ES2963588T3 - Dispositivo receptor de microondas - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo receptor de microondas para aplicaciones satelitales, apto para ser utilizado en sistemas de radiotelecomunicaciones de transmisión de alta velocidad. El dispositivo receptor comprende al menos un amplificador (11), un filtro de rechazo de imágenes (12) y al menos una placa electrónica (20) que soporta el amplificador (11) y el filtro (12). El amplificador (11) comprende al menos una primera etapa de amplificación (11A) y una segunda etapa de amplificación (11B) y el filtro de rechazo de imágenes (12) está colocado entre dicha primera (11A) y dicha segunda etapa de amplificación (11B). El tablero (20) comprende al menos un sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B) y al menos dos capas conductoras (21, 21A, 21B, 21C) cada una dispuesta sobre una superficie del sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B). El filtro de rechazo (12) está integrado en la placa electrónica (20) y está definido por cavidades (25, 125) realizadas en el al menos un sustrato dieléctrico (22; 22A, 22B) y delimitado por una fila (26, 126) de orificios de conexión metalizados (27). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo receptor de microondas

Campo de la invención

Las realizaciones descritas aquí se refieren a un dispositivo receptor de microondas adecuado para aplicaciones satelitales.

El receptor según la invención es adecuado para su uso en sistemas de radiotelecomunicación con alta velocidad de transmisión (velocidad de datos), en particular, pero no exclusivamente, en plataformas Cubesat.

Antecedentes de la invención

Se sabe que, en la fabricación de receptores de microondas para aplicaciones Cubesat, es necesario conciliar prestaciones muy elevadas con soluciones hardware que sean, al mismo tiempo, miniaturizadas, ligeras y económicas. Esto implica, por un lado, que se deben adoptar componentes ya disponibles en el mercado y diseñados para diferentes aplicaciones, como los del sector de la automoción o para dispositivos de consumo, y por otro, que se deben utilizar técnicas de fabricación consolidadas, como los utilizados en la producción de placas multicapa (<p>C<b>multicapa - placas de circuito impresas).

Se sabe también que, desde el punto de vista eléctrico, las principales características de un receptor de satélite de microondas se refieren a la ganancia y al ruido. Dado que las señales captadas por la antena de a bordo son débiles, es necesario utilizar aparatos de alta ganancia y bajo ruido para que la comunicación sea inteligible.

El receptor tiene que procesar una señal en una determinada banda de frecuencia y, en este sentido, es necesario considerar dos aspectos: el ruido térmico superpuesto a la señal de interés, en parte captado por la antena receptora, y en parte generado por los componentes. del propio receptor, y las demás señales que estén atribuidas a bandas de frecuencias distintas a la señal de interés. Por lo tanto, la señal de entrada debe filtrarse necesariamente para aislar la señal útil de las señales en diferentes bandas y amplificarse, ya que generalmente tiene un nivel muy bajo.

Los documentos US-A-2020/0007084 y US 5.649.312 describen ejemplos de dispositivos receptores conocidos para aplicaciones satelitales.

Para procesar la señal, los receptores suelen basarse en una arquitectura superheterodina, que permite distribuir las funciones de amplificación y filtrado a lo largo de una cadena de señal en la que se realizan uno o más saltos de frecuencia o conversiones.

En particular, los saltos o conversiones de frecuencia se utilizan cuando es necesario traducir el espectro de una señal a una banda de frecuencia diferente a la original; por ejemplo, si se quiere transmitir señales de audio (con bajas frecuencias entre 20 Hz - 20 kHz) mediante antenas, es imprescindible convertir las señales en la banda de frecuencia de la antena (de unos cientos de MHz a unos cientos GHz, o en las bandas de microondas y ondas milimétricas). En arquitecturas superheterodinas, la frecuencia a recibir se superpone mediante un mezclador a la de un oscilador local de frecuencia regulable. La señal compuesta se envía a un circuito electrónico no lineal adecuado para generar una señal con una frecuencia igual a la diferencia entre las frecuencias superpuestas, correspondiente a la de un circuito denominado de "frecuencia media".

Un elemento funcional de la arquitectura superheterodina es el filtro de rechazo de imagen que debe diseñarse a medida ya que sus características dependen tanto de la banda a recibir como también de los saltos de frecuencia (frecuencias intermedias) que se adoptan en el receptor.

Este filtro es un elemento caro que necesita un blindaje adecuado, realizado generalmente con cavidades metálicas que tienen una masa no despreciable.

El filtro normalmente se inserta entre la antena y la primera etapa de amplificación, para rechazar las señales fuera de banda antes de que ingresen al receptor. Sin embargo, este posicionamiento es crítico porque, debido a la atenuación del filtro dentro de la banda de paso, el ruido del sistema aumenta, es decir, la relación señal/ruido del receptor empeora.

Para solucionar el problema, es necesario adoptar filtros con un alto factor de mérito que, sin embargo, son voluminosos y costosos; de lo contrario, es necesario aceptar una reducción en el rendimiento del sistema, tanto en términos de ruido como también en términos de rechazo de señales en frecuencias no deseadas.

Otro elemento funcionalmente importante de la arquitectura superheterodina es el amplificador de bajo ruido. Este amplificador debe caracterizarse por una alta ganancia, normalmente comprendida entre 30 y 40 dB, para evitar las pérdidas de potencia asociadas con el primer dispositivo de conversión de frecuencia (mezclador). Dado que existen amplificadores de microondas integrados, disponibles en el mercado tanto en matriz (en el chip desnudo) como en paquete, el enfoque más económico es utilizar estos productos sin tener que rediseñarlos.

Sin embargo, para obtener los niveles de ganancia mencionados anteriormente, se deben conectar en cascada al menos dos circuitos integrados, cada uno de los cuales contiene un amplificador multietapa.

En este caso, debido a los acoplamientos electromagnéticos parásitos presentes en la placa electrónica en la que están montados los circuitos integrados, frecuentemente se desencadenan oscilaciones en la cadena de amplificación, debido a la retroalimentación involuntaria entre la entrada y la salida. Para solucionar el problema, las soluciones conocidas prevén el blindaje de los distintos circuitos integrados mediante cavidades metálicas, con el consiguiente aumento adicional de la masa total, lo que en el caso de aplicaciones por satélite es un factor importante.

Otra desventaja es la complejidad del diseño de la placa electrónica, ya que es difícil producir modelos que describan de manera exhaustiva el comportamiento de los acoplamientos parásitos.

Además, los elementos mecánicos también deberán estar adecuadamente diseñados y fabricados para garantizar un adecuado soporte y blindaje electromagnético del receptor.

Por tanto, existe la necesidad de perfeccionar un receptor de microondas que pueda superar al menos una de las desventajas del estado de la técnica.

En particular, un objetivo de la presente invención es proporcionar un receptor de microondas que permita alcanzar las prestaciones electrónicas requeridas por los sistemas de radiotelecomunicaciones con alta velocidad de transmisión.

Otro objetivo es proporcionar un receptor que sea eficiente y al mismo tiempo menos costoso que las soluciones conocidas.

Otro objetivo es perfeccionar un receptor de microondas que permita obtener una relación señal/ruido óptima dada por una alta ganancia y un bajo ruido.

Otro propósito de la presente invención es identificar soluciones de hardware miniaturizadas y livianas que sean adecuadas para ser aplicadas en sistemas satelitales.

Otro propósito es mantener una relación coste/beneficio óptima.

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, en el presente documento se describen realizaciones se refieren a un receptor de microondas que supera los límites del estado de la técnica y elimina los defectos presentes en el mismo. Este receptor de microondas es adecuado para detectar y procesar señales eléctricas de entrada en la banda de frecuencia de microondas, en sistemas de radiotelecomunicaciones con alta velocidad de transmisión (tasa de datos). Estas señales pueden ser suministradas por una antena para recibir la señal de radio.

Según algunas realizaciones, el receptor de microondas comprende una placa electrónica, al menos un amplificador multietapa y un filtro de rechazo de imágenes.

La placa electrónica puede ser un soporte monocapa o un soporte multicapa (PCB multicapa), comprendiendo cada capa un sustrato dieléctrico y posiblemente uno o más planos, o capas metálicas, en correspondencia con la superficie inferior y/o superior del sustrato dieléctrico.

Según realizaciones preferidas, el soporte es multicapa, permitiendo así una mayor integración y la consiguiente reducción del tamaño y del peso total del receptor.

El amplificador multietapa puede ser un amplificador de bajo ruido. Por lo tanto, es una ventaja que no degrada significativamente la relación señal/ruido del receptor, en particular porque la señal de entrada es una señal débil.

El amplificador multietapa comprende al menos dos circuitos de amplificación integrados, es decir, al menos una primera y una segunda etapa de amplificación, que permiten alcanzar el nivel de ganancia de amplificación necesario. Según la invención, el filtro de rechazo de imágenes está situado entre al menos dos etapas de amplificación. Es una ventaja que el propio filtro, en esta posición, distancia y aísla, desde el punto de vista electromagnético, las etapas de amplificación, haciendo innecesario el uso de blindajes externos para los circuitos integrados individuales. La placa electrónica comprende al menos un sustrato dieléctrico y al menos dos capas conductoras dispuestas cada una sobre una superficie de dicho sustrato dieléctrico, y el filtro de rechazo de imágenes está integrado en la placa electrónica y está definido por cavidades realizadas en el sustrato dieléctrico y delimitadas por una fila de orificios de conexión metalizados.

Según realizaciones preferidas, el filtro está integrado en el sustrato dieléctrico de la placa electrónica, según la tecnología de guía de onda integrada de sustrato (SIW).

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes consta de una serie de cavidades, realizadas entre dos capas conductoras separadas por un sustrato dieléctrico de la placa electrónica y delimitadas por una fila de vías, es decir, orificios de conexión metalizados que se extienden a través del dieléctrico, que delimitan las cavidades que definen el filtro. Por lo tanto, el filtro tampoco necesita ningún tipo de blindaje externo.

Esta solución permite integrar un receptor de microondas, basado en circuitos integrados comerciales, en una placa electrónica, sin utilizar mecánicas de blindaje complicadas, ahorrando peso, tamaño total y coste en comparación con las soluciones existentes.

Esta solución permite obtener un único componente, es decir, la placa electrónica, ya preparada con el filtro de rechazo de imagen y las etapas de amplificación, posiblemente personalizadas según las necesidades.

De esta forma, es posible mantener los costes bajos, ya que no es necesario utilizar dispositivos dedicados, que pueden resultar costosos en términos de diseño y construcción.

Reducir la complejidad del diseño y construcción del dispositivo también brinda la ventaja adicional de reducir los tiempos de comercialización (tiempos de comercialización más cortos).

Además, es posible utilizar dispositivos de un nivel de desarrollo tecnológico consolidado, que garantizan por tanto una mayor fiabilidad y cuyo comportamiento eléctrico ha sido estudiado y probado con mayor detalle.

Según algunas realizaciones, se puede prever que la primera etapa de amplificación y la segunda etapa de amplificación estén dispuestas en la misma superficie de la placa electrónica.

Según algunas variantes, al menos en el caso de una placa electrónica multicapa, el filtro de rechazo de imágenes puede estar realizado en parte sobre una capa y en parte sobre la inferior, con porciones al menos parcialmente superpuestas entre sí, y la primera y segunda amplificación pueden disponerse en superficies respectivas de la placa electrónica opuestas entre sí. Esta conformación permite reducir los tamaños del receptor y disminuir los acoplamientos parásitos entre las etapas de amplificación.

Ventajosamente, el soporte multicapa puede comprender al menos dos capas conductoras, es decir, planos metálicos que, junto con los orificios de conexión, confinan el campo electromagnético al sustrato.

Es una ventaja que, de este modo, la placa electrónica quede sin pantallas que suelen tener una masa no despreciable y/o una mecánica complicada. Esto reduce el tamaño, el peso y el coste total del receptor de microondas en comparación con las soluciones existentes.

Ventajosamente, se pueden realizar orificios de conexión metalizados adicionales en la placa electrónica, conformados y/o colocados adecuadamente fuera del filtro y conectados a la masa del circuito. De esta manera, es posible aumentar el aislamiento entre los circuitos de las dos etapas de amplificación y evitar así que se produzcan oscilaciones parásitas no deseadas.

En el sustrato dieléctrico también se pueden realizar líneas de conexión coplanares (guías de ondas coplanares -CPW) entre el filtro y los amplificadores.

Las líneas de conexión coplanares se pueden aprovechar para reducir aún más los acoplamientos parásitos debidos a la radiación electromagnética, mejorando el aislamiento entre las etapas de amplificación.

Ventajosamente, la antena está conectada directamente a la primera etapa de amplificación, sin la interposición de un filtro de rechazo de imagen, maximizando el rendimiento acústico del receptor. Esto evita que la señal de entrada, normalmente débil, se reduzca aún más en amplitud debido a la atenuación del filtro dentro de la banda de paso, degradando la relación señal/ruido del receptor.

Según algunas realizaciones, el receptor de microondas comprende también, integradas en la placa electrónica, interfaces adecuadas para permitir la conexión con la antena, obteniendo mejores prestaciones en términos de velocidad de transmisión de la señal y un ahorro en términos de dimensiones globales. También evita el uso de complicadas estructuras mecánicas de soporte y protección.

Algunas realizaciones descritas en el presente documento se refieren también a un transceptor configurado para recibir y transmitir señales de microondas, que comprende al menos un receptor según la invención y al menos un dispositivo transmisor.

Según algunas realizaciones, el transmisor comprende una placa electrónica que tiene al menos un sustrato dieléctrico y al menos dos capas conductoras dispuestas cada una sobre una superficie del sustrato dieléctrico, en la que están integrados un amplificador multietapa y un filtro de rechazo de imágenes.

Ventajosamente, el amplificador multietapa comprende al menos dos circuitos de amplificación integrados, es decir, al menos una primera etapa de amplificación y una segunda etapa de amplificación, y el filtro de rechazo de imágenes está colocado entre al menos dos etapas de amplificación.

Según la invención, el filtro de rechazo de imágenes consta de una serie de cavidades, realizadas entre las dos capas conductoras separadas del sustrato dieléctrico de la placa electrónica y delimitadas por una fila de vías, es decir, orificios de conexión metalizados que se extienden a través del sustrato dieléctrico, que delimitan las cavidades que definen el filtro. Por lo tanto, el filtro de rechazo de imagen del transmisor tampoco necesita ningún tipo de blindaje externo.

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 un diagrama de bloques de un receptor de microondas de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una vista en planta superior de una porción de la placa electrónica del receptor de microondas según las realizaciones descritas en el presente documento;

- la figura 2a es una vista en sección esquemática de una placa electrónica de un receptor según las realizaciones descritas en el presente documento;

- la figura 3 es una vista en planta superior de una parte de un receptor de microondas según variantes de realización descritas en el presente documento;

- la figura 4 es una vista en sección de parte de la placa electrónica del receptor de microondas de la figura 3a según la línea de sección MI-MI.

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.

Las realizaciones descritas en el presente documento utilizando los dibujos adjuntos se refieren a un receptor 10 del tipo microondas.

El receptor 10 puede ser un componente autónomo o puede estar integrado en un dispositivo transceptor que comprende al menos un receptor 10 según la invención y un dispositivo transmisor, incluso de tipo conocido.

El receptor 10, en particular, está configurado para recibir una señal de entrada, mientras que el dispositivo transmisor está configurado para transmitir una señal de salida.

El receptor 10 puede ser capaz, en particular, de detectar señales eléctricas en la banda de frecuencia de microondas, por ejemplo, pero no exclusivamente, en las bandas de frecuencia de 18 a 27 GHz (banda K) y de 26,5 a 40 GHz (banda Ka).

Como se muestra en la figura 1, el receptor 10 puede configurarse para interactuar con una antena 14, en un lado de entrada de la señal, y con un dispositivo de usuario 15, conectado, durante el uso, en un lado de salida de la señal. El receptor 10 es adecuado para su uso en sistemas de radiotelecomunicaciones con alta velocidad de transmisión (velocidad de datos) como, por ejemplo, sistemas de radiotelecomunicaciones por satélite en plataformas Cubesat, sistemas de radiotelecomunicaciones para estaciones base terrestres, satelitales o 5G, en radiómetros de microondas satelitales para Cubesats, para sensores de microondas y similares.

Según algunas realizaciones y como se muestra en la figura 1, el receptor 10 comprende al menos un amplificador multietapa 11 configurado para amplificar la señal de entrada, y un filtro de rechazo de imagen 12.

El filtro de rechazo de imágenes 12 tiene la función de filtrar el espectro de la imagen de la señal de entrada recibida, eliminando una parte de la misma.

El receptor 10 comprende también una placa electrónica 20, en la que están dispuestos al menos el amplificador 11 y el filtro de rechazo de imágenes 12.

Preferiblemente, el amplificador 11 y el filtro de rechazo de imágenes 12 están integrados en la placa electrónica 20 formando con ella un único cuerpo.

El receptor 10 puede comprender una interfaz de entrada 13 hacia la antena 14 y un circuito de adaptación de impedancia 17 ubicado entre la interfaz de entrada 13 y el amplificador 11 (figuras 2 y 3). El receptor 10 puede configurarse para cooperar con interfaces de entrada 13 y circuitos de adaptación de impedancia 17 de diferentes tipos, como se describe a continuación.

Como se muestra en la figura 1, el receptor 10 también puede comprender un sistema de conversión de frecuencia 16, configurado para el desplazamiento o salto de frecuencia de las señales y su filtrado.

El receptor 10 también puede comprender un circuito de adaptación de impedancia 18 (figuras 2 y 3) ubicado entre la salida del amplificador 11 y el sistema de conversión de frecuencia 16.

Según algunas realizaciones, el sistema de conversión de frecuencia 16 puede comprender un mezclador 38, un oscilador local 39, un bucle de bloqueo de fase o PLL 40.

El receptor también puede comprender dispositivos de demodulación digital 19 para comunicación con el usuario 15. Según algunas realizaciones, el tablero 20 puede ser un soporte 30 de una sola capa (figuras 2-2a), o un soporte multicapa que comprende dos o más capas 30A, 30B (figuras 3-4).

Según algunas realizaciones, la placa electrónica 20 comprende al menos un sustrato hecho de material dieléctrico 22 y al menos dos capas conductoras 21, por ejemplo elementos metálicos planos, o capas de material metálico, cada una dispuesta sobre una superficie del sustrato hecha de material dieléctrico 22.

Según algunas realizaciones, en el caso de una placa electrónica 20 con un soporte monocapa 30, hay dos capas conductoras 21 ubicadas en correspondencia con una primera superficie 23 y una segunda superficie 24 de la placa electrónica 20.

Según la realización descrita con referencia a la figura 2a, la placa electrónica 20 comprende una primera capa conductora 21A en la primera superficie 23 y una segunda capa conductora 21B en la segunda superficie 24.

Si la placa electrónica 20 es un soporte multicapa, como por ejemplo se muestra en la figura 4, puede haber tres o más capas conductoras 21A, 21B, 21C y uno o más sustratos dieléctricos 22A, 22B, cada uno ubicado entre dos capas conductoras 21.

Según la realización descrita con referencia a la figura 4, la placa electrónica 20 comprende una primera capa conductora 21A en la primera superficie 23, una segunda capa conductora 21B en la segunda superficie 24 y una tercera capa conductora 21C dispuesta entre un primer sustrato dieléctrico 22A y un segundo sustrato dieléctrico 22B. Según un aspecto de la invención, el amplificador comprende al menos una primera etapa de amplificación 11A y al menos una segunda etapa de amplificación 11B. Según algunos modos de realización, no mostrados en los dibujos, las etapas de amplificación pueden ser más de 2, por ejemplo 3 o 4.

En el caso del receptor 10, la dirección de la señal en las placas electrónicas 20 mostradas en las figuras 2-4 serán de izquierda a derecha, es decir, desde la primera etapa de amplificación 11A hacia la segunda etapa de amplificación 11B.

Preferiblemente, cada etapa de amplificación 11A, 11B es un amplificador LNA (Amplificador de Bajo Ruido), es decir, tiene una ganancia alta, adecuada para amplificar incluso una señal de entrada débil, y al mismo tiempo mantener un nivel de ruido bajo.

El amplificador de alta ganancia 11 permite superar las pérdidas de potencia causadas por los dispositivos normalmente conectados aguas abajo, como el sistema de conversión de frecuencia 16.

Según algunas realizaciones, la ganancia del amplificador 11, y/o de cada una de la primera etapa 11A y la segunda etapa 11B puede ser mayor o igual a 30 dB.

Las dos o más etapas de amplificación 11A, 11B pueden tener un factor de ruido inferior o igual a 3 dB.

Las dos o más etapas de amplificación 11A, 11B pueden tener la misma figura de ruido o diferentes figuras de ruido. Por ejemplo, la primera etapa 11A puede tener un factor de ruido más bajo que la etapa o etapas posteriores 11B. Las dos etapas de amplificación 11A, 11B también pueden tener otros parámetros diferentes entre sí, como por ejemplo ganancia o linealidad.

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes 12 es un filtro de paso de banda capaz de filtrar cualquier señal presente fuera de una determinada banda de interés.

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes 12 está situado entre la primera 11A y la segunda etapa de amplificación 11B.

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes 12 también realiza la función de distanciar y aislar electromagnéticamente las etapas de amplificación 11A, 11B entre sí.

Según una realización preferida de la presente invención, el filtro de rechazo de imágenes 12 está integrado en el sustrato dieléctrico 22 de la placa electrónica 20.

En particular, el filtro de rechazo de imágenes 12 está fabricado como una guía de ondas integrada en el sustrato dieléctrico 22, según la tecnología de guía de onda integrada de sustrato (SIW).

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes 12 consta de una o más cavidades 25 realizadas en al menos un sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B encerrado entre dos capas conductoras 21A, 21B, 21C, y delimitado por una fila 26 de orificios metalizados 27, u orificios de vía (Acceso a Interconexión Vertical) hechos a través del dieléctrico 22, 22A, 22B.

En otras palabras, los orificios 27 tienen sus superficies internas 41 hechas de material conductor y crean una conexión entre las respectivas capas conductoras o metálicas 21A, 21B, 21C ubicadas en los dos lados del respectivo sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B.

Según algunas realizaciones, en una vista en planta, la fila 26 tiene una forma arbitraria, definiendo el perímetro de las cavidades 25, que puede ser circular, en forma de cruz, cuadrangular, rectangular u otra.

Las capas conductoras 21 y los orificios 27 están configurados para confinar el campo electromagnético en la cavidad 25 del sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B. Ventajosamente, de este modo, el filtro de rechazo de imágenes 12 no necesita ningún otro apantallamiento, puesto que el campo electromagnético ya está apantallado por las capas conductoras 21 y por los orificios 27.

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes 12 comprende elementos de acoplamiento 28 entre las cavidades 25. Los elementos de acoplamiento 28 pueden ser de diversos tipos, por ejemplo de tipo directo, eléctrico o magnético. Los elementos de acoplamiento 28 pueden configurarse para sintetizar la respuesta de frecuencia deseada. Por ejemplo, la respuesta de frecuencia puede ser del tipo paso banda, paso alto o paso bajo, preferiblemente del tipo paso banda.

En particular, a modo de ejemplo no limitativo, los elementos de acoplamiento 28 pueden comprender uno o más de: aberturas entre una cavidad 25 y la otra y/o sondas (elementos tipo hilo que entran en las cavidades a acoplar para sondear el campo eléctrico o el campo magnético) unidos por elementos metálicos y/o, si el filtro está hecho usando varios sustratos dieléctricos 22, 22A, 22B, a través de aberturas 29 realizadas en la capa conductora común 21 (plano de tierra común) entre las cavidades 25.

Por ejemplo, en las figuras 2 y 3, las aberturas anteriores, entre una cavidad 25 y la otra, están indicadas por los orificios 27' y 27'' que delimitan estas aberturas.

Según algunas realizaciones, el filtro de rechazo de imágenes 12 puede realizarse en una o más capas 30, 30A, 30B de la placa electrónica 20, en particular en uno o más sustratos dieléctricos 22, 22A, 22B.

En el caso de una placa electrónica 20 con una única capa 30, como se muestra por ejemplo en las figuras 2 y 2a, el filtro 12 está hecho en el sustrato dieléctrico único 22 y la primera 11A y la segunda etapa de amplificación 11B pueden estar dispuestas ambas en una misma superficie 23, 24.

Alternativamente, puede estar previsto que las dos etapas de amplificación 11A, 11B estén dispuestas respectivamente en superficies opuestas 23, 24 de la placa electrónica 20.

Si el filtro de rechazo de imágenes 12 está realizado en varias capas 30, como se muestra, por ejemplo, en las figuras 3 y 4, está realizado en respectivos sustratos dieléctricos 22A, 22B de diferentes capas 30A, 30B, que definen respectivamente al menos una primera parte 12A y una segunda parte 12B del filtro de rechazo de imágenes 12. Según estas realizaciones, se pueden proporcionar filas respectivas 26, 126 de orificios 27, cada una de las cuales delimita una o más cavidades 25, 125 en los respectivos sustratos dieléctricos 22, 22A, 22B.

Ventajosamente, la primera parte 12A y la segunda parte 12B están al menos parcialmente superpuestas entre sí; en otras palabras, las cavidades 25 de una capa 30A están superpuestas a las cavidades 125 de la otra capa 30B. Por lo tanto, es posible reducir los tamaños del receptor 10 y/o aumentar aún más el aislamiento entre las etapas de amplificación 11A, 11B. En este caso, las filas 26, 126 pueden estar situadas al menos parcialmente desplazadas entre sí y tener, en una vista en planta, la misma forma, o posiblemente una forma diferente.

En este caso, mostrado en las figuras 3-4, las etapas de amplificación 11A, 11B pueden colocarse en superficies opuestas 23, 24 de la placa electrónica 20.

Por ejemplo, la primera etapa 11A se puede colocar en la primera superficie 23, mientras que la segunda etapa 11B se puede colocar en la segunda superficie 24.

Según algunas realizaciones, en el caso de varias capas 30A, 30B, el plano metálico 21C dispuesto entre ellas puede comprender una o más aberturas pasantes 29 que pueden actuar como elementos de acoplamiento 28 entre la primera y segunda partes 12A, 12B del filtro 12, o permitir que otros elementos de acoplamiento 28 pasen a través de ellos. Según algunas realizaciones, el receptor 10 puede comprender otra serie de orificios de conexión metalizados 27A, colocados fuera del filtro de rechazo de imágenes 12.

Según algunas realizaciones, los otros orificios 27A definen otra fila 26A fuera de la fila 26 de los primeros orificios 27. Esta otra fila 26A puede seguir sustancialmente el perfil de la fila 26, o tener un perfil adecuado que tenga una forma diferente.

Ventajosamente, el posicionamiento fuera del filtro de rechazo de imágenes 12 de la otra serie de orificios 27A, junto con la conformación de los orificios 27A y de las capas conductoras 21A, 21B, 21C conectadas por los orificios 27A, permiten aumentar el aislamiento entre los circuitos de las dos etapas de amplificación 11A, 11B y evitar así el desencadenamiento de oscilaciones parásitas.

En particular, a modo de ejemplo no limitativo, el paso, es decir, la separación entre los orificios 27A, se puede controlar en función de la frecuencia de funcionamiento del filtro para reducir la radiación de potencia procedente de las paredes de la guía de ondas SIW; de la misma forma, la extensión de las capas metálicas 21 con respecto a los orificios 27A tendrá que ser lo más pequeña posible. Finalmente, se pueden proporcionar zonas con una alta densidad de orificios 27A para formar barreras para las señales no deseadas que se propagan a través de la placa electrónica 20.

Ventajosamente, la antena 14 está conectada directamente a la primera etapa de amplificación 11A, sin intermediación del filtro de rechazo de imágenes, para permitir una mejor y más eficiente amplificación de la señal de entrada antes de seleccionar la banda de interés.

De esta manera, se maximizan las prestaciones de ganancia y ruido del receptor 10.

Según algunas realizaciones, una o más interfaces de entrada 13 pueden integrarse en la placa electrónica 20. Esto permite reducir aún más tanto las interferencias como el blindaje adicional.

Según formas alternativas, no representadas en los dibujos, las interfaces 13 pueden ser externas y estar conectadas a la placa electrónica 20 mediante estructuras mecánicas de soporte y blindaje.

Por ejemplo, y de manera no exclusiva, las interfaces 13 se pueden elegir entre una línea de transmisión coplanar 13A y una guía de ondas rectangular 13B, como se muestra en la figura 1.

Por ejemplo, una sección de la línea coplanar 13A se puede conectar a un adaptador coaxial o a una transición, preferiblemente pero no exclusivamente integrada en la placa electrónica 20, entre la línea coplanar y la guía de ondas rectangular.

En el segundo caso, la placa electrónica 20 puede atornillarse, mediante un adaptador adecuado, a la guía de ondas de la antena 14, por medio de la interfaz de guía de ondas rectangular 13B, implementando así una interfaz hermética. Según algunas realizaciones, también se pueden proporcionar dos o más interfaces 13, incluso de diferentes tipos, para permitir la conexión del receptor 10 a antenas 14 de diferentes tipos

Según algunas realizaciones, el receptor 10 puede comprender una o más líneas de conexión 31 en la entrada al amplificador 11.

La una o más líneas de conexión de entrada 31 pueden ser capaces de conectar la una o más interfaces de entrada 13 y la primera etapa de amplificación 11A. Las líneas de conexión 31 pueden comprender uno o más circuitos de adaptación de impedancia 17.

Según algunas realizaciones, uno o más circuitos de adaptación de impedancia 17 pueden configurarse para igualar la impedancia entre la antena 14 y la primera etapa de amplificación 11A.

Según realizaciones preferidas, los circuitos de adaptación 17 pueden integrarse en la placa electrónica 20.

Según formas alternativas, no representadas en los dibujos, los circuitos de adaptación 17 pueden ser externos y estar conectados a la placa electrónica 20 mediante estructuras mecánicas de soporte y/o blindaje.

Según algunas realizaciones, el receptor 10 también puede comprender una o más líneas de conexión 32 en la salida del amplificador 11, en particular de la segunda etapa de amplificación 11B.

Las líneas de conexión de salida 32 pueden ser capaces de conectar la segunda etapa de amplificación 11B al sistema de conversión de frecuencia 16. Las líneas de conexión de salida 32 pueden comprender uno o más circuitos de adaptación de impedancia 18.

Según algunas realizaciones, uno o más circuitos de adaptación de impedancia 18 pueden configurarse para igualar la impedancia entre la segunda etapa de amplificación 11B y el sistema de conversión de frecuencia 16 aguas abajo. Según realizaciones preferidas, los circuitos de adaptación 18 pueden integrarse en la placa electrónica 20.

Según formas alternativas, no representadas en los dibujos, los circuitos de adaptación 18 pueden ser externos y estar conectados a la placa electrónica 20 mediante estructuras mecánicas de soporte y/o blindaje.

Según algunas realizaciones, el receptor 10 también comprende líneas de conexión intermedias 33 entre el filtro 12 y las etapas de amplificación 11A, 11B.

Ventajosamente, estas líneas de conexión intermedias 33 pueden ser líneas de conexión coplanares para reducir los acoplamientos parásitos debidos a fenómenos de tipo irradiado. Gracias a este enfoque, es posible evitar que se produzcan oscilaciones incluso en ausencia de blindajes.

El sistema de conversión de frecuencia 16 puede ser, a modo de ejemplo no limitativo, un sistema superheterodino. También puede comprender un sistema 37 de radio definida por software (SDR).

El sistema de conversión de frecuencia 16 puede comprender circuitos y dispositivos de procesamiento de señales tales como, a modo de ejemplo no limitante, convertidores de frecuencia 34, filtros 35, circuitos de amplificación 36, circuitos de conversión analógico/digital y procesamiento de señales digitales 37, tales como un sistema SDR, y similares o comparables.

El sistema de conversión de frecuencia del receptor 16 puede enviar la señal de salida al dispositivo de demodulación digital 19 que se comunica con el dispositivo de usuario 15.

La comunicación puede comprender, a modo de ejemplo no limitativo, el envío de la señal de salida hacia el dispositivo de usuario 15 y/o la recepción de señales para la configuración del receptor 10 por parte del dispositivo de usuario 15. Este dispositivo de demodulación digital 19 puede ser, a modo de ejemplo, un módem, un dispositivo de matriz de puertas programables en campo (FPGA), o similar.

Está claro que se pueden realizar modificaciones y/o adiciones de piezas al receptor 10 como se ha descrito hasta ahora, sin alejarse del campo y ámbito de la presente invención como se define por las reivindicaciones.

Algunas realizaciones descritas en el presente documento se refieren también a un transceptor configurado para recibir y transmitir señales de microondas, que comprende al menos un receptor 10 según la invención y al menos un dispositivo transmisor.

Según algunas realizaciones, el transmisor puede comprender una placa electrónica 20 del tipo mostrado en las figuras 2-4 y descrito anteriormente con referencia al receptor 10, en el que está integrado al menos un amplificador 11 con dos etapas de amplificación 11A, 11B y al menos un filtro de rechazo de imágenes 12 dispuesto entre las dos etapas de amplificación 11a , 11B. En el caso de un transmisor, la dirección de la señal en las placas electrónicas 20 mostradas en las figuras 2-4 será de derecha a izquierda, es decir, desde la segunda etapa de amplificación 11B hacia la primera etapa de amplificación 11A, y de allí hacia la antena 14. En el dispositivo transmisor, la etapa de amplificación 11A puede ser el amplificador de potencia.

Según algunas realizaciones, también en el caso del dispositivo transmisor, la placa electrónica 20 puede tener al menos un sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B y al menos dos capas conductoras 21, 21A, 21B, 21C cada una dispuesta sobre una superficie del sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B y el filtro de rechazo de imágenes 12 pueden consistir en una serie de cavidades 25, 125, realizadas en al menos un sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B y delimitadas por una fila 26, 126 de vías, es decir, orificios de conexión metalizados 27 que se extienden a través del sustrato dieléctrico 22, 22A, 22B entre las dos capas conductoras 21 ,21A, 21B, 21C.

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 receptor 10, que tiene las características expuestas en las reivindicaciones y, por lo tanto, entren en el campo de protección definido de esta manera.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo receptor de microondas que comprende al menos un amplificador (11), un filtro de rechazo de imágenes (12) y una placa electrónica (20) que soporta al menos dicho amplificador (11) y dicho filtro de rechazo de imágenes (12) , en el que dicho amplificador (11) comprende al menos una primera etapa de amplificación (11A) y una segunda etapa de amplificación (11B) y dicho filtro de rechazo de imágenes (12) está colocado entre dicha primera (11A) y dicha segunda etapa de amplificación (11B),caracterizado por quedicha placa electrónica (20) comprende al menos un sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B) y al menos dos capas conductoras (21, 21A, 21B, 21C) cada una dispuesta sobre una superficie de dicho sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B) ypor quedicho filtro de rechazo de imágenes (12) está integrado en dicha placa electrónica (20) y está definido por cavidades (25, 125) realizadas en dicho al menos un sustrato dieléctrico (22; 22A, 22B) y delimitado por una fila (26, 126) de orificios de conexión metalizados (27).

2. Dispositivo receptor según la reivindicación 1, en el que dicho filtro de rechazo de imágenes (12) está realizado como una guía de ondas integrada en dicho al menos un sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B) de dicha placa electrónica (20) según tecnología de guías de ondas integradas en sustrato (SIW).

3. Dispositivo receptor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que dicha placa electrónica (20) es del tipo multicapa e incluye al menos tres capas conductoras (21A, 21B, 21C) separadas por respectivos sustratos dieléctricos (22A, 22B), en el que cada uno de dichos sustratos dieléctricos (22A, 22B) comprende cavidades respectivas (25, 125) cada una delimitada por una fila respectiva (26, 126) de orificios de conexión metalizados (27), y que definen respectivamente una primera parte (12A) y una segunda parte (12B) de dicho filtro de rechazo de imágenes (12).

4. Dispositivo receptor según la reivindicación 3, en el que dicha primera parte (12A) y dicha segunda parte (12B) de dicho filtro de rechazo de imágenes (12) están al menos parcialmente superpuestas entre sí.

5. Dispositivo receptor según la reivindicación 3 o 4, en el que las filas (26, 126) en dichos sustratos dieléctricos (22A, 22B) están situadas al menos parcialmente desplazadas entre sí y tienen, en una vista en planta, una forma y dichas cavidades (25, 125) están al menos parcialmente superpuestas entre sí.

6. Dispositivo receptor según cualquier reivindicación anterior, en el que entre dichas cavidades (25, 125) hay elementos de acoplamiento (28) del tipo directo, eléctrico o magnético.

7. Dispositivo receptor según cualquier reivindicación anterior, en el que dichas primera (11A) y segunda etapas de amplificación (11B) están dispuestas en respectivas superficies opuestas (23, 24) de dicha placa electrónica (20).

8. Dispositivo receptor según cualquier reivindicación anterior, en el que dicha placa electrónica (20) comprende al menos otra fila (26A) de orificios metalizados (27A) que tienen un perfil adecuado y están configurados para aumentar el aislamiento entre dichas etapas de amplificación (11A, 11B).

9. Dispositivo receptor según cualquier reivindicación anterior, en el que dichas etapas de amplificación (11A, 11B) son amplificadores de bajo ruido.

10. Dispositivo receptor según cualquier reivindicación anterior, que comprende una interfaz de entrada (13), elegida entre una línea de transmisión coplanar (13A) o una guía de ondas rectangular (13B) para la conexión con una antena (14), y posiblemente un circuito de adaptación de impedancia (17), en el que al menos uno de dicha interfaz de entrada (13) o dicho circuito de adaptación de impedancia (17) están integrados en dicha placa electrónica (20).

11. Dispositivo receptor según cualquier reivindicación anterior, que comprende líneas de conexión coplanares (33) entre dicho filtro de rechazo de imágenes (12) y dichas etapas de amplificación (11A, 11B).

12. Dispositivo transceptor que comprende al menos un receptor (10) según cualquier reivindicación anterior, configurado para recibir una señal de entrada y un dispositivo transmisor configurado para transmitir una señal de salida.

13. Dispositivo transceptor según la reivindicación 12, en el que el dispositivo transmisor comprende una placa electrónica (20) con al menos un sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B) y al menos dos capas conductoras (21, 21A, 21B, 21C) cada una dispuesta sobre una superficie de dicho sustrato dieléctrico (22, 22A, 22B), en la que están integradas al menos una primera etapa de amplificación (11B), una segunda etapa de amplificación (11A) y un filtro de rechazo de imágenes (12) colocado entre dicho primer (11B) y dicha segunda etapa de amplificación (11A), y dicho filtro de rechazo de imágenes (12) están definidos por cavidades (25, 125) realizadas en dicho al menos un sustrato dieléctrico (22; 22A, 22B) y delimitado por una fila (26, 126) de orificios de conexión metalizados (27).