ES2963102T3 - Transductor ortomodo para antena y antena para satélites - Google Patents

Abstract

El transductor ortomodo para antena comprende un cuerpo de guía de ondas extendido a lo largo de un eje longitudinal y que comprende un primer extremo y un segundo extremo, un primer puerto conectado al primer extremo del cuerpo de guía de ondas y un segundo puerto, siendo los dos puertos adecuados para conectarse. a un circuito electrónico. La solicitud también describe una antena para satélites que comprende el transductor ortomodo, un polarizador conectado al transductor ortomodo y un miembro de interceptación conectado al polarizador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transductor ortomodo para antena y antena para satélites

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un transductor ortomodo para una antena para satélites, y a una antena para satélites que comprende dicho transductor ortomodo. En particular, los satélites para los que está prevista la antena son del tipo miniaturizado y modular, conocidos como Cubesats.

Antecedentes de la invención

Desde hace tiempo se conoce el compromiso de reducir el tamaño y el peso de los satélites, para que su lanzamiento al espacio sea más fácil y, sobre todo, menos costoso. De hecho, debido a los costes, el lanzamiento de satélites clásicos, de gran tamaño, es accesible a muy pocas agencias nacionales o supranacionales.

Con el avance de la ingeniería de satélites miniaturizados, se han podido obtener satélites del orden de los diez centímetros de tamaño y con un peso menor que un kilogramo. Estos satélites se denominan picosatélites.

Entre los picosatélites es conocido el llamado Cubesat, un satélite de forma cúbica, con lados de 10 cm de largo. El Cubesat, además de tener un tamaño y peso muy limitados, también tiene la ventaja de ser modular, es decir, es posible montar varios Cubesat para obtener un picosatélite con una forma y tamaño que puede adaptarse de acuerdo con las necesidades.

Evidentemente, para obtener satélites miniaturizados que puedan funcionar bien, es necesario también miniaturizar los componentes internos, en particular el circuito electrónico de procesamiento de señales y la antena, sin afectar el rendimiento del sistema. De hecho, en las misiones de exploración espacial que proporcionan el envío de satélites y robots cada vez más lejos, también es deseable disponer de un material con rendimiento cada vez mayor.

A modo de ejemplo del rendimiento esperado, actualmente los satélites tienen que operar en las bandas de frecuencia K y Ka, y los balances de conexión de las misiones actuales proporcionan una ganancia mínima de la antena del satélite mayor que 20 dBi en la frecuencia mínima, que generalmente es de 17,8 GHz.

Además, los satélites, y en particular sus antenas, deben poder funcionar tanto en recepción como en transmisión. En recepción, la antena normalmente recibe una señal con una polarización circular y debe poder separar la señal recibida en dos señales con polarización lineal. Viceversa, en transmisión, la antena debe procesar dos señales con polarización lineal y transmitir una señal con polarización circular.

Para realizar esta función específica, las antenas están equipadas con un polarizador y un transductor de tipo ortomodo. Generalmente, este tipo de transductor comprende dos puertos para señales monomodo, con polarizaciones de las señales ortogonales entre sí, y un puerto común que permite propagar las dos señales monomodo anteriormente mencionadas. Un transductor ortomodo de este tipo se describe en la solicitud de patente EP 2600465. En ocasiones, tales transductores pueden resultar difíciles de integrar en el interior de satélites miniaturizados, más aún en los Cubesats.

El documento US-A-2010/123636 describe una antena equipada con un transductor ortomodo que comprende un cuerpo de guía de ondas con una forma interna circular, un cuerpo de unión y un único puerto definido por la combinación del extremo del cuerpo de guía de ondas y el extremo del cuerpo de unión.

El documento US-B-4.047.128 muestra un transductor ortomodo que comprende un cuerpo de guía de ondas equipado con un puerto y un segundo puerto paralelo al cuerpo de guía de ondas y conectado a éste por medio de dos uniones. Este transductor no proporciona ningún cuerpo de unión para llevar el segundo puerto.

El artículo científico de Anton M. Boifot, "Classification of Ortho-Mode Transducers", muestra un transductor ortomodo equipado con un cuerpo de guía de ondas circular y un cuerpo de unión. Este transductor ortomodo comprende un primer puerto conectado al cuerpo de guía de ondas y un segundo puerto definido en un extremo del cuerpo de unión. El primer puerto se extiende transversalmente desde el cuerpo de la guía de ondas y es perpendicular al segundo puerto.

El documento WO-A-2020/051459 muestra una antena para un satélite que comprende un miembro de intercepción paraboloide con corrugaciones longitudinales a su eje longitudinal.

El documento CN-B-102800993 muestra un satélite con una antena que comprende un miembro de intercepción conectado a un polarizador que, a su vez, está conectado a un transductor ortomodo. El polarizador tiene una sección transversal cuadrada y está orientado de modo que sus superficies longitudinales estén inclinadas a un ángulo de 45° con respecto al transductor ortomodo. Todas las superficies longitudinales del polarizador son lisas.

Otra limitación de los transductores ortomodo conocidos es que funcionan a una única frecuencia, es decir, pueden separar señales en dos polarizaciones diferentes, pero siempre a la misma frecuencia y a través de un ancho de banda de frecuencia limitado.

Por tanto, existe la necesidad de perfeccionar un transductor ortomodo, así como una antena que pueda superar al menos una de las desventajas del estado de la técnica.

En particular, un propósito de la presente invención es proporcionar un transductor ortomodo que sea de tamaño y peso limitados.

Dentro de este objetivo, otro propósito de la invención es proporcionar un transductor ortomodo que tenga un rendimiento de acuerdo con los requisitos dados por los balances de conexión.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar una antena para satélites que puede integrarse en satélites miniaturizados, en particular Cubesats, mientras se mantiene un alto rendimiento.

El Solicitante ha ideado, probado y realizado la presente invención para superar las deficiencias del estado de la técnica y obtener estos y otros propósitos y ventajas.

Sumario de la invención

La presente invención se expone y caracteriza en la reivindicación independiente. Las reivindicaciones dependientes describen otras características de la presente invención o variantes a la idea inventiva principal.

De acuerdo con los propósitos anteriores, se describe un transductor ortomodo, así como una antena para satélites, que superan los límites del estado de la técnica y eliminan los defectos presentes en la misma.

De acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un transductor ortomodo que comprende un cuerpo de guía de ondas preferentemente cilíndrico, que actúa como una guía de ondas. Este cuerpo de guía de ondas se extiende a lo largo de un eje longitudinal y comprende un primer extremo y un segundo extremo. El segundo extremo es adecuado para conectarlo con el resto de la antena, por ejemplo, un polarizador.

El transductor ortomodo comprende un primer puerto, adecuado para conectarse a un circuito electrónico. Este primer puerto está conectado directamente al primer extremo del cuerpo de guía de ondas.

El transductor ortomodo también comprende un cuerpo de unión, preferentemente en forma de placa, es decir, que tiene una extensión superficial mayor que su espesor. El cuerpo de unión tiene un primer extremo, orientado hacia el primer extremo del cuerpo de guía de ondas, y un segundo extremo, orientado hacia el segundo extremo del cuerpo de guía de ondas. Ventajosamente, el cuerpo de unión está dispuesto paralelo al cuerpo de guía de ondas.

El transductor ortomodo está provisto de al menos una unión que conecta el cuerpo de unión con el cuerpo de guía de ondas. La unión está conectada al cuerpo de guía de ondas en correspondencia con una zona de unión.

De acuerdo con algunas realizaciones, la unión se extiende al menos en parte en una dirección ortogonal al eje del cuerpo de guía de ondas cilíndrico.

Es ventajoso proporcionar que el transductor ortomodo comprenda dos uniones conectadas al cuerpo de guía de ondas en correspondencia con dos zonas de unión simétricas entre sí con respecto al eje longitudinal del cuerpo de guía de ondas, es decir, diametralmente opuestas entre sí.

De acuerdo con algunas realizaciones, las dos uniones son simétricas con respecto a un plano de simetría que comprende el eje longitudinal del cuerpo de guía de ondas.

El transductor ortomodo también comprende un segundo puerto, adecuado para conectarse a un circuito electrónico, y conectado directamente al primer extremo del cuerpo de unión. Ventajosamente, el primer puerto comprende su propia superficie de extremo y el segundo puerto comprende su propia superficie de extremo dispuesta paralela a la superficie de extremo del primer puerto. Cada una de estas superficies de extremo tiene su propio eje de extensión orientado en una dirección ortogonal al eje de extensión de la otra superficie de extremo.

Preferentemente, el primer puerto está conectado al primer extremo del cuerpo de guía de ondas por medio de una primera porción de transición configurada escalonada, es decir, que comprende una pluralidad de secciones de tamaño lateral progresivamente creciente. Aún más preferentemente, al menos parte de las secciones anteriores también tienen una forma progresivamente variable, para conectar el primer puerto con una sección rectangular con el cuerpo de guía de ondas con una sección circular.

Ventajosamente, el segundo puerto está conectado al cuerpo de unión por medio de una segunda porción de transición configurada escalonada, es decir, que comprende una pluralidad de secciones de tamaño lateral progresivamente creciente.

El transductor ortomodo comprende un separador, técnicamente también llamado separador dicroico, configurado para separar frecuencias, es decir, configurado para permitir el paso de señales con una frecuencia menor que una frecuencia umbral, y reflejar señales con una frecuencia mayor que la frecuencia umbral, o viceversa. Ventajosamente, el separador está configurado para separar también las polarizaciones.

Preferentemente, el separador dicroico comprende un miembro reflectante, que también se denomina dicroico, adecuado para reflejar selectivamente una banda de frecuencia predeterminada. El separador comprende una pluralidad de tabiques que pasan a través del cuerpo de guía de ondas y están orientados transversalmente al cuerpo de guía de ondas. Por ejemplo, el separador puede comprender un tabique central que está centrado con respecto al cuerpo de guía de ondas, y que tiene una extensión longitudinal mayor que los otros tabiques. Por extensión longitudinal nos referimos a la extensión medida longitudinalmente con respecto al cuerpo de la guía de ondas.

De acuerdo con un aspecto, se proporciona una antena para satélites, en particular para picosatélites, que comprende un transductor ortomodo, un polarizador conectado al transductor ortomodo y un miembro de intercepción conectado al polarizador. El transductor ortomodo comprende a su vez un primer puerto y un segundo puerto, ambos adecuados para ser conectados a un circuito electrónico.

El transductor ortomodo es del tipo descrito anteriormente. En otras palabras, el transductor ortomodo comprende un cuerpo de guía de ondas extendido a lo largo de un eje longitudinal entre un primer extremo y un segundo extremo, un primer puerto conectado al primer extremo del cuerpo de guía de ondas y adecuado para conectarse a un circuito electrónico, un cuerpo de unión que comprende un primer extremo, orientado hacia el primer extremo del cuerpo de guía de ondas, y un segundo extremo, orientado hacia el segundo extremo del cuerpo de guía de ondas, al menos una unión conectada tanto al cuerpo de unión como también al cuerpo de guía de ondas en correspondencia con una zona de unión, y un segundo puerto conectado al primer extremo del cuerpo de unión, y adecuado para conectarse a un circuito electrónico.

El polarizador comprende un cuerpo hueco de sección cuadrada, comprendiendo por lo tanto cuatro superficies longitudinales enfrentadas de dos en dos.

El polarizador está corrugado sobre dos superficies longitudinales enfrentadas entre sí.

Cada pared corrugada comprende una pluralidad de tabiques transversales que se extienden hacia el interior del polarizador hueco, que definen tabiques de desviación. Los tabiques transversales son paralelos entre sí. Preferentemente, hay al menos dos tabiques de extremo transversales y al menos un tabique central.

Es ventajoso proporcionar que los tabiques transversales tengan una sección sustancialmente rectangular. Es aún más ventajoso proporcionar que los tabiques transversales que se extienden desde la misma superficie longitudinal tengan una profundidad o extensión progresivamente variable entre sí, empezando desde un tabique de extremo hasta el tabique central. El tabique más profundo, es decir el tabique con la extensión más grande, es preferentemente el tabique central.

Preferentemente, la superficie longitudinal corrugada del polarizador está dispuesta en una dirección longitudinal con respecto al cuerpo de guía de ondas del transductor ortomodo e inclinada con respecto a la orientación de los puertos.

La superficie longitudinal corrugada está inclinada a un ángulo de 45° con respecto a la orientación de los puertos, para obtener una polarización circular que empieza desde las dos polarizaciones lineales.

De acuerdo con algunas realizaciones, el miembro de intercepción comprende un cuerpo con un perfil conformado que conecta dos secciones cilíndricas, una conectado al polarizador y la otra a la abertura radiante, con una sección progresivamente creciente. De acuerdo con algunas realizaciones, el perfil conformado sigue una tendencia sustancialmente exponencial, o paraboloide, o una curva compuesta.

Para operar con un alto rendimiento de radiación en una banda de frecuencia muy amplia, típicamente mayor que el 50 %, la superficie interna del miembro de intercepción es preferentemente corrugada. En particular, la superficie interna comprende una pluralidad de aletas circulares dispuestas paralelas entre sí.

Breve descripción de los dibujos

Estos y otros aspectos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de algunas realizaciones, dadas a modo de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos en donde:

- la figura 1 es una vista en perspectiva de una antena de acuerdo con la presente descripción;

- las figuras 2A y 2B son una vista en perspectiva de un transductor ortomodo de la antena de la figura 1, y una vista en perspectiva del mismo transductor ortomodo en sección parcial;

- la figura 3 es una vista en perspectiva de un polarizador de la antena de la figura 1;

- la figura 3A es una vista en sección a lo largo del plano MI-MI de la figura 3;

- las figuras 4A y 4B son una vista en perspectiva de una sección de un miembro de intercepción de la antena de la figura 1, y una vista en sección de una parte del mismo miembro de intercepción; y

- las figuras 5A y 5B son vistas en perspectiva de dos detalles de la antena de la figura 1.

Para facilitar la comprensión, se han usado los mismos números de referencia, donde sea posible, para identificar elementos comunes idénticos en los dibujos. Se entiende que los elementos y características de una realización pueden incorporarse convenientemente en otras realizaciones sin aclaraciones adicionales.

Descripción detallada de algunas realizaciones

A continuación, nos referiremos en detalle a las posibles realizaciones de la invención, de las que se muestran uno o más ejemplos en los dibujos adjuntos. Cada ejemplo se suministra a modo de ilustración de la invención y no debe entenderse como una limitación de la misma. Por ejemplo, una o más características mostradas o descritas en la medida en que son parte de una realización pueden variarse o adoptarse en, o en asociación con, otras realizaciones para producir otra realización. Se entiende que la presente invención deberá incluir todas tales modificaciones y variantes.

Antes de describir estas realizaciones, también debemos aclarar que la presente descripción no se limita en su aplicación a detalles de la construcción y disposición de los componentes como se describe en la siguiente descripción usando los dibujos adjuntos. La presente descripción puede proporcionar otras realizaciones y puede obtenerse o ejecutarse de diversas otras maneras. También debemos aclarar que la fraseología y terminología usada en este punto tiene propósitos de descripción únicamente y no puede considerarse limitativa.

La figura 1 muestra una antena para satélites, en particular para picosatélites, de acuerdo con una realización de la invención, y se indica en su totalidad con el número 10.

La antena 10 es adecuada para conectarse a un circuito electrónico, por ejemplo, del tipo que transmite y recibe señales electromagnéticas.

La antena 10 comprende un transductor ortomodo 20, adecuado para conectarse al circuito electrónico como anteriormente, un polarizador 30, conectado al transductor ortomodo 20, y un miembro de intercepción 40, conectado al polarizador 30. Ventajosamente, el transductor ortomodo 20, el polarizador 30 y el miembro de intercepción 40 están conectados directamente entre sí.

Ventajosamente, la antena 10 también comprende una primera transición de guía de ondas 50 y una segunda transición de guía de ondas 60 dispuestas respectivamente entre el polarizador 30 y el transductor ortomodo 20, y entre el polarizador 30 y el miembro de intercepción 40.

Cabe señalar que, los componentes de la antena 10 están dispuestos alineados entre sí y definen un eje de desarrollo X de la antena 10, a lo largo del que se extiende la antena 10 (figura 1). Estos componentes han sido diseñados para que, una vez ensamblada, la antena 10 tenga una longitud total no mayor que 30 cm. De este modo, la antena 10 puede estar contenida en tres módulos Cubesat alineados de 10 cm de cada lado.

El transductor ortomodo 20 comprende un cuerpo de guía de ondas 21 conectado, en correspondencia con su primer extremo 21A, a un puerto 22 para el paso de una señal electromagnética (figura 2A). Este puerto 22 es adecuado para conectarse directamente con un circuito electrónico. El cuerpo de guía de ondas 21 también tiene un segundo extremo 21B, opuesto al primero, adecuado para conectarse con el transductor 30, como se muestra en la figura 1.

Cabe señalar que, el cuerpo de guía de ondas 21 tiene una forma alargada que se extiende, durante el uso, a lo largo del eje de desarrollo X de la antena 10. Al menos una parte del cuerpo de guía de ondas 21 actúa como un guía de ondas, tanto para las ondas recibidas por la antena y, por tanto, procedentes del polarizador 30, como también para las ondas transmitidas por la antena, y por tanto procedentes del circuito electrónico.

Como puede observarse en la figura 2A, el primer puerto 22 tiene una superficie de extremo rectangular 22A, cuyo lado largo está orientado en una primera dirección D1, mostrada verticalmente en el dibujo.

Preferentemente, el puerto 22 tiene un cuerpo cuboide, es decir, en forma de paralelepípedo cuyas caras son rectangulares.

El transductor ortomodo 20 también comprende un cuerpo de unión 23 ventajosamente en forma de placa conformada y dispuesto paralelo al cuerpo de guía de ondas 21. El cuerpo de unión 23 está conectado al cuerpo de guía de ondas 21 por medio de al menos una unión 24, preferentemente dos, como se muestra en las figuras 2A y 2B.

De acuerdo con algunas realizaciones, el cuerpo de unión 23 y las uniones 24 definen una forma de "T", en la que las dos uniones 24 se extienden en una dirección ortogonal, y en lados opuestos con respecto a una porción longitudinal central.

Las uniones 24 tienen preferentemente la forma sustancialmente de una C redondeada, con la concavidad mirando hacia adentro con respecto al transductor ortomodo 20, y una sección de forma rectangular. Se extienden desde el cuerpo de unión 23 y están conectadas integralmente con el cuerpo de guía de ondas 21 para garantizar el contacto tanto con el cuerpo de unión 23 como también con el cuerpo de guía de ondas 21.

Preferentemente, las uniones 24 son simétricas entre sí con respecto a un plano que comprende el eje longitudinal del cuerpo de guía de ondas 21 que, en el presente caso coincide con el eje de desarrollo X de la antena 10. Más preferentemente, el plano de simetría también comprende un eje longitudinal medio del cuerpo de unión 23. Incluso más preferentemente, las uniones 24 entran en contacto con el cuerpo de guía de ondas 21 en correspondencia con dos zonas de unión 21C de la superficie externa del cuerpo de guía de ondas 21 que son simétricas entre sí con respecto al eje longitudinal del mismo cuerpo de guía de ondas 21.

El cuerpo de unión 23 comprende un primer extremo 23A dispuesto sustancialmente orientado hacia el primer extremo 21A del cuerpo de guía de ondas 21, y con una sección con forma rectangular, y un segundo extremo 23B dispuesto sustancialmente orientado hacia el segundo extremo 21B del cuerpo de guía de ondas 21. Al primer extremo 23A del cuerpo de unión 23 está conectado un segundo puerto 25 para el paso de una señal electromagnética (figura 2A), que también comprende un cuerpo preferentemente cuboide y que, por lo tanto, tiene una superficie de extremo 25A de forma rectangular. El segundo puerto 25 es adecuado para conectarse directamente al circuito electrónico.

La superficie de extremo 25A (es decir, su lado largo) del segundo puerto 25 está orientada en una segunda dirección D2, adecuadamente ortogonal a la primera dirección D1. Cabe señalar que, las superficies de extremo 22A, 25A del primer y segundo puerto 22, 25 están dispuestas paralelas entre sí, en este ejemplo, ambas son ortogonales al eje de desarrollo X de la antena 10.

El transductor ortomodo 20 comprende preferentemente un primer conector de transición 26 conformado escalonado que conecta recíprocamente el primer puerto 22 y el cuerpo de guía de ondas 21. Este conector comprende preferentemente una pluralidad de secciones 26A de tamaño lateral decreciente comenzando desde el cuerpo de guía de ondas 21 hasta el primer puerto 22, para converger gradualmente hacia el primer puerto 22.

De acuerdo con algunas realizaciones, el primer conector de transición 26 también está configurado para actuar como una transición de forma entre el cuerpo de guía de ondas 21, con una sección circular, y el primer puerto 22, con una sección rectangular. En particular, las secciones 26A del primer conector de transición 26 también tienen formas progresivamente variables con los bordes constituidos por segmentos rectilíneos con bordes redondeados, aumentando progresivamente la longitud de los segmentos rectilíneos en detrimento de los bordes redondeados hasta que estos últimos desaparecen.

Más precisamente, la primera sección 26A en contacto con el primer extremo 21A del cuerpo de guía de ondas tiene un borde sustancialmente circular con cuatro segmentos rectilíneos, opuestos de dos en dos y regularmente distribuidos, de longitud limitada. El tamaño lateral de la primera sección 26A es ligeramente menor que el tamaño lateral, es decir, el diámetro, del cuerpo de guía de ondas 21.

La segunda sección 26A, directamente en contacto con la primera, sigue la misma forma externa, con la diferencia de que los segmentos rectilíneos tienen una longitud ligeramente mayor que los segmentos rectilíneos de la primera sección 26A (figura 2A). El tamaño lateral de la segunda sección es, a su vez, ligeramente menor que el tamaño lateral de la primera sección.

Este patrón se repite hasta que se obtienen secciones 26A con forma externa rectangular y tamaños iguales a los tamaños del primer puerto 22.

De acuerdo con algunas realizaciones, el transductor ortomodo 20 también comprende un segundo conector de transición 27 que conecta recíprocamente el primer extremo 23A del cuerpo de unión 23 con el segundo puerto 25.

El segundo conector de transición 27 comprende preferentemente una pluralidad de secciones 27A de tamaños laterales progresivamente crecientes comenzando desde el cuerpo de unión 23 hasta el segundo puerto 25. Dado que tanto el primer extremo 23A del cuerpo de unión como también el segundo puerto 25 tienen una sección rectangular, todas las secciones 27A del segundo conector de transición 27 tienen una forma rectangular. Sin embargo, podrían tener formas diferentes, por ejemplo, si el primer extremo 23A del cuerpo de unión y el segundo puerto 25 tuvieran secciones de formas diferentes.

El transductor ortomodo 20 está equipado con un separador 28, también llamado separador dicroico 28.

Ventajosamente, el separador dicroico 28 está configurado para funcionar no únicamente en polarización, sino también en frecuencia. En otras palabras, el separador dicroico 28 es adecuado para separar las señales electromagnéticas de acuerdo con su frecuencia. De esta manera, el transductor ortomodo 20 puede configurarse para separar las señales que se reciben de las señales que se transmiten.

El separador dicroico 28 está dispuesto dentro del cuerpo de guía de ondas 21 (figuras 2A y 2B) y comprende un miembro de reflexión dicroico adecuado para reflejar selectivamente una primera banda de frecuencia predeterminada, y para permitir el paso de una segunda banda de frecuencia predeterminada, con polarización ortogonal con respecto a la primera banda de frecuencia. Por ejemplo, la primera banda de frecuencia reflejada comprende el intervalo 17,8 20,2 GHz, correspondiente a las frecuencias de las señales que se transmiten, mientras que una segunda banda de frecuencia que se hace pasar comprende el intervalo 27,5-30 GHz, correspondiente a las frecuencias de las señales que se reciben. De esta forma, la antena 10 funciona tanto en recepción de señal como también en transmisión.

El separador dicroico 28, o miembro de reflexión dicroico, comprende una pluralidad de tabiques 28A que pasan a través del cuerpo de guía de ondas 21, dispuestos en una sección transversal del cuerpo de guía de ondas 21. En el ejemplo mostrado, el separador dicroico 28 comprende cuatro tabiques 28A distribuidos en una sección transversal del cuerpo de guía de ondas 21. Es posible proporcionar un número diferente de tabiques 28A, por ejemplo, cinco, seis, siete u otros dependiendo de las frecuencias a reflejar.

De acuerdo con algunas realizaciones, los tabiques 28A tienen una sección transversal cuadrada. Preferentemente, e independientemente de la forma de su sección, los tabiques 28A están preferentemente orientados en una dirección predeterminada, que corresponde a la polarización que se acopla a las uniones 24 (figura 2A). Los tabiques 28A y 28B pueden consistir en elementos de sección cuadrada que, basándose en las frecuencias implicadas, tienen un espesor del orden de algunas décimas de milímetro.

Ventajosamente, el separador dicroico también comprende un tabique central 28B, dispuesto en una posición sustancialmente central con respecto a los tabiques 28A y paralelo a ellos, más preferentemente también en una posición central con respecto al cuerpo de guía de ondas 21. Preferentemente, el tabique central 28B se extiende longitudinalmente al cuerpo de guía de ondas 21 y tiene una longitud mayor que los tabiques 28A.

De acuerdo con algunas realizaciones, el tabique central 28B tiene un espesor igual al de los elementos 28A con una sección cuadrada y una longitud, que derivan de las frecuencias de las ondas implicadas, menores que 10 mm.

Este tabique central 28B tiene la función de ampliar la banda de frecuencia acoplada a las uniones 24 conectadas con el transmisor.

Preferentemente, el separador dicroico 28 está ubicado entre el primer extremo 21A del cuerpo y el extremo longitudinal de las zonas de unión 21C que están orientadas hacia el primer extremo 21A del cuerpo de guía de ondas 21. Más preferentemente, el separador dicroico 28 está dispuesto en correspondencia con el extremo longitudinal de las zonas de unión 21C que están orientadas hacia el primer extremo 21A del cuerpo de guía de ondas 21, como en el ejemplo mostrado (figura 2A y 2B).

La antena 10 para satélites comprende también un polarizador 30. Este polarizador está conectado directamente al transductor ortomodo 20, más precisamente al segundo extremo 21B del cuerpo de guía de ondas 21, como se muestra en la figura 1.

El polarizador 30 comprende un cuerpo alargado 30A con una sección circular o cuadrada, preferentemente cuadrada (figura 3, 3A). En el ejemplo mostrado, el cuerpo 30A del polarizador 30 es un paralelepípedo de sección cuadrada.

Por lo tanto, el cuerpo 30A comprende cuatro paredes longitudinales 32 enfrentadas paralelas de dos en dos y posiblemente dos paredes transversales 31, en sus dos extremos.

Ventajosamente, al menos dos de las paredes longitudinales 32 están corrugadas. Las dos paredes longitudinales corrugadas 32 son paralelas entre sí, es decir, son dos paredes longitudinales 32 opuestas entre sí.

De acuerdo con algunas realizaciones, las paredes longitudinales corrugadas 32 comprenden una pluralidad de tabiques transversales 34 que se extienden hacia el interior del cuerpo hueco 30A.

De acuerdo con algunas realizaciones, cada uno del cuerpo 30A está definido por una lámina 35 y las paredes longitudinales corrugadas 32 comprenden una pluralidad de ranuras 33, o huecos realizados en la lámina 35 y que definen los tabiques transversales 34.

Los tabiques transversales 34 están dispuestos paralelos entre sí, incluso más preferentemente están dispuestos paralelos a las superficies transversales 31 del cuerpo 30A del polarizador 30 (figuras 3, 3A).

Los tabiques 35 actúan como elementos inductivos para polarización paralela y como elementos capacitivos para polarización ortogonal, con respecto a la extensión del cuerpo 30A del polarizador 30. Deseamos señalar que, las señales pasan a través del polarizador en su longitud, ya que el polarizador 30 está dispuesto en la antena 10 con las superficies longitudinales 32 paralelas al eje de desarrollo X (figura 1). El número y la forma de los tabiques transversales 34 tienen un impacto en la relación axial en los modos de transmisión y recepción, que debe ser igual o, en cualquier caso, lo más cercana posible a 1.

Preferentemente, los tabiques transversales 34 tienen una sección rectangular, aunque es posible proporcionar tabiques transversales que tienen una sección de una forma diferente, por ejemplo, con esquinas biseladas, semicirculares, triangulares u otras.

Los tabiques transversales 34 son al menos tres. De manera más general, la pluralidad de tabiques transversales 34 proporciona dos tabiques de extremo 34A y uno o más tabiques centrales 34B, dependiendo del número total de tabiques transversales 34. En el ejemplo mostrado, los tabiques transversales 34 son nueve y tienen dos tabiques de extremo 34A y un tabique central 34B (figuras 3, 3A).

El número de posibles ranuras 33 corresponde al de los tabiques transversales 34, de modo que, en este caso, hay dos ranuras de extremo 33A y una ranura central 33B.

El número de tabiques 34/ranuras 33 depende del ancho de banda de frecuencia total, en recepción Rx y transmisión Tx, para garantizar un bajo nivel de polarización cruzada entre ellos. Obviamente, en el caso de un número par de tabiques 34/ranuras 33, hay dos tabiques/ranuras centrales 34B/33B.

De acuerdo con algunas realizaciones, los tabiques 34 tienen una longitud, es decir, una profundidad, que varía progresivamente empezando desde los tabiques de extremo 34A hasta el tabique central 34B. Más preferentemente, las longitudes de los tabiques 34/ranuras 33 varían simétricamente con respecto al tabique/ranura central 34B, 33B. Incluso más preferentemente, los tabiques de extremo 34A tiene una longitud más corta que los demás, y el tabique central (o los tabiques centrales si hay dos) 34B tiene una longitud mayor que los demás. Incluso más preferentemente, la longitud de los tabiques transversales 34 varía exponencialmente; sin embargo, puede variar de acuerdo con diferentes perfiles, por ejemplo, linealmente.

Cabe señalar que, con esta forma del polarizador 30, las ondas polarizadas linealmente que emergen del mismo están orientadas a lo largo de una diagonal de las superficies transversales 31. Por lo tanto, es particularmente preferible proporcionar que el polarizador 30 esté conectado al transductor 20 de modo que las superficies longitudinales 32, en particular las corrugadas, estén inclinadas con respecto a las direcciones de los puertos 22, 25, es decir, la dirección D1. o la dirección D2, preferentemente en un ángulo igual a 45°, como se muestra en la figura 1.

La antena 10 también comprende un miembro de intercepción 40, mostrado en las figuras 4A y 4B. Durante el uso, el miembro de intercepción está conectado al polarizador 30.

El miembro de intercepción 40, cuya función es interceptar las señales electromagnéticas a recibir, tiene sustancialmente una forma cóncava alargada.

El miembro de intercepción comprende convenientemente un elemento de conexión 41, por ejemplo, de forma tubular, adecuado para conectarse con el polarizador 30. El miembro de intercepción 40 comprende también un cuerpo 42 en forma de un paraboloide con una sección transversal circular, y que se extiende desde el elemento de conexión 41. Este elemento de conexión 41 está dispuesto en el extremo más pequeño del paraboloide.

De acuerdo con algunas realizaciones, el cuerpo 42 tiene una primera porción 42A, proximal al elemento de conexión 41, y una segunda porción 42B, distal con respecto al elemento de conexión 41 (figura 4B). La primera porción 42A tiene un perfil curvado con una concavidad orientada hacia el interior del miembro de intercepción. La segunda porción 42B, por otra parte, tiene un perfil sustancialmente rectilíneo o curvado, pero con un radio de curvatura menor que el radio de curvatura de la primera parte 42A. Preferentemente, la segunda porción 42B se extiende en la continuidad de la primera porción 42A, para darle al miembro de intercepción su forma paraboloide.

El cuerpo 42 comprende una superficie interna 43, ventajosamente corrugada, y una superficie externa 44. Más precisamente, la superficie interna 43 comprende una pluralidad de aletas circunferenciales 45 que sobresalen transversalmente de la superficie interna 43. Preferentemente, las aletas 45 están dispuestas ortogonalmente al eje longitudinal del cuerpo 42 del miembro de intercepción 40, que durante el uso coincide con el eje de desarrollo X de la antena 10.

El hecho de proporcionar una superficie interna corrugada 43 permite minimizar los modos de conversión espurios y optimizar la adaptación de las entradas.

Ventajosamente, las aletas 45 están distribuidas a lo largo de toda la longitud de la superficie interna 43 del cuerpo 42 y definen entre ellas algunos huecos con una anchura sustancialmente igual a la anchura de las aletas 45. El número de aletas 45 está comprendido preferentemente entre 20 y 150, más preferentemente entre 30 y 110, incluso más preferentemente entre 40 y 80.

Las aletas 45, que producen una sucesión de dientes y huecos, tienen tamaños que dependen de la frecuencia de trabajo y de las técnicas de fabricación. Por ejemplo, los huecos pueden tener profundidades entre 10 y 5 mm y espesores comprendidos entre 1 y 2 mm.

De acuerdo con algunas realizaciones, el diámetro del elemento de conexión 41 está comprendido entre 5 y 20 mm, el diámetro de la abertura opuesta al elemento de conexión está comprendido entre 75 y 110 mm, y la longitud del miembro de intercepción 40 está comprendida entre 120 y 170 mm.

Como puede observarse en la figura 1, el transductor ortomodo 20 (más precisamente, su cuerpo de guía de ondas 21), el polarizador 30 y el miembro de intercepción 40 están conectados recíprocamente con sus ejes longitudinales alineados, para definir el eje de desarrollo X de la antena 10.

De acuerdo con algunas realizaciones, la antena 10 también comprende una primera transición de guía de ondas 50, mostrada en detalle en la figura 5A. Esta primera transición de guía de ondas 50 sirve para conectar recíprocamente el polarizador 30 y el cuerpo de guía de ondas 21 del transductor ortomodo 20.

Ventajosamente, la primera transición de guía de ondas 50 comprende una pluralidad de secciones 51, 52, 53 con una forma externa que varía progresivamente entre la forma de la sección del polarizador y la forma de la sección del cuerpo de guía de ondas 21. En este caso específico, dado que el polarizador 30 tiene una sección cuadrada y el cuerpo de guía de ondas 21 del transductor ortomodo 20 tiene una sección circular, las secciones 50A tienen una forma que varía progresivamente de cuadrada a circular.

Más precisamente, en el ejemplo mostrado, la primera transición de guía de ondas 50 comprende una primera sección 51, una segunda sección 52 y una tercera sección 53.

La primera sección 51 está ubicada adyacente al polarizador 30. La primera sección 51 tiene una forma externa cuadrada con esquinas biseladas 51A. La primera sección 51 tiene por tanto segmentos rectilíneos 51B en sus lados con una longitud mayor que la mitad de la longitud de los lados de la sección cuadrada del polarizador 30.

La segunda sección 52 está ubicada adyacente a la primera sección 51. Sigue sustancialmente la forma de la primera sección 51, es decir, tiene una forma sustancialmente cuadrada con esquinas biseladas 52A. Los segmentos rectilíneos 52B en los lados del cuadrado de la segunda sección 52 tienen una longitud más corta que los segmentos rectilíneos 51B de la primera sección 51, preferentemente menores que la mitad de la longitud de los lados de la sección del polarizador 30.

La tercera sección 53, ubicada adyacente tanto a la segunda sección 52 como también al segundo extremo 21B del cuerpo de guía de ondas 21 del transductor ortomodo 20, tiene una forma sustancialmente circular, correspondiente a una forma cuadrada con esquinas biseladas 53A y segmentos rectilíneos 53B de longitud reducida, por ejemplo, menor que una décima parte de la longitud del lado de la sección cuadrada del polarizador 30.

Cabe señalar que, en el ejemplo mostrado, el polarizador 30 y el cuerpo de guía de ondas 21 del transductor ortomodo 20 tienen un tamaño lateral (es decir, la longitud del lado de la sección cuadrada para el polarizador 30, y el diámetro de la sección circular para el cuerpo de guía de ondas 21) sustancialmente iguales entre sí. Por lo tanto, las secciones 51, 52, 53 de la transición de guía de ondas 50 tienen todas el mismo tamaño lateral.

En el caso de que los tamaños laterales del polarizador 30 y del cuerpo de guía de ondas 21 fueran diferentes, sería preferible proporcionar que las secciones 51, 52, 53 tuvieran diferentes tamaños laterales y dispuestas de tal manera que varíen progresivamente desde el tamaño lateral del polarizador hasta el tamaño lateral del cuerpo de guía de ondas 21.

Con una transición de guía de ondas 50 como la descrita anteriormente, es posible minimizar los tamaños y, mientras tanto, optimizar la adaptación de entrada de la señal.

De acuerdo con algunas realizaciones, la antena 10 comprende una segunda transición de guía de ondas 60 ubicada entre el polarizador 30 y el elemento de conexión 41 del miembro de intercepción 40 (figura 5B). Dado que el elemento de conexión 41 tiene una sección circular, la segunda transición de guía de ondas es completamente análoga a la primera transición de guía de ondas y, por lo tanto, no se describirá. Los mismos componentes tienen la misma numeración que la primera transición de guía de ondas 50, a la que se le ha añadido 10.

El funcionamiento de la antena 10 como se describió anteriormente se describe a continuación.

En un modo de recepción de señal, la señal se intercepta en primer lugar por el miembro de intercepción 40 y se dirige a lo largo del cuerpo 42 hacia el elemento de conexión 41. Deseamos señalar que, la señal recibida tiene polarización circular.

Después de pasar a través de la segunda transición de guía de ondas 60, la señal pasa a través del polarizador 30, en el que se convierte en dos señales con polarizaciones lineales perpendiculares entre sí.

A continuación, las dos señales con polarización lineal pasan a través de la primera transición de guía de ondas 50 y alcanzan el cuerpo de guía de ondas 21 del transductor ortomodo 20.

Ya que es una señal recibida, por tanto, con una frecuencia comprendida entre 27,5 y 30 GHz, la señal pasa a través del separador dicroico y llega al primer puerto 22, donde a continuación se hace pasar al circuito electrónico.

En el modo de transmisión, la señal se origina en el mismo circuito electrónico y se alimenta al transductor ortomodo 20 a través de su segundo puerto 25.

La señal, que consiste en dos señales con polarizaciones lineales perpendiculares entre sí, pasa a través del cuerpo de unión 23 y pasa a través de las dos uniones 24 para llegar al cuerpo de guía de ondas 21. A partir de aquí, al tratarse de una señal con una frecuencia comprendida en el intervalo 17,8-20,2 GHz, es totalmente bloqueada y reflejada por el separador dicroico 28. Esto hace que la señal esté completamente orientada hacia el polarizador 30, donde a continuación se convierte en una señal con polarización circular.

A continuación, la señal llega al miembro de interceptación 40, desde donde se envía al exterior.

Está claro que se pueden realizar modificaciones y/o adiciones de piezas al transductor ortomodo y a la antena como se ha descrito hasta ahora, sin alejarse del campo y alcance de la presente invención como se define por las reivindicaciones adjuntas.

También está claro que, aunque la presente invención se ha descrito con referencia a algunos ejemplos específicos, un experto en la materia podrá sin duda lograr muchas otras formas equivalentes de transductor ortomodo y/o antena, que tiene las características expuestas en las reivindicaciones y, por lo tanto, entren en el campo de protección definido de esta manera. En las siguientes reivindicaciones, el único propósito de las referencias entre paréntesis es facilitar la lectura: no deben considerarse factores restrictivos con respecto al campo de protección reivindicado en las reivindicaciones específicas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Transductor ortomodo (20) para una antena (10), que comprende:

un cuerpo de guía de ondas (21), extendido a lo largo de un eje longitudinal, entre un primer extremo (21A) y un segundo extremo (21B), siendo dicho segundo extremo (21B) adecuado para conectarse a otros componentes de la antena (10),

un primer puerto (22) conectado a dicho primer extremo (21A) del cuerpo de guía de ondas (21) y adecuado para conectarse a un circuito electrónico,

un cuerpo de unión (23) equipado con un primer extremo (23A), orientado hacia el primer extremo (21A) del cuerpo de guía de ondas (21), y un segundo extremo (23B), orientado hacia el segundo extremo (21B) del cuerpo de guía de ondas (21),

al menos una unión (24) conectada tanto a dicho cuerpo de unión (23), como también a dicho cuerpo de guía de ondas (21) en correspondencia con una zona de unión (21C),

un segundo puerto (25) conectado al primer extremo (23B) del cuerpo de unión (23), y adecuado para conectarse a un circuito electrónico,

un separador (28) dispuesto dentro del cuerpo de guía de ondas (21) y configurado para separar frecuencias;caracterizado por queel separador (28) comprende una pluralidad de tabiques (28A) que pasan a través del cuerpo de guía de ondas (21) en una sección transversal de dicho cuerpo de guía de ondas (21).

2. Transductor ortomodo (20) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queel separador (28) comprende un miembro reflectante adecuado para reflejar selectivamente una banda de frecuencia predeterminada.

3. Transductor ortomodo (20) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queel separador (28) comprende un tabique central (28B) ubicado en una posición central con respecto al cuerpo de guía de ondas (21) y que tiene una extensión mayor, medida longitudinalmente hasta dicho cuerpo de guía de ondas (21), que los otros tabiques (28A).

4. Transductor ortomodo (20) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior,caracterizado por queel primer puerto (22) y el segundo puerto (25) comprenden cada uno una superficie de extremo (22A, 25A) dispuesta paralelamente entre sí, en donde la superficie de extremo (22A) del primer puerto (22) tiene un eje de extensión orientado en una primera dirección (D1), y la superficie de extremo (25A) del segundo puerto (25) tiene un eje de extensión orientado en una segunda dirección (D2) ortogonal a dicha primera dirección (D1).

5. Transductor ortomodo (20) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior,caracterizado por quecomprende dos uniones (24) que conectan el cuerpo de unión (23) con el cuerpo de guía de ondas (21), siendo dichas dos uniones (24) simétricas entre sí con respecto a un plano de simetría que comprende el eje longitudinal de dicho cuerpo de guía de ondas (21).

6. Transductor ortomodo (20) de acuerdo con la reivindicación 5,caracterizado por quelas uniones (24) se conectan al cuerpo de guía de ondas (21) en correspondencia con dos zonas de unión (21c ), y que dichas dos zonas de unión (21C) están dispuestas simétricamente entre sí con respecto al eje longitudinal de dicho cuerpo de guía de ondas (21).

7. Antena (10) para satélites, que comprende un transductor ortomodo (20) de acuerdo con la reivindicación 1, un polarizador (30) conectado a dicho transductor ortomodo (20) y un miembro de intercepción (40) configurado para interceptar señales electromagnéticas a recibir, conectado a dicho polarizador (30), en donde el polarizador (30) comprende un cuerpo de sección cuadrada con cuatro superficies longitudinales (32), al menos dos de las cuales son corrugadas, estando conectado dicho polarizador (30) al transductor ortomodo (20) de modo que dichas superficies longitudinales corrugadas (32) están inclinadas con respecto a la dirección de los puertos (22, 25) en un ángulo igual a 45°;

caracterizada por quela superficie longitudinal corrugada (32) comprende una pluralidad de tabiques transversales (34) paralelos entre sí, que se extienden dentro del cuerpo (30A) del polarizador (30), de los cuales dos tabiques de extremo (34A) y al menos un tabique central (34B), teniendo dichos tabiques (34) una profundidad progresivamente variable que va desde uno de dichos tabiques de extremo (34A) hasta dicho tabique central (34B).

8. Antena (10) de acuerdo con la reivindicación 7,caracterizada por quelos tabiques transversales (34) tienen una sección rectangular.

9. Antena (10) de acuerdo con cualquier reivindicación 7 a 8,caracterizada por queel miembro de intercepción (40) tiene un cuerpo con forma de paraboloide (42) que comprende una superficie interna corrugada (43).

10. Antena (10) de acuerdo con la reivindicación 9,caracterizada por quela superficie corrugada interna (43) comprende una pluralidad de aletas circunferenciales (45) que sobresalen transversalmente de dicha superficie interna (43) y que están dispuestas ortogonalmente al eje longitudinal del cuerpo (42) del miembro de intercepción (40).

11. Antena (10) de acuerdo con cualquier reivindicación 7 a 10,caracterizada por queel polarizador (30) está conectado al segundo extremo (21B) del cuerpo de guía de ondas (21).

12. Antena (10) de acuerdo con la reivindicación 11,caracterizada por queel transductor ortomodo (20) comprende un separador (28) dispuesto dentro del cuerpo de guía de ondas (21) y configurado para separar frecuencias.

13. Antena (10) de acuerdo con la reivindicación 11,caracterizada por queel separador (28) comprende un miembro reflectante adecuado para reflejar selectivamente una banda de frecuencia predeterminada.