitiva(s), inductiva(s) o uno o más resonador(es) equivalente(s) (L,C) a un inductor y un condensador conectados en paralelo o en serie; y
las ranuras abiertas longitudinalmente (134, 135, 136, 137;194, 195, 196, 197;284, 285, 286, 287;324, 325, 326, 327; 384, 385, 386, 387; 424, 425, 426, 427), las paredes laterales y las discontinuidades eléctricas elementales de cada célula polarizadora tienen formas y dimensiones geométricas que consiguen una transmisión total de la onda incidente, asociada a una anisotropía de fase de 90° o -90° según las componentes EV y EH.
2. Pantalla polarizadora según la reivindicación 1, en la que las secciones de guía de ondas y las varillas de interconexión, que forman cada célula polarizadora eléctricamente conductora, están constituidas por:
un único material homogéneo conductor de la electricidad, o
un primer material cubierto por un segundo material conductor de la electricidad.
3. Pantalla polarizadora según la reivindicación 2, en la que
el único material homogéneo conductor de la electricidad es un metal, o
el segundo material conductor de la electricidad es un metal.
4. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que,
las ranuras medianas continuas de las cuatro paredes laterales de cada sección de guía de ondas que forman una célula polarizadora tienen muescas a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas; o las ranuras medianas continuas de un solo par de paredes laterales paralelas de cada sección de guía de ondas que forman una célula polarizadora tienen muescas a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas; o
las ranuras medianas continuas de las cuatro paredes laterales de cada sección de guía de ondas que forman una célula polarizadora, están libres de hendiduras a la entrada y a la salida de la sección de guía de ondas.
5. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que,
las células polarizadoras (112; 172; 262; 312; 372; 412; 512; 932) están dimensionadas para operar en una banda de frecuencia dentro de una de las bandas L, S, C, Ku y Ka.
6. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que,
cada célula polarizadora (112) incluye varillas de material eléctricamente conductor que interconectan las paredes laterales en una interconexión en forma de H, proporcionando una única discontinuidad eléctrica elemental, y la interconexión en forma de H que forma la discontinuidad eléctrica elemental, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas y sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora, está constituida por dos primeras varillas verticales de la misma longitud y una segunda varilla horizontal que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales, conectando las dos primeras varillas verticales un par de paredes laterales horizontales, inferior y superior, a fin de realizar un primer circuito resonador Lv, Cv paralelo para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador Lh, Ch paralelo para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
7. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que
cada célula polarizadora (172), incluye varillas de material eléctricamente conductor, interconectando las paredes laterales en forma de X para proporcionar una única discontinuidad eléctrica elemental, y la interconexión en forma de X que proporciona la única discontinuidad eléctrica elemental, dispuesta dentro de la sección de guía de ondas sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora y simétricamente con respecto a un plano medio longitudinal que pasa a través de la sección de guía de ondas, consiste en dos varillas de la misma longitud, inclinadas con respecto a una dirección vertical en direcciones opuestas, que se cruzan sustancialmente en sus respectivos puntos medios, estando conectadas o ligeramente espaciadas en sus puntos medios, y que conectan un par de paredes laterales horizontales, inferior y superior, con el fin de proporcionar un primer circuito resonador paralelo Lv, Cv para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
8. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que
cada célula polarizadora (262), incluye varillas de material conductor de la electricidad, que interconectan las paredes laterales, en dos interconexiones, cada una de ellas formada por dos varillas o postes verticales sin conexión central entre ellas, y cada una de ellas proporciona una interconexión eléctrica elemental; y
las dos interconexiones, primera y segunda, que proporcionan las dos discontinuidades eléctricas elementales, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas con respecto a los extremos respectivos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas, conectan las dos paredes laterales horizontales, inferior y superior, de manera que proporcionan una carga inductiva para la primera polarización vertical, paralela a la dirección de las varillas verticales, y una carga capacitiva para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
9. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que
cada célula polarizadora (312), incluye varillas de material eléctricamente conductor, interconectando las paredes laterales en dos interconexiones sucesivas en forma de H, proporcionando dos discontinuidades eléctricas elementales; y
las dos interconexiones sucesivas, primera y segunda, que realizan las dos discontinuidades elementales, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas con respecto a los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas, están constituidas cada una por dos primeras varillas verticales de la misma longitud y por una segunda varilla horizontal que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales, las dos primeras varillas verticales que conectan las paredes laterales horizontales, inferior y superior, de manera que cada una de ellas proporciona un primer circuito resonador paralelo Lv, Cv para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
10. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que
cada célula polarizadora (372) incluye varillas de material eléctricamente conductor, que interconectan las paredes laterales en dos interconexiones en forma de X, proporcionando dos discontinuidades eléctricas elementales; y
las dos interconexiones sucesivas, primera y segunda, que proporcionan las dos discontinuidades elementales, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas con respecto a los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas y simétricas con respecto a un plano medio vertical que pasa longitudinalmente por la sección de guía de ondas, están constituidas cada una de ellas por dos varillas de la misma longitud, inclinadas con respecto a una dirección vertical en sentidos opuestos, que se cruzan sustancialmente en sus respectivos puntos medios estando conectadas o ligeramente espaciadas en su punto medio, y que conectan las dos paredes laterales horizontales, inferior y superior,
para proporcionar cada una un primer circuito resonador paralelo Lv , Cv para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh, Ch para la segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical.
11. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que
cada célula polarizadora (412) incluye varillas de material eléctricamente conductor que interconectan las paredes laterales a lo largo de dos interconexiones, primera y segunda, en forma de H de un primer tipo, proporcionando dos discontinuidades eléctricas elementales de un primer tipo, y a lo largo de una tercera interconexión en forma de H de un segundo tipo, proporcionando una discontinuidad eléctrica elemental de un segundo tipo; y
las dos interconexiones en forma de H de primer tipo, primera y segunda, dispuestas en el interior de la sección de guía de ondas que forma la célula polarizadora y retranqueadas con respecto a los respectivos extremos de entrada y salida de dicha sección de guía de ondas, están constituidas cada una de ellas por dos primeras varillas verticales de la misma longitud y una segunda varilla horizontal que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos varillas verticales, las dos primeras varillas verticales que conectan las dos paredes laterales horizontales, inferior y superior, de manera que cada una de ellas produce un primer circuito resonador paralelo Lv1, Cv1 del primer tipo para una primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lhi, Chi para una segunda polarización horizontal, ortogonal a la primera polarización vertical; y
la tercera interconexión en forma de H de segundo tipo, dispuesta en el interior de la sección de guía de ondas y sustancialmente en el punto medio de la longitud de la célula polarizadora, consiste en dos terceras varillas horizontales de la misma longitud y una cuarta varilla vertical que conecta sustancialmente en su punto medio dichas dos terceras varillas horizontales, las dos terceras varillas horizontales que conectan las paredes laterales verticales, izquierda y derecha, a fin de proporcionar un primer circuito resonador paralelo Lv2, Cv2 del segundo tipo para la primera polarización vertical, y un segundo circuito resonador paralelo Lh2, Ch2 del segundo tipo para la segunda polarización horizontal.
12. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además
una estructura de soporte lateral (720) que envuelve lateralmente la disposición de células polarizadoras y a la que se fijan los extremos de las varillas que hacen integral parcial o totalmente cada célula polarizadora; o
dos placas paralelas de guía e inyección (706) de la señal eléctrica incidente, linealmente polarizadas, fijadas en el extremo de las paredes de las células polarizadoras para hacer integral las células polarizadoras de la pantalla polarizadora en cooperación con las varillas de interconexión que integran los grupos de células polarizadoras.
13. Pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 12, en la que la disposición de las células polarizadoras es una disposición bidimensional continua de al menos tres células polarizadoras (512) ajustadas sobre una superficie regular.
14. Procedimiento de fabricación de una pantalla polarizadora según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la pantalla polarizadora es totalmente metálica, y
el procedimiento de fabricación utiliza una técnica de impresión 3D
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