IT202000007681A1 - Trasduttore ortomodo per antenna e antenna per satelliti - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"TRASDUTTORE ORTOMODO PER ANTENNA E ANTENNA PER SATELLITI"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce a un trasduttore ortomodo per un?antenna per satelliti, e a un?antenna per satelliti che comprende lo stesso trasduttore ortomodo. In particolare i satelliti per cui ? prevista l?antenna sono del tipo miniaturizzato e modulare, noto con il nome di cubesat.

STATO DELLA TECNICA

? noto da tempo l?impegno per ridurre le dimensioni e il peso dei satelliti, in modo da rendere il loro lancio nello spazio pi? facile e soprattutto meno costoso. Per via dei costi, in fatti, il lancio di satelliti classici, con grandi dimensioni, ? accessibile a pochissime agenzie nazionali o sopranazionali.

Con l?avanzamento dell?ingegnerizzazione dei satelliti miniaturizzati si ? giunto a satelliti di dimensioni dell?ordine della decina di centimetri, e di peso minore di un chilogrammo. Tali satelliti sono denominati picosatelliti.

Tra i picosatelliti ? noto il cosiddetto cubesat, un satellite di forma cubica, i cui lati sono lunghi 10 cm. Il cubesat, oltre ad essere di dimensioni e di peso molto contenuti, presenta anche il vantaggio di essere modulare, ovvero ? possibile assemblare pi? esemplari di cubesat per ottenere un picosatellite di forma e dimensioni adattabili a seconda delle esigenze.

Ovviamente, per ottenere dei satelliti miniaturizzati che possano essere performanti, ? necessario anche miniaturizzare la componentistica interna, in particolare il circuito elettronico per il trattamento dei segnali e l?antenna, senza influire sulle prestazioni del sistema. Anzi, con le missioni di esplorazione spaziale che prevedono di inviare satelliti e robot sempre pi? lontano, ? pure auspicabile avere un materiale con prestazioni sempre pi? elevate.

A titolo di esempio delle prestazioni attese, ad oggi i satelliti devono funzionare nelle bande di frequenza K e Ka, e bilanci di collegamento di missioni attuali prevedono un guadagno minimo dell?antenna del satellite che sia superiore a 20dBi alla frequenza minima, generalmente 17,8 GHz.

Inoltre i satelliti, in particolare la loro antenna, deve essere in grado di funzionare sia in ricezione che in trasmissione. In ricezione, l?antenna riceve normalmente un segnale con polarizzazione circolare e deve essere in grado di separare il segnale ricevuto in due segnali con polarizzazioni lineari. Vice versa, in trasmissione l?antenna deve trattare due segnali con polarizzazioni lineari e trasmettere un segnale con polarizzazione circolare.

Per svolgere questa funzione specifica le antenne sono dotate di un polarizzatore e di un trasduttore di tipo ortomodo. Genericamente questo tipo di trasduttore comprende due porte per segnali monomodali, con polarizzazioni dei segnali ortogonali tra loro, e una porta in comune che consente la propagazione dei due segnali monomodali precedentemente menzionati. Un trasduttore ortomodo di questo tipo ? descritto nella domanda di brevetto EP 2600465. Tali trasduttori talvolta possono essere difficili da integrare all? interno dei satelliti miniaturizzati, a maggior ragione nei cubesat.

Un altro limite dei trasduttori ortomodo noti ? che funzionano a frequenza unica, ovvero sono in grado di separare i segnali in due polarizzazioni diverse ma sempre alla stessa frequenza e su una limitata larghezza di banda di frequenza.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare un trasduttore ortomodo nonch? un?antenna che possano superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di realizzare un trasduttore ortomodo che sia di dimensioni e peso contenuti.

Nell?ambito di questo compito, un altro scopo del trovato ? quello di realizzare un trasduttore ortomodo che abbia prestazioni conforme alle esigenze date dai bilanci di collegamento.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di realizzare un?antenna per satelliti che possa essere integrata nei satelliti miniaturizzati, in particolare nei cubesat, pur mantenendo prestazioni elevate.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, si descrive un trasduttore ortomodo, nonch? un?antenna per satelliti, che superano i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti.

In accordo con forme di realizzazione, ? previsto un trasduttore ortomodo comprendente un corpo guida d?onda preferibilmente cilindrico, che funge da guida d?onda. Tale corpo guida d?onda ? esteso lungo un asse longitudinale e comprende una prima estremit? e una seconda estremit?. Tale seconda estremit? ? atta a essere connessa con il resto dell?antenna, ad esempio un polarizzatore.

Il trasduttore ortomodo comprende una prima porta, atta a essere connessa a un circuito elettronico. Tale prima porta ? connessa direttamente alla prima estremit? del corpo guida d?onda.

Il trasduttore ortomodo comprende anche un corpo di giunzione, preferibilmente a forma di piastra, ovvero avente estensione superficiale maggiore del suo spessore. Il corpo di giunzione presenta una prima estremit?, affacciata alla prima estremit? del corpo guida d?onda, e una seconda estremit?, affacciata alla seconda estremit? del corpo guida d?onda. Il corpo di giunzione ? vantaggiosamente disposto parallelo al corpo guida d?onda.

Il trasduttore ortomodo ? provvisto di almeno una giunzione che connette il corpo di giunzione al corpo guida d?onda. La giunzione ? connessa al corpo guida d?onda in corrispondenza di una zona di giunzione.

Secondo forme di realizzazione, la giunzione si estende almeno in parte lungo una direzione ortogonale all?asse del corpo guida d?onda cilindrico. ? vantaggioso prevedere che il trasduttore ortomodo comprenda due giunzioni connesse al corpo guida d?onda in corrispondenza di due zone di giunzione simmetriche tra loro rispetto all?asse longitudinale del corpo guida d?onda, ovvero diametralmente opposte l?una rispetto all?altra.

Secondo forme di realizzazione, le due giunzioni sono simmetriche rispetto a un piano di simmetria che comprende l?asse longitudinale del corpo guida d?onda.

Il trasduttore ortomodo comprende anche una seconda porta, atta a essere connessa a un circuito elettronico, e connessa direttamente alla prima estremit? del corpo di giunzione.

Preferibilmente la prima porta ? connessa alla prima estremit? del corpo guida d?onda mediante una prima porzione di transizione configurata a gradini, ovvero che comprende una pluralit? di sezioni di dimensione laterale progressivamente crescente. Ancora pi? preferibilmente almeno parte delle suddette sezioni hanno anche una forma progressivamente variante, in modo da collegare la prima porta di sezione rettangolare con il corpo guida d?onda di sezione circolare.

Vantaggiosamente la seconda porta ? connessa al corpo di giunzione mediante una seconda porzione di transizione configurata a gradini, ovvero che comprende una pluralit? di sezioni di dimensione laterale progressivamente crescente.

Vantaggiosamente, il trasduttore ortomodo un dicroico, configurato per separare le frequenze, ovvero configurato per consentire il passaggio di segnali con frequenza inferiore a una frequenza di soglia, e riflettere i segnali con una frequenza maggiore alla frequenza di soglia, o viceversa. Ancora pi? vantaggiosamente il separatore dicroico ? configurato per separare anche le polarizzazioni.

Preferenzialmente, il separatore dicroico comprende un organo di riflessione dicroico, atto a riflettere selettivamente una predetermina banda di frequenza.

Secondo un aspetto, ? prevista un?antenna per satelliti, in particolare per picosatelliti, comprendente un trasduttore ortomodo, un polarizzatore connesso al trasduttore ortomodo, e un organo di captazione connesso al polarizzatore.

Preferibilmente il trasduttore ortomodo ? del tipo sopra descritto. In altre parole, preferibilmente il trasduttore ortomodo comprende un corpo guida d?onda esteso lungo un asse longitudinale tra una prima estremit? e una seconda estremit?, una prima porta connessa alla prima estremit? del corpo guida d?onda e atta a essere connessa a un circuito elettronico, un corpo di giunzione comprendente una prima estremit?, affacciata alla prima estremit? del corpo guida d?onda, e una seconda estremit?, affacciata alla seconda estremit? del corpo guida d?onda, almeno una giunzione connessa sia al corpo di giunzione, sia al corpo guida d?onda in corrispondenza di una zona di giunzione, e una seconda porta connessa alla prima estremit? del corpo di giunzione, e atta a essere connessa a un circuito elettronico.

Vantaggiosamente il polarizzatore comprende un corpo cavo a sezione rettangolare o quadrata, quindi comprendente quattro superfici longitudinali affacciate due a due.

Preferibilmente il polarizzatore ? corrugato su una prima superficie longitudinale. Ancora pi? preferibilmente il polarizzatore ? corrugato anche su una seconda superficie longitudinale, vantaggiosamente controfacciata alla prima parete longitudinale corrugata.

Preferenzialmente, ciascuna parete corrugata comprende una pluralit? di setti trasversali i quali si estendono verso l?interno del polarizzatore cavo, definendo dei setti di deviazione. I setti trasversali sono paralleli tra loro. Preferibilmente sono presenti almeno due setti trasversali di estremit? e almeno un setto centrale.

? vantaggioso prevedere che i setti trasversali abbiano una sezione sostanzialmente rettangolare. E ancora pi? vantaggioso prevedere che i setti trasversali estendentisi da una stessa superficie longitudinale abbiano una profondit?, o estensione, progressivamente variabile l?uno rispetto all?altro, andando da un setto di estremit? al setto centrale. Il setto pi? profondo, ovvero il setto con maggiore estensione, ? preferibilmente il setto centrale.

Preferibilmente la superficie longitudinale corrugata del polarizzatore ? disposta in direzione longitudinale rispetto al corpo guida d?onda del trasduttore ortomodo e inclinata rispetto all?orientazione delle porte. La superficie longitudinale corrugata ? vantaggiosamente inclinata di un angolo di 45? rispetto all? orientazione delle porte, per ottenere la polarizzazione circolare a partire dalle due polarizzazioni lineari.

Secondo forme di realizzazione, l?organo di captazione comprende un corpo con un profilo sagomato che raccorda due sezioni cilindriche, una connessa al polarizzatore e l?altra all?apertura radiante, con una sezione via via crescente. Secondo forme di realizzazione, il profilo sagomato segue un andamento sostanzialmente esponenziale, o paraboloide, o una curva composita.

Per poter operare con alte prestazioni di radiazione su una banda di frequenza molto estesa, tipicamente superiore al 50%, la superficie interna dell?organo di captazione ? preferenzialmente corrugata. In particolare la superficie interna comprende una pluralit? di alette circolari disposte parallele tra loro.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 ? una vista in prospettiva di un?antenna secondo la presente descrizione;

- le fig. 2A e 2B sono una vista in prospettiva di un trasduttore ortomodo dell?antenna di fig. 1, e una vista in prospettiva dello stesso trasduttore ortomodo in sezione parziale;

- la fig. 3 ? una vista in prospettiva di un polarizzatore dell?antenna di fig.

1 ;

- la fig. 3 A ? una vista in sezione lungo il piano III-III di fig. 3;

- le fig. 4A e 4B sono una vista in prospettiva di una sezione di un organo di captazione dell?antenna di fig. 1, e una vista in sezione di una parte dello stesso organo di captazione; e

- le fig. 5 A e 5B sono viste in prospettiva di due dettagli dell?antenna di fig. 1.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio ? fornito a titolo di illustrazione del trovato e non ? inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, una o pi? caratteristiche illustrate o descritte, in quanto facenti parte di una forma di realizzazione, potranno essere variate o adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre ulteriori forme di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sar? comprensivo di tali possibili modifiche e varianti.

Prima di descrivere le forme di realizzazione, si chiarisce, inoltre, che la presente descrizione non ? limitata nella sua applicazione ai dettagli costruttivi e di disposizione dei componenti come descritti nella seguente descrizione utilizzando le figure allegate. La presente descrizione pu? prevedere altre forme di realizzazione ed essere realizzata o messa in pratica in altri svariati modi. Inoltre, si chiarisce che la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini descrittivi e non deve essere considerata come limitante.

Nella fig. 1 ? rappresentata un?antenna per satelliti, in particolare per picosatelliti, secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, e indicata nel suo insieme con il numero 10.

L?antenna 10 ? atta a essere connessa a un circuito elettronico, ad esempio di tipo trasmettitore e ricevitore di segnali elettromagnetici. L?antenna 10 comprende un trasduttore ortomodo 20, atto a essere connesso al suddetto circuito elettronico, un polarizzatore 30, connesso al trasduttore ortomodo 20, e un organo di captazione 40, connesso al polarizzatore 30. Vantaggiosamente il trasduttore ortomodo 20, il polarizzatore 30 e l?organo di captazione 40 sono connessi direttamente tra loro.

Vantaggiosamente l?antenna 10 comprende anche una prima transizione di guida d?onda 50 e una seconda transizione di guida d?onda 60 disposte tra il polarizzatore 30 e il trasduttore ortomodo 20, e tra il polarizzatore 30 e l?organo di captazione 40, rispettivamente.

Si noti che i componenti dell?antenna 10 sono disposti allineati tra loro e definiscono un asse di sviluppo X dell?antenna 10, lungo il quale l?antenna 10 ? estesa (fig. 1). Tali componenti sono stati progettati in modo che, una volta assemblati, l?antenna 10 abbia una lunghezza totale non superiore a 30 cm. In tal modo, l?antenna 10 pu? essere contenuta in tre moduli allineati di cubesat di 10 cm di lato.

Il trasduttore ortomodo 20 comprende un corpo guida d?onda 21 connesso, in corrispondenza di una sua prima estremit? 21 A, a una porta 22 per il passaggio di un segnale elettromagnetico (fig. 2A). Tale porta 22 ? atta a essere connessa direttamente con un circuito elettronico. Il corpo guida d?onda 21 ha anche una seconda estremit? 21B, opposta alla prima, atta a collegarsi con il trasduttore 30, come illustrato in fig. 1.

Si noti che il corpo guida d?onda 21 ha una forma allungata estesa, in uso, lungo l?asse di sviluppo X dell?antenna 10. Almeno parte del corpo guida d?onda 21 funge da guida d?onda, sia per le onde in ricezione dall?antenna, e quindi provenienti dal polarizzatore 30, sia per le onde in trasmissione dall?antenna, e quindi provenienti dal circuito elettronico.

Come si vede dalla fig. 2A, la prima porta 22 ha una superficie di estremit? 22A rettangolare il cui lato lungo ? orientato lungo una prima direzione DI, rappresentata verticalmente nella figura.

Preferibilmente la porta 22 ha un corpo cuboide, ovvero a forma di parallelepipedo le cui facce sono rettangolari.

Il trasduttore ortomodo 20 comprende anche un corpo di giunzione 23 vantaggiosamente a forma di piastra sagomata e disposto parallelamente al corpo guida d?onda 21. Il corpo di giunzione 23 ? connesso al corpo guida d?onda 21 mediante almeno una giunzione 24, preferibilmente due, come illustrato nelle fig. 2 A e 2B.

Secondo forme di realizzazione, il corpo di giunzione 23 e le giunzioni 24 definiscono una forma a ?T?, in cui le due giunzioni 24 si estendono in direzione ortogonale, e su lati opposti rispetto a una porzione longitudinale centrale.

Le giunzioni 24 hanno preferibilmente una forma sostanzialmente a C arrotondata, con concavit? rivolta verso l?interno rispetto al trasduttore ortomodo 20, e una sezione a forma rettangolare. Esse si estendono dal corpo di giunzione 23 e sono connesse solidali al corpo guida d?onda 21 in modo da garantire un contatto sia con il corpo di giunzione 23 che con il corpo guida d?onda 21 .

Preferibilmente le giunzioni 24 sono simmetriche tra loro rispetto a un piano che comprende l?asse longitudinale del corpo guida d?onda 21, che nel caso presente coincide con l?asse di sviluppo X dell?antenna 10. Pi? preferibilmente, il piano di simmetria comprende anche un asse longitudinale mediano del corpo di giunzione 23. Ancora pi? preferibilmente le giunzioni 24 entrano in contatto con il corpo guida d?onda 21 in corrispondenza di due zone di giunzione 2 1C della superficie esterna del corpo guida d?onda 21 simmetriche tra loro rispetto all?asse longitudinale dello stesso corpo guida d?onda 21.

Il corpo di giunzione 23 comprende una prima estremit? 23A disposta sostanzialmente affacciata alla prima estremit? 21 A del corpo guida d?onda 21, e di sezione a forma rettangolare, e una seconda estremit? 23B disposta sostanzialmente affacciata alla seconda estremit? 21B del corpo guida d?onda 21. Alla prima estremit? 23 A del corpo di giunzione 23 ? connessa una seconda porta 25 per il passaggio di un segnale elettromagnetico (f?g. 2 A), anch?essa comprendente un corpo preferibilmente cuboide e quindi presentante una superficie di estremit? 25 A di forma rettangolare. La seconda porta 25 ? atta a essere direttamente connessa al circuito elettronico.

La superficie di estremit? 25A (ovvero il suo lato lungo) della seconda porta 25 ? orientata lungo una seconda direzione D2, opportunamente ortogonale alla prima direzione D1. Si noti che le superfici estremali 22A, 25A della prima e della seconda porta 22, 25 sono disposte parallelamente tra loro, in questo esempio sono entrambe ortogonali all?asse di sviluppo X dell?antenna 10.

Il trasduttore ortomodo 20 comprende preferibilmente un primo connettore di transizione 26 conformato a gradini che connette reciprocamente la prima porta 22 e il corpo guida d?onda 21. Tale connettore comprende preferenzialmente una pluralit? di sezioni 26A di dimensione laterale decrescente andando dal corpo guida d?onda 21 alla prima porta 22, in modo da convergere gradualmente verso la prima porta 22.

Secondo forme di realizzazione, il primo connettore di transizione 26 ? anche configurato per fungere da transizione di forma tra il corpo guida d?onda 21, di sezione circolare, e la prima porta 22, di sezione rettangolare. In particolare, le sezioni 26A del primo connettore di transizione 26 hanno anche forme progressivamente variabili con i bordi composti da tratti rettilinei con i bordi arrotondati, i tratti rettilinei crescendo progressivamente in lunghezza a scapito dei bordi arrotondati fino a scomparsa di questi ultimi.

Pi? precisamente, la prima sezione 26A in contatto con la prima estremit? 21 A del corpo guida d?onda, ha un bordo sostanzialmente circolare con quattro tratti rettilinei, contrapposti due a due e regolarmente distribuiti, di lunghezza contenuta. La dimensione laterale della prima sezione 26A ? leggermente minore della dimensione laterale, ovvero il diametro, del corpo guida d?onda 21.

La seconda sezione 26A, direttamente a contatto con la prima, riprende la stessa forma esterna, con la differenza che i tratti rettilinei hanno una lunghezza di poco maggiore rispetto ai tratti rettilinei della prima sezione 26A (fig. 2A). La dimensione laterale della seconda sezione ?, a sua volta, leggermente minore della dimensione laterale della prima sezione.

Questo schema si ripete fino ad arrivare a sezioni 26A con forma esterna rettangolare e di dimensioni uguali alle dimensioni della prima porta 22.

Secondo forme di realizzazione il trasduttore ortomodo 20 comprende anche un secondo connettore di transizione 27 che connette reciprocamente la prima estremit? 23A del corpo di giunzione 23 con la seconda porta 25.

Il secondo connettore di transizione 27 comprende preferenzialmente una pluralit? di sezioni 27A di dimensioni laterali progressivamente crescenti andando dal corpo di giunzione 23 alla seconda porta 25. Dato che sia la prima estremit? 23 A del corpo di giunzione, sia la seconda porta 25 hanno sezione rettangolare, le sezioni 27A del secondo connettore di transizione 27 hanno tutte una forma rettangolare. Potrebbero per? avere forme diverse, ad esempio se la prima estremit? 23A del corpo di giunzione e la seconda porta 25 avessero sezioni di forme diverse.

Il trasduttore ortomodo 20 ? preferibilmente dotato di un separatore dicroico 28. In modo vantaggioso il separatore dicroico 28 ? configurato per lavorare non solo in polarizzazione, ma anche in frequenza. In altre parole, il separatore dicroico 28 ? atto a separare i segnali elettromagnetici a seconda della loro frequenza. In tal modo il trasduttore ortomodo 20 pu? essere configurato per separare i segnali in ricezione dai segnali in trasmissione.

Il separatore dicroico 28 ? disposto all?interno del corpo guida d?onda 21 (figg. 2A e 2B) e comprende un organo di riflessione dicroico atto a riflettere selettivamente una predeterminata prima banda di frequenza, e a consentire il passaggio di una predeterminata seconda banda di frequenza, con polarizzazione ortogonale rispetto alla prima banda di frequenza. Ad esempio la prima banda di frequenza riflessa comprende l?intervallo 17,8-20,2 GHz, corrispondente alle frequenze dei segnali in trasmissione, mentre una seconda banda di frequenza fatta passare comprende l?intervallo 27,5-30 GHz, corrispondente alle frequenze dei segnali in ricezione. In tal modo l?antenna 10 funziona sia in ricezione sia in trasmissione di segnale. Vantaggiosamente il separatore dicroico 28, od organo di riflessione dicroico, comprende una pluralit? di setti 28A che attraversano il corpo guida d?onda 21, preferibilmente disposti in una sezione trasversale del corpo guida d?onda 21. Nell?esempio illustrato il separatore dicroico 28 comprende quattro setti 28 A distribuiti in una sezione trasversale del corpo guida d?onda 21. ? possibile prevedere un altro numero di setti 28 A, ad esempio cinque, sei, sette o altro a seconda delle frequenze che si desidera riflettere.

Secondo forme di realizzazione, i setti 28A hanno una sezione trasversale quadrata. Preferibilmente, e a prescindere dalla forma della loro sezione, i setti 28 A sono preferibilmente orientati lungo una direzione predeterminata, che corrisponde alla polarizzazione che si accoppia alle giunzioni 24 (fig. 2A). I setti 28 A e 28B possono essere costituiti da elementi di sezione quadrata che, in base alle frequenze in gioco, hanno uno spessore dell?ordine di qualche decimo di millimetro.

Vantaggiosamente il separatore dicroico comprende anche un setto centrale 28B, disposto in posizione sostanzialmente centrale rispetto ai setti 28A e parallelo a essi, pi? preferibilmente anche in posizione centrale rispetto al corpo guida d?onda 21. Preferibilmente il setto centrale 28B si estende longitudinalmente al corpo guida d?onda 21, ed ha una lunghezza maggiore rispetto ai setti 28A.

Secondo forme di realizzazione, il setto centrale 28B ha uno spessore pari a quello degli elementi a sezione quadrata 28A e una lunghezza, derivante dalle frequenze delle onde coinvolte, inferiore a 10 mm.

Tale setto centrale 28B ha la funzione di allargare la banda di frequenza accoppiata alle giunzioni 24 connesse con il trasmettitore.

Preferenzialmente, il separatore dicroico 28 ? collocato tra la prima estremit? 21 A del corpo e l?estremit? longitudinale delle zone di giunzione 21C rivolta verso la suddetta prima estremit? 21 A del corpo guida d?onda 21. Pi? preferenzialmente, il separatore dicroico 28 ? disposto in corrispondenza dell?estremit? longitudinale delle zone di giunzione 21C rivolte verso la prima estremit? 21 A del corpo guida d?onda 21, come nell?esempio illustrato (fig. 2A e 2B).

L?antenna 10 per satelliti comprende anche un polarizzatore 30. Tale polarizzatore ? connesso direttamente al trasduttore ortomodo 20, pi? precisamente alla seconda estremit? 21B del corpo guida d?onda 21, come mostrato in fig. 1.

Il polarizzatore 30 comprende un corpo 30A allungato a sezione circolare o quadrata, preferibilmente quadrata (fig. 3, 3A). Nell?esempio illustrato, il corpo 30A del polarizzatore 30 ? un parallelepipedo con sezione quadrata.

Il corpo 30 A comprende pertanto quattro pareti longitudinali 32 affacciate parallele due a due ed eventualmente due pareti trasversali 31, alle sue due estremit?.

Vantaggiosamente, almeno due delle pareti longitudinali 32 sono corrugate. Le due pareti longitudinali 32 corrugate sono parallele tra loro, ovvero sono due pareti longitudinali 32 contrapposte tra loro.

Secondo forme di realizzazione, le pareti longitudinali 32 corrugate comprendono una pluralit? di setti trasversali 34 che si estendono verso l?intemo del corpo 30A cavo.

Secondo forme di realizzazione, il corpo 30A ? definito da una lamiera 35 e le pareti longitudinali 32 corrugate comprendono ciascuna una pluralit? di scanalature 33, ovvero rientranze ricavate nella lamiera 35 e definenti i setti trasversali 34.

I setti trasversali 34 sono disposti parallelamente tra loro, ancora pi? preferibilmente sono disposti paralleli alle superfici trasversali 31 del corpo 30A del polarizzatore 30 (figg. 3, 3A).

I setti 35 si comportano da elementi induttivi per la polarizzazione parallela e da elementi capacitivi per la polarizzazione ortogonale, rispetto all?estensione del corpo 30A del polarizzatore 30. Si ricorda che i segnali attraversano il polarizzatore nella sua lunghezza, in quanto il polarizzatore 30 ? disposto nell?antenna 10 con le superfici longitudinali 32 paralleli all?asse di sviluppo X (fig. 1). Il numero e la forma dei setti trasversali 34 hanno un impatto sul rapporto assiale nelle modalit? di trasmissione e di ricezione, che deve essere pari a, o comunque il pi? vicino possibile a 1.

Preferibilmente i setti trasversali 34 hanno una sezione rettangolare, anche se ? possibile prevedere setti trasversali aventi sezione di forma diversa, ad esempio con angoli smussati, semicircolare, triangolare o altro. I setti trasversali 34, sono almeno tre. Pi? generalmente, la pluralit? di setti trasversali 34 prevede due setti di estremit? 34A e uno o pi? setti centrali 34B, a seconda del numero totale di setti trasversali 34. Nell?esempio illustrato i setti trasversali 34 sono al numero di nove, e presentano due setti di estremit? 34A e un setto centrale 34B (figg. 3, 3A).

Il numero di eventuali scanalature 33 corrisponde a quello dei setti trasversali 34, per cui in questo caso sono presenti due scanalature di estremit? 33A e una scanalatura centrale 33B.

Il numero di setti 34/scanalature 33 dipende dalla larghezza di banda di frequenza totale, in ricezione Rx e trasmissione Tx per garantire un basso livello di polarizzazione incrociata tra di esse. Ovviamente in caso di numero pari di setti 34/scanalature 33, ci sono due setti/scanalature centrali 34B/33B.

Secondo forme di realizzazione, i setti 34 hanno una lunghezza, ovvero una profondit?, variabile progressivamente andando dai setti di estremit? 34A al setto centrale 34B. Pi? preferibilmente, le lunghezze dei setti 34/delle scanalature 33 variano in modo simmetrico rispetto al setto/scanalatura centrale 34B, 33B. Ancora pi? preferibilmente, i setti di estremit? 34 A hanno la lunghezza minore rispetto agli altri, e il setto centrale (o i setti centrali nel caso fossero due) 34B ha la lunghezza maggiore rispetto agli altri. Ancora pi? preferibilmente, la lunghezza dei setti trasversali 34 varia in modo esponenziale, ma essa pu? variare secondo profili diversi, ad esempio in modo lineare.

Si nota che con questa forma del polarizzatore 30, le onde a polarizzazione lineare che ne fuoriescono sono orientate lungo una diagonale delle superfici trasversali 31. Risulta quindi particolarmente preferibile prevedere che il polarizzatore 30 sia connesso al trasduttore 20 in modo che le superfici longitudinali 32, in particolare quelle corrugate, siano inclinate rispetto alle direzioni delle porte 22, 25, cio? la direzione D1 o la direzione D2, preferibilmente di un angolo pari a 45?, come illustrato in fig. 1.

L?antenna 10 comprende altres? un organo di captazione 40, rappresentato nelle fig. 4A e 4B. L?organo di captazione ? in uso connesso al polarizzatore 30.

L?organo di captazione 40, la cui funzione ? quella di captare i segnali elettromagnetici da ricevere, ha sostanzialmente una forma concava allungata.

L?organo di captazione comprende opportunamente un elemento di connessione 41, ad esempio di forma tubolare, atto a connettersi con il polarizzatore 30. L?organo di captazione 40 comprende anche un corpo 42 a forma di paraboloide con sezione trasversale circolare, e che si estende dall?elemento di connessione 4L Tale elemento di connessione 41 ? disposto all?estremit? pi? piccola del paraboloide.

Secondo forme di realizzazione, il corpo 42 presenta una prima porzione 42A, prossimale all?elemento di connessione 41, e una seconda porzione 42B, distale rispetto all?elemento di connessione 4 1 (fig. 4B). La prima porzione 42A ha un profilo curvo con concavit? rivolta verso l?intemo dell?organo di captazione. La seconda porzione 42B ha invece un profilo sostanzialmente rettilineo, o curvo ma con un raggio di curvatura minore del raggio di curvatura della prima porzione 42A. Preferibilmente la seconda porzione 42B si estende nella continuit? della prima porzione 42 A, in modo da conferire all?organo di captazione la sua forma di paraboloide.

Il corpo 42 comprende una superficie interna 43 vantaggiosamente corrugata, e una superficie esterna 44. Pi? precisamente la superficie interna 43 comprende una pluralit? di alette 45 circonferenziali che sporgono trasversalmente dalla superficie interna 43. Preferibilmente le alette 45 sono disposte ortogonalmente all?asse longitudinale del corpo 42 dell?organo di captazione 40, che in uso coincide con l?asse di sviluppo X dell?antenna 10.

Il fatto di prevedere una superficie interna 43 corrugata permette di minimizzare i modi di conversione spuri e di ottimizzare l?input matching. Vantaggiosamente le alette 45 sono distribuite su tutta la lunghezza della superficie interna 43 del corpo 42 e definiscono tra loro degli incavi di larghezza sostanzialmente pari alla larghezza delle alette 45. Il numero di alette 45 ? preferibilmente compreso tra 20 e 150, pi? preferibilmente tra 30 e 110, ancora pi? preferibilmente tra 40 e 80.

Le alette 45, che realizzano una successione di denti e incavi, hanno dimensioni che dipendono dalla frequenza di lavoro e dalle tecniche di fabbricazione. Ad esempio gli incavi possono avere profondit? tra 10 e 5 mm e spessori compresi tra 1 e 2 mm.

Secondo forme di realizzazione, il diametro dell?elemento di connessione 41 ? compreso tra 5 e 20 mm, il diametro dell?apertura opposta all?elemento di connessione ? compreso tra 75 e 110 mm, e la lunghezza dell?organo di captazione 40 ? compresa tra 120 e 170 mm. Come si pu? vedere dalla figura 1, il trasduttore ortomodo 20 (pi? precisamente il suo corpo guida d?onda 21), il polarizzatore 30 e l?organo di captazione 40 sono connessi reciprocamente con i loro assi longitudinali allineati, in modo da definire l?asse di sviluppo X dell?antenna 10.

Secondo forme di realizzazione, l?antenna 10 comprende anche una prima transizione di guida d?onda 50, illustrata in dettaglio nella figura 5A. Tale prima transizione di guida d?onda 50 serve a connettere reciprocamente il polarizzatore 30 e il corpo guida d?onda 21 del trasduttore ortomodo 20.

Vantaggiosamente la prima transizione di guida d?onda 50 comprende una pluralit? di sezioni 51, 52, 53 con forma esterna che varia progressivamente tra la forma della sezione del polarizzatore e la forma della sezione del corpo guida d?onda 21. Nel caso specifico, il polarizzatore 30 avendo una sezione quadrata e il corpo guida d?onda 21 del trasduttore ortomodo 20 avendo una sezione circolare, le sezioni 50A hanno una forma che varia progressivamente dal quadrato al cerchio.

Pi? precisamente, nell?esempio illustrato, la prima transizione di guida d?onda 50 comprende una prima sezione 51 , una seconda sezione 52 e una terza sezione 53.

La prima sezione 51 ? posta adiacente al polarizzatore 30. La prima sezione 51 ha una forma esterna quadrata con gli angoli 51 A smussati. La prima sezione 51 presenta quindi dei tratti rettilinei 51B ai suoi lati di lunghezza maggiore della met? della lunghezza dei lati della sezione quadrata del polarizzatore 30.

La seconda sezione 52 ? posta adiacente alla prima sezione 51. Essa riprende sostanzialmente la forma della prima sezione 51, ovvero ha una forma sostanzialmente quadrata con gli angoli 52A smussati. I tratti rettilinei 52B ai lati del quadrato della seconda sezione 52 hanno lunghezza minore rispetto ai tratti rettilinei 51B della prima sezione 51, preferibilmente minore della met? della lunghezza dei lati della sezione del polarizzatore 30.

La terza sezione 53, posta adiacente sia alla seconda sezione 52, sia alla seconda estremit? 2 1B del corpo guida d?onda 21 del trasduttore ortomodo 20, ha una forma sostanzialmente circolare, corrispondente a una forma quadrata con angoli 53A smussati e dei tratti rettilinei 53B di lunghezza ridotta, ad esempio minore del decimo della lunghezza del lato della sezione quadrata del polarizzatore 30.

Si nota che neH?esempio illustrato, il polarizzatore 30 e il corpo guida d?onda 21 del trasduttore ortomodo 20 hanno una dimensione laterale (cio? la lunghezza del lato della sezione quadrata per il polarizzatore 30, e il diametro della sezione circolare per il corpo guida d?onda 21) sostanzialmente uguali tra loro. Perci? le sezioni 51, 52, 53 della transizione di guida d?onda 50 hanno tutte la stessa dimensione laterale. Nel caso in cui le dimensioni laterali del polarizzatore 30 e del corpo guida d?onda 21 fossero diverse, sarebbe preferibile prevedere che le sezioni 51, 52, 53 abbiano dimensioni laterali diverse e disposte in modo da variare progressivamente dalla dimensione laterale del polarizzatore alla dimensione laterale del corpo guida d?onda 21.

Con una transizione di guida d?onda 50 come sopra descritta si riesce a minimizzare le dimensioni, e nel frattempo ad ottimizzare l?input matching del segnale.

Secondo forme di realizzazione, l?antenna 10 comprende una seconda transizione di guida d?onda 60 posta tra il polarizzatore 30 e l?elemento di connessione 41 dell?organo di captazione 40 (fig. 5B). Essendo l?elemento di connessione 41 di sezione circolare, la seconda transizione di guida d?onda ? del tutto analoga alla prima transizione di guida d?onda, e non sar? quindi descritta. Gli stessi componenti hanno la stessa numerazione rispetto alla prima transizione di guida d?onda 50, a cui si aggiunge 10. Nel seguito si descrive un funzionamento dell?antenna 10 come sopra descritta.

In modalit? di ricezione di un segnale, quest?ultimo ? dapprima captato dall?organo di captazione 40 e viene indirizzato lungo il corpo 42 verso l?elemento di connessione 41. Si osserva che il segnale ricevuto ha polarizzazione circolare.

Dopo aver attraversato la seconda transizione di guida d?onda 60, il segnale passa attraverso il polarizzatore 30, nel quale viene convertito in due segnali con polarizzazioni lineari perpendicolari tra loro.

I due segnali con polarizzazione lineare passano poi attraverso la prima transizione di guida d?onda 50 e giungono al corpo guida d?onda 21 del trasduttore ortomodo 20.

Essendo un segnale in ricezione, quindi con frequenza compresa tra 27,5 e 30 GHz, il segnale attraversa il separatore dicroico e arriva alla prima porta 22, dove ? poi fatto passare nel circuito elettronico.

In modalit? di trasmissione, il segnale ha origine dallo stesso circuito elettronico ed ? immesso nel trasduttore ortomodo 20 attraverso la sua seconda porta 25.

Il segnale, composto da due segnali con polarizzazioni lineari perpendicolari tra loro, attraversa il corpo di giunzione 23 e passa attraverso le due giunzioni 24 per arrivare al corpo guida d?onda 21. Da qui, essendo un segnale di frequenza compresa nell?intervallo 17,8-20,2 GHz, esso ? totalmente bloccato e riflesso dal separatore dicroico 28. Ci? fa s? che il segnale ? integralmente orientato verso il polarizzatore 30, dove ? poi convertito in segnale con polarizzazione circolare.

Di seguito il segnale arriva all?organo di captazione 40, da dove ? poi inviato verso l esterno.

? chiaro che al trasduttore ortomodo e all?antenna fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

E anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potr? senz?altro realizzare molte altre forme equivalenti di un trasduttore ortomodo e/o di un?antenna, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell?ambito di protezione da esse definito. Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all?ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Trasduttore ortomodo per un?antenna, comprendente: un corpo guida d?onda (21), esteso lungo un asse longitudinale, tra una prima estremit? (21A) e una seconda estremit? (21B), detta seconda estremit? (21B) essendo atta a essere connessa ad altri componenti dell?antenna (10), una prima porta (22) connessa a detta prima estremit? (21 A) del corpo guida d?onda (21) e atta a essere connessa a un circuito elettronico, caratterizzato dal fatto di comprendere anche un corpo di giunzione (23) dotato di una prima estremit? (23A), affacciata alla prima estremit? (21A) del corpo guida d?onda (21), e una seconda estremit? (23B), affacciata alla seconda estremit? (21B) del corpo guida d?onda (21), almeno una giunzione (24) connessa sia a detto corpo di giunzione (23), sia a detto corpo guida d?onda (21) in corrispondenza di una zona di giunzione (21 C), una seconda porta (25) connessa alla prima estremit? (23B) del corpo di giunzione (23), e atta a essere connessa a un circuito elettronico.
2. 2. Trasduttore ortomodo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un separatore dicroico (28) disposto all? interno del corpo guida d?onda (21) e configurato per separare le frequenze.
3. 3. Trasduttore ortomodo come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il separatore dicroico (28) comprende un organo di riflessione dicroico atto a riflettere selettivamente una predetermina banda di frequenza.
4. 4. Trasduttore ortomodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la prima porta (22) e la seconda porta (25) comprendono ciascuna una superficie di estremit? (22A, 25A) disposte parallelamente tra loro, in cui la superficie di estremit? (22A) della prima porta (22) ha un asse di estensione orientato lungo una prima direzione (DI), e la superficie di estremit? (25 A) della seconda porta (25) ha un asse di estensione orientato lungo una seconda direzione (D2) ortogonale a detta prima direzione (D1).
5. 5. Trasduttore ortomodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere due giunzioni (24) che connettono il corpo di giunzione (23) con il corpo guida d?onda (21), dette due giunzioni (24) essendo simmetriche tra loro rispetto a un piano di simmetria che comprende l?asse longitudinale di detto corpo guida d?onda (21).
6. 6. Trasduttore ortomodo come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le giunzioni (24) si connettono al corpo guida d?onda (21) in corrispondenza di due zone di giunzione (21C), e che dette due zone di giunzione (21C) sono disposte simmetricamente l?una all?altra rispetto all?asse longitudinale di detto corpo guida d?onda (21).
7. 7. Antenna per satelliti, comprendente un trasduttore ortomodo (20) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, un polarizzatore (30) connesso alla seconda estremit? (21B) del corpo guida d?onda (21) di detto trasduttore ortomodo (20), e un organo di captazione (40) connesso a detto polarizzatore (30).
8. 8. Antenna come nella rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che il polarizzatore (30) comprende un corpo a sezione quadrata con quattro superfici longitudinali (32), almeno due delle quali sono corrugate, detto polarizzatore (30) essendo connesso al trasduttore ortomodo (20) in modo che dette superf?ci longitudinali (32) corrugate siano inclinate rispetto alla direzione delle porte (22, 25) di un angolo pari a 45?.
9. 9. Antenna come nella rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la superficie longitudinale (32) corrugata comprende una pluralit? di setti (34) trasversali paralleli tra loro, che si estendono all?interno del corpo (30 A) del polarizzatore (30), di cui due setti di estremit? (34A) e almeno un setto centrale (34B), detti setti (34) avendo una profondit? progressivamente variabile andando da uno di detti setti di estremit? (34 A) a detto setto centrale (34B).
10. 10. Antenna come in una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 9, caratterizzata dal fatto che l?organo di captazione (40) ha un corpo (42) a forma di paraboloide comprendente una superficie interna (43) corrugata.