ES2913762T3

ES2913762T3 - Disposición de circuito

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Publication number: ES2913762T3
Application number: ES19702881T
Authority: ES
Inventors: Alexander Popugaev; Mengistu Tessema; Rainer Wansch
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2022-06-06
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: DE102018201580A1; EP3747084B1; US20200366001A1; EP3747084A1; US11424553B2; DE102018201580B4; CA3090193A1; WO2019149820A1; CA3090193C

Abstract

Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') para la alimentación de una estructura de antena con las siguientes características: una primera entrada (10e1) para las señales LHCP, una segunda entrada (10e2) para las señales RHCP; cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4); un primer híbrido de cuadratura (12); un segundo y un tercer híbrido de cuadratura (14,16), y al menos dos líneas de retardo (7, 7'); donde el primer híbrido de cuadratura (12) está acoplado en el lado de entrada con la primera y la segunda entrada (10e1, 10e2) y en el lado de salida con el segundo y el tercer híbrido de cuadratura (14, 16), donde el segundo híbrido de cuadratura (14) está acoplado en el lado de salida con dos de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4) y donde el tercer híbrido de cuadratura (16) está acoplado en el lado de salida con otras dos de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4); donde las al menos dos líneas de retardo (7, 7') están dispuestas en al menos dos de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4): donde la disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') presenta un cuarto y un quinto híbrido de cuadratura (18, 20) que están conectados en serie, donde el cuarto híbrido de cuadratura (18) está conectado en el lado de entrada al segundo híbrido de cuadratura (14) y al tercer híbrido de cuadratura (16).

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de circuito

[0001] Ejemplos de realización de la presente invención se refieren a una disposición de circuito para la alimentación de una estructura de antena, así como a una disposición de antena con una disposición de circuito correspondiente. Ejemplos de realización preferidos se refieren a una red de alimentación con un ancho de banda ampliado para estructuras de antena de polarización circular dual y simple.

[0002] Para muchas aplicaciones, la polarización circular ofrece la ventaja de que se puede prescindir de un seguimiento de polarización. Así, por ejemplo, las señales de los sistemas de navegación global (GNSS) están polarizadas circularmente a la derecha (RHCP). En este contexto se hace referencia a la fig. 6, que representa las señales GNSS en la banda L. En este caso, las bandas de los sistemas GNSS individuales (GPS - referencia marcada L, GLONASS - marcado con la referencia G, Galileo - marcado con la referencia E y Beidou - marcado con la referencia B) se hacen reconocibles con diferentes sombreados.

[0003] En algunos escenarios de interferencia, por ejemplo, en presencia de fuertes interferencias de múltiples vías o en aplicaciones de ataques de suplantación de identidad, mediante una evaluación adicional del componente polarizado ortogonalmente se puede permitir una mayor robustez y fiabilidad de la recepción GNSS. Por ejemplo, el componente polarizado ortogonalmente está polarizado circularmente a la izquierda (LHCP).

[0004] En el estado de la técnica, esto se permite, por ejemplo, porque se utiliza una antena LHCP adicional. Alternativamente, también se puede utilizar una salida adicional para el componente LHCP o una antena polarizada circularmente dual. Esto último es especialmente ventajoso por razones de costes y razones de tamaño.

[0005] Por la literatura de patentes US 7,852,279 se conoce un módulo de fase, este comprende híbridos de 180 grados y de 90 grados. Además, se debe hacer referencia a los documentos de solicitud de patente US 2007/293150 A1, US 2008/316131 A1 y US 2016/020521 A1. Otra publicación se conoce bajo el título "Hybridline and Couplerline". Adicionalmente, la publicación "Polarization diversity cavity back reconfigurable array antenna for C-band application" constituye otra revelación del estado de la técnica. Además, también se remite aún al documento US 5784032 A.

[0006] De la literatura se conocen numerosas variantes de las redes de alimentación para antenas de polarización circular simple (RHCP o LHCP), por ejemplo, con características direccionales cardioidales. Las características direccionales cardioidales de este tipo en el modo TM11 se representan, por ejemplo, en la fig. 7c. Dependiendo de la realización del radiador (ya sea simétrico o asimétrico), la excitación se realiza en uno, dos o cuatro puntos de alimentación.

[0007] De especial interés son las antenas con alimentación de cuatro puntos, ya que permiten tales anchos de banda relativamente grandes no solo con vistas a la adaptación de impedancia, sino también la forma de la característica direccional, el comportamiento de polarización (relación axial de la elipse de polarización) y la variación del centro de fase (esencial para antenas GNSS de alta calidad). En las fig. 7a y 7b se representa un representante de banda ancha de antenas con alimentación de cuatro puntos (véanse [2] y [3]), mientras que las figs. 7d-7f muestran configuraciones multibanda (véanse [4] y [5]), que se explican a continuación con referencia a la fig. 7g.

[0008] La fig. 7g ilustra una arquitectura de red de alimentación 1 para antenas polarizadas circularmente simples (alimentación de cuatro puntos para una red RHCP). La red de alimentación 1 comprende un primer híbrido de cuadratura 12, que está dispuesto en el lado de entrada en la red de alimentación 1 (véase la entrada 1e), así como un segundo y un tercer híbrido de cuadratura 14 y 16, que están dispuestos en el lado de salida (véanse las salidas de antena 1a1, 1a2, 1a3 y 1a4). Cada uno de estos híbridos de cuadratura 12, 14 y 16 comprende dos entradas 12e1 y 12e2 o 14e1 y 14e2 o 16e1 y 16e2, así como dos salidas 12a1 y 12a2 o 14a1 y 14a2 o 16a1 y 16a2. Cada híbrido de cuadratura puede transmitir una señal recibida a través de una de las entradas 12e1 a 16e2 con un desplazamiento de fase en una de las salidas 12a1 a 16a1, así como sin un desplazamiento de fase, otra de las salidas 12a2 a 16a2.

[0009] La red de alimentación 1 ha previsto en la entrada 1e el híbrido de cuadratura 12, que está conectado a través del híbrido de cuadratura 14 con las salidas 1a1 y 1a2. Además, el híbrido de cuadratura 12 está conectado a través del híbrido 16 a las salidas 1a3 y 1a4. En detalle: el primer híbrido de cuadratura 12 está dispuesto en el lado de entrada y obtiene una señal RHCP a través de la salida 12e1, donde la segunda salida 12e2 se debe considerar como terminada (véase la resistencia de terminación 5). El híbrido de cuadratura 12 transmite la señal RHCP a la salida 12a1 con un desplazamiento de fase de 90 grados y a la salida 12a2 sin desplazamiento de fase. A través de una línea de retardo 7 (retardo de desplazamiento de fase de 90 grados), la salida 12a1 está conectada a la entrada 14e1 del segundo híbrido de cuadratura 14. La segunda entrada del híbrido de cuadratura 14, a saber, la entrada 14e2, está terminada (véase la resistencia de terminación 5). Las salidas del segundo híbrido de cuadratura 14 están conectadas a las salidas 1a1 y 1a2 (14a1 en 1a1 y 14a2 en 1a2). Una de las dos salidas 14a1 y 14a2, a saber, la salida 14a2, añadió otro desplazamiento de fase de 90 grados. Debido al desplazamiento de fase del primer híbrido de cuadratura 12 en 90 grados, al desplazamiento de fase de la línea de retardo de 97 grados y después del desplazamiento de fase de la salida 14a2 (salida de 90 grados), la señal en la salida 1a2 está desplazada en fase en 270 grados, mientras que la señal de salida en la salida de 0 grados 14a1, que está conectada con la salida de antena 1a1, está desplazada en fase en 180 grados. El tercer híbrido de cuadratura 16 está acoplado con su entrada 16e1 a la salida 12a2 del primer híbrido de cuadratura 12, mientras que la segunda entrada 16e2 está terminada (véase la resistencia de terminación 5). Las salidas 14a1 (salida de 0 grados) y 16a2 (salida de 90 grados) están acopladas a las salidas de antena 1a3 y 1a4 (16a1 en 1a3 y 16a2 en 1a4). La señal RHCP se desplaza en fase 0 grados en la salida 1a3 como consecuencia de esta disposición, mientras que en la salida 1a4 está desplazada en fase en 90 grados (el desplazamiento se realiza mediante el tercer híbrido de cuadratura 16).

[0010] Por medio de esta red de alimentación de cuatro puntos 1 explicada aquí también se puede hacer funcionar, por ejemplo, la antena representada en las fig. 7a y 7b, siempre que se utilicen acopladores híbridos que estén concebidos para el funcionamiento en todo el rango de frecuencias GNSS en la banda L (véase la fig. 6). Los híbridos de cuadratura de este tipo (concebidos para 1200-1600 MHz) se dan a conocer en [6].

[0011] En contraste con la topología de red de alimentación de la fig. 7g, solo se conocen muy pocas topologías que permiten la alimentación de estructuras de antena polarizadas circularmente duales.

[0012] La fig. 7h muestra una topología de red de alimentación con los modos RHCP y LHCP. En este caso, se parte de una alimentación de dos puntos. La red de alimentación 2 de la fig. 7h comprende una entrada 2e concebida para señales LHCP y RHCP, así como dos salidas 2a1 y 2a2. En medio está conectado un híbrido de cuadratura 12. En este híbrido de cuadratura 12, las señales LHCP se reciben a través de la entrada 12e1, mientras que las señales RHCP se reciben a través de la entrada 12e2. La salida 12a1 (salida de 90 grados) está conectada a la salida de antena 2a2, mientras que la salida 12a2 (salida de 0 grados) está conectada a la salida de antena 2a2. La distribución de la potencia en partes iguales (respectivamente -3 dB en el caso ideal) se realiza con ayuda del híbrido de cuadratura 12 con un desplazamiento de fase de ± 90 grados. En este caso, se puede utilizar el híbrido de cuadratura de [6]. La ocupación de amplitud y la ocupación de fase resultantes están representadas en la fig. 7i, donde se parte precisamente del híbrido de cuadratura a partir de [6].

[0013] La figura 7i anterior muestra la cantidad (magnitud) trazada respecto a la frecuencia, mientras que la figura 7i inferior presenta la fase de parámetro de transmisión trazada respecto a la frecuencia. El argumento del factor de transmisión complejo S41 en la frecuencia media fo está marcado con -00. No obstante, el ancho de banda realizable de antenas de parche así alimentadas con vistas a la forma de la característica direccional y la supresión de polarización cruzada es significativamente menor que una antena alimentada de cuatro puntos con, por ejemplo, la red de alimentación 1 de la fig. 7g. Incluso en el caso de las antenas de parche de pila multibanda, el ancho de banda es respectivamente de solo un pequeño porcentaje.

[0014] Por lo tanto, existe la necesidad de redes de alimentación que sean en cierto modo de banda ancha y aptas para el funcionamiento RHCP y LHCP.

[0015] Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es crear una red de alimentación que presente un compromiso mejorado de banda ancha y flexibilidad.

[0016] El objetivo se consigue mediante una disposición de circuito según las reivindicaciones adjuntas.

[0017] Ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados crean una disposición de circuito para la alimentación de una estructura de antena. La disposición del circuito comprende una primera entrada para señales LHCP, una segunda entrada para señales RHCP y cuatro salidas de antena. La red de circuito ha previsto entre las entradas y salidas un primer, un segundo, un tercer híbrido de cuadratura, así como al menos dos líneas de retardo. El primer híbrido de cuadratura está acoplado en el lado de entrada con la primera y la segunda entrada y en el lado de salida con el segundo y el tercer híbrido de cuadratura. El segundo híbrido de cuadratura está acoplado en el lado de salida con dos de las cuatro salidas de antena, donde el tercer híbrido de cuadratura está acoplado en el lado de salida con otras dos de las cuatro salidas de antena. Las al menos dos líneas de retardo están previstas en dos de las cuatro salidas de antena, por ejemplo, en la segunda y en la tercera o también en la primera y la cuarta.

[0018] Los ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados se basan en el reconocimiento de que mediante una disposición de circuito con al menos tres híbridos de cuadratura y al menos dos líneas de retardo se puede crear una red de alimentación con dos rutas de señal predefinidas, que (en primer lugar) presenta un ancho de banda ampliado y (en segundo lugar) se puede utilizar tanto para estructuras de antena duales (primera y segunda ruta) como también para estructuras de antena de polarización circular simple (primera o segunda ruta). En este sentido, se evitan por completo las desventajas discutidas en relación con el estado de la técnica. Debido al pequeño número de componentes, la red de alimentación también es fácil de construir. Conforme a la manifestación preferida, la red de alimentación está configurada para excitar antenas con hasta cuatro puntos de alimentación.

[0019] Conforme a un ejemplo de realización, el segundo híbrido de cuadratura puede estar acoplado en el lado de salida directamente con la primera de las cuatro salidas de antena y el híbrido de cuadratura puede estar acoplado en el lado de salida directamente con la cuarta de las cuatro salidas de antena. Conforme a otros ejemplos de realización están previstas entonces líneas de retardo para el acoplamiento de la tercera y cuarta salida de antena al segundo y al tercer híbrido de cuadratura.

[0020] Ejemplos de realización de la invención crean una disposición de circuito con cinco híbridos de cuadratura. Para esta disposición de circuito se parte de la topología de base explicada anteriormente, donde el cuarto de los cinco híbridos de cuadratura y el quinto de los cinco híbridos de cuadratura están conectados en serie y están conectados en el lado de entrada con respectivamente una salida del segundo y tercer híbrido de cuadratura y, a saber, de tal manera que el segundo y tercer híbrido de cuadratura está acoplado a través del cuarto y quinto híbrido de cuadratura con las salidas de antena 2 y 3. En este ejemplo de realización están previstas entonces, por ejemplo, las líneas de retardo en las salidas de antena 1 y 4 o alternativamente también en las salidas de antena 2 y 3 o en todas las cuatro salidas de antena. Esta variante de la red de alimentación en la estructura de varias capas posibilita de manera ventajosa la aplicación de la misma con tipos de antena especiales, tales como, por ejemplo, antenas acopladas a aperturas con una hendidura anular.

[0021] En todos los ejemplos de realización anteriores, como primer, segundo, tercer, así como también como cuarto y quinto híbrido de cuadratura, se puede utilizar uno con dos entradas y dos salidas. El primer híbrido de cuadratura forma en el lado de entrada la primera entrada para señales LHCP con su primera entrada y la segunda entrada para señales RHCP con su segunda entrada. En el lado de salida, a través de las dos salidas del primer híbrido de cuadratura están acopladas respectivamente una entrada del segundo y tercer híbrido de cuadratura. Conforme a otros ejemplos de realización, la respectiva otra entrada del segundo y tercer híbrido de cuadratura está terminada por medio de una resistencia de terminación. Conforme a un ejemplo de realización, las salidas de los híbridos de cuadratura o los propios híbridos de cuadratura están configuradas de modo que generan un desplazamiento de fase a 0 grados una transmisión de las señales desde el lado de entrada al lado de salida en una de las salidas y generan un desplazamiento de fase a 90 grados en otra de las dos salidas. Otra variante con cinco híbridos de cuadratura es el cuarto híbrido de cuadratura acoplado, por ejemplo, en la salida de 0 grados del segundo y tercer híbrido de cuadratura.

[0022] Conforme a ejemplos de realización, la disposición de circuito está configurada para hacerse funcionar en el modo RHCP y en el modo LHCP. En el modo RHCP, el segundo híbrido de cuadratura obtiene de forma transmitida del primer híbrido de cuadratura una señal desplazada en 90 grados por el primer híbrido de cuadratura, mientras que el tercer híbrido de cuadratura recibe de forma transmitida del primer híbrido de cuadratura una señal desplazada en 0 grados por el primer híbrido de cuadratura. A la inversa, en el modo LHCP el tercer híbrido de cuadratura obtiene del primer híbrido de cuadratura una señal desplazada en 90 grados por el primer híbrido de cuadratura, donde el segundo híbrido de cuadratura obtiene del primer híbrido de cuadratura una señal desplazada en 0 grados por el primer híbrido de cuadratura. Conforme a otros ejemplos de realización, en el modo RHCP la primera entrada está terminada por medio de una resistencia de terminación, donde en el modo LHCP la segunda entrada está terminada por medio de una resistencia de terminación.

[0023] Otros ejemplos de realización se refieren a una disposición de antena con, por ejemplo, cuatro puntos de alimentación, así como a una disposición de circuito, tal como se ha explicado anteriormente.

[0024] Las variantes están definidas en las reivindicaciones dependientes. Ejemplos de realización de la presente invención se explican mediante los dibujos adjuntos y muestran:

Fig. 1 un diagrama de bloques esquemático de una disposición de circuito para la alimentación de cuatro puntos según un ejemplo de realización básico ilustrativo, no reivindicado;

Fig. 2a, 2b diagramas esquemáticos para la ilustración con parámetros de transmisión de la disposición de circuito de la fig. 1;

Fig. 3a-c diagramas de bloques esquemáticos de disposiciones de circuito según distintos ejemplos de realización; Fig. 4a, 4b diagramas de bloques esquemáticos para la ilustración de los diferentes modos (RHCP y LHCP) con la disposición de circuito de la fig. 3a;

Fig. 4c, 4d diagramas esquemáticos para la ilustración de los parámetros de transmisión de la disposición de circuito de la fig. 3a;

Fig. 5a, 5b representaciones esquemáticas de antenas para el funcionamiento con una disposición de circuito según la fig. 1a, según las fig. 3a, 3b o 3c según ejemplos de realización;

Fig. 5c cuatro diagramas direccionales esquemáticos, normalizados para la ilustración de la característica de radiación al utilizar la nueva red de alimentación según los ejemplos de realización arriba mencionados;

Fig. 6 una ilustración esquemática de las señales GNSS en la banda L; y

Fig. 7a-7i diagramas de bloques esquemáticos y diagramas para la discusión del estado de la técnica.

[0025] Antes de que a continuación se expliquen ejemplos de realización de la presente invención mediante los dibujos adjuntos, cabe señalar que los elementos y estructuras del mismo efecto están provistos de los mismos símbolos de referencia, de modo que la descripción de ellos se puede intercambiar o emplear entre sí.

[0026] La fig. 1 muestra una disposición de circuito 10 con dos entradas 10e1 y 10e2, así como cuatro salidas 10a1 a 10a4. La disposición de conmutación 10 presenta además en conjunto tres híbridos de cuadratura 12 a 16. El primer híbrido de cuadratura 12 está dispuesto en el lado de entrada, es decir, en las entradas 10e1 y 10e2, mientras que el tercer y cuarto híbrido de cuadratura 14 y 16 están dispuestos en el lado de salida.

[0027] Los híbridos de cuadratura 14 y 16 están acoplados directamente a las salidas 12a1 y 12a2 del primer híbrido de cuadratura 14 con una de sus entradas (14e1 o 16e1). En detalle, el segundo híbrido de cuadratura 14 conecta la salida 12a1 del primer híbrido de cuadratura con la salida 10a1 y la salida 10a3, mientras que el tercer híbrido de cuadratura 16 acopla la salida 12a2 del primer híbrido de cuadratura 12 con las salidas 10a2 y 10a4. La respectiva segunda entrada 14e2 o 16e2 está terminada a través de una resistencia de terminación (por ejemplo, 50 ohmios y sistema de 50 ohmios).

[0028] En este ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado, entre el segundo híbrido de cuadratura 14 y la tercera salida de antena 10a1, así como entre el tercer híbrido de cuadratura 16 y la segunda salida de antena 10a1 está prevista respectivamente una línea de retardo 7 con una longitud determinada, de la que depende el retardo. El acoplamiento de las salidas de antena 2 y 3 o 10a2 y 10a3 se realiza respectivamente a través de la salida del híbrido de cuadratura desplazada en fase 90 grados 14a2 o 16a2 con la línea de retardo 7 conectada en medio. A través de las salidas del híbrido de cuadratura de grado cero 14a1 o 16a1 están conectadas directamente las salidas de antena 1 y 4 o 10a1 así como 10a4.

[0029] Dependiendo de si se aplica a través de la entrada 10e1 (formada a través de la entrada híbrida cuadrada 12e1 una señal LHCP) o a través de la entrada 10e2 (formada a través de la entrada híbrida cuadrada 12e1 una señal RHCP), la red de alimentación representada aquí se puede hacer funcionar en modo RHCP o LHCP, como se explicará a continuación. Conforme a ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados, la respectiva otra entrada 12e1 o 12e2 está terminada entonces correspondientemente con una resistencia de terminación. Cuando, por ejemplo, se aplica una señal RHCP a través de la entrada 10e2 o 12e2, esta se desplaza en fase en 90 grados a través del híbrido de cuadratura 12 a la salida 12a1, donde se transmite entonces a través del híbrido de cuadratura 14 una vez directamente a la salida 10a1 por medio de la salida 14a1 y, por otra parte, una vez más se desplaza en fase en 90 grados a través de la salida 14a2 a la línea de retardo 7 (retardo de 90 grados). Estas llevan a cabo un desplazamiento de fase adicional, de modo que en el resultado se aplica entonces a la salida 10a3 una señal desplazada en fase en 270 grados. El segundo ramal de señales partiendo del primer híbrido de cuadratura 12 discurre a través de la entrada 12a2 desplazada en fase en 0 grados hasta el tercer híbrido de cuadratura 16, que transmite la señal de forma completamente inmediata a la salida de 0 grados 16a1 a la salida de antena 10a4, donde la señal al elemento de retardo 7 (90 grados de retardo) se transmite a través de la salida de 90 grados 16a2 del híbrido de cuadratura 16. Esto lleva a cabo un nuevo retardo, de modo que entonces en la segunda salida de antena 10a2 se aplica una señal retardada en 180 grados. En el modo LHCP (aplicación de una señal en la entrada 10e1 o 12e1) se intercambian los desplazamientos de fase en las salidas 12a1 y 12a2, a saber, de modo que la salida 12a1 forma la salida de 0 grados y la salida 12a2 la salida de 90 grados. Como resultado, en la salida 10a4 se aplica entonces una señal desplazada en fase en 90 grados (desplazamiento de fase a través del primer híbrido de cuadratura 12), en la salida 10a3 una señal desplazada en fase en 180 grados (desplazamiento de fase a través del segundo híbrido de cuadratura 14 y la línea de retardo 7), en la salida 10a2 una señal desplazada en fase en 270 grados (desplazamiento de fase de 90 grados a través de la línea de retardo 7, desplazamiento de fase de 90 grados a través del tercer híbrido de cuadratura 16 y desplazamiento de fase de 90 grados a través del primer híbrido de cuadratura 12) y en una salida 10a1 una señal desplazada en fase en 0 grados (transmisión a través de la salida de 0 grados en12 y 14). En conjunto, la disposición 10, así como la interconexión de sus componentes 7, 12, 14 y 16, así como 10a1-10a4, se puede considerar simétrica. En este caso, cabe señalar que, por supuesto, también sería posible asimismo una aplicación inversa RHCP a 10e1 y LHCP a 10e2.

[0030] La arquitectura 10, debido a su simetría, también es adecuada para la alimentación de antenas polarizadas circularmente duales. Si se parte de que se utilizan híbridos de banda ancha 12, 14 y 16, también se pueden lograr anchos de banda correspondientemente grandes, ante todo con respecto a la forma de la característica direccional y la supresión de la polarización cruzada. Para ello se hace referencia, por ejemplo, a los diagramas de las fig. 2a y 2b.

[0031] La fig. 2a muestra la cantidad o la magnitud trazada con respecto a la frecuencia, mientras que la fig.

2b muestra la fase trazada con respecto a la frecuencia. Como se puede reconocer, la magnitud de las salidas de la antena, que está marcada con la referencia S31-S61, es constante, lo que permite la banda ancha en comparación con el diagrama 7i explicado anteriormente. S21 ilustra el acoplamiento entre las entradas 10e1 y 10e2 (entre -25 y -38 dB, es decir, aislamiento entre 25 y 28 dB).

[0032] La fig. 3a muestra otra disposición de circuito 10' con las entradas 10e1, 10e2 así como las salidas 10a1 a 10a4. La disposición de circuito 10' tiene los dos híbridos de cuadratura 12, 14 y 16, así como dos híbridos de cuadratura 18 y 20 adicionales, que están acoplados a las salidas 14a1 y 16a1 (respectivamente salidas de fase de cero) con las entradas 18e1 y 18e2 del cuarto híbrido de cuadratura 18. El quinto híbrido de cuadratura 20 está acoplado con sus entradas 20e1 y 20e2 a las salidas 18a1 y 18a2. Con respecto a la conexión entre el segundo y primer híbrido de cuadratura 14, 12 o el tercer y primer híbrido de cuadratura 16 y 12 se remite a las realizaciones en relación con el ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado de la fig. 1. De manera análoga al ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado de la fig. 1, las entradas 14e2 y 16e2 están terminadas por medio de resistencias de terminación 5. En el lado de salida, los acopladores de cuadratura 14 están acoplados respectivamente a través de una línea de retardo 7', aquí, por ejemplo, línea de retardo de 180 grados (en el caso ideal, cuando 9o=0) con las salidas 10a1 y 10a4. A la inversa, las salidas 10a2 y 10a3 están conectadas directamente a las salidas 20a1, 20a2. La disposición de circuito 10' se complementa, en comparación con la disposición de circuito 10 de la fig. 1, con un acoplador cruzado de dos híbridos en cascada. Esta variante ofrece igualmente, tal como la red de alimentación de cuatro puntos de la fig. 1, la posibilidad de alimentar una antena GNSS de banda ancha en el modo RHCP y LHCP a través de cuatro puntos de alimentación. Este circuito 10' más complejo se usa preferiblemente luego cuando la variante de circuito 10 no se puede utilizar sin más, por ejemplo, en el caso de una antena acoplada en abertura con una hendidura anular. En este sentido, la disposición de red de alimentación 10', un poco más compleja es la mejor opción para algunas aplicaciones.

[0033] La fig. 3b muestra una red de alimentación 10" (etapa intermedia, realización de banda estrecha) que se puede comparar esencialmente a la red de alimentación 10', en particular con respecto a los híbridos de cuadratura 12, 14, 16, 18 y 20. La diferencia consiste en que los elementos de retardo 7' no están dispuestos en las salidas 10a1 y 10a4, sino en las salidas 10a2 y 10a3. En este punto se señala que aquí de nuevo se utilizan elementos de retardo de 180 grados (representa el caso ideal si se utiliza 90=0).

[0034] La fig. 3c muestra otra topología de red de alimentación 10"', que es comparable con la topología de red de alimentación 10", donde están previstas sin embargo en las salidas 10a1 y 10a4 líneas de retardo 7"', aquí líneas de retardo de 360 grados. Estas sirven para la compensación adicional del tiempo de ejecución, lo que es ventajoso en particular para el funcionamiento de banda ancha de tales híbridos en cascada, acoplados en cruz. La topología de red de alimentación 10"' es equivalente a 10', donde las cuatro líneas de retardo están acortadas en respectivamente (180°-290).

[0035] En las fig. 4a y 4b se ilustra el modo RHCP así como el modo LHCP partiendo de la topología de circuito 10' de la fig. 3a. En el modo RHCP (véase la fig. 4a) se recibe la señal a través de la entrada 12e2, mientras que la entrada 12e1 está terminada por medio de la resistencia de terminación 5. La señal RHCP se desplaza en fase entonces en la salida 12a1 así como en la salida 14a1 respectivamente a 90 grados, así como en el elemento de retardo 7' se desplaza en fase en 180 grados, para emitirse entonces en la salida 10a1 como señal de 63 grados. En la salida 14a2 está a disposición como señal desplazada en fase en 90 grados y se emite entonces como señal de 180 grados partiendo del doble desplazamiento por los híbridos 18 y 20 en la salida 10a3. La señal proporcionada en la salida 12a2 como 0 grados se entrega como señal de 0 grados a los híbridos 18 y 20 y se emite después de un desplazamiento de fase único en la salida 10a2 como señal de 90 grados. Esta señal de 0 grados de la salida 12a2 se proporciona desplazada en fase por el híbrido 16 en la salida 16a2 como señal desplazada en fase en 90 grados y se pone a disposición después del desplazamiento de fase por el elemento 7' en la salida 10a4 como señal de 270 grados. Por lo tanto, así se produce una señal de giro a la derecha, como se ilustra por las flechas.

[0036] La fig. 4b ilustró el modo LHCP, en el que se conserva la señal LHCP en la entrada 12e1. En este caso, la entrada 12E2 está terminada con la resistencia de terminación 5. Partiendo de esta señal se realiza un desplazamiento de fase de 0 grados en la salida 12a1, un desplazamiento de fase de 90 grados en la salida 14a1, así como un desplazamiento de fase adicional de 180 grados a través del elemento de retardo 7', de modo que entonces se proporciona la señal como señal de 270 grados en la salida 10a1. La señal de la salida 12a1 se transmite a la entrada 14a2 como señal de 0 grados y después de un desplazamiento de fase único se pone a disposición de la salida 10a3 como señal de 90 grados. El híbrido 12 transmite la señal como señal de 90 grados a la salida 12a2, que entonces también se pone a disposición de los híbridos 18 y 20 como señal de 90 grados en la salida 16a1. A través de estos se realiza otro desplazamiento de fase de 90 grados, de modo que entonces se aplica una señal de 180 grados a la salida 10a2. En la salida 10a4 se aplica una señal de 360 grados, que se compone de que la señal en la salida 12a2 experimenta un desplazamiento de fase de 90 grados, así como otro desplazamiento de fase de 90 grados en la salida 16a2. A través del elemento de retardo 7' en la salida 10a4 se realiza un desplazamiento adicional de 180 grados. Como se ilustra en el caso, como resultado de esta interconexión se trata de una excitación de giro a la izquierda.

[0037] En las fig. 4c y 4d se ilustran las características de transmisión resultantes para el modo RHCP (véase la fig. 4a) de la disposición de circuito de la fig. 3a. Como se puede reconocer por medio de la fig. 4c, la amplitud en las salidas 10a1-10a4 es casi constante en el rango de frecuencia observado. Las fases en las salidas también disminuyen linealmente, donde se debe registrar un salto de fase de 360 grados a la frecuencia de 1,35 GHz en la salida 10a2.

[0038] Las redes de circuito 10, 10', 10", 10"' explicadas anteriormente se pueden decorar todas dentro o fuera de una hendidura anular y se pueden realizar, por ejemplo, en placas de circuitos impresos de dos caras. Las fig. 5a y 5b muestran dos representaciones en una antena GNSS polarizada circularmente dual activa con una red de alimentación 10' en el lado inferior (véase la fig. 5b). La antena comprende un disco de masa 100, un radiador de superficie 102 dispuesto centralmente, que está fijado a través de cuatro esquinas 102e perpendiculares con respecto a la placa de masa 100. Además, la placa de masa 100 también presenta elementos parásitos 104 que rodean el radiador de superficie 102. El sistema de antena representado aquí tiene, en primer lugar, un ancho de banda ampliado con vistas a la adaptación de la impedancia, posibilita además un mejor desacoplamiento de las puertas, forma de la característica direccional, supresión de polarización cruzada y estabilidad del centro de fase. Además, la red de alimentación de cuatro puntos es compacta, como se puede ver en particular a partir de la fig. 5b. Debido a las buenas propiedades de HF, son posibles configuraciones de radiadores simples, mecánicamente estables y fabricables de forma económica (por ejemplo, radiadores de chapa de banda ancha, como se muestra aquí en la fig. 5a (sin redes de balún costosas).

[0039] Cada antena representada en la fig. 5a es completamente polarimétrica. Como en particular al comparar la fig. 5c, que representa los diagramas direccionales normalizados de la antena GNSS con una red de conmutación según un ejemplo de realización (ruta RHCP) para una red de alimentación según los ejemplos de realización, se hace evidente con los diagramas de la fig. 5c que la variante de red de alimentación según los ejemplos de realización presenta propiedades de polarización ligeramente mejores.

[0040] Las áreas de aplicación para las redes de alimentación explicadas anteriormente son las antenas GNSS de dos puertas para posicionamiento, para mediciones y navegación, tal como, por ejemplo, el concepto de radiador según [2]. Pero, en general se asisten todas las señales GNSS en la banda L (véase la fig. 6). Las posibles realizaciones son emisores/receptores duales (funcionamiento combinado de RHCP y LHCP), pero también emisores/receptores para el funcionamiento individual de solo RHCP. En este caso, la salida LHCP está terminada con una carga adaptada. Asimismo, solo es concebible el funcionamiento LHCP, donde la entrada RHCP está terminada por medio de una carga.

[0041] En este punto, para los ejemplos de realización arriba mencionados cabe señalar que los elementos de retardo 7, 7', 7"' o las líneas de retardo 7, 7', 7"' explicados anteriormente pueden presentar diferentes retardos respectivamente dependiendo del argumento 00, tal como, por ejemplo, 90 grados, 180 grados, 360 grados u otro retardo. En este caso, el retardo conforme a ejemplos de realización se determina por la longitud de la línea de retardo.

[0042] En los ejemplos de realización arriba mencionados se ha discutido con respecto a la disposición de las líneas de retardo que estas pueden estar dispuestas en las salidas 10a1 y 10a4 o 10a2 y 10a3 o también en las cuatro salidas 10a1-10a4. Otros emparejamientos también serían concebibles.

[0043] Conforme a ejemplos de realización, las redes de conmutación explicadas anteriormente están diseñadas simétricamente, donde cada red de conmutación presenta una primera ruta para señales RHCP y una segunda ruta para señales LHCP y cada ruta excita las salidas hacia la izquierda (LHCP) con un desplazamiento de fase de 90 grados o excita hacia la derecha (RHCP) con un desplazamiento de fase de 90 grados. En este sentido, se crea conforme a otro ejemplo de realización un procedimiento de funcionamiento. Este comprende el paso central del uso de al menos una de las dos rutas posibles de la red de alimentación.

[0044] Aunque algunos aspectos se han descrito en el contexto de un dispositivo, se entenderá que estos aspectos también constituyen una descripción del procedimiento correspondiente, de modo que un bloque o un componente de un dispositivo también se debe entender como una etapa del procedimiento correspondiente o como una característica de una etapa del procedimiento. De manera análoga, los aspectos que se describieron con relación a una etapa del procedimiento o como la misma, también representan una descripción de un bloque correspondiente o detalles o características de un dispositivo correspondiente. Algunas o todas las etapas del procedimiento se pueden ejecutar mediante un aparato de hardware (o usando un aparato de hardware), como por ejemplo, un microprocesador, un ordenador programable o un circuito electrónico. En algunos ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados se pueden ejecutar algunas o varias de las etapas del procedimiento más importantes mediante un aparato semejante.

[0045] Según determinados requerimientos de implementación se pueden implementar ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados en el hardware o en el software. La implementación se puede realizar usando un medio de almacenamiento digital, por ejemplo, un disquete, un DVD, un disco Blu-ray, un CD, una ROM, una PROM, una EPROM, una EEPROM o una memoria FLASH, un disco duro u otra memoria magnética u óptica, en la que están almacenadas señales de control legibles electrónicamente, que pueden cooperar o cooperan con un sistema informativo programable, de manera que se lleva a cabo el procedimiento correspondiente. Por ese motivo, el medio de almacenamiento digital puede ser legible por ordenador.

[0046] Algunos ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados comprenden así un soporte de datos, que presenta señales de control legibles electrónicamente, que son capaces de cooperar con un sistema informático programable, de manera que se lleva a cabo uno de los procedimientos aquí descritos.

[0047] En general pueden estar implementados ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados como producto de programa informático con un código de programa, en el que el código de programa es efectivo para llevar a cabo uno de los procedimientos cuando el producto de programa informático se ejecuta en un ordenador.

[0048] El código de programa también puede estar almacenado, por ejemplo, en un soporte legible a máquina.

[0049] Otros ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados comprenden el programa informático para llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos, donde el programa informático está almacenado en un soporte legible por máquina.

[0050] En otras palabras, un ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado es por consiguiente un programa informático, que presenta un código de programa para llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos, cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.

[0051] Otro ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado es por consiguiente un soporte de datos (o un medio de almacenamiento digital o un medio legible por ordenador), en el que el programa informático está grabado para llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos.

[0052] Otro ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado es por consiguiente un flujo de datos o una secuencia de señales, que representa o representan el programa informático para llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos. El flujo de datos o la secuencia de señales puede o pueden estar configurados, por ejemplo, para transferirse a través de una conexión de comunicación de datos, por ejemplo, a través de Internet.

[0053] Otro ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado comprende un dispositivo de procesamiento, por ejemplo, un ordenador o un módulo lógico programable, que está configurado o adaptado para llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos.

[0054] Otro ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado comprende un ordenador, en el que está instalado el programa informático para llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos.

[0055] Otro ejemplo de realización ilustrativo, no reivindicado comprende un dispositivo o un sistema, que está diseñado para transmitir un programa informático para llevar a cabo menos uno de los procedimientos aquí descritos a un receptor. La transmisión se puede realizar, por ejemplo, de forma electrónica u óptica. El receptor puede ser, por ejemplo, un ordenador, un aparato móvil, un aparato de almacenamiento o un dispositivo similar. El dispositivo o el sistema puede comprender, por ejemplo, un servidor de datos para la transmisión del programa informático al receptor.

[0056] En algunos ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados se puede usar un componente lógico programable (por ejemplo, una matriz de puertas programable en campo, una FPGA) para llevar a cabo algunas o todas las funcionalidades del procedimiento aquí descrito. En algunos ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados, una matriz de puertas programable en campo puede cooperar con un microprocesador, a fin de llevar a cabo uno de los procedimientos aquí descritos. En general los procedimientos se realizan en algunos ejemplos de realización ilustrativos, no reivindicados por parte de un dispositivo de hardware cualquiera. Este puede ser un hardware utilizable de forma universal, como un procesador de ordenador (CPU) o hardware específico para el procedimiento, tal como, por ejemplo, un ASIC.

[0057] Los ejemplos de realización descritos anteriormente representan únicamente una ilustración de los principios de la presente invención. Se entiende que las modificaciones y variaciones de las disposiciones y particularidades aquí descritas serán evidentes para otros expertos en la materia. Por lo tanto, se pretende que la invención esté limitada únicamente por el alcance de protección de las reivindicaciones siguientes y no por las particularidades específicas que se han presentado en base a la descripción y la explicación de los ejemplos de realización del presente documento.

[0058] En este punto cabe señalar que los ejemplos de realización arriba mencionados describen solo ilustrativamente la funcionalidad y el alcance de protección se determina por las reivindicaciones siguientes.

Referencias

[0059]

[1] K. Fletcher (ed.), "GNSS Data Processing, Vol. I: Fundamentals and Algorithms", ESA Communications, ESA TM-23/1, mayo de 2013

[2] DE 102007004612 B4

[3] A. Popugaev, L. Weisgerber "An Efficient Design Technique for Direction-Finding Antenna Arrays", in Proceedings of IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications (APWC), Aruba, 2014

[4] EP 2702634 B1

[5] US 9,520,651 B2

[6] Hoja de datos XC1400P-03S, Anaren

[7] US 2007/0254587 A1

[8] A. Popugaev, "Miniaturisierte Mikrosteifenleitungs-Schaltungen bestehend aus zusammengesetzten Viertelkreisringen", N&H Verlag, Erlangen, 2014 (documento de promoción, TU Ilmenau).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') para la alimentación de una estructura de antena con las siguientes características:

una primera entrada (10e1) para las señales LHCP, una segunda entrada (10e2) para las señales RHCP; cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4);

un primer híbrido de cuadratura (12);

un segundo y un tercer híbrido de cuadratura (14,16), y

al menos dos líneas de retardo (7, 7');

donde el primer híbrido de cuadratura (12) está acoplado en el lado de entrada con la primera y la segunda entrada (10e1, 10e2) y en el lado de salida con el segundo y el tercer híbrido de cuadratura (14, 16),

donde el segundo híbrido de cuadratura (14) está acoplado en el lado de salida con dos de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4) y

donde el tercer híbrido de cuadratura (16) está acoplado en el lado de salida con otras dos de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4);

donde las al menos dos líneas de retardo (7, 7') están dispuestas en al menos dos de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4):

donde la disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') presenta un cuarto y un quinto híbrido de cuadratura (18, 20) que están conectados en serie, donde el cuarto híbrido de cuadratura (18) está conectado en el lado de entrada al segundo híbrido de cuadratura (14) y al tercer híbrido de cuadratura (16).

2. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según la reivindicación 1, donde el segundo híbrido de cuadratura (14) está acoplado en el lado de salida con la primera de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4) y el tercer híbrido de cuadratura (16) está acoplado en el lado de salida con la cuarta de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4).

3. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el primer, el segundo y el tercer híbrido de cuadratura (12, 1416) presentan respectivamente dos entradas.

4. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según la reivindicación 3, que comprende una primera resistencia de terminación (5) y una segunda resistencia de terminación (5), donde una de las dos entradas (10e1, 10e2) del segundo híbrido de cuadratura (14) está acoplada con la primera resistencia de terminación (5) y donde una de las dos entradas (10e1, 10e2) del tercer híbrido de cuadratura (16) está acoplada con la segunda resistencia de terminación (5).

5. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada híbrido de cuadratura (12, 14, 16, 18, 20) presenta dos salidas (10e1, 10e2), donde el segundo híbrido de cuadratura (14) está configurado para generar un desplazamiento de fase de 0 grados en una de las dos salidas (10e1, 10e2) y generar un desplazamiento de fase de 90 grados en la otra de las dos salidas (10e1, 10e2).

6. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según la reivindicación 5, una de las al menos dos líneas de retardo (7, 7') conecta la salida desplazada en 90 grados (12a1, 12a2, 14a1, 14a2, 16a1, 16a2) del segundo híbrido de cuadratura (14) a una de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4), mientras que otra de las al menos dos líneas de retardo (7, 7') conecta la salida desplazada en 90 grados (12a1, 12a2, 14a1, 14a2, 16a1, 16a2) del tercer híbrido de cuadratura (16) a otra de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4).

7. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el cuarto híbrido de cuadratura (18) está conectado respectivamente con salidas desplazadas en 0 grados (10e1, 10e2) del segundo y tercer híbrido de cuadratura (14, 16).

8. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el quinto híbrido de cuadratura (20) está conectado en el lado de salida con la segunda y tercera de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4).

9. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según la reivindicación 8, donde la disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') comprende otras dos líneas de retardo (7, 7') que están dispuestas entre el quinto híbrido de cuadratura (20) y la segunda de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4) y entre el quinto híbrido de cuadratura (20) y la tercera de las cuatro salidas de antena (10a1, 10a2, 10a3, 10a4).

10. Disposición de circuito (10, 10', 10 ", 10"') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') está configurada para hacerse funcionar en el modo RHCP y en el modo LHCP.

11. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según la reivindicación 10, donde en el modo RHCP el segundo híbrido de cuadratura (14) está configurado para obtener del primer híbrido de cuadratura (12) una señal desplazada en 90 grados por el primer híbrido de cuadratura (12) y donde el tercer híbrido de cuadratura (16) está configurado para obtener del primer híbrido de cuadratura (12) una señal desplazada en 0 grados por el primer híbrido de cuadratura (12);

donde en el modo LHCP el tercer híbrido de cuadratura (16) está configurado para obtener del primer híbrido de cuadratura (12) una señal desplazada en 90 grados por el primer híbrido de cuadratura (12) y donde el segundo híbrido de cuadratura (14) está configurado para obtener del primer híbrido de cuadratura (12) una señal desplazada en 0 grados por el primer híbrido de cuadratura (12).

12. Disposición de circuito (10, 10', 10", 10"') según la reivindicación 10 u 11, que comprende una tercera resistencia de terminación (5) y una cuarta resistencia de terminación (5), donde en el modo RHCP la primera entrada (10e1) está terminada por medio de la tercera resistencia de terminación (5) y en el modo LHCP la segunda entrada (10e2) está terminada por medio de la cuarta resistencia de terminación (5).

13. Disposición de antena con las siguientes características:

una estructura de antena con cuatro puntos de alimentación;

una disposición de circuito (10, 10 ', 10", 10"') según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde las cuatro salidas (12a1, 12a2, 14a1, 14a2, 16a1, 16a2) están conectadas con los cuatro puntos de alimentación de la estructura de antena.