ITMI20112186A1 - Combinatore ortomodale a porte e segnali monomodali di ingresso/uscita paralleli - Google Patents

Description

Forma oggetto del presente trovato un combinatore ortomodale a porte di ingresso/uscita e segnali monomodali di ingresso/uscita paralleli.

E' nota, nel settore tecnico delle telecomunicazioni e, in particolare, dei ponti radio, la necessità di trasmettere una quantità dì informazioni/dati sempre crescente. I vincoli imposti dalle caratteristiche fisiche del mezzo trasmissivo (aria) e dai costi degli apparati, che devono restare ridotti, hanno portato allo sviluppo di varie tecniche di ottimizzazione della trasmissione atte a raddoppiare l'informazione trasmessa in ponte radio su uno stesso canale,- una di tali tecniche consiste nel trasmettere contemporaneamente sullo stesso canale due segnali aventi polarità fra loro ortogonali.

Tale tecnica à ̈ attuata tramite dispositivi a tre porte comunemente denominati combinatori di polarizzazione in guida d'onda o combinatori ortomodali, che sono in grado di combinare su un unico canale due segnali monomodali SV,SH a microonde con polarizzazioni (Vertical,Horizontal) fra loro ortogonali per la loro contemporanea trasmissione e, viceversa, di separare in ricezione due segnali dello stesso canale in virtù dell'ortogonalità della loro polarizzazione (V,H).

In questi dispositivi le due porte di ingresso/uscita relative ai singoli segnali separati, sono collegate a due guide d'onda monomodali, e la terza porta comune à ̈ collegata ad una terza guida d'onda bimodale su cui vengono trasmessi/ricevuti contemporaneamente i segnali combinati .

In trasmissione i due segnali polarizzati monomodali, entrano nel combinatore attraverso la rispettiva porta monomodale collegata ad una rispettiva guida d'onda monomodale ed escono entrambi dalla porta comune dopo essere stati combinati con polarità ortogonali fra loro nell'attraversamento del combinatore.

In ricezione à ̈ possibile, invece, separare i due segnali monomodali originali, ricevendo sulla porta comune il segnale combinato che, nell'attraversamento del combinatore in senso contrario, viene separato nei due segnali monomodali, avviando ciascuno di essi ad una delle due porte collegate alle due guide monomodali.

In figura 1 Ã ̈ mostrato un esempio di combinatore di polarizzazione secondo tecnica nota in cui le porte P2,P3 vengono collegate, tramite rispettive flange F2,F3, a due guide d'onda monomodali a sezione rettangolare a loro volta collegate ad un corpo centrale Q che sfocia in una porta comune PC da cui escono contemporaneamente i due segnali SV ed SH con polarizzazioni ortogonali fra loro.

Secondo tale tecnica nota il combinatore à ̈ realizzato con le due porte monomodali, P2,P3 , disposte su piani fra loro ortogonali.

Per migliorare la compattezza dei combinatori noti à ̈ stata anche proposta da US 2007/0210882A1, una soluzione (fig.2) in cui le due porte monomodali P2,P3, sono disposte su piani paralleli fra loro e ortogonali rispetto al piano della porta comune PC. Sebbene funzionale, tale combinatore richiede, tuttavia, che i due segnali monomodali (SV,SH) entrino nel combinatore con le polarizzazioni già spazialmente ortogonali fra loro, pertanto le due porte P2 ,P3 e le due rispettive guide d'onda monomodali devono avere le rispettive sezioni rettangolari orientate in modo ortogonale l'una rispetto all'altra (fig. 2); tale necessità, che i due segnali monomodali abbiano polarizzazione già ortogonale fra loro all'ingresso del combinatore, rende più complesso l'inserimento dei combinatori noti all'interno di apparati in guida d'onda predisposti per essere collegati anche ad altri dispositivi i quali richiedono in ingresso segnali monomodali con polarizzazioni parallele anziché ortogonali .

Esempi di dispositivi di questo tipo sono gli accoppiatori direzionali e i circolatori che hanno le porte di diramazione generalmente orientate nello stesso modo, cioà ̈ con sezioni rettangolari delle guide monomodali a lati corrispondenti paralleli e non ortogonali, conseguentemente, per poter utilizzare i combinatori secondo tecnica nota, in accoppiamento con/in sostituzione di, uno dei detti dispositivi, à ̈ necessario introdurre delle guide d'onda monomodali tra il combinatore e il dispositivo/apparato, le quali siano atte, tra l'altro ad impartire una rotazione di 90° ad uno dei due segnali; sebbene funzionali tali soluzioni determinano tuttavia un aumento delle difficoltà realizzative , degli ingombri e quindi dei costi di produzione dell'apparecchiatura.

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un combinatore ortogonale di segnali a microonde che, in trasmissione, sia in grado di realizzare una combinazione ortogonale di segnali monomodali quando la polarizzazione dei due segnali in ingresso ha lo stesso orientamento spaziale e viceversa di separare da un segnale bimodale combinato a polarizzazione ortogonale, due segnali di uscita, monomodali, orientati secondo polarizzazioni tra loro parallele.

Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre che il combinatore sia di produzione economica, di semplice assemblaggio e facilmente installabile presso le antenne dei ponti radio tramite normali mezzi standardizzati.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un combinatore ortomodale secondo le caratteristi che di rivendicazione 1.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figg. 1,2 :viste prospettiche di combinatori secondo tecnica nota;

in figura 3 : una vista prospettica di un combinatore ortomodale secondo il presente trovato; in figura 4 : una vista prospettica schematica delle guide d'onda interne al combinatore secondo il presente trovato;

in figura 5 : un primo schema funzionale, parziale dei percorsi delle guide d'onda di fig. 4 e

in figura 6 : un secondo schema funzionale parziale dei percorsi delle guide d'onda di fig. 4.

Come illustrato in fig.3 e assunta per sola comodità di descrizione e senza significato limitativo una coppia di assi di riferimento con direzioni rispettivamente trasversale X-X di moto dei segnali monomodali SV,SH di ingresso/uscita indicati nelle figure con linee a tratto e linea a punti, rispettivamente, e longitudinale Y-Y, ortogonale al precedente e di moto di uscita/ingresso di segnali bimodali a polarizzazione ortogonale SV,SH1, un combinatore ortomodale secondo il presente trovato comprende: ) una prima porta 10 di ingresso/uscita secondo la direzione di moto trasversale X-X, di un primo segnale SV monomodale di assegnata polarizzazione; secondo una forma preferita di attuazione detta prima porta 10 presenta sezione rettangolare con base maggiore IOa estesa parallelamente alla direzione longitudinale Y-Y ed à ̈ collegata (fig.4) ad una prima guida d'onda 11 d'ingresso/uscita monomodale estesa all'interno del combinatore secondo la direzione trasversale X-X;

+) una seconda porta 20 di ingresso/uscita secondo la direzione trasversale X-X di un secondo segnale SH, monomodale, di assegnata polarizzazione; secondo una forma preferita di attuazione detta seconda porta 20 presenta sezione rettangolare con base maggiore 20a estesa parallelamente alla direzione longitudinale Y-Y ed à ̈ collegata (fig.4) ad una seconda guida d'onda 21 d'ingresso/uscita monomodale estesa all'interno del combinatore secondo la direzione trasversale X-X, preferibilmente coassiale alla prima guida d'onda d'ingresso/uscita 11.

Secondo il trovato si prevede che le due porte 10 e 20 di ingresso/uscita monomodale giacciano su piani paralleli, e contemporaneamente le loro sezioni, secondo piani ortogonali alla direzione X-X di moto dei segnali, nell'esempio rettangolari, presentino rispettive basi maggiori 10a,20a parallele tra loro, conseguentemente, anche i versi di polarizzazione dei due segnali di ingresso/uscita SV,SH risultano tra loro paralleli.

Sebbene descritte con basi maggiori 10a,20a parallele tra loro e all'asse longitudinale Y-Y,si prevede che le basi 10a,20a stesse possano essere ruotate di 90° per essere disposte parallele tra loro e ad una terza direzione ortogonale a quella trasversale Y-Y e a quella longitudinale X-X.

+) una porta di uscita/ingresso 30 collegata ad una guida d'onda bimodale 31 di uscita/ingresso, nell'esempio illustrato a sezione quadrata, al cui interno viaggiano due segnali rispettivamente SV ed SH1 a polarizzazione ortogonale indicati in figura con linea mista a tratto e punto.

Nell'esempio illustrato la porta di uscita/ingresso 30 presenta sezione quadrata, si prevede tuttavia che la stessa possa essere associata ad una guida d'onda 32a di transizione quadrata/circolare accoppiata ad un relativo adattatore 32 a sezione circolare, qualora ciò fosse richiesto dalla differente sezione dei dispositivi di valle/monte cui accoppiare il combinatore.

Il combinatore secondo il trovato, consente inoltre un funzionamento reciproco, ovvero atto a combinare due segnali SV,SH monomodali provenienti dalle porte monomodali 10,20 e a inviarli contemporaneamente alla porta comune 30 con polarizzazione ortogonali, e viceversa a ricevere contemporaneamente in ingresso alla porta comune 30, un segnale bimodale formato due segnali monomodali SV,SH1 con polarizzazione ortogonale fra loro e di separarli, inviando due corrispettivi segnali SV,SH monomodali a polarizzazione parallela alle rispettive porte monomodali 10,20.

Convenientemente il combinatore secondo il trovato presenta una coppia di flange 12,22 rispettivamente associate alle porte 10,20 per consentire l'accoppiamento meccanico del combinatore ai dispositivi di monte/valle dai/ai quali i segnali SV,SH monomodali provengono/vanno.

Come illustrato le due flange 12,22 sono tra loro parallele e ciascuna di esse presenta una rispettiva apertura 12a,22a di sezione corrispondente a quella della relativa porta 10,20 in modo che ad assemblaggio avvenuto le aperture risultino coassiali per consentire il libero passaggio dei segnali.

Secondo il trovato, tra le porte monomodali 10,20 di ingresso/uscita e la porta comune bimodale 30 di uscita/ingresso sono interposti tratti di guida d'onda atti ad interagire con i segnali in transito per determinare il desiderato effetto di combinazione/separazione .

In dettaglio e come illustrato nelle fig. 4,5 e 6 si prevede:

+) un primo tratto 40, a sezione rettangolare monomodale a sua volta costituito da più tratti di guida d'onda 40a,40b con sezione rettangolare e differenti impedenza e lunghezza, una estremità del quale à ̈ collegata alla prima guida d'onda 11 d'ingresso del primo segnale SV e atto a far transitare il segnale stesso senza modificarne la polarizzazione;

+) un secondo tratto 50 a sezione rettangolare monomodale a sua volta costituito da più tratti di guida d'onda 50a,50b,50c con sezione rettangolare e differenti impedenza, lunghezza e orientamento, una estremità del quale à ̈ collegata alla seconda guida d'onda 21 d'ingresso del secondo segnale SH e atto a far transitare il segnale stesso modificandone la polarizzazione verso SH1 per renderla ortogonale alla polarizzazione del primo segnale SV;

+) un tratto 60 di combinazione collegato alle altre estremità 40 e 50 delle guide d'onda di ingresso/uscita dei due segnali SV,SH1 già ortogonali tra loro e al cui interno avviene la combinazione/separazione degli stessi; il combinatore 60 à ̈ inoltre collegato alla guida d'onda bimodale 31, a sezione quadrata di uscita/ingresso del segnale SV,SH1 bimodale.

Come illustrato nelle sezioni di figg. 5,6 le dimensioni delle sezioni di guida d'onda sono tali da garantire la propagazione dei due segnali ortogonali e contemporaneamente impedire la propagazione di modi superiori che renderebbero la guida di tipo multimodale causando dispersioni e generazione di interferenze.

Queste sezioni mostrano come il tratto di guida d'onda 40 abbia una geometria più semplice poiché deve mantenere la polarizzazione del segnale SV invariata, mentre il tratto di guida d'onda 50 presenta una sagomatura più complessa, dovendo modificare l'orientamento della polarità del secondo segnale SH, inizialmente parallelo al primo segnale SV, in modo da farlo entrare nel tratto 60 di combinazione relativa con orientamento ortogonale al segnale SV stesso.

Il tratto di guida d'onda 31, quadrata, per la sua intrinseca elevata caratteristica di separazione dei modi ortogonali, può essere allungato a piacere, in modo da consentire di regolare la lunghezza del combinatore in base alle esigenze di sistema, ad esempio per adattarlo alle dimensioni di un altro dispositivo con il quale à ̈ richiesta la compatibilità meccanica.

La modalità con cui sono realizzati i tratti di guida d'onda 40 e 50 consente di mantenere molto compatto il dispositivo, anche se ciò comporta una certa riduzione della banda utile di funzionamento, riduzione della banda che non impedisce, tuttavia, di ottenere dispositivi particolarmente efficaci a perdita praticamente nulla; ad esempio per ponti radio a frequenza superiore a 7 GHz à ̈ possibile avere una banda utile relativa del 10%, il che permette di coprire tutto l'intervallo di frequenza previsto dalle norme internazionali, con una distanza fra i piani paralleli su cui sono collocate le porte 10 e 20 non superiore a 1,25λ (λ=lunghezza d'onda alla frequenza centrale nello spazio libero).

Risulta pertanto che un dispositivo combinatore ortogonale di microonde secondo il trovato, atto a attuare la combinazione ortogonale/separazione di segnali monomodali, consenta di ricevere/emettere in ingresso/uscita segnali monomodali SV,SH, a polarizzazione parallela, caratteristica che rende il combinatore meccanicamente compatibile con altri dispositivi in guida d'onda, quali gli accoppiatori direzionali e i circolatori, in cui le porte di diramazione sono generalmente orientate con la stessa polarità, risultando, nel contempo estremamente compatto.

L'architettura proposta rende così possibile la realizzazione di dispositivi combinatori pin-to-pin compatibili con altri dispositivi a microonde, vale a dire con il medesimo ingombro esterno e le interfacce meccaniche coincidenti senza necessità di ulteriori parti meccaniche di adattamento relativo a vantaggio della semplicità di attuazione e della gestione dei magazzini di parti di ricambio e quindi del contenimento dei costi.

Diventa pertanto possibile inserire in uno stesso apparato l'uno o l'altro di questi dispositivi (combinatore ,circolatore,accoppiatore direzionale) in funzione delle esigenze specifiche.

Un esempio di applicazione in cui questa caratteristica del trovato può risultare particolarmente vantaggiosa à ̈ quella dei ponti radio in configurazione (1+1), nei quali due ricetrasmettitori sono connessi all'antenna tramite un dispositivo che, a seconda della configurazione di sistema desiderata, può essere un accoppiatore direzionale, un circolatore o un combinatore ortogonale .

Benché descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si intende che l'ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Combinatore ortomodale comprendente una prima (10) e una seconda (20) porta di ingresso/uscita di segnali monomodali (SV,SH) e una porta (30) di uscita/ingresso di segnali bimodali (SV,SH1) a polarizzazione relativa ortogonale, dette prima (10) e seconda (20) porte monomodali giacendo su piani tra loro paralleli caratterizzato dal fatto che dette porte monomodali (10,20) presentano rispettiva sezione trasversale, ortogonale alla direzione di moto (X-X) dei segnali (SV,SH) monomodali di ingresso/uscita e tra loro parallele.
2. 2 . Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che dette prima (10} e seconda (20) porta di ingresso/uscita monomodale presentano sezione trasversale, ortogonale alla direzione di moto (X-X) del rispettivo segnale (SV,SH) monomodale, di forma rettangolare.
3. 3. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che le basi maggiori (10a,20a) della rispettiva prima (10) e seconda (20) porta di ingresso/uscita monomodale sono parallele alla direzione longitudinale (Y-Y) di moto dei segnali (SV,SH1) bimodali di uscita/ingresso .
4. 4. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che le basi maggiori (10a,20a) della rispettiva prima (10) e seconda (20) porta di ingresso/uscita monomodale sono ortogonali alla direzione longitudinale (Y-Y) di moto dei segnali (SV,SH1) bimodali di uscita/ingresso .
5. 5. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i segnali (SV,SH) monomodali di ingresso/uscita sono tra loro paralleli.
6. 6. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende un tratto (60) di guida d'onda di combinazione/separazione dei due segnali monomodali (SV,SH; SV,SH1) già ortogonali tra loro.
7. 7. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che comprende un primo tratto (40) di guida d'onda, monomodale, a sezione rettangolare, a sua volta costituito da più tratti di guida d'onda (40a,40b) coassiali con sezione rettangolare e differenti impedenza e lunghezza, una estremità del quale à ̈ collegata alla prima guida d'onda (11) d'ingresso del primo segnale (SV) e la cui altra estremità à ̈ collegata al combinatore (60).
8. 8. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende un secondo tratto (50) di guida d'onda a sezione rettangolare, monomodale, a sua volta costituito da più tratti di guida d'onda (50a,50b,50c) con sezione rettangolare e differenti impedenza, lunghezza e orientamento, una estremità del quale à ̈ collegata alla seconda guida d'onda (21) d'ingresso del secondo segnale (SH) monomodale e la cui altra estremità à ̈ collegata al combinatore (60).
9. 9. Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende un tratto di guida d'onda bimodale (31), a sezione quadrata, di uscita/ingresso del segnale (SV,SH1) bimodale, collegato al combinatore (60).
10. 10 .Combinatore ortomodale secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende una guida d'onda (32a) di transizione quadrata-circolare accoppiata ad un relativo adattatore (32) a sezione circolare e collegata alla guida d'onda a sezione quadrata di uscita/ingresso dei segnali polarizzati ortogonali .