IT9067371A1 - Trasduttore ortomodo tra guida d'onda circolare e cavo coassiale - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"TRASDUTTORE ORTOMODO TRA GUIDA D'ONDA CIRCOLARE E CAVO COASSIALE"

Riassunto

Il trasduttore ortomodo tra guida d'onda circolare e cavo coassiale è costituito da un tratto di guida d'onda circolare, nella quale penetrano due sonde collegate all'esterno a connettori coassiali. La sonda posta presso la bocca d'ingresso della guida d'onda è accordata con una vite e una lamina metallica appartenente allo stesso piano assiale e l'altra sonda è accordata con una vite e un tampone circolare che chiude la guida d'onda. Le forme della lamina e delle sonde sono tali da consentire il miglior trasferimento di potenza tra guida d'onda e linea coassiale su un'ampia banda di lavoro, (10,% della frequenza di centrobanda).

Testo della descrizione

La presente invenzione riguarda i dispositivi per sistemi di telecomunicazioni operanti a microonde e in particolare si riferisce a un trasduttore ortomodo tra guida d'onda circolare e cavo coassiale.

Per aumentare la capacità dei canali di trasmissione fra stazioni di ponte radio terrestre o fra stazioni di terra e satelliti si è soliti utilizzare contemporaneamente

Claims (1)

1. due portanti con la stessa frequenza ma con polarizzazioni ortogonali, trasmesse o ricevute da una sola antenna a riflettore di caratteristiche opportune. La separazione fra le portanti viene generalmente effettuata mediante dispositivi in guida d'onda, detti trasduttori ortomodo, che fanno parte integrante del dispositivo illuminatore dell'antenna; il trasferimento dei relativi segnali alle apparecchiature di stazione avviene mediante guide d'onda o cavi coassiali separati. I trasduttori ortomodo devono soddisfare contemporaneamente a due esigenze: da un lato devono garantire un buon trasferimento del segnale a radiofrequenza tra l'antenna e le linee di trasmissione, presentando quindi un basso rapporto di onde stazionarie, e dall'altro devono garantire un buon disaccoppiamento fra le due porte di accesso su una banda di frequenza larga almeno il 10 % della frequenza di centrobanda. Possibilmente, queste prestazioni elettriche devono essere ottenute rispettando le esigenze meccaniche di massima semplicità costruttiva e ridotte dimensioni. Quest'ultima caratteristica, in particolare, è importante se il trasduttore ortomodo viene utilizzato in un illuminatore d'antenna installato a bordo di un satellite, sia singolarmente, sia in schiera. In questo caso, riducendo le dimensioni dell'illuminatore, e quindi il peso e l'ingombro, risulta più semplice ed economica la messa in orbita del satellite. Inoltre, sempre in vista di un impiego a bordo di satelliti, la struttura del trasduttore deve presentare caratteristiche meccaniche tali da permettergli di rimanere efficiente nonostante le sollecitazioni subite nel corso dei lancio. In particolare, sono da ridurre ai minimo le parti che, per effetto di vibrazioni, possono spostarsi dalle posizioni che assicurano il miglior comportamento elettrico, per esempio le parti utilizzate per ottenere l'accordo in frequenza (viti). E' noto nella tecnica un trasduttore ortomodo, descritto a pagina 410 del libro dal titolo "Antennes micro-ondes" di Nhu BUI-HAI, edito da MASSON, in cui sono utilizzati come prelevatori i conduttori centrali di due connettori coassiali, posti a 90 ° fra di loro e collegati da un tratto di guida d'onda. In questa guida è fissata una lamina metallica che consente l'accordo del prelevatore ad essa parallelo, comportandosi come un corto circuito nei confronti del segnale a radiofrequenza. Migliori prestazioni possono essere ottenute con il trasduttore ortomodo oggetto delia presente invenzione, il quale presenta un rapporto di onde stazionarie minore o uguale a 1 ,1 in una banda di larghezza pari al 10 % della frequenza di centrobanda, un isolamento migliore di 50 dB fra le porte di accesso e perdite di inserzione minori di 0,05 dB. Inoltre, le sue dimensioni longitudinali sono ridotte a circa due lunghezze d'onda e vi è un solo elemento d'accordo (vite) per ogni prelevatore, il che comporta una facile e rapida messa a punto. E' particolare oggetto della presente invenzione un trasduttore ortomodo tra guida d'onda circolare e cavo coassiale, costituito da un tratto di guida d'onda circolare, nella quale penetrano due sonde, che sono poste lungo diametri appartenenti a piani assiali ortogonali e che verso l'esterno sono collegate a connettori coassiali di impedenza standard attraverso transizioni ad impedenza costante, la sonda prossima alla bocca d'ingresso della guida d'onda essendo accordata con una vite e una lamina metallica appartenente allo stesso piano assiale e l'altra sonda essendo accordata con una vite e un tampone circolare che chiude la guida d'onda, detto trasduttore ortomodo essendo caratterizzato dal fatto che il lato di detta lamina metallica opposto alla sonda ad essa parallela è rastremato verso la parte mediana e dal fatto che dette sonde sono costituite da diverse sezioni cilindriche di diametro diverso, di cui una prima sezione consente alla sonda di essere sostenuta da una rondella dielettrica inserita in un'apertura circolare praticata nella parete della guida d'onda e di formare con detta apertura una linea coassiale di impedenza standard, una seconda sezione di diametro maggiore, circondata da una sezione dell'apertura di diametro minore, continua la linea coassiale di impedenza standard, una terza sezione di diametro maggiore, una quarta sezione di diametro ancora maggiore e un'ultima sezione con diametro uguale a quello della terza sezione, nonché la loro lunghezza, consentono il miglior trasferimento di potenza tra guida d'onda e linea coassiale su un'ampia banda di lavoro. Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione della stessa, data a titolo di esempio non limitativo, e dal disegno annesso in cui è rappresentata una sezione longitudinale del trasduttore ortomodo. Il trasduttore ortomodo è costituito da un tratto di guida d'onda circolare WG, la quale presenta un diametro interno uguale a circa 0,7 volte la lunghezza d'onda di centrobanda nel vuoto, in modo da permettere la propagazione del solo modo fondamentale. In questa guida d'onda penetrano due sonde PR1 e PR2, poste lungo diametri appartenenti a piani assiali ortogonali, le quali permettono di prelevare due differenti segnali con polarizzazioni ortogonali propagantisi nella guida, o di generarli, a seconda che il sistema d'antenna comprendente il trasduttore ortomodo venga utilizzato in ricezione o in trasmissione. Le sonde sono fissate alla parete della guida d'onda mediante delle rondelle RTf o RT2 di materiale dielettrico a basse perdite, inserite in un'apertura circolare di diametro D1. Un restringimento dell'apertura al diametro D2 permette di formare una battuta di arresto per la rondella, che resta così bloccata fra la parete stessa e una transizione conica TR2, generalmente avvitata alla parete esterna della guida d'onda. Questa transizione di tipo noto e un'altra uguale per la sonda PR1 , non visibile in figura, permettono la connessione delle sonde con connettori coassiali esterni di impedenza standard, per esempio 50 ohm, evitando discontinuità di impedenza. Ogni sonda è accordata per il massimo trasferimento di potenza mediante un cortocircuito e una vite, di cui in figura è visibile quella indicata con SC2. Le viti di accordo fine trovano la loro sede nella parete della guida d'onda e sono poste in posizione diametralmente opposta alle sonde. In fase di taratura, esse permettono di ovviare alle piccole tolleranze costruttive delle sonde e dei cortocircuiti. Il corto circuito per la sonda PR1 è ottenuto mediante un tampone circolare TS, di diametro uguale a quello della guida, mentre per la sonda PR2 il corto circuito è ottenuto mediante una lamina metallica LS, appartenente allo stesso piano assiale che passa per la sonda PR2. Anche questa lamina risulta pertanto perpendicolare all'altra sonda PR1 e presenta uno spessore costante e pari a circa 1/25 della lunghezza d'onda in aria. Il lato della lamina rivolto verso la sonda PR2, posta presso la bocca d'ingresso del trasduttore, è rettilineo per tutto il diametro della guida ed è parallelo alla sonda, mentre il lato opposto rivolto verso la sonda PR1 è rastremato verso la parte mediana mediante due gradini simmetrici rispetto all'asse della guida. La rastremazione consente di ottenere una riduzione di circa il 40 % della distanza fra le sonde rispetto a un trasduttore che faccia uso di una lamina non rastremata, a parità di prestazioni in termini di disaccoppiamento elettrico tra le porte coassiali. Naturalmente, la riduzione della distanza fra le sonde consente una pari riduzione della lunghezza del trasduttore ortomodo. Le due sonde PR1 e PR2 sono meccanicamente uguali e sono costituite da diverse sezioni cilindriche di diametro diverso. Una prima sezione di diametro di consente alla sonda di essere sostenuta dalla rondella dielettrica RT1 o RT2 ed è tale da costituire una linea coassiale di circa 50 ohm di impedenza sfruttando il foro di diametro D1 nel la parete della guida d'onda come conduttore esterno. Il valore dell'impedenza è determinato in base al rapporto D1/di e alla costante dielettrica del materiale con cui è costruita la rondella. Analogamente la sezione di diametro d2 forma una linea coassiale con un'impedenza di circa 50 ohm in base al rapporto con il diametro D2 della sezione più piccola dell'apertura. Seguono una sezione di diametro maggiore d3, una di diametro ancora maggiore d4 e una di diametro uguale a d3. I diametri d3 e d4 e la profondità di penetrazione delle sonde entro la guida d'onda sono ottimizzati per il miglior trasferimento di potenza. In particolare, la presenza della sezione di diametro maggiore d4 consente di ottenere buone prestazioni elettriche su una banda di lavoro con ampiezza almeno uguale al 10 % della frequenza di centrobanda. E' evidente che quanto descritto è stato dato a titolo di esempio non limitativo. Varianti e modifiche sono possibili senza per questo uscire dalPambito di protezione delle rivendicazioni. Rivendicazioni. 1 . Trasduttore ortomodo tra guida d'onda circolare e cavo coassiale, costituito da un tratto di guida d'onda circolare (WG), nella quale penetrano due sonde (PR1 , PR2), che sono poste lungo diametri appartenenti a piani assiali ortogonali e che verso l'esterno sono collegate a connettori coassiali di impedenza standard attraverso transizioni ad impedenza costante (TR2), la sonda prossima alla bocca d'ingresso (PR2) della guida d'onda essendo accordata con una vite (SC2) e una lamina metallica (L5) appartenente allo stesso piano assiale e l'altra sonda (PR1 ) essendo accordata con una vite e un tampone circolare (TS) che chiude la guida d'onda, detto trasduttore ortomodo essendo caratterizzato dal fatto che il