ES3036707T3 - Portable flat-panel satellite antenna - Google Patents

Portable flat-panel satellite antenna

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ES3036707T3
ES3036707T3 ES19161828T ES19161828T ES3036707T3 ES 3036707 T3 ES3036707 T3 ES 3036707T3 ES 19161828 T ES19161828 T ES 19161828T ES 19161828 T ES19161828 T ES 19161828T ES 3036707 T3 ES3036707 T3 ES 3036707T3
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antenna
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wave
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Ben Posthuma
Adam Nonis
David Lamme
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Kymeta Corp
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Kymeta Corp
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Abstract

Se describe un sistema de antena portátil de panel plano y su método de uso. En una realización, el aparato de antena satelital portátil comprende una antena de panel plano (102) y un contenedor (110) para alojar la antena (102). El contenedor (110) contiene al menos un material transparente a la radiofrecuencia (RF) a través del cual la antena (102) puede transmitir y recibir comunicaciones satelitales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Antena de satélite de panel plano portátil
La presente solicitud de patente reivindica prioridad sobre la solicitud de patente provisional correspondiente número de serie 62/641,120, titulada "ANTENA DE SATÉLITE DE PANEL PLANO PORTÁTIL", presentada el 9 de marzo de 2018.
Las formas de realización de la presente invención se refieren al campo de antenas para comunicación inalámbrica; más en particular, las formas de realización de la presente invención se refieren a un contenedor portátil para antena de satélite que incluye una tapa transparente de radiofrecuencia (RF).
Se requiere el establecimiento rápido de comunicaciones para fines militares, de seguridad pública, de asistencia humanitaria y de respuesta a desastres. Las soluciones de comunicación tradicionales son arquitecturas aisladas y no integradas que no están diseñadas para funcionar juntas. Además, las terminales de apertura muy pequeña (VSAT) generalmente requieren que los técnicos SATCOm las implementen, instalen y pongan en funcionamiento. Muchos VSAT desplegables no son capaces de realizar operaciones en movimiento y deben orientarse de forma manual o mecánica (con accionadores manuales o eléctricos) al satélite. Estos requisitos hacen que las comunicaciones por satélite tradicionales sean un proceso no óptimo cuando se está en movimiento y la adquisición rápida de satélites es obligatoria para operaciones como es el caso de respuesta a desastres, primera respuesta y aplicaciones de defensa.
El documento US 2017/0346176 A1 describe técnicas y mecanismos para proporcionar un terminal de perfil bajo para comunicación por satélite. Un terminal de comunicaciones incluye un radomo, un conjunto de elementos de radiofrecuencia (RF) y una capa de espuma dispuesta entre ellos. La capa de espuma incluye un primer lado y un segundo lado opuesto al primer lado, en donde el conjunto de elementos de RF y el radomo están acoplados a la capa de espuma a través del primer lado y el segundo lado, respectivamente. El dispositivo de comunicación proporciona una estructura contigua entre el radomo y el conjunto de elementos de RF. El radomo puede estar compuesto de materiales dieléctricos que sean transparentes a las señales de RF.
El documento US 2017/0187101 A1 describe técnicas y mecanismos para proporcionar a un vehículo de motor conectividad para comunicaciones por satélite.
El documento US 2017/0054205 A1 describe un conjunto de antena de matriz en fase que incluye una pila de placas de antena, un radomo configurado para cubrir la pila de placas de antena y una carcasa configurada para soportar la pila de placas de antena.
Los problemas de la técnica relacionada se resuelven por medio de un aparato de antena de satélite portátil que tiene las características de la reivindicación 1. El aparato de antena de satélite portátil comprende una antena de panel plano y un contenedor para alojar la antena, en que el contenedor tiene al menos un material transparente de radiofrecuencia (RF) a través del cual la antena puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite. En las reivindicaciones dependientes se proporcionan características adicionales para formas de realización ventajosas de la presente invención.
La presente invención se comprenderá más completamente a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación y de los dibujos adjuntos de varias formas de realización de la invención, que, sin embargo, no deben tomarse como limitativos de la invención a las formas de realización específicas, sino que son solo con finalidades de explicación y comprensión.
La Figura 1 ilustra una forma de realización de un sistema de antena de satélite portátil. Las Figuras 2 y 3 ilustran una forma de realización de un contenedor con una tapa transparente a RF. Las Figuras 4 y 5 ilustran una forma de realización alternativa de un contenedor con una tapa transparente a R<f>.
La Figura 6 ilustra el esquema de una forma de realización de una antena de apertura radial holográfica alimentada cilíndricamente.
La Figura 7 ilustra una vista en perspectiva de una fila de elementos de antena que incluye un plano de tierra y una capa de resonador reconfigurable.
La Figura 8A ilustra una forma de realización de un resonador/ranura ajustable.
La Figura 8B ilustra una vista en sección transversal de una forma de realización de una apertura de antena física.
Las Figuras 9A-D ilustran una forma de realización de las diferentes capas para crear la matriz ranurada.
La Figura 10 ilustra una vista lateral de una forma de realización de una estructura de antena alimentada cilíndricamente.
La Figura 11 ilustra otra forma de realización del sistema de antena con una onda saliente.
La Figura 12 ilustra una forma de realización de la colocación de los circuitos de control de matriz con respecto a los elementos de antena.
La Figura 13 ilustra una forma de realización de un paquete TFT.
La Figura 14 es un diagrama de bloques de una forma de realización de un sistema de comunicación que tiene rutas de transmisión y recepción simultáneas.
En la siguiente descripción se exponen numerosos detalles para proporcionar una explicación más completa de la presente invención. Sin embargo, será evidente para una persona experta en la materia que la presente invención puede ponerse en práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, se muestran estructuras y dispositivos bien conocidos en forma de diagrama de bloques, en lugar de en detalle, con el fin de evitar oscurecer la presente invención.
Se describen formas de realización de una antena de panel plano portátil y un método para utilizar la misma. En una forma de realización, la antena de panel plano está contenida y se transporta en un contenedor reforzado, autónomo y de despliegue rápido. En una forma de realización, el contenedor comprende un sistema de red capaz de establecer y conectar múltiples redes terrestres y en órbita en entornos fijos y en movimiento.
La Figura 1 ilustra una forma de realización de un sistema de antena de satélite portátil. En referencia a la Figura 1, el sistema de antena de satélite portátil comprende un contenedor para alojar una antena de satélite. En una forma de realización, el contenedor tiene una tapa transparente 101 de radiofrecuencia (RF) y una caja inferior 103. La tapa transparente 101 de RF y la caja inferior 103 alojan la antena 102. En una forma de realización, la antena 102 comprende una antena de panel plano orientada electrónicamente. A continuación se describen con mayor detalle ejemplos de dichas antenas. Las formas de realización descritas en el presente documento no se limitan al uso con las antenas descritas a continuación, y se pueden utilizar otros tipos de antenas. Por ejemplo, en formas de realización alternativas, los sistemas incluyen una antena de panel plano que no está dirigida electrónicamente.
La tapa transparente a RF 101, o parte de la misma, comprende un material transparente a RF a través del cual la antena 102 puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite cuando la tapa 101 está encima o cubriendo de otro modo la superficie de la antena 102. De este modo, en una forma de realización, la antena 102 es capaz de transmitir y recibir comunicaciones por satélite a través de la porción transparente a RF de la tapa 101 durante el funcionamiento del contenedor cerrado cuando el contenedor está cerrado. En una forma de realización, la tapa 101 funciona como un radomo de la antena 102.
En una forma de realización, el material transparente a RF de la tapa transparente a RF 101 comprende un material ajustado a frecuencias en las que la antena está diseñada para operar. Por ejemplo, el material transparente a RF de la tapa transparente a RF 101 se selecciona para permitir que la antena 102 transmita y reciba en la banda Ku en una forma de realización o en la banda Ka en otra forma de realización. Debe tenerse en cuenta que, si bien en una forma de realización la selección del material puede basarse en el funcionamiento sobre una banda completa, la selección del material puede basarse en el funcionamiento de la antena con respecto a una sola frecuencia o una frecuencia preferida (o subconjunto de frecuencias) de una banda.
El ajuste del material también es función de su grosor y de la distancia de la tapa 101 desde la superficie de transmisión y recepción de la antena 102. El grosor de la tapa 101 y la distancia de la tapa 101 desde la superficie de la antena 102 es tal que no impide la transmisión y recepción de comunicaciones por satélite de la antena 102. Estas comunicaciones no se ven impedidas si las señales en la frecuencia diseñada de la antena o en la banda de frecuencia de operación son atenuadas o reflejadas mínimamente por la tapa 101. En una forma de realización, la distancia entre la tapa 101 y la superficie de la antena 102 depende del material utilizado para el radomo y el ajuste. En una forma de realización, la distancia entre la tapa 101 y la superficie de la antena 102 es de entre %" (6,35 mm) y 1/2" (12,7 mm) y es una función del grosor/ajuste del radomo y podría ser mayor.
En una forma de realización, el diseño de la tapa 101 incorpora requisitos tanto de RF como mecánicos/ambientales. El diseñador dispone de varios enfoques de diseño para abordar requisitos específicos del sistema. Por ejemplo, si la tapa tiene requisitos mecánicos mínimos, se puede utilizar una capa muy delgada (por ejemplo, <0,05 longitud de onda) de material termoplástico, mientras que si se requiere rigidez estructural, puede ser apropiado un diseño de pared de media onda sólida (en donde el grosor dieléctrico de la pared es A longitud de onda) o una construcción de tipo sándwich. Un diseño específico incluye necesariamente la consideración de las propiedades dieléctricas del material, el enfoque de diseño y los requisitos de RF de la antena. Las selecciones de diseño incorporan inherentemente compensaciones entre estos requisitos normalmente conflictivos.
Normalmente, la atenuación de la tapa (por ejemplo, pérdida de inserción) variará de 0,1 dB a una cantidad superior a 1,0 dB dependiendo del enfoque de diseño de la tapa y de los ángulos de exploración de la antena. La determinación de una atenuación aceptable es una cuestión de compromiso en el diseño del sistema que tiene debidamente en cuenta los requisitos de RF, mecánicos y de rendimiento.
Con respecto a la separación entre la antena y la tapa, es deseable que la tapa esté lo suficientemente alejada de la antena para minimizar las interacciones (acoplamiento) entre la antena y la tapa (en esta descripción, la antena incluye tanto los elementos radiantes de la antena como cualquier capa de adaptación de impedancia (por ejemplo, WAIM) por encima de los elementos de la antena). También es deseable que la tapa esté separada de la antena de tal manera que los reflejos causados por la tapa no interactúen de forma destructiva con los campos de la antena. En una forma de realización, generalmente se recomienda una distancia mínima de 0,25 longitud de onda para reducir el acoplamiento del labio a la antena. No se recomienda una separación de 0,5A (lambda) ya que a esta distancia los reflejos de la tapa interactuarán de forma destructiva con la antena. En una forma de realización, se prefiere una separación de 1,0 longitud de onda ya que proporciona una separación suficiente de la antena y los reflejos de la tapa interactúan de manera constructiva con los campos de la antena.
En una forma de realización, la tapa transparente a RF 101 comprende un material termoplástico (por ejemplo, polietileno (por ejemplo, polietileno de baja densidad [LDPE], polietileno de alta densidad [HDPE], etc.), policarbonato utilizado en una construcción de pared de media onda o de piel delgada. En otra forma de realización, la tapa de RF consta de una construcción tipo sándwich compuesta. En una forma de realización en la que la tapa 101 comprende LDPE, el grosor de la tapa 101 es de aproximadamente %" (6,35 mm). El grosor para una aplicación específica se determina en función de los requisitos operativos de la antena y las propiedades dieléctricas del material. En una forma de realización, la tapa 101 está hecha de HDPE y tiene un grosor de 3/8" (9,52 mm). Otros ejemplos de materiales que pueden utilizarse incluyen policarbonato y plástico ABS.
La tapa transparente a RF 101 funciona como la caja superior que trabaja con la caja inferior 103 para formar un contenedor cerrado. Debe observarse que en una forma de realización, el contenedor cerrado es estructuralmente sólido, de modo que puede colocarse sobre cualquiera de sus lados. En otras palabras, la tapa transparente a RF 101 comprende un material que es transparente a RF y es estructuralmente lo suficientemente fuerte para soportar el contenedor para transportar la antena 102. Sin embargo, el material también es ligero para permitir que el contenedor con la antena 102 se pueda transportar fácilmente.
En una forma de realización, la superficie exterior o expuesta externamente de la tapa 101 tiene una forma convexa. La superficie convexa evita que los líquidos (por ejemplo, agua de lluvia) se acumulen en la parte superior de la tapa 101, lo que causaría atenuación en las señales de satélite de transmisión y recepción.
En una forma de realización, una porción expuesta externamente de la al menos una superficie transparente a RF tiene un revestimiento hidrófobo. El revestimiento hidrófobo hace que el agua se acumule en gotas y, por lo tanto, en cooperación con la forma convexa de la tapa 101, hace que el agua se deslice por la superficie de la tapa 101. Algunos ejemplos de recubrimientos incluyen el recubrimiento hidrofóbico de aplicación en aerosol Cytonix y el aditivo para pintura Cytonix Water Slip 41p. Entre los ejemplos de recubrimientos para superhidrofobicidad que se pueden utilizar, que son neutros a RF y mejoran la hidrofobicidad, se incluyen Revestimiento Superhidrofóbico Mavcoat® XD y DryWired®.
En una forma de realización, el sistema de antena portátil incluye un módem y un mecanismo de entrada/salida (I/O) para procesar operaciones de I/O de una manera bien conocida en la técnica. Estos pueden transportarse en un contenedor separado del contenedor que transporta la antena 102. Un ejemplo de dicho contenedor se muestra como módem y contenedor de I/O 110 en la Figura 1.
Las Figuras 2 y 3 ilustran una forma de realización de un contenedor con una tapa transparente a RF. En referencia a las Figuras 2 y 3, el contenedor comprende un anillo de ajuste 201, un radomo 202, una caja superior 203, un soporte de RF 204, un mecanismo de bisagra de antena 205 y una caja inferior 206. El radomo 202 es transparente a RF y está ajustado tal como se ha descrito anteriormente.
En una forma de realización, el radomo 202 está fijado a la caja superior 203 y cubre un orificio o abertura en la caja superior 203. En una forma de realización, el anillo de ajuste 201 se utiliza para cubrir los elementos de sujeción en la parte superior de la tapa que aseguran el radomo 202 a la caja superior 203. El anillo de ajuste 201, el radomo 202 y la caja superior 203 forman una tapa cuando se acoplan entre sí. Debe tenerse en cuenta que en formas de realización alternativas, el anillo de ajuste 201 no está incluido.
En una forma de realización, la caja superior 203 es una caja superior de plástico moldeado. En una forma de realización, el plástico de la caja superior de plástico moldeado comprende polietileno (por ejemplo, polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), etc.). En una forma de realización, los elementos de sujeción comprenden tornillos. Sin embargo, se pueden utilizar otros tipos de elementos de sujeción conocidos en lugar de tornillos.
El contenedor incluye un soporte de RF 204 sobre el cual se acopla la antena 210. En una forma de realización, el soporte de RF 204 comprende una placa que tiene una serie de componentes de RF a los que está acoplada la antena 210. En una forma de realización, estos componentes incluyen un diplexor y componentes tales como, por ejemplo, un convertidor reductor de bloque de bajo ruido (LNB) y un BUC (amplificador de conversión ascendente y paso alto) que normalmente se encuentran en una unidad exterior (ODU).
El soporte de RF 204 está acoplado a un mecanismo de bisagra de antena 205. En una forma de realización, el mecanismo de bisagra de antena 205 permite posicionar la antena cuando el contenedor está abierto y la antena 210 está expuesta. En una forma de realización, el mecanismo de bisagra 205 comprende un mecanismo de elevación mecánico (no motorizado) que permite mover un lado de la antena 210 a una posición inclinada para proporcionar un ángulo de visión deseado (por ejemplo, el mejor ángulo de visión) a un satélite, lo que facilita el establecimiento de un enlace de red con el satélite. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de posicionamiento de antena inclinada.
El mecanismo de bisagra 205 está acoplado o fijado de otro modo a la caja inferior 206. En una forma de realización, la caja inferior 206 es una caja superior de plástico moldeado. En una forma de realización, el plástico de la caja superior de plástico moldeado comprende polietileno (por ejemplo, polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), etc.). Debe tenerse en cuenta que en formas de realización alternativas, la caja inferior 206 es de un material diferente al de la caja superior 203.
La Figura 3 ilustra el contenedor 300 con el anillo de ajuste 201, el radomo 202, la caja superior 203, el soporte de RF 204, el mecanismo de bisagra de antena 205 y la caja inferior 206 acoplados entre sí. En esta configuración, en una forma de realización, la antena 210 puede operar en configuración de contenedor cerrado para transmitir y recibir comunicaciones por satélite. Es decir, si bien la tapa todavía cubre la antena 210, la antena 210 todavía funciona para transmitir y recibir señales de satélite a través de la tapa. Esto es posible gracias al mecanismo de alineación grueso de la antena, que permite apuntar, adquirir y rastrear con precisión la antena 210 mientras está en una posición plana o inmóvil. En otras palabras, la antena 210 con escaneo electrónico y un material transparente a RF en la tapa del contenedor brindan la capacidad de operar con la tapa de la caja puesta y la caja apoyada en el suelo. En una forma de realización, esto facilita un uso discreto, lo que es particularmente útil para evitar la detección y posible destrucción debido a la inteligencia de imágenes (IMINT) y la inteligencia de señales (SIGINT), ya que los adversarios no podrán ver la antena ni distinguir la carcasa como una pieza de equipo de comunicaciones por satélite. Cuando la caja superior (incluida la tapa) y la caja inferior son negras, la inteligencia de imágenes solo revelará una caja negra y anodina.
Las Figuras 4 y 5 ilustran una forma de realización alternativa de un contenedor con una tapa transparente a RF. En referencia a las Figuras 4 y 5, el contenedor comprende una tapa transparente a RF 401, un soporte de RF 204, un mecanismo de bisagra de antena 205 y una caja inferior 206. La tapa 401 actúa como un radomo, es transparente a RF y está ajustada tal como se ha descrito anteriormente. En una forma de realización, la tapa 401 es una caja superior de plástico moldeado. En una forma de realización, el plástico de la caja superior de plástico moldeado comprende polietileno (por ejemplo, polietileno de baja densidad [LDPE], polietileno lineal [HDPE], etc.).
El contenedor incluye un soporte de RF 204 sobre el cual se acopla la antena 210. En una forma de realización, el soporte de RF 204 comprende una placa que tiene una serie de componentes de RF a los que está acoplada la antena 210. En una forma de realización, estos componentes incluyen un diplexor y componentes tales como, por ejemplo, un convertidor reductor de bloque de bajo ruido (LNB) y un BUC (amplificador de conversión ascendente y paso alto) que normalmente se encuentran en una unidad exterior (ODU).
El soporte de RF 204 está acoplado a un mecanismo de bisagra de antena 205. En una forma de realización, el mecanismo de bisagra de antena 205 permite posicionar la antena (por ejemplo, inclinada) cuando el contenedor está abierto y la antena 210 está expuesta. El mecanismo de bisagra 205 está acoplado o fijado de otro modo a la caja inferior 206. Debe tenerse en cuenta que en formas de realización alternativas, la caja inferior 206 es de un material diferente al de la caja superior 203.
La Figura 5 ilustra el contenedor 500 con la tapa transparente a RF 201, el soporte de RF 204, el mecanismo de bisagra de antena 205 y la caja inferior 206 acoplados entre sí. En esta configuración, en una forma de realización, la antena 210 puede operar en configuración de contenedor cerrado para transmitir y recibir comunicaciones por satélite.
En una forma de realización, el contenedor comprende una caja reforzada, como por ejemplo la descrita anteriormente junto con las Figuras 1 a 5, que tiene unas dimensiones externas de 38,5" (977,9 mm) de largo x 38,5" (977,9 mm) de ancho x 17,5" (444,5 mm) de alto y dimensiones internas de 35" (889 mm) de largo x 35" (889 mm) de ancho x 13,5" (342,9 mm) de alto, mientras que su peso es de aproximadamente 144 libras (65,31 Kg). Debe tenerse en cuenta que el estuche más pequeño incluye un módem. En una forma de realización de la configuración operativa, el equipo en las cajas está conectado mediante tres cables (por ejemplo, un cable de I/O más dos cables de RF). En una forma de realización alternativa, todos los componentes están contenidos en el contenedor y no hay necesidad de conexiones de cables.
En una forma de realización, el sistema de antena portátil es utilizado por las fuerzas del orden o los militares como un sistema de comunicaciones protegido de espectro completo con total interconectividad con redes de seguridad pública y de primera respuesta para respuesta ante desastres y asistencia humanitaria. En una forma de realización, el sistema de antena portátil permite comunicaciones fluidas a través de redes terrestres y en órbita en cualquier parte del mundo. En una forma de realización, el sistema de antena portátil agrega una amplia variedad de capacidades de red y computación para proporcionar una experiencia de comunicaciones continua e interconectada a través de redes por satélite, aéreas y terrestres, lo que permite el establecimiento rápido de comunicaciones esenciales en cualquier entorno.
En una forma de realización, las formas de realización del sistema de antena portátil descritas en este documento reducen en gran medida la necesidad de desplegar técnicos de SATCOM y de orientar manualmente la antena para las operaciones. Además, se puede trasladar rápidamente de un sitio a otro para proporcionar comunicaciones por satélite sin los requisitos de localización de satélites que consumen mucho tiempo y que están asociados con los VSAT desplegables tradicionales.
Las formas de realización de un sistema de contenedor de antena de panel plano portátil tienen una o más de una serie de innovaciones. Estas innovaciones incluyen, pero no se limitan a, las siguientes:
1) Incorpora una antena de panel plano en estuches robustos, resistentes a la intemperie y portátiles, capaces de transportarse como equipaje facturado en aviones comerciales;
2) Configuración escalable y modular - configurable para incluir cualquiera o todas las siguientes capacidades: pila de computación perimetral reforzada, enrutador perimetral reforzado capaz de enlazar enlaces, enrutamiento de menor costo y priorización de tráfico/enlace de datos, establecimiento de múltiples redes 4G LTE/5G, conexión a pequeñas redes celulares LTE/5G que incluyen bandas de seguridad pública y sin licencia, WiFi 802.11 reforzado, conexión a radios de seguridad pública del Proyecto 25 (P25), conexión a líneas POTS y conexión y puenteo de radios tácticas utilizando la forma de onda de radio del soldado (SRW) y la forma de onda de banda ancha de red adaptativa (ANW2C);
3) Incluye una fuente de energía autónoma. El uso de la fuente de alimentación autónoma facilita el uso de la antena en lugares austeros. En una forma de realización, la fuente de energía comprende paquetes de baterías de iones de litio. En una forma de realización, la fuente de energía comprende paneles solares;
4) tiene conectividad más allá de la línea de visión (BLOS) a través de constelaciones de satélites de órbita terrestre baja (LEO) y geoestacionarios (GEO);
5) Componentes de la unidad interior alojados en un estuche portátil, reforzado y resistente a la intemperie.
6) Los anillos montados en la caja permiten el montaje en cajas de camiones, cubiertas de embarcaciones o techos de vehículos, lo que facilita la operación en movimiento;
7) un sistema de montaje de RF y antena de liberación rápida capaz de moverse desde la carcasa de la antena hasta los portaequipajes del techo del vehículo;
8) Los resortes incluidos en un estuche reforzado permiten que la antena soporte golpes que puedan producirse al dejar caer el estuche con la antena en su interior.
En una forma de realización, la antena es un sistema de red de despliegue rápido. En una forma de realización, el sistema de red de despliegue rápido proporciona soporte al personal, las organizaciones y las agencias en el establecimiento, la conectividad y la conexión de una amplia gama de redes terrestres y en órbita. En una forma de realización, el sistema admite redes VSAT tradicionales a través del terminal de satélite con capacidad de conectarse a constelaciones de satélites LEO y GEO. En una forma de realización, se crean conexiones de red terrestres y aéreas adicionales y puentes para permitir comunicaciones de espectro completo en un entorno implementado. En una forma de realización, todo el sistema es capaz de funcionar como un sistema autónomo y autoalimentado (por ejemplo, baterías de iones de litio, paneles solares, etc.) o puede conectarse a fuentes de energía disponibles.
Las formas de realización de la antena incluyen una o más de las siguientes ventajas.
En primer lugar, en una forma de realización, la configuración de la antena permite una solución portátil para comunicaciones en pausa (COTP) o comunicaciones en movimiento (COTM) sin una solución de montaje personalizada, diseñada para operar desde dentro del contenedor. En una forma de realización, el contenedor está diseñado con anillos en D para que se puedan usar elementos de sujeción con el fin de montar la antena en una plataforma, como, por ejemplo, un vehículo o una embarcación.
El tiempo transcurrido desde la implementación hasta el funcionamiento es de aproximadamente 5 minutos y, por lo general, no requiere de un experto en la materia. El tiempo promedio para los VSAT tradicionales desde la implementación hasta el funcionamiento es de aproximadamente 90 minutos (mínimo) y requiere un técnico SATCOM.
La arquitectura de red interconectada permite la comunicación desde cualquier lugar del mundo a cualquier lugar del mundo. Por ejemplo, una persona encargada de la recuperación en desastres en una zona de desastre puede comunicarse a través de radios push-to-talk (pulsar para hablar) con el personal que se encuentre dentro del alcance de la radio, así como con personal de apoyo en un teléfono celular en otro continente, sin cambiar de dispositivo ni conectarse físicamente a una red diferente. Esto reduce el equipo de comunicaciones portátil que el personal debe llevar pero a su vez permite una comunicación segura.
En una forma de realización, la antena incluye un mecanismo de alineación grueso. Debido a las capacidades precisas de orientación, adquisición y seguimiento de la antena de panel plano, no se necesita un mecanismo de alineación preciso para la superficie de la antena. Es decir, las formas de realización del contenedor que contienen una antena de panel plano con escaneo electrónico, en conjunción con un material transparente a RF en la tapa de la caja, proporcionan una capacidad única para operar con la tapa de la caja puesta, con la caja apoyada en forma plana sobre el suelo, lo que permite un uso discreto. Por lo tanto, los adversarios no podrán ver la antena ni distinguir la caja como un equipo de comunicaciones por satélite. La inteligencia artificial sólo revelará una caja negra y anodina.
En una forma de realización, la caja que se utiliza para alojar la antena presenta un perfil delgado, lo cual representa una clara ventaja sobre los sistemas de embalaje y protección portátiles, herméticos, estancos y con control de temperatura existentes, utilizados actualmente para antenas VSAT de tipo plato. El perfil delgado de la carcasa y el conjunto de ruedas no son evidentes, ya que son debidos a la antena de panel plano. El estuche, incluidas las ruedas, permite que el sistema de antena pueda desplazarse fácilmente a través de puertas y otros espacios estrechos.
Ejemplos de formas de realización de antenas
Las técnicas descritas anteriormente se pueden utilizar con antenas de panel plano. Se describen formas de realización de dichas antenas de panel plano. Las antenas de panel plano incluyen uno o más conjuntos de elementos de antena en una apertura de antena. En una forma de realización, los elementos de antena comprenden celdas de cristal líquido. En una forma de realización, la antena de panel plano es una antena alimentada cilíndricamente que incluye un circuito de control de matriz para direccionar y controlar de forma única cada uno de los elementos de antena que no están colocados en filas y columnas. En una forma de realización, los elementos se colocan en anillos.
En una forma de realización, la apertura de antena que tiene uno o más conjuntos de elementos de antena está compuesta de múltiples segmentos acoplados entre sí. Cuando se acoplan entre sí, la combinación de los segmentos forma anillos concéntricos cerrados de elementos de antena. En una forma de realización, los anillos concéntricos son concéntricos con respecto a la alimentación de la antena.
Ejemplos de sistemas de antenas
En una forma de realización, la antena de panel plano es parte de un sistema de antena de metamaterial. Se describen formas de realización de un sistema de antena de metamaterial para estaciones terrenas de satélites de comunicaciones. En una forma de realización, el sistema de antena es un componente o subsistema de una estación terrestre de satélite (ES) que opera en una plataforma móvil (por ejemplo, aeronáutica, marítima, terrestre, etc.) que funciona utilizando frecuencias de banda Ka o frecuencias de banda Ku para comunicaciones por satélite comerciales civiles. Debe tenerse en cuenta que las formas de realización del sistema de antena también se pueden utilizar en estaciones terrestres que no estén en plataformas móviles (por ejemplo, estaciones terrestres fijas o transportables).
En una forma de realización, el sistema de antena utiliza tecnología de metamaterial de dispersión de superficie para formar y dirigir haces de transmisión y recepción a través de antenas separadas. En una forma de realización, los sistemas de antena son sistemas analógicos, a diferencia de los sistemas de antena que emplean procesamiento de señales digitales para formar y dirigir eléctricamente los haces (como por ejemplo las antenas de matriz en fase).
En una forma de realización, el sistema de antena está compuesto de tres subsistemas funcionales: (1) una estructura de guía de ondas que consiste en una arquitectura de alimentación de ondas cilíndrica; (2) un conjunto de celdas unitarias de metamaterial de dispersión de ondas que forman parte de elementos de antena; y (3) una estructura de control para proporcionar instrucciones sobre la formación de un campo de radiación ajustable (haz) a partir de los elementos de dispersión de metamaterial utilizando principios holográficos.
Elementos de la antena
La Figura 6 ilustra el esquema de una forma de realización de una antena de apertura radial holográfica alimentada cilíndricamente. En referencia a la Figura 6, la apertura de la antena tiene uno o más matrices 601 de elementos de antena 603 que están colocados en anillos concéntricos alrededor de una alimentación de entrada 602 de la antena alimentada cilíndricamente. En una forma de realización, los elementos de antena 603 son resonadores de radiofrecuencia (RF) que irradian energía de RF. En una forma de realización, los elementos de antena 603 comprenden iris tanto Rx como Tx que están intercalados y distribuidos en toda la superficie de la apertura de la antena. Estos iris o ranuras Rx y Tx pueden estar en grupos de tres o más conjuntos, donde cada conjunto es para una banda controlada por separado y simultáneamente. A continuación se describen con mayor detalle ejemplos de dichos elementos de antena con iris. Debe tenerse en cuenta que los resonadores de RF descritos en este documento pueden utilizarse en antenas que no incluyan una alimentación cilíndrica.
En una forma de realización, la antena incluye una alimentación coaxial que se utiliza para proporcionar una alimentación de onda cilíndrica a través de la alimentación de entrada 602. En una forma de realización, la arquitectura de alimentación de ondas cilíndrica alimenta la antena desde un punto central con una excitación que se propaga hacia afuera de manera cilíndrica desde el punto de alimentación. Es decir, una antena alimentada cilíndricamente crea una onda de alimentación concéntrica que viaja hacia afuera. Aun así, la forma de la antena de alimentación cilíndrica alrededor de la alimentación cilíndrica puede ser circular, cuadrada o de cualquier otra forma. En otra forma de realización, una antena alimentada cilíndricamente crea una onda de alimentación que viaja hacia adentro. En tal caso, la onda de alimentación surge más naturalmente de una estructura circular.
En una forma de realización, los elementos de antena 603 comprenden iris y la antena de apertura de la Figura 6 se utiliza para generar un haz principal formado mediante el uso de la excitación a partir de una onda de alimentación cilíndrica para radiar iris a través de un material de cristal líquido (LC) ajustable. En una forma de realización, la antena puede excitarse para irradiar un campo eléctrico polarizado horizontal o verticalmente en ángulos de escaneo deseados.
En una forma de realización, los elementos de antena comprenden un grupo de antenas de parche. Este grupo de antenas de parche comprende un conjunto de elementos metamateriales dispersores. En una forma de realización, cada elemento de dispersión del sistema de antena es parte de una celda unitaria que consta de un conductor inferior, un sustrato dieléctrico y un conductor superior que incorpora un resonador inductivo-capacitivo eléctrico complementario ("LC eléctrico complementario" o "CELC") que está grabado o depositado sobre el conductor superior. Como entenderán los expertos en la materia, LC en el contexto de CELC se refiere a inductanciacapacitancia, a diferencia del cristal líquido.
En una forma de realización, un cristal líquido (LC) se encuentra dispuesto en el espacio alrededor del elemento de dispersión. Este LC está impulsado por las formas de realización de accionamiento directo descritas anteriormente. En una forma de realización, el cristal líquido se encapsula en cada celda unitaria y separa el conductor inferior asociado con una ranura de un conductor superior asociado con su parche. El cristal líquido tiene una permitividad que es una función de la orientación de las moléculas que lo componen, y la orientación de las moléculas (y por tanto la permitividad) se puede controlar ajustando el voltaje de polarización a través del cristal líquido. Gracias a esta propiedad, en una implementación, el cristal líquido integra un interruptor de encendido/apagado para la transmisión de energía desde la onda guiada al CELC. Al encenderse, el CELC emite una onda electromagnética similar a una pequeña antena dipolar. Debe tenerse en cuenta que las enseñanzas aquí presentadas no se limitan a tener un cristal líquido que funciona de manera binaria con respecto a la transmisión de energía.
En una forma de realización, la geometría de alimentación de este sistema de antena permite que los elementos de antena se posicionen en ángulos de cuarenta y cinco grados (45°) con respecto al vector de la onda en la alimentación de ondas. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar otras posiciones (por ejemplo, en ángulos de 40°). Esta posición de los elementos permite el control de la onda espacial libre recibida o transmitida/irradiada desde los elementos. En una forma de realización, los elementos de antena están dispuestos con un espaciamiento entre elementos que es menor que la longitud de onda del espacio libre de la frecuencia operativa de la antena. Por ejemplo, si hay cuatro elementos de dispersión por longitud de onda, los elementos en la antena de transmisión de 30 GHz serán de aproximadamente 2,5 mm (es decir, 1/4 de la longitud de onda de espacio libre de 10 mm de 30 GHz).
En una forma de realización, los dos conjuntos de elementos son perpendiculares entre sí y simultáneamente tienen una excitación de amplitud igual si se controlan al mismo estado de ajuste. Al girarlos /-45 grados con respecto a la excitación de la onda de alimentación se logran ambas características deseadas a la vez. Al girar un conjunto 0 grados y el otro 90 grados se lograría el objetivo perpendicular, pero no el objetivo de excitación de amplitud igual. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar 0 y 90 grados para lograr el aislamiento al alimentar el conjunto de elementos de antena en una sola estructura desde dos lados.
La cantidad de potencia radiada desde cada celda unitaria se controla aplicando un voltaje al parche (potencial a través del canal LC) utilizando un controlador. Las trazas de cada parche se utilizan para proporcionar el voltaje a la antena del parche. El voltaje se utiliza para ajustar o desajustar la capacitancia y, por lo tanto, la frecuencia de resonancia de elementos individuales para efectuar la formación del haz. El voltaje requerido depende de la mezcla de cristal líquido que se utilice. La característica de ajuste de voltaje de las mezclas de cristal líquido se describe principalmente por medio de un voltaje umbral en el cual el cristal líquido comienza a verse afectado por el voltaje y el voltaje de saturación, por encima del cual un aumento del voltaje no provoca un ajuste importante en el cristal líquido. Estos dos parámetros característicos pueden cambiar para diferentes mezclas de cristales líquidos.
En una forma de realización, tal como se ha mencionado anteriormente, se utiliza un controlador de matriz para aplicar voltaje a los parches con el fin de controlar cada celda por separado de todas las demás celdas sin tener una conexión separada para cada celda (control directo). Debido a la alta densidad de elementos, la unidad de matriz es una forma eficiente de abordar cada celda individualmente.
En una forma de realización, la estructura de control para el sistema de antena tiene dos componentes principales: el controlador de la matriz de antenas, que incluye la electrónica de accionamiento, para el sistema de antena, está debajo de la estructura de dispersión de ondas (de elementos de antena de dispersión de superficie como por ejemplo los descritos en este documento), mientras que el conjunto de conmutación de accionamiento de matriz está intercalado en todo el conjunto de RF radiante de tal manera que no interfiere con la radiación. En una forma de realización, la electrónica de accionamiento para el sistema de antena comprende controles LCD comerciales listos para usar que se utilizan en aparatos de televisión comerciales y que ajustan el voltaje de polarización para cada elemento de dispersión ajustando la amplitud o el ciclo de trabajo de una señal de polarización de CA para ese elemento.
En una forma de realización, el controlador de la matriz de antenas también contiene un microprocesador que ejecuta el software. La estructura de control también puede incorporar sensores (por ejemplo, un receptor GPS, una brújula de tres ejes, un acelerómetro de tres ejes, un giroscopio de tres ejes, un magnetómetro de tres ejes, etc.) para proporcionar información de ubicación y orientación al procesador. La información de ubicación y orientación puede ser proporcionada al procesador por otros sistemas en la estación terrestre y/o puede no ser parte del sistema de antena.
Más específicamente, el controlador de la matriz de antenas controla qué elementos se apagan y cuáles se encienden y en qué fase y nivel de amplitud se encuentra en la frecuencia de operación. Los elementos se desajustan de forma selectiva para el funcionamiento en frecuencia mediante la aplicación de voltaje.
Para la transmisión, un controlador suministra una serie de señales de voltaje a los parches de RF con el fin de crear una modulación o patrón de control. El patrón de control hace que los elementos pasen a estados diferentes. En una forma de realización, se utiliza un control de múltiples estados en el que varios elementos se encienden y apagan a niveles variables, aproximándose aún más a un patrón de control sinusoidal, a diferencia de una onda cuadrada (es decir, un patrón de modulación de tono gris sinusoidal). En una forma de realización, algunos elementos irradian más fuertemente que otros, en lugar de que algunos elementos irradien y otros no. La radiación variable se logra aplicando niveles de voltaje específicos, que ajustan la permitividad del cristal líquido a cantidades variables, desajustando así los elementos de forma variable y haciendo que algunos elementos irradien más que otros.
La generación de un haz enfocado por la matriz de metamaterial de elementos puede explicarse por el fenómeno de interferencia constructiva y destructiva. Las ondas electromagnéticas individuales se suman (interferencia constructiva) si tienen la misma fase cuando se encuentran en el espacio libre y las ondas se cancelan entre sí (interferencia destructiva) si están en fase opuesta cuando se encuentran en el espacio libre. Si las ranuras de una antena ranurada se colocan de manera que cada ranura sucesiva esté ubicada a una distancia diferente del punto de excitación de la onda guiada, la onda dispersa de ese elemento tendrá una fase diferente a la onda dispersa de la ranura anterior. Si las ranuras están separadas a un cuarto de longitud de onda guiada, cada ranura dispersará una onda con un retraso de fase de un cuarto con respecto a la ranura anterior.
Utilizando la matriz, se puede aumentar el número de patrones de interferencia constructiva y destructiva que se pueden producir, de modo que los haces se pueden apuntar teóricamente en cualquier dirección más o menos noventa grados (90°) desde el punto de mira del conjunto de antenas, utilizando los principios de la holografía. De este modo, al controlar qué celdas unitarias de metamaterial se encienden o se apagan (es decir, cambiando el patrón de qué celdas se encienden y cuáles se apagan), se puede producir un patrón diferente de interferencia constructiva y destructiva, y la antena puede cambiar la dirección del haz principal. El tiempo necesario para encender y apagar las celdas unitarias determina la velocidad a la que se puede cambiar el haz de una ubicación a otra.
En una forma de realización, el sistema de antena produce un haz orientable para la antena de enlace ascendente y un haz orientable para la antena de enlace descendente. En una forma de realización, el sistema de antena utiliza tecnología de metamateriales para recibir haces y decodificar señales desde el satélite y formar haces de transmisión que se dirigen hacia el satélite. En una forma de realización, los sistemas de antena son sistemas analógicos, a diferencia de los sistemas de antena que emplean procesamiento de señales digitales para formar y dirigir eléctricamente los haces (como por ejemplo las antenas de matriz en fase). En una forma de realización, el sistema de antena se considera una antena de "superficie" que es plana y de perfil relativamente bajo, especialmente en comparación con los receptores de antena parabólica convencionales.
La Figura 7 ilustra una vista en perspectiva de una fila de elementos de antena que incluye un plano de tierra y una capa de resonador reconfigurable. La capa de resonador reconfigurable 1230 incluye una matriz de ranuras ajustables 1210. La matriz de ranuras ajustables 1210 se puede configurar para apuntar la antena en la dirección deseada. Cada una de las ranuras ajustables se puede sintonizar/ajustar variando un voltaje a través del cristal líquido.
El módulo de control, o controlador, 1280 está acoplado a la capa de resonador reconfigurable 1230 para modular la matriz de ranuras ajustables 1210 variando el voltaje a través del cristal líquido en la Figura 8A. El módulo de control 1280 puede incluir una matriz de puertas programables en campo ("FPGA"), un microprocesador, un controlador, un sistema en un chip (SoC) u otra lógica de procesamiento. En una forma de realización, el módulo de control 1280 incluye circuitos lógicos (por ejemplo, multiplexor) para controlar la matriz de ranuras ajustables 1210. En una forma de realización, el módulo de control 1280 recibe datos que incluyen especificaciones para un patrón de difracción holográfica que se activará en la matriz de ranuras ajustables 1210. Los patrones de difracción holográfica se pueden generar en respuesta a una relación espacial entre la antena y un satélite, de modo que el patrón de difracción holográfica dirija los haces de enlace descendente (y el haz de enlace ascendente si el sistema de antena realiza la transmisión) en la dirección adecuada para la comunicación. Si bien no se dibuja en cada Figura, un módulo de control similar al módulo de control 1280 puede controlar cada matriz de ranuras ajustables descritas en las Figuras de la descripción.
La holografía de radiofrecuencia ("RF") también es posible utilizando técnicas análogas donde se puede generar un haz de RF deseado cuando un haz de referencia de RF encuentra un patrón de difracción holográfica de RF. En el caso de las comunicaciones por satélite, el haz de referencia tiene la forma de una onda de alimentación, como por ejemplo la onda de alimentación 1205 (aproximadamente 20 GHz en algunas formas de realización). Para transformar una onda de alimentación en un haz radiado (ya sea para fines de transmisión o recepción), se calcula un patrón de interferencia entre el haz de RF deseado (el haz del objeto) y la onda de alimentación (el haz de referencia). El patrón de interferencia se impulsa sobre el conjunto de ranuras ajustables 1210 como un patrón de difracción de manera que la onda de alimentación se "dirige" hacia el haz de RF deseado (que tiene la forma y dirección deseadas). En otras palabras, la onda de alimentación que encuentra el patrón de difracción holográfica "reconstruye" el haz del objeto, que se forma de acuerdo con los requisitos de diseño del sistema de comunicación. El patrón de difracción holográfica contiene la excitación de cada elemento y se calcula mediante
__ *
w hologram w in w out
, con win como la ecuación de onda en la guía de ondas y wout como la ecuación de onda en la onda saliente.
La Figura 8A ilustra una forma de realización de un resonador/ranura ajustable 1210. La ranura ajustable 1210 incluye un iris/ranura 1212, un parche radiante 1211 y un cristal líquido 1213 dispuesto entre el iris 1212 y el parche 1211. En una forma de realización, el parche radiante 1211 está ubicado junto con el iris 1212.
La Figura 8B ilustra una vista en sección transversal de una forma de realización de una apertura de antena física. La apertura de la antena incluye un plano de suelo 1245 y una capa de metal 1236 dentro de la capa de iris 1233, que está incluida en la capa de resonador reconfigurable 1230. En una forma de realización, la apertura de antena de la Figura 8B incluye una pluralidad de resonadores/ranuras ajustables 1210 de la Figura 8A. El iris/ranura 1212 está definido por aberturas en la capa de metal 1236. Una onda de alimentación, como por ejemplo la onda de alimentación 1205 de la Figura 8A, puede tener una frecuencia de microondas compatible con los canales de comunicación por satélite. La onda de alimentación se propaga entre el plano de suelo 1245 y la capa resonadora 1230.
La capa de resonador reconfigurable 1230 también incluye la capa de junta 1232 y la capa de parche 1231. La capa de junta 1232 está dispuesta entre la capa de parche 1231 y la capa de iris 1233. Debe tenerse en cuenta que en una forma de realización, un espaciador podría reemplazar la capa de junta 1232. En una forma de realización, la capa de iris 1233 es una placa de circuito impreso ("PCB") que incluye una capa de cobre como capa de metal 1236. En una forma de realización, la capa de iris 1233 es vidrio. La capa de iris 1233 puede ser de otros tipos de sustratos.
Se pueden grabar aberturas en la capa de cobre para formar ranuras 1212. En una forma de realización, la capa de iris 1233 está acoplada conductivamente mediante una capa de unión conductora a otra estructura (por ejemplo, una guía de ondas) en la Figura 8B. Debe tenerse en cuenta que en una forma de realización la capa de iris no está acoplada de forma conductora mediante una capa de enlace conductora y en su lugar está interconectada con una capa de enlace no conductora.
La capa de parche 1231 también puede ser una PCB que incluye metal como parches radiantes 1211. En una forma de realización, la capa de junta 1232 incluye espaciadores 1239 que proporcionan una separación mecánica para definir la dimensión entre la capa de metal 1236 y el parche 1211. En una forma de realización, los espaciadores son de 75 micrones, pero se pueden utilizar otros tamaños (por ejemplo, 3-200 mm). Tal como se ha mencionado anteriormente, en una forma de realización, la apertura de antena de la Figura 8B incluye múltiples ranuras/resonadores ajustables, como por ejemplo la ranura/resonador ajustable 1210 incluye el parche 1211, el cristal líquido 1213 y el iris 1212 de la Figura 8A. La cámara para el cristal líquido 1213 está definida por los espaciadores 1239, la capa de iris 1233 y la capa de metal 1236. Cuando la cámara está llena de cristal líquido, la capa de parche 1231 se puede laminar sobre espaciadores 1239 para sellar el cristal líquido dentro de la capa de resonador 1230.
Se puede modular un voltaje entre la capa de parche 1231 y la capa de iris 1233 para ajustar el cristal líquido en el espacio entre el parche y las ranuras (por ejemplo, el resonador/ranura ajustable 1210). El ajuste del voltaje a través del cristal líquido 1213 varía la capacitancia de una ranura (por ejemplo, el resonador/ranura ajustable 1210). En consecuencia, la reactancia de una ranura (por ejemplo, resonador ajustable/ranura 1210) se puede variar cambiando la capacitancia. La frecuencia de resonancia de la ranura 1210 también cambia de acuerdo con la ecuación
donde f es la frecuencia de resonancia de la ranura 1210 y L y C son la inductancia y la capacitancia de la ranura 1210, respectivamente. La frecuencia de resonancia de la ranura 1210 afecta la energía irradiada por la onda de alimentación 1205 que se propaga a través de la guía de ondas. A modo de ejemplo, si la onda de alimentación 1205 es de 20 GHz, la frecuencia de resonancia de una ranura 1210 se puede ajustar (variando la capacitancia) a 17 GHz de modo que la ranura 1210 no acople sustancialmente ninguna energía de la onda de alimentación 1205. O bien, la frecuencia de resonancia de una ranura 1210 puede ajustarse a 20 GHz de manera que la ranura 1210 acople energía de la onda de alimentación 1205 e irradie esa energía al espacio libre. Si bien los ejemplos dados son binarios (que irradian completamente o que no irradian en absoluto), el control total en escala de grises de la reactancia y, por lo tanto, de la frecuencia de resonancia de la ranura 1210, es posible con una variación de voltaje en un intervalo de múltiples valores. Por lo tanto, la energía irradiada desde cada ranura 1210 se puede controlar con precisión, de modo que se puedan formar patrones de difracción holográficos detallados por medio de la matriz de ranuras ajustables.
En una forma de realización, las ranuras ajustables en una fila están espaciadas entre sí por A/5. Se podrán utilizar otras separaciones. En una forma de realización, cada ranura ajustable en una fila está separada de la ranura ajustable más cercana en una fila adyacente por A/2 y, por lo tanto, las ranuras ajustables orientadas en común en diferentes filas están separadas por A/4, si bien son posibles otras separaciones (por ejemplo, A/5, A/6,3). En otra forma de realización, cada ranura ajustable en una fila está separada de la ranura ajustable más cercana en una fila adyacente por A/3.
Las formas de realización utilizan tecnología de metamateriales reconfigurables, tal como se describe en la solicitud de patente estadounidense n.° 14/550,178, titulada "Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna” (Control dinámico de polarización y acoplamiento desde una antena holográfica orientable con alimentación cilíndrica), presentada el 21 de noviembre de 2014, y la solicitud de patente estadounidense n.° 14/610,502, titulada "Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna” (Estructuras de alimentación de guía de ondas estriadas para antena reconfigurable), presentada el 30 de enero de 2015.
Las Figuras 9A-D ilustran una forma de realización de las diferentes capas para crear la matriz ranurada. El conjunto de antenas incluye elementos de antena dispuestos en anillos, como por ejemplo los anillos que se muestran en la Figura 1A. Debe tenerse en cuenta que, en este ejemplo, el conjunto de antenas cuenta con dos tipos de elementos que se utilizan para dos bandas de frecuencia distintas.
La Figura 9A ilustra una porción de la primera capa de la placa de iris con ubicaciones correspondientes a las ranuras. En referencia a la Figura 9A, los círculos son áreas/ranuras abiertas en la metalización en el lado inferior del sustrato del iris, y sirven para controlar el acoplamiento de elementos a la alimentación (la onda de alimentación). Debe tenerse en cuenta que esta capa es opcional y no se utiliza en todos los diseños. La Figura 9B ilustra una porción de la segunda capa de la placa de iris que contiene ranuras. La Figura 9C ilustra parches sobre una porción de la segunda capa de la placa de iris. La Figura 9D ilustra una vista superior de una parte de la matriz ranurada.
La Figura 10 ilustra una vista lateral de una forma de realización de una estructura de antena alimentada cilíndricamente. La antena produce una onda que viaja hacia el interior utilizando una estructura de alimentación de doble capa (es decir, dos capas de una estructura de alimentación). En una forma de realización, la antena incluye una forma exterior circular, si bien este aspecto no es obligatorio. Es decir, se pueden utilizar estructuras que se desplacen hacia el interior de forma no circular. En una forma de realización, la estructura de antena de la Figura 10 incluye una alimentación coaxial, como, por ejemplo, la descrita en la Publicación de EE. UU. N.° 2015/0236412, titulada "Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna” (Control dinámico de polarización y acoplamiento desde una antena holográfica orientable con alimentación cilindrica)", presentada el 21 de noviembre de 2014.
En referencia a la Figura 10, se utiliza un pin coaxial 1601 para excitar el campo en el nivel inferior de la antena. En una forma de realización, el pin coaxial 1601 es un pin coaxial de 50 O que se encuentra fácilmente disponible. El pin coaxial 1601 está acoplado (por ejemplo, atornillado) a la parte inferior de la estructura de la antena, que es el plano de tierra conductor 1602.
Separado del plano de tierra conductor 1602 se encuentra el conductor intersticial 1603, que es un conductor interno. En una forma de realización, el plano de tierra conductor 1602 y el conductor intersticial 1603 son paralelos entre sí. En una forma de realización, la distancia entre el plano de tierra 1602 y el conductor intersticial 1603 es de 0,1 a 0,15" (de 2,54 a 3.81 mm). En otra forma de realización, esta distancia puede ser A/2, donde A es la longitud de onda de la onda viajera a la frecuencia de operación.
El plano de tierra 1602 está separado del conductor intersticial 1603 a través de un espaciador 1604. En una forma de realización, el espaciador 1604 es un espaciador de espuma o similar al aire. En una forma de realización, el espaciador 1604 comprende un espaciador de plástico.
Por encima del conductor intersticial 1603 se encuentra la capa dieléctrica 1605. En una forma de realización, la capa dieléctrica 1605 es de plástico. El propósito de la capa dieléctrica 1605 es retardar la velocidad de la onda viajera con respecto a la velocidad del espacio libre. En una forma de realización, la capa dieléctrica 1605 reduce la velocidad de la onda viajera en un 30 % con respecto al espacio libre. En una forma de realización, el intervalo de índices de refracción que son adecuados para la formación del haz son 1,2 -1,8, donde el espacio libre tiene por definición un índice de refracción igual a 1. Para conseguir este efecto se pueden utilizar otros materiales espaciadores dieléctricos, como por ejemplo plástico. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar materiales distintos del plástico siempre que logren el efecto de desaceleración de las ondas deseado. Como alternativa, se puede utilizar un material con estructuras distribuidas como dieléctrico 1605, como por ejemplo estructuras metálicas periódicas de sub-longitud de onda que se pueden mecanizar o definir de forma litográfica.
Una matriz de RF 1606 se encuentra por encima del dieléctrico 1605. En una forma de realización, la distancia entre el conductor intersticial 1603 y la matriz de RF 1606 es de 0,1 a 0,15" (de 2,54 a 3.81 mm). En otra forma de realización, esta distancia puede ser Aeff/2, donde Aeff es la longitud de onda efectiva en el medio en la frecuencia de diseño.
La antena incluye los lados 1607 y 1608. Los lados 1607 y 1608 están en ángulo para provocar que una onda viajera alimentada desde el pin coaxial 1601 se propague desde el área debajo del conductor intersticial 1603 (la capa espaciadora) al área encima del conductor intersticial 1603 (la capa dieléctrica) a través de reflexión. En una forma de realización, el ángulo de los lados 1607 y 1608 son ángulos de 45°. En una forma de realización alternativa, los lados 1607 y 1608 podrían ser sustituidos con un radio continuo para lograr el reflejo. Si bien la Figura 10 muestra lados en ángulo que tienen un ángulo de 45 grados, se pueden utilizar otros ángulos que logren la transmisión de señal desde la alimentación de nivel inferior a la alimentación de nivel superior. Es decir, dado que la longitud de onda efectiva en la alimentación inferior generalmente será diferente que en la alimentación superior, se podría utilizar alguna desviación de los ángulos ideales de 45° para ayudar a la transmisión desde el nivel de alimentación inferior al superior. Por ejemplo, en otra forma de realización, los ángulos de 45° se sustituyen por un solo escalón. Los escalones en un extremo de la antena rodean la capa dieléctrica, intersticialmente el conductor y la capa espaciadora. Los mismos dos escalones se encuentran en los otros extremos de estas capas.
En funcionamiento, cuando se alimenta una onda de alimentación desde el pin coaxial 1601, la onda viaja hacia afuera orientada concéntricamente desde el pin coaxial 1601 en el área entre el plano de tierra 1602 y el conductor intersticial 1603. Las ondas salientes concéntricamente se reflejan en los lados 1607 y 1608 y viajan hacia adentro en el área entre el conductor intersticial 1603 y la matriz de RF 1606. La reflexión desde el borde del perímetro circular hace que la onda permanezca en fase (es decir, es una reflexión en fase). La onda viajera es frenada por la capa dieléctrica 1605. En este punto, la onda viajera comienza a interactuar y excitarse con elementos en la matriz de RF 1606 para obtener la dispersión deseada.
Para finalizar la onda viajera, se incluye una terminación 1609 en la antena en el centro geométrico de la antena. En una forma de realización, la terminación 1609 comprende una terminación de pin (por ejemplo, un pin de 50 O). En otra forma de realización, la finalización 1609 comprende un absorbedor de RF que termina la energía no utilizada para evitar reflejos de esa energía no utilizada nuevamente a través de la estructura de alimentación de la antena. Estos podrían ser utilizados en la parte superior de la matriz de RF 1606.
La Figura 11 ilustra otra forma de realización del sistema de antena con una onda saliente. En referencia a la Figura 11, dos planos de tierra 1610 y 1611 son sustancialmente paralelos entre sí con una capa dieléctrica 1612 (por ejemplo, una capa de plástico, etc.) entre los planos de tierra. Los absorbedores de RF 1619 (por ejemplo, resistencias) acoplan los dos planos de tierra 1610 y 1611 entre sí. Un pin coaxial 1615 (por ejemplo, 50O) alimenta la antena. Una matriz de RF 1616 está encima de la capa dieléctrica 1612 y el plano de tierra 1611.
En funcionamiento, una onda de alimentación se alimenta a través del pin coaxial 1615 y viaja concéntricamente hacia afuera e interactúa con los elementos de la matriz de RF 1616.
La alimentación cilíndrica en ambas antenas de las Figuras 10 y 11 mejora el ángulo de servicio de la antena. En lugar de un ángulo de servicio de más o menos cuarenta y cinco grados de acimut (±45° Az) y más o menos veinticinco grados de elevación (±25° El), en una forma de realización, el sistema de antena tiene un ángulo de servicio de setenta y cinco grados (75°) desde la mira en todas las direcciones. Tal como ocurre con cualquier antena formadora de haz compuesta por muchos radiadores individuales, la ganancia general de la antena depende de la ganancia de los elementos que la constituyen, que a su vez dependen del ángulo. Cuando se utilizan elementos radiantes comunes, la ganancia general de la antena generalmente disminuye a medida que el haz se apunta más lejos del punto de mira. A 75 grados de diferencia de la mira, se espera una degradación significativa de la ganancia de aproximadamente 6 dB.
Las formas de realización de la antena que tienen una alimentación cilíndrica resuelven uno o más problemas. Estos incluyen simplificar drásticamente la estructura de alimentación en comparación con las antenas alimentadas con una red divisoria corporativa y, por lo tanto, reducir el volumen total requerido de antena y alimentación de antena; disminuir la sensibilidad a errores de fabricación y control al mantener un alto rendimiento del haz con controles más gruesos (que se extienden hasta el control binario simple); proporcionar un patrón de lóbulo lateral más ventajoso en comparación con las alimentaciones rectilíneas ya que las ondas de alimentación orientadas cilíndricamente dan como resultado lóbulos laterales espacialmente diversos en el campo lejano; y permitir que la polarización sea dinámica, lo que incluye permitir polarizaciones circulares izquierdas, circulares derechas y lineales, sin requerir un polarizador.
Matriz de elementos de dispersión de ondas
La matriz de RF 1606 de la Figura 10 y la matriz de RF 1616 de la Figura 11 incluyen un subsistema de dispersión de ondas que incluye un grupo de antenas de parche (es decir, dispersores) que actúan como radiadores. Este grupo de antenas de parche comprende una matriz de elementos metamateriales de dispersión (por ejemplo, elementos de antena de dispersión de superficie de metamaterial).
En una forma de realización, cada elemento de dispersión del sistema de antena es parte de una celda unitaria que consta de un conductor inferior, un sustrato dieléctrico y un conductor superior que incorpora un resonador inductivo-capacitivo eléctrico complementario ("LC eléctrico complementario" o "CELC") que está grabado o depositado sobre el conductor superior.
En una forma de realización, se inyecta un cristal líquido (LC) en el espacio alrededor del elemento de dispersión. El cristal líquido está encapsulado en cada celda unitaria y separa el conductor inferior asociado con una ranura de un conductor superior asociado con su parche. El cristal líquido tiene una permitividad que es una función de la orientación de las moléculas que componen en cristal líquido, y la orientación de las moléculas (y por tanto la permitividad) se puede controlar ajustando el voltaje de polarización a través del cristal líquido. Gracias a esta propiedad, el cristal líquido actúa como un interruptor que activa y desactiva la transmisión de energía de la onda guiada al CELC. Al activarse, el CELC emite una onda electromagnética similar a una pequeña antena dipolar.
Controlar el grosor del LC aumenta la velocidad de conmutación del haz. Una reducción del cincuenta por ciento (50%) en la distancia entre el conductor inferior y el superior (el grosor del cristal líquido) da como resultado un aumento de cuatro veces en la velocidad. En otra forma de realización, el grosor del cristal líquido da como resultado una velocidad de conmutación del haz de aproximadamente catorce milisegundos (14 ms). En una forma de realización, el LC se dopa de una manera bien conocida en la técnica para mejorar la capacidad de respuesta de modo que se pueda cumplir un requisito de siete milisegundos (7 ms).
El elemento CELC responde a un campo magnético que se aplica en paralelo al plano del elemento CELC y perpendicular al complemento de espacio del CELC. Cuando se aplica un voltaje al cristal líquido en la celda unitaria de dispersión de metamaterial, el componente del campo magnético de la onda guiada induce una excitación magnética del CELC, que, a su vez, produce una onda electromagnética en la misma frecuencia que la onda guiada.
La fase de la onda electromagnética generada por un solo CELC se puede seleccionar mediante la posición del CELC en el vector de la onda guiada. Cada celda genera una onda en fase con la onda guiada paralela al CELC. Dado que los CELC son más pequeños que la longitud de onda, la onda de salida tiene la misma fase que la fase de la onda guiada al pasar por debajo del CELC.
En una forma de realización, la geometría de alimentación cilíndrica de este sistema de antena permite que los elementos de CELC se posicionen en ángulos de cuarenta y cinco grados (45°) con respecto al vector de la onda en la alimentación de ondas. Esta posición de los elementos permite controlar la polarización de la onda de espacio libre generada o recibida por los elementos. En una forma de realización, los CELC están dispuestos con una separación entre elementos que es menor que la longitud de onda del espacio libre de la frecuencia operativa de la antena. Por ejemplo, si hay cuatro elementos de dispersión por longitud de onda, los elementos en la antena de transmisión de 30 GHz serán de aproximadamente 2,5 mm (es decir, 1/4 de la longitud de onda de espacio libre de 10 mm de 30 GHz).
En una forma de realización, los CELC se implementan con antenas de parche que incluyen un parche ubicado sobre una ranura con cristal líquido entre los dos. En este sentido, la antena de metamaterial actúa como una guía de ondas ranurada (dispersora). Con una guía de ondas ranurada, la fase de la onda de salida depende de la ubicación de la ranura en relación con la onda guiada.
Colocación de celdas
En una forma de realización, los elementos de antena se colocan en la apertura de la antena de alimentación cilíndrica de una manera que permite un circuito de accionamiento de matriz sistemático. La colocación de las celdas incluye la colocación de los transistores para la unidad de matriz. La Figura 12 ilustra una forma de realización de la colocación de los circuitos de control de matriz con respecto a los elementos de antena. En referencia a la Figura 12, el controlador de fila 1701 está acoplado a los transistores 1711 y 1712, a través de las señales de selección de fila Row1 y Row2, respectivamente, y el controlador de columna 1702 está acoplado a los transistores 1711 y 1712 a través de la señal de selección de columna Column1. El transistor 1711 también está acoplado al elemento de antena 1721 a través de la conexión al parche 1731, mientras que el transistor 1712 está acoplado al elemento de antena 1722 a través de la conexión al parche 1732.
En un enfoque inicial para llevar a cabo un circuito de accionamiento matricial en la antena de alimentación cilíndrica con celdas unitarias colocadas en una cuadrícula no regular, se llevan a cabo dos pasos. En el primer paso, las celdas se colocan en anillos concéntricos y cada una de las celdas se conecta a un transistor que se coloca al lado de la celda y actúa como un interruptor para accionar cada celda por separado. En el segundo paso, se construye el circuito de control de matriz para conectar cada transistor con una dirección exclusiva tal como lo requiere el enfoque de control de matriz. Debido a que el circuito controlador de la matriz está construido con trazas de fila y columna (similar a las pantallas LCD), pero las celdas están colocadas en anillos, no existe una forma sistemática de asignar una dirección exclusiva a cada transistor. Este problema de mapeo da como resultado un circuito muy complejo para cubrir todos los transistores y lleva a un aumento significativo en la cantidad de trazas físicas para lograr el enrutamiento. Debido a la alta densidad de celdas, esas trazas perturban el rendimiento de RF de la antena debido al efecto de acoplamiento. Además, debido a la complejidad de las trazas y la alta densidad de empaquetamiento, el enrutamiento de las trazas no se puede lograr mediante herramientas de diseño disponibles comercialmente.
En una forma de realización, el circuito de control de la matriz se predefine antes de colocar las celdas y los transistores. Esto garantiza un número mínimo de trazas necesarias para controlar todas las celdas, cada una de ellas con una dirección exclusiva. Esta estrategia reduce la complejidad de los circuitos de accionamiento y simplifica el enrutamiento, lo que posteriormente mejora el rendimiento de RF de la antena.
Más específicamente, en un enfoque, en el primer paso, las celdas se colocan en una cuadrícula rectangular regular compuesta de filas y columnas que describen la dirección exclusiva de cada celda. En el segundo paso, las celdas se agrupan y se transforman en círculos concéntricos manteniendo su dirección y conexión con las filas y columnas tal como se ha definido en el primer paso. Un objetivo de esta transformación no es sólo colocar las celdas en anillos, sino también mantener la distancia entre las celdas y la distancia entre los anillos constante en toda la apertura. Para lograr este objetivo, existen varias formas de agrupar las celdas.
En una forma de realización, se utiliza un paquete TFT para permitir la colocación y la dirección exclusiva en la unidad de matriz. La Figura 13 ilustra una forma de realización de un paquete TFT. Haciendo referencia a la Figura 13, se muestra un TFT y un condensador de retención 1803 con puertos de entrada y salida. Existen dos puertos de entrada conectados a las trazas 1801 y dos puertos de salida conectados a las trazas 1802 para conectar los TFT entre sí utilizando las filas y columnas. En una forma de realización, las trazas de filas y columnas se cruzan en ángulos de 90° para reducir, y potencialmente minimizar, el acoplamiento entre las trazas de filas y columnas. En una forma de realización, los rastros de filas y columnas se encuentran en capas diferentes.
Un ejemplo de un sistema de comunicación dúplex completo
En otra forma de realización, las aperturas de antena combinadas se utilizan en un sistema de comunicación dúplex completo. La Figura 14 es un diagrama de bloques de una forma de realización de un sistema de comunicación que tiene rutas de transmisión y recepción simultáneas. Si bien solo se muestran una ruta de transmisión y una ruta de recepción, el sistema de comunicación puede incluir más de una ruta de transmisión y/o más de una ruta de recepción.
En referencia a la Figura 14, la antena 1401 incluye dos matrices de antenas intercaladas espacialmente que pueden operar independientemente para transmitir y recibir simultáneamente en diferentes frecuencias tal como se ha descrito anteriormente. En una forma de realización, la antena 1401 está acoplada al diplexor 1445. El acoplamiento puede ser por medio de una o más redes de alimentación. En una forma de realización, en el caso de una antena de alimentación radial, el diplexor 1445 combina las dos señales y la conexión entre la antena 1401 y el diplexor 1445 es una única red de alimentación de banda ancha que puede transportar ambas frecuencias.
El diplexor 1445 está acoplado a un convertidor reductor de ruido (LNB) 1427, que realiza una función de filtrado de ruido y una función de conversión reductora y amplificación de una manera bien conocida en la técnica. En una forma de realización, el LNB 1427 se encuentra en una unidad exterior (ODU). En otra forma de realización, el LNB 1427 está integrado en el aparato de antena. El LNB 1427 está acoplado a un módem 1460, que está acoplado al sistema informático 1440 (por ejemplo, un sistema informático, un módem, etc.).
El módem 1460 incluye un convertidor analógico-digital (ADC) 1422, que está acoplado al LNB 1427, para convertir la salida de señal recibida desde el diplexor 1445 en formato digital. Una vez convertida a formato digital, la señal es demodulada por el demodulador 1423 y es decodificada por el decodificador 1424 para obtener los datos codificados en la onda recibida. A continuación, los datos decodificados se envían al controlador 1425, que los envía al sistema informático 1440.
El módem 1460 también incluye un codificador 1430 que codifica los datos que se van a transmitir desde el sistema informático 1440. Los datos codificados son modulados por el modulador 1431 y a continuación son convertidos a analógicos por el convertidor digital a analógico (DAC) 1432. A continuación, la señal analógica se filtra mediante un BUC (amplificador de paso alto y conversión ascendente) 1433 y se envía a un puerto del diplexor 1445. En una forma de realización, el BUC 1433 se encuentra en una unidad exterior (ODU).
El diplexor 1445 que funciona de una manera bien conocida en la técnica proporciona la señal de transmisión a la antena 1401 para su transmisión.
El controlador 1450 controla la antena 1401, que incluye las dos matrices de elementos de antena en la única apertura física combinada.
El sistema de comunicación se modificaría para incluir el combinador/árbitro descrito anteriormente. En tal caso, el combinador/árbitro se sitúa después del módem pero antes del BUC y el LNB.
Debe tenerse en cuenta que el sistema de comunicación dúplex completo que se muestra en la Figura 14 tiene varias aplicaciones, incluidas, pero sin limitarse a, la comunicación por Internet, la comunicación con vehículos (incluida la actualización de software), etc.
En este documento se describen varias formas de realización de ejemplo.
El ejemplo 1 es un aparato de antena de satélite portátil que comprende una antena de panel plano y un contenedor para alojar la antena, en que el contenedor tiene al menos un material transparente de radiofrecuencia (RF) a través del cual la antena puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite.
El ejemplo 2 es el aparato de antena del ejemplo 1 que puede incluir opcionalmente que el al menos un material transparente a RF comprenda una tapa del contenedor.
El ejemplo 3 es el aparato de antena del ejemplo 2 que puede incluir opcionalmente que la tapa sea operable como un radomo de la antena.
El ejemplo 4 es el aparato de antena del ejemplo 1 que puede incluir opcionalmente que el al menos un material transparente a RF comprenda plástico o fibra de vidrio.
El ejemplo 5 es el aparato de antena del ejemplo 1 que puede incluir opcionalmente que el al menos un material transparente a RF esté ajustado a frecuencias en las que la antena está diseñada para operar.
El ejemplo 6 es el aparato de antena del ejemplo 1 que puede incluir opcionalmente que el al menos un material transparente a RF tenga una forma convexa con respecto a una superficie de la antena a través de la cual la antena transmite y recibe las comunicaciones por satélite.
El ejemplo 7 es el aparato de antena del ejemplo 1 que puede incluir opcionalmente que una porción expuesta externamente del al menos un material transparente a RF tenga un revestimiento hidrófobo.
El ejemplo 8 es el aparato de antena del ejemplo 1 que puede incluir opcionalmente que la antena sea operable para transmitir y recibir comunicaciones por satélite a través de al menos un material transparente a RF durante el funcionamiento de contenedor cerrado cuando el contenedor está cerrado.
El ejemplo 9 es un aparato de antena de satélite portátil que comprende una antena de panel plano y un contenedor para alojar la antena, en que el contenedor tiene al menos una tapa transparente a RF a través de la cual la antena puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite, en donde la tapa comprende un material que está a una distancia predeterminada de la superficie de la antena y está ajustado a frecuencias en las que la antena está diseñada para operar, en donde la antena puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite a través de la al menos una tapa transparente a RF para el funcionamiento con contenedor cerrado cuando el contenedor está cerrado.
El ejemplo 10 es el aparato de antena del ejemplo 9 que puede incluir opcionalmente que la tapa sea operable como un radomo de la antena.
El ejemplo 11 es el aparato de antena del ejemplo 9 que puede incluir opcionalmente que el al menos un material transparente a RF comprenda plástico o fibra de vidrio.
El ejemplo 12 es el aparato de antena del ejemplo 9 que puede incluir opcionalmente que el al menos un material transparente a RF tenga una forma convexa con respecto a una superficie de la antena a través de la cual la antena transmite y recibe las comunicaciones por satélite.
El ejemplo 13 es el aparato de antena del ejemplo 9 que puede incluir opcionalmente que una porción expuesta externamente del al menos un material transparente a RF tenga un revestimiento hidrófobo.
El ejemplo 14 es el aparato de antena del ejemplo 9 que puede incluir opcionalmente que el material tenga un grosor que proporcione una carcasa protectora y una estructura de soporte para el contenedor como estuche de tránsito sin impedir la transmisión de RF.
El ejemplo 15 es el aparato de antena del ejemplo 9 que puede incluir opcionalmente un sistema de red autónomo y de despliegue rápido.
Algunas partes de las descripciones detalladas anteriores se presentan en términos de algoritmos y representaciones simbólicas de operaciones sobre bits de datos dentro de la memoria de una computadora. Estas descripciones y representaciones algorítmicas son los medios utilizados por los expertos en la técnica de procesamiento de datos para transmitir de la manera más eficaz la esencia de su trabajo a otros expertos en la materia. Un algoritmo se concibe en el presente documento, y en general, como una secuencia de pasos consistente que conduce a un resultado deseado. Los pasos son aquellos que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Generalmente, si bien no necesariamente, estas cantidades toman la forma de señales eléctricas o magnéticas capaces de ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y manipuladas de otro modo. Ha resultado conveniente en algunas ocasiones, principalmente por razones de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similares.
Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que todos estos términos y otros similares deben asociarse con las cantidades físicas apropiadas y son simplemente etiquetas convenientes que se aplican a dichas cantidades. A menos que se indique específicamente lo contrario, tal como resulta evidente en la siguiente descripción, se entiende que en toda la descripción, las discusiones que utilizan términos como por ejemplo "procesamiento", "computación", "calcular", "determinar", "mostrar" o similares, se refieren a la acción y los procesos de un sistema informático, o un dispositivo informático electrónico similar, que manipula y transforma datos representados como cantidades físicas (electrónicas) dentro de los registros y memorias del sistema informático en otros datos representados de manera similar como cantidades físicas dentro de las memorias o registros del sistema informático u otros dispositivos similares de almacenamiento, transmisión o visualización de información.
La presente invención también se refiere a aparatos para realizar las operaciones descritas en el presente documento. Este aparato puede estar construido especialmente para los fines requeridos o puede comprender una computadora de propósito general activada o reconfigurada selectivamente por un programa de computadora almacenado en la computadora. Un programa de computadora de este tipo puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por computadora, como por ejemplo, pero sin limitarse a, cualquier tipo de disco, incluidos disquetes, discos ópticos, CD-ROM y discos magnético-ópticos, memorias de solo lectura (ROM), memorias de acceso aleatorio (RAM), EPROM, e Ep ROM, tarjetas magnéticas u ópticas o cualquier tipo de medio adecuado para almacenar instrucciones electrónicas, y cada uno acoplado a un bus de sistema de computadora.
Los algoritmos y visualizaciones presentados en este documento no están relacionados inherentemente con ninguna computadora u otro aparato en particular. Se pueden utilizar varios sistemas de propósito general con programas de acuerdo con las enseñanzas aquí contenidas, o puede resultar conveniente construir aparatos más especializados para realizar los pasos del método requeridos. La estructura requerida para una variedad de estos sistemas aparecerá en la descripción a continuación. Además, la presente invención no se describe con referencia a ningún lenguaje de programación en particular. Se apreciará que se pueden utilizar una variedad de lenguajes de programación para implementar las enseñanzas de la invención tal como se describe en el presente documento.
Un medio legible por máquina incluye cualquier mecanismo para almacenar o transmitir información en una forma legible por una máquina (por ejemplo, una computadora). Por ejemplo, un medio legible por máquina incluye memoria de sólo lectura ("ROM"); memoria de acceso aleatorio ("RAM"); medios de almacenamiento de disco magnético; medios de almacenamiento óptico; dispositivos de memoria flash; etc.
Si bien muchas alteraciones y modificaciones de la presente invención sin duda serán evidentes para una persona con conocimientos ordinarios en la materia después de haber leído la descripción anterior, debe entenderse que cualquier forma de realización particular mostrada y descrita a modo de ilustración no pretende de ninguna manera considerarse limitativa. Por lo tanto, las referencias a detalles de varias formas de realización no pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones, que en sí mismas enumeran únicamente aquellas características consideradas como esenciales para la invención.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato de antena de satélite portátil que comprende: una antena de panel plano (102); y un contenedor (110) para alojar la antena (102), en que el contenedor (110) tiene al menos un material transparente a radiofrecuencia (RF) a través del cual la antena (102) puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite, en donde el al menos un material transparente a Rf comprende una tapa (101) del contenedor (110) que está a una distancia de la antena de panel plano y es extraíble desde encima de la antena (102) con el fin de abrir el contenedor (110) para un funcionamiento en el cual la antena puede operar con el fin de transmitir y recibir comunicaciones por satélite cuando el contenedor está abierto, en donde la antena (102) puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite a través del al menos un material transparente a RF durante el funcionamiento del contenedor cerrado cuando el contenedor (110) está cerrado.
  2. 2. El aparato definido en la reivindicación en que el al menos un material transparente a RF comprende plástico o fibra de vidrio.
  3. 3. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en que el al menos un material transparente a RF está ajustado a frecuencias en las que la antena (102) está diseñada para operar.
  4. 4. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en que el al menos un material transparente a RF tiene una forma convexa con respecto a una superficie de la antena (102) a través de la cual la antena (102) transmite y recibe las comunicaciones por satélite.
  5. 5. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en que una porción expuesta externamente del al menos un material transparente a RF tiene un revestimiento hidrófobo.
  6. 6. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en que la tapa (101) comprende un material que está a una distancia predeterminada de la superficie de la antena (102) cuando el contenedor está cerrado y ajustado a frecuencias en las que la antena (102) está diseñada para operar, en que la antena (102) puede operar para transmitir y recibir comunicaciones por satélite a través de la al menos una tapa transparente a RF (101) para el funcionamiento de contenedor cerrado cuando el contenedor (110) está cerrado.
  7. 7. El aparato definido en la reivindicación 6 en que el al menos un material transparente a RF comprende plástico o fibra de vidrio.
  8. 8. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en que el al menos un material transparente a RF tiene una forma convexa con respecto a una superficie de la antena (102) a través de la cual la antena (102) transmite y recibe las comunicaciones por satélite.
  9. 9. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en que una porción expuesta externamente del al menos un material transparente a RF tiene un revestimiento hidrófobo.
  10. 10. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en que el material tiene un grosor que proporciona una carcasa protectora y una estructura de soporte para el contenedor (110) como estuche de tránsito sin impedir la transmisión de RF.
  11. 11. El aparato definido en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, que comprende además un sistema de red autónomo y de despliegue rápido.
  12. 12. El aparato definido en la reivindicación 1, en que la tapa (101) está separada de la antena (102) de tal manera que las reflexiones de la tapa causadas por la tapa (101) no interactúan destructivamente con los campos en la antena (102) durante el funcionamiento del contenedor cerrado.
  13. 13. El aparato definido en la reivindicación 1, en que la tapa (101) está separada de la antena (102) por 1,0 longitudes de onda de modo que las reflexiones de la tapa causadas por la tapa (101) interactúan de manera constructiva con los campos en la antena (102) durante el funcionamiento del contenedor cerrado.
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