MXPA03007355A - Metodo y sistema para producir estados de polarizacion dual con anchos de haz de rf controlados. - Google Patents

Abstract

Un sistema de antenas puede generar campos de radiacion de RF que tienen estados de polarizacion simultanea dual y que tienen patrones de radiacion substancialmente simetricos giratoriamente. El sistema de antena genera patrones de radiacion de RF donde los anchos de haz de campos de RF respectivos para elementos de radiacion respectivos son substancialmente iguales y son relativamente grandes a pesar del tamano fisico compacto del sistema de antena. El sistema de antena puede incluir uno o mas radiadores de parche y un parche no resonante separado uno de otro por un dielectrico de aire y por elementos espaciadores relativamente pequenos. Los radiadores de parche y el parche no resonante pueden tener formas predefinidas para incrementar la discriminacion de polarizacion. Los radiadores de parche inferior pueden instalarse en una tarjeta de circuito impreso que puede incluir una red de alimentacion de RF y un plano de base que define una pluralidad de ranuras conformadas simetricamente. Las ranuras dentro del plano de base de la tarjeta de circuito impreso pueden excitarse por salientes que son parte de la red de alimentacion del circuito impreso. A su vez, las ranuras pueden establecer un modo magnetico transverso de radiacion de RF en una cavidad que se encuentra colocada adyacente al plano de base de la tarjeta de circuito impreso y un plano de base del sistema de antena. La red de alimentacion de la tarjeta de circuito impreso puede alinearse con porciones de la cavidad de manera tal que las porciones de la cavidad funcionan como un sumidero de calor para absorber o recibir la energia termica producida por la red de alimentacion.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA PRODUCIR ESTADOS DE POLARIZACIÓN DUAL CON ANCHOS DE HAZ DE RF CONTROLADOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a una antena para comunicar señales electromagnéticas, y se relaciona más particularmente con una antena de arreglo plano que tiene radiadores de parche que exhiben estados de polarización dual y que producen patrones de radiación subs tancialmente simétricos giratoriamente con anchos de haz cont o 1 ado s .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las técnicas de diversidad en el extremo de recepción de un enlace de comunicaciones inalámbrico pueden mejorar la recepción de señales sin interferencia adicional. Una de tales técnicas de diversidad es generar estados de polarización simultánea dual. El término "estados de polarización simultánea dual" significa típicamente que una antena tiene al menos dos radiadores diferentes, donde cada radiador genera simultáneamente o recibe energía de RF de acuerdo con una polarización separada y única relativa a un radiador activo opuesto. Por lo .tanto, a diferencia de la polarización circular que emplea la sincronización en fases entre radiadores respectivos, los estados de polarización simultánea dual requieren alimentar radiadores respectivos en fase. Aquellos expertos en la materia reconocerán que una polarización de antena se define por ser su campo eléctrico, en la dirección donde la resistencia de campo es máxima. Los estados de polarización dual pueden incrementar el rendimiento de la antena de una estación base que se encuentra diseñada para comunicarse con unidades de comunicaciones portátiles que tienen antenas móviles . La efectividad de la polarización dual para la antena de una estación ' base se basa en la premisa de que la polarización de transmisión de una unidad de comunicaciones móvil o portátil típicamente polarizada linealmente no siempre se alineará con una polarización lineal vertical para la antena en un sitio de estación base ni se encontrará necesariamente en un estado polarizado linealmente. Además, la despolarización, que es la conversión de potencia desde una polarización de referencia en polarización transversal, puede ocurrir junto con la propagación de trayectoria múltiple entre el usuario móvil y una estación base. Con objeto de compensar los efectos de la despolarización, la polarización dual puede emplearse en la antena de una estación base con objeto de comunicarse con unidades de comunicaciones móviles o portátiles. Sin embargo, la polarización dual o diversidad de polarización requiere típicamente una cantidad significativa de hardware que puede ser difícil de elaborar. Además, las antenas polarizadas duales convencionales típicamente no proporcionan patrones de radiación simétricos donde los anchos de haz planos de campo eléctrico (E) y campo magnético (H) son substancialmente iguales. Además, los sistemas de antenas convencionales generalmente no pueden proporcionar un amplio rango de anchos de haz de campo magnético (H) provenientes de un sistema de antenas compacto. En otras palabras, la técnica convencional requiere típicamente hardware costoso y voluminoso con objeto de proporcionar un amplio rango de anchos -de haz operacionales , donde se mide el ancho de haz a partir de puntos de potencia media (~3dB a -3dB) de un haz de RF respectivo. Otra desventaja de la técnica convencional se refiere a la elaboración de un sistema de antenas y el potencial para la intcrmodul ción pasiva (PIM) que puede resultar del material utilizado en las técnicas de elaboración convencionales . Más específicamente, con sistemas de antena convencionales, se utilizan materiales disimilares, materiales ferrosos, contactos metal a metal, y articulaciones deformadas o soldadas con objeto de ensamblar un sistema de antenas respectivo. Tales técnicas de elaboración pueden elaborar un sistema de antenas más susceptible a PIM y por lo tanto, puede reducirse substancialmente el rendimiento de un sistema de antenas convencional. Un problema adicional en la técnica convencional es la capacidad de controlar efecti amente el ancho de haz de los patrones de radiación resultantes de un sistema dual de antenas polarizadas. La técnica convencional típicamente no se proporciona para cualesquier técnicas sencillas para controlar el ancho de haz de un sistema dual de antenas polarizadas. Sin estar relacionado con los problemas descritos con anterio idad, los diseñadores de antenas frecuentemente son forzados a diseñar antenas hacia atrás. Por ejemplo, debido a la creciente preocupación pública sobre la estética y el "ambiente", típicamente se requieren diseñadores de antenas para construir una antena de acuerdo con una cúpula de radar que se ha aprobado por el público en general, propietarios de tierra, organizaciones gubernamentales, o asociaciones vecinales que residirán en proximidad cercana a la antena. Las cúpulas de radar son típicamente adjuntos que protegen las antenas de condiciones ambientales tales como lluvia, aguanieve, mugre, viento, etc. El requerir diseñadores de antena para construir una antena para ajustarse dentro de una cúpula de radar es contrario a diseñar o dimensionar una cúpula de radar después de que se construye una ' antena crea muchos problemas para los diseñadores de antenas. Dicho de otra manera, el diseñador de antenas debe construir una antena con funcionalidad mejorada dentro de limites espaciales que definen un volumen de antenas en una cúpula de radar. Tal requisito es contraproducente al diseño de antenas dado que los diseñadores de antenas reconocen que el tamaño de las antenas se encuentra típicamente en función de su frecuencia operativa. Por lo tanto, los diseñadores de antena necesitan desarrollar antenas de alto rendimiento que deben ajustarse dentro de volúmenes que se cortan contra la capacidad de dimensionar estructuras de antenas con relación a su frecuencia operativa. De acuerdo con lo anterior, existe una necesidad en la materia de un sistema de antenas subs tancialmente compacto que puede ajustarse dentro de un volumen predefinido y que puede exhibir estados de polarización dual mientras proporciona también anchos de haz ajustables. Existe la necesidad adicional en la materia de un sistema de antenas compacto de polarización dual qu-e puede proporcionar campos de radiación que tienen patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente. Existe también la necesidad en la materia de un sistema de antenas compacto que pueden generar patrones de radiación de RF donde el ancho de haz de los campos de RF respectivos para elementos de radiación respectivos sea substancialmente igual y son relativamente grandes a pesar del tamaño físico compacto del sistema de antenas. Existe también la necesidad en la materia de un sistema de antenas compacto que exhiben estados de polarización dual que pueden proporcionar también anchos de haz ajustables de manera bastante sencilla. Además, existe otra necesidad en la materia de un sistema de antenas compacto que pueden elaborarse con facilidad y que pueden utilizar técnicas de elaboración que reducen substancialmente la intermodulación pasiva. Existe la necesidad adicional en la materia de un sistema de antenas substancialmente compacto que pueden manejar las características de potencia de los sistemas de antenas convencionales sin degradar el rendimiento del sistema de antenas .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención soluciona los problemas anteriormen e mencionados con un sistema de antenas que puede generar campos de radiación de RF que tienen estados de polarización simultánea dual y que tienen patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente. El término "simétrico giratoriamente" significa típicamente que los patrones de radiación de los radiadores respectivos que tienen polarizaciones diferentes son substancialmente simétricas patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente y substancialmente iguales. En otras palabras, la presente invención puede generar patrones de radiación RF donde los anchos de haz de los campos de RF respectivos para los elementos de radiación respectivos son substancialmente iguales y son relativamente grandes a pesar del tamaño físico compacto del sistema de antenas. Por ejemplo, la presente invención puede producir patrones de radiación donde cada polarización de RF producida por un elemento de radiación individual es substancialmente igual a una polarización de RF ortogonal correspondiente producida por otro elemento de radiación individual. Por ejemplo, los anchos de haz producidos por cada elemento de radiación pueden ajustarse a partir de anchos de aproximadamente sesenta y cinco (65) a noventa (90) grados, donde se mide el ancho de haz a partir de los puntos de potencia media (-3dB a -3dB) de un haz de RF respectivo. Otros anchos de banda no se encuentran más allá del alcance de la presente invención. Esta funcionalidad mejorada puede alcanzarse con un sistema de antenas compacto, donde el sistema de antenas (sin una cúpula de radar) puede tener típicamente una altura de aproximadamente menos de un séptimo (1/7) de una longitud de onda y un ancho que es menor que o igual a seis décimos (0.6) de una longitud de onda. Con una cúpula de radar, el sistema de antenas puede tener una altura de aproximadamente un quinto (1/5) de longitud de onda. El sistema de antenas puede comprender uno o más radiadores y un parche no resonante separado uno de otro por un dieléctrico de aire y por elementos espaciadores relativamente pequeños. Los radiadores de parche y el parche no resonante pueden tener formas predefinidas para incrementar la discriminación de la polarización . En una modalidad a manera de ejemplo, los radiadores de parche y el parche no resonante pueden tener una forma subs ancialmente circular. La forma circular puede permitir que los radiadores de parche y el parche no resonante mantengan la ortogonalidad de dos polarizaciones en una región angular determinada para asegurar que cualquiera de las dos señales de RF se encuentran altamente descorrelacionadas. La forma circular de los radiadores de parche pueden mantener también los anchos de haz de plano E (campo eléctrico) y H (campo magnético) de elementos de radiación individuales substancialmente iguales y simétricos . El ancho de haz de energía de RF generado por uno o más radiadores de parche resonante puede controlarse por un parche superior no resonante. El parche superior no resonante se encuentra típicamente espaciado a una distancia no resonante con relación a los radiadores de parche inferiores para evitar la resonancia mientras que controla el ancho de haz de los patrones de radiación de RF resultantes. Los radiadores de parche inferiores pueden instalarse en una tarjeta de circuito impreso que pueden comprender una red de alimentación de RF y un plano de base el cual define una pluralidad de ranuras conformadas simétricamente. En una modalidad a manera de ejemplo, las ranuras pueden comprender una forma de H doble que tiene una longitud de trayectoria eléctrica que sea menor o igual a una media longitud de onda. Las ranuras dentro del plano de base de la tarjeta de circuito impreso pueden excitarse por salientes que son parte de la red de alimentación de la tarjeta de circuito impreso. A su vez, las ranuras pueden tarjeta de circuito impreso establecer un modo magnético transversal de radiación de RF en una cavidad el cual se encuentra adyacente al plano de base de la tarjeta de circuito impreso y un plano de base del sistema de antenas. Las ranuras pueden alinearse a lo largo de una cavidad mientras que la cavidad puede alinearse concéntricamente con centros geométricos de los radiadores de parche. La red de alimentación de la tarjeta de circuito impreso puede alinearse con porciones de la cavidad de manera tal que las porciones de la función de cavidad como un sumidero térmico para absorber o recibir la energía térmica producida por la red de alimentación. Debido a esta función de transferencia de calor eficiente, la tarjeta de circuito impreso puede comprender un material dieléctrico relativamente delgado que sea típicamente barato. La cavidad colocada entre la tarjeta de circuito impreso y el plano de base del sistema de antenas puede funcionar eléctricamente como una frontera cerrada cuando la cavidad tiene esquinas de apertura mecánicamente. El diseño de esquina de apertura facilita la comodidad para elaborar la cavidad. Las esquinas de apertura de la cavidad tienen también dimensiones que permiten la resonancia mientras que se reduce subs tancialmente la Intermodulación Pasiva (PIM) . La PIM puede reducirse adicionalment e por sujetadores planos utilizados para anexar bridas respectivas y un centro plano de una cavidad respectiva al plano de base de la tarjeta de circuito impreso y el plano de base del sistema de antenas. Los sujetadores planos pueden comprender un adhesivo dieléctrico. Además del adhesivo dieléctrico, la presente invención puede emplear también otros tipos de sujetadores que reducen el uso de materiales disimilares, materiales ferrosos, contactos metal a metal, articulaciones deformadas o soldadas y otros materiales similares con objeto de reducir la PIM. Por ejemplo, los radiadores de parche y el parche no resonante pueden espaciarse aparte por sujetadores plásticos que "se ajustan" permanentemente en su lugar. Tales sujetadores no solamente reducen la PIM, sino que tales sujetadores reducen substancialmente los costos de labor y material asociados con la elaboración del sistema de antenas. Aunque se proporciona un producto que puede elaborarse eficientemente la presente invención proporciona también un sistema de antenas de RF eficiente. La energía de RF producida por la cavidad, ranuras, y salientes pueden después acoplarse a uno o más radiadores de parche inferiores. El o los radiadores de parche inferiores pueden después resonar y propagar la energía de RF con una amplio rango de anchos de haz de plano H que pueden extenderse entre aproximadamente sesenta y cinto (65) y noventa (90) grados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración que muestra una vista en alzado de la construcción de una modalidad a manera de ejemplo de la presente invención. La Figura 2 es una ilustración que muestra una vista lateral de la modalidad a manera de ejemplo mostrada en la Figura 1. La Figura 3 es una ilustración que muestra una vista isométrica de la modalidad a manera de ejemplo mostrada en las Figuras 1 y 2. La Figura 4 es una ilustración que muestra una vista isométrica de algunos componentes centrales de una modalidad a manera de ejemplo de la presente invención. La Figura 5 es una vista transversal de la modalidad a manera de ejemplo ilustrada en la Figura 4 tomada a lo largo de la línea de corte 5-5. La Figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra algunos de los componentes centrales de la modalidad a manera de ejemplo ilustrada en la Fi gura 5. La Figura 7A es una ilustración que muestra una vista en alzado de la modalidad a manera de ejemplo ilustrada en la Figura 4 aunque también muestra vistas escondidas de las ranuras que alimentan la cavidad y uno o más elementos de radiación. La Figura 7B es una ilustración que muestra una ranura a manera de ejemplo de acuerdo con la presente invención. La Figura 8 es una ilustración que muestra una vista despiezada de una modalidad a manera de ejemplo de la presente invención. La Figura 9 es una ilustración que muestra una vista inferior o posterior de un plano de base de la tarjeta de circuito impreso que comprende la red de alimentación como se ilustra en la Figura 8. La Figura 10A es una ilustración que muestra una vista isométrica de una cavidad resonante a manera de ejemplo para la presente invención . La Figura 10B es una ilustración que muestra un área agrandada enfocada en una estructura esquinada a manera de ejemplo de la cavidad resonante mostrada en la Figura 10A. La Figura 11 es una ilustración que muestra un arreglo de instalación típico para una antena proporcionada por una modalidad a manera de ejemplo de la presente invención. La Figura 12A es una gráfica que ilustra los anchos de haz de los patrones de radiación de plano (E) y (H) de acuerdo con una modalidad a manera de ejemplo de la presente invención . La Figura 12B es un patrón de radiación en términos de voltaje que ilustra a manera de ejemplos anchos de haz de los planos (E) y (H) de acuerdo con la modalidad a manera de ejemplo a manera de ejemplo ilustrada en la Figura 12A.. La Figura 13A es una gráfica que ilustra los anchos de haz de otro patrón de radiación de los planos (E) y (H) de acuerdo con una modalidad alternativa a manera de ejemplo de la presente invención. La Figura 13B es un patrón de radiación en términos de voltaje que ilustra los anchos de haz de los planos (E) y (H) de acuerdo con la modalidad alternativa a manera de ejemplo ilustrada en la Figura 13A. La Figura 14 es un diagrama de flujo lógico a manera de ejemplo que describe un método para producir estados de polarización simultánea dual y un patrón de radiación giratoriamente simétrico donde los anchos de haz de campo eléctrico y campo magnético de elementos de radiación individuales son subst ancialmente iguales y simétricos. La Figura 15 es un diagrama de flujo lógico que ilustra una rutina de excitación de ranura a manera de ejemplo de la Figura 14. La Figura 16 es otro diagrama de flujo lógico que ilustra una rutina de ajuste de ancho de haz a manera de ejemplo de la Figura 14.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La antena de la presente invención puede solucionar los problemas anteriormente mencionados y es útil para las aplicaciones de comunicaciones inalámbricas, tales como servicios de comunicaciones personales (PCS) y servicio telefónico de radio móvil celular (CMR) . La antena de la presente invención puede utilizar diversidad de polarización para mitigar los efectos nocivos del desvanecimiento y cancelación resultantes de un ambiente de propagación complejo. El sistema de antenas puede incluir un radiador de parche, una tarjeta de circuito impreso adyacente al radiador de parche, y una pluralidad de ranuras colocadas en un plano de base de la tarjeta de circuito impreso. La antena incluye además una cavidad adyacente al plano de base de la tarjeta de circuito impreso y un segundo plano de base adyacente a la cavidad. El sistema de antena radia energia de RF que tiene estados de polarización simultánea dual y que tiene patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente. Regresando ahora a los dibujos, en los cuales los números de referencia similares se refieren a elementos similares, la Figura 1 es una ilustración que muestra una vista en alzado de una modalidad a manera de ejemplo de la presente invención. Refiriéndose ahora a la Figura 1, se muestra un sistema 100 de antenas para comunicar las señales electromagnéticas con los espectros de alta frecuencia asociados con los sistemas de comunicaciones inalámbricas convencionales. Un sistema 100 de antenas puede implementarse como un arreglo plano de elementos 110 de radiación, conocidos como generadores o radiadores de onda, en los que el arreglo se coloca a lo largo de un plano vertical de la antena como se ve normal al sitio de la antena. El sistema 100 de antenas, el cual puede transmitir y recibir señales electromagnéticas, incluye elementos 110 de radiación, un plano 120 de base, y una red 130 de alimentación. El sistema 100 de antenas incluye además elementos 140 de formación de haz, una tarjeta 150 de circuito impreso y los puertos 160A y 160B. Refiriéndose ahora a la Figura 2 la cual ilustra la vista lateral del sistema 100 de antenas de la Figura 1, se muestra más claramente la relación espacial entre los elementos 140 de formación de haz y los elementos 110 de radiación. En un costado de la tarjeta 150 de circuito impreso opuesta a los elementos 110 de radiación y los elementos 140 de formación de haz se encuentra una pluralidad de cavidades 200 que se describirá más detalladamente a continuación. Los puertos 160A y 160B pueden comprender conectores de tipo cable coaxial. La Figura 3 ilustra además una vista isométrica del sistema 100 de antenas que puede comprender uno o más elementos 110 de radiación y elementos 140 de formación de haz. El sistema 100 de antenas como se ilustra en la Figura 3 es un producto muy compacto aunque de alto rendimiento que puede colocarse o posicionarse en un volumen muy estrecho o pequeño tal como una cúpula de radar. Por ejemplo, en una modalidad a manera de ejemplo, la longitud L puede ser de aproximadamente 48 pulgadas (121.9 cm) mientras que el ancho W puede ser de aproximadamente 8 pulgadas (20.3 cm) . La altura H del sistema 100 de antenas (incluyendo una cúpula de radar) puede ser de 2.75 pulgadas (6.98 cm) . En esta modalidad a manera de ejemplo, el rango de frecuencia de operación es aproximadamente desde 806 MHz hasta 896 MHz. En términos de longitud de onda, esto significa que el ancho W puede ser menor que o igual a seis décimos (0.6) de longitud de onda. De manera similar, la altura H puede ser menor que o igual a un séptimo (1/7) de longitud de onda sin cúpula de radar. Con una cúpula de radar, el sistema de antenas puede tener una altura de aproximadamente un quinto (1/5) de longitud de onda. La longitud L puede variar dependiendo del número de elementos 110 de radiación que se deseen en el sistema 100 de antenas. Refiriéndose ahora a la Figura 4, esta figura ilustra algunos componentes centrales del sistema 100 de antenas más detalladamente. La Figura 4 ilustra cómo el plano 120 de base incluye además las ranuras 400 que pueden soportar una cúpula de radar (como se describirá más detalladamente a continuación) . Como se mencionó anteriormente, la presente invención puede incluir uno o más elementos 110 de radiación aunque, típicamente (en una modalidad a manera de ejemplo) , solamente se emplea un elemento 140 de formación de haz. Refiriéndose ahora a la Figura 5, esta figura ilustra un corte transversal del sistema 100 de antenas ilustrado en la Figura 4. Este corte transversal particular se toma a lo largo de la linea de corte 5-5 como se ilustra en la Figura 4. La Figura 5 proporciona detalles adicionales de los elementos mecánicos que forman el sistema 100 de antenas de la invención. Los tamaños de los materiales ilustrados en la Figura 5 no se muestran a escala. En otras palabras, se han exagerado algunos de los materiales en tamaño de manera que estos materiales puedan verse fácilmente. ? continuación se ilustrará una representación gráfica más precisa de los tamaños relativos de materiales con respecto a la Figura 11. El elemento 140 de formación de haz se encuentra espaciado del elemento 110 de radiación por un espaciamiento SI. El espaciamiento SI es típicamente una dimensión no resonante. Es decir, los tamaños relativos del parámetro SI típicamente no son una dimensión no resonante ni una dimensión que mejora la resonancia del elemento 140 de formación de haz. El ancho de haz de la presente invención puede controlarse al ajustar el parámetro de espaciamiento SI y al ajustar el diámetro D1 0 del elemento 140 de formación de haz. El diámetro D1 0 es también típicamente una dimensión no resonante. Al incrementar el parámetro de espaciamiento SI (el espacio entre el elemento 140 de formación de haz "y el elemento 110 de radiación) puede incrementarse el ancho de haz de la radiación electromagnética emitida por el sistema 100 de antenas. Inversamente, el ancho de haz puede disminuir al reducir el parámetro SI (disminuir el espaciamiento entre los parches superior e inferior) y al incrementar el diámetro Oli0 del elemento 140 de formación de haz . El elemento 110 de antena de radiación puede espaciarse de la tarjeta 150 de circuito impreso por un parámetro de espaciamiento S2 el cual es típicamente un valor resonante. En otras palabras, el parámetro S2 es uno que mejora típicamente la resonancia del elemento 110 de parche de radiación. En términos de longitud de onda, el parámetro S2 se encuentra típicamente entre 0.03 a 0.04 longitudes de onda (o 0.42 a 0.55 pulgadas [1.07 era a 1.39 cm] en el rango de frecuencia de operación a manera de ejemplo) . El diámetro Duo del elemento de radiación se encuentra típicamente entre 0.40 y 0.47 longitudes de onda. Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a estos valores. Otras dimensiones resonantes no se encuentran más allá del alcance de la presente invención. El elemento 140 de formación de haz se sujeta tí icamente en su lugar con relación al elemento 110 de radiación por elementos espaciadores/sujetadores 500 los cuales pueden comprender montajes dieléctricos. El elemento 110 de radiación se espacia de manera similar a la tarjeta 150 de circuito impreso por una pluralidad de espaciadores/sujetadores 500. Los espaciador e s / suj et ador es 500 se encuentran típicamente diseñados para "ajustarse" permanentemente en su lugar con objeto de eliminar o reducir el uso de puntos de soldeo de la presente invención. Esto, a su vez, reduce también subs tancialmente el trabajo en el proceso de elaboración del Sistema 100 de Antenas. Además, al utilizar tales e spaci ador e s / s uj et ador es puede también reducirse o eliminarse substancialmente la int ermodulación pasiva (PIM) . Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a sujetadores de tipo "ajuste". Otros sujetadores o soportes dieléctricos que pueden reducir la PIM no se encuentran más allá de la presente invención. Por ejemplo, pueden utilizarse los bloques delgados o angostos de espumas dieléctricas para soportar los elementos 110 de radiación y los elementos 140 de formación de haz. También, los sujetadores 500 no necesitan fijar permanentemente estos elementos. Es decir, los sujetadores 500 liberables podrían emplearse y no aislarse del alcance del espíritu de la presente invención. Como se ilustra en las Figuras 4 y 5, el elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación comprenden típicamente elementos de parche. El elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación se elaboran típicamente a partir de materiales conductores tales como el aluminio. Específicamente, ambos aluminios pueden elaborarse a partir de aluminio 5052. De manera similar, la cavidad 200 puede construirse también a partir de aluminio. Sin embargo, otros materiales conductores no se encuentran más allá del alcance de la presente invención para las estructuras resonantes. Además, el elemento 110 de radiación y el elemento 140 de formación de haz pueden construirse también con combinaciones de materiales dieléctricos recubiertos con un metal. Aquellos expertos en la materia apreciarán las diversas maneras en las que pueden construirse los elementos de radiación sin aislarse del alcance y espíritu de la presente invención. En una modalidad preferida a manera de ejemplo, tanto el elemento 140 de formación de haz como el elemento 110 de radiación son de forma substancialmente circular. La forma circular de los parches 140, 110 en combinación con las aperturas o ranuras 700 (como se describirá a continuación) y la cavidad resonante 200 incrementan la discriminación de polarización por el sistema 100 de antenas. La forma circular de los parches 140, 110 puede contribuir también a mantener la ortogonalidad de dos polarizaciones sobre una región angular determinada a fin de asegurar que cualquiera de las dos señales de RF sean altamente descorrelacionadas . La forma circular del elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación pueden maximizar también el rendimiento de la polarización manteniendo el ancho de haz de plano eléctrico (E) y magnético (H) substancialmente iguales. La forma circular del elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación le permite también al sistema 100 de antenas mantener patrones de radiación simétricos. Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a elementos conformados circularmente . Otras formas incluyen, pero no se limitan a, formas cuadradas, rectangulares, y otras similares que maximizan el rendimiento de la polarización dual al mantener el ancho de haz del plano eléctrico (E) y magnético (H) substancialmente iguales . La Figura 5 ilustra detalles adicionales del sistema 100 de antenas que no se muestran en las figuras anteriores. Por ejemplo, las porciones de la red 130 de alimentación se encuentran alineadas substancialmente sobre porciones de la cavidad 200. Al alinear las porciones de la red 130 de alimentación sobre porciones de la cavidad 200, tales como bridas 520 (como se describirá más detalladamente a continuación) la presente invención puede disipar la energía térmica formada en la red 130 de alimentación más eficazmente y rápidamente. Las bridas 520 pueden servir como un sumidero térmico a porciones de la red 130 de alimentación. Al utilizar porciones de la cavidad 200 resonante tales como un sumidero térmico, puede utilizarse una tarjeta 150 de circuito impreso relati amente delgada. La cavidad 200 puede sujetarse a la tarjeta 150 de circuito impreso (y más específicamente, el plano 530 de base de la tarjeta 150 de circuito impreso) utilizando un sujetador plano 540 tal como un adhesivo dieléctrico. Este sujetador plano 540 puede entonces reducir la resistencia térmica entre la red 130 de alimentación y la brida 520. La cavidad 200 puede anexarse también al plano 120 de base con un sujetador plano 540 tal como un adhesivo dieléctrico descrito con anterioridad. Utilizar tales sujetadores no solamente reduce la resistencia térmica entre la red 130 de alimentación y la cavidad, reduce también substancialmente la intermodulación pasiva (PIM) . Con porciones de la cavidad 200, que funcionan como sumidero térmico para la red 130 de alimentación colocada sobre una tarjeta 150 de circuito impreso, puede utilizarse un substrato de material relativamente delgado como la tarjeta 150 de circuito impreso. La cavidad 200 se anexa al plano 530 de base de la tarjeta 150 de circuito impreso con un sujetador plano 540. De manera similar, la cavidad 200 se anexa a la cúpula de radar que soporta el plano 120 de base por un sujetador plano 540. La cavidad 200 propaga típicamente un modo magnético transversal (TM0i) de energía de RF para las dos polarizaciones soportadas por el sistema 100 de antenas. Dado que la cavidad 200 resuena, la altura o el espaciamiento S3 de la cavidad tiene una dimensión resonante de 0.027 longitudes de onda (o una dimensión de 0.375 pulgadas (0.953 cm) en la frecuencia de operación a manera de ejemplo) . El ancho Wl de la cavidad resonante 200 puede tener una dimensión resonante de 0.433 longitudes de onda. Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a estos valores . Otras dimensiones resonantes no se encuentran más allá de la presente invención. Mientras se propaga un modo magnético transversal de energía de RF, la cavidad 200 puede incrementar también substancialmente la proporción frontal a posterior del sistema 100 de antenas. La cavidad 200 se excita por dos o más ranuras 700 como se describirá más detalladamente a continuación. La Figura 6 es un diagrama de bloques funcional que ilustra los diversos componentes que conforman el sistema 100 de antenas compacto. Esta figura resalta un arreglo preferido y a manera de ejemplo de los componentes del sistema 100 de antenas. De los componentes ilustrados en la Figura 6, existen unos cuantos que pueden considerarse los componentes centrales del Sistema 100 de Antenas que proporcionan la funcionalidad mejorada en tal volumen de antenas compacto. Los componentes centrales pueden considerarse como el elemento 140 de formación de haz, el elemento 110 de radiación, la tarjeta 150 de circuito impreso, el plano 530 de base con ranuras 700, y la cavidad 200. Refiriéndose ahora a la Figura 7A, se muestran detalles adicionales de las ranuras 700A-C colocadas dentro del plano 530 de base. Las ranuras 700A-C se excitan por un número correspondiente de salientes 710A-C que se encuentran colocadas dentro de la red 130 de alimentación colocada a un costado de la Tarjeta 150 de Circuito Impreso. Las ranuras 700 son típicamente de forma simétrica con objeto de reducir la polarización transversal entre la ranura respectiva. Las ranuras 700A, 710C se encuentran orientadas perpendicularmente respecto a la ranura central 700B. Tal orientación de las ranuras 700 conforma o establece los estados de polarización dual. Además, es deseable orientar las ranuras 700 a lo largo de las diagonales geométricas 720A y 720B con objeto de mantener cuarenta y cinco polarizaciones inclinadas sobre una región de operación deseada mientras que se mejora el aislamiento puerto a puerto. Colocar las ranuras 700 a lo largo de las diagonales geométricas 720A y 720B puede reducir también la polarización transversal entre los dos estados de polarización dual establecidos por el sistema 100 de antenas. Las ranuras 700 se encuentran diseñadas también para ser estrechas y simétricas con objeto de incrementar el aislamiento puerto a puerto. El espaciamiento y orientación de las ranuras 700 con relación al elemento 110 de radiación pude optimizar el modo de operación TM01 magnético transversal deseado dentro de la cavidad resonante 200 para las dos polarizaciones. En esta modalidad, se generan dos modos TMoi ortogonales en la cavidad 200. La optimización puede realizarse al colocar estas ranuras 700 a lo largo de las diagonales geométricas 720?, 720B y utilizando el centro de la cavidad 200 como el origen para los parches 110 de radiación. Es decir, los centros geométricos de elemento 110 de radiación, el elemento 140 de formación de haz, y la cavidad 200 pueden alinearse substancialmente . Sin embargo, la presente invención no se limita a este número y combinación de ranuras. Por ejemplo, en lugar de tres ranuras separadas, la presente invención podría emplear una ranura con forma transversal (no se muestra) para alimentar los parches de antena. Pero con este diseño de forma transversal, se requerirán dos conexiones de soldeo para una ranura transversal respectiva.

Y las conexiones de soldeo podrían degenerar un poco el rendimiento de antena debido a la PIM resultante . Refiriéndose ahora a la Figura 7B, las ranuras 700 pueden tener también una forma predefinida. Por ejemplo, en una modalidad a manera de ejemplo, cada Ranura 700 tiene una forma subs tancialmente de H doble. Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a esta forma. Otras formas incluyen, pero no se limitan a, formas que tienen una longitud eléctrica que sea menor o igual a la mitad de la longitud de onda. La longitud eléctrica de una ranura se encuentra típicamente midiendo la mitad del perímetro de la apertura, comenzando en un extremo lejano de la ranura hasta el otro extremo lejano. Una longitud eléctrica menor o igual a media longitud de onda facilita el acoplamiento eficiente de energía de RF hacia la cavidad 200 y el elemento 110 de radiación de parche. La orientación y colocación de la ranura 700 deben diseñarse para anchos de haz iguales de las polarizaciones de modo que el factor de polarización puede mantenerse en un valor de 45.

Refiriéndose ahora a la Figura 8, esta figura ilustra una vista despiezada de los componentes del sistema 100 de antenas. Puede utilizase una cúpula 800 de radar protectora que comprende un material de PVC para cubrir el sistema 100 de antenas. Una cúpula 800 de radar comprende preferentemente un material de PVC elaborado en la forma deseada por un proceso de extrusión. La cúpula 800 de radar se anexa a las muescas 400 formadas en el plano 120 de base. Se coloca un par de tapas terminales 810A y 810B a lo largo de una dimensión menor en un extremo del plano 120 de base y cubren la aperturas restantes formadas en el extremo de la combinación del plano 120 de base y la cúpula 800 de radar. La encapsulacion del sistema 100 de antenas dentro del gabinete sellado formada por el plano 120 de base, una cúpula 800 de radar, y las tapas terminales 810A-B protege el sistema 100 de antenas de los elementos ambientales, tales como luz solar directa, agua, polvo, mugre y humedad. La tarjeta 150 de circuito impreso es una lámina relativamente delgada de material dieléctrico y puede ser uno de muchos materiales dieléctricos de pocas pérdidas utilizados para propósitos de circuiteria de radio. En una modalidad preferida y a manera de ejemplo, el material utilizado puede tener valores constantes de dieléctrico relativos de dk= 3.38 (y e? =2.7 - cuando se utiliza el substrato como microbanda) . En el ambiente preferido a manera de ejemplo, los materiales de substrato basados en teflón típicamente no se utilizan con objeto de reducir costos. Sin embargo, los materiales basados en TEFLÓN y otros materiales dieléctricos no se encuentran más allá del alcance de la presente invención. Adyacente a la tarjeta 150 de circuito impreso se encuentra el plano 530 de base que se ilustra detalladamente en la Figura 9. Refiriéndose ahora a la Figura 9, el plano 530 de base contiene las ranuras 700 utilizadas para excitar la cavidad 200. Estas ranuras 700 pueden grabarse al agua fuerte preferentemente fuera del plano 530 de base por técnicas de fotolitografía. Refiriéndose ahora a la Figura 10A, esta figura ilustra adicionalmente los detalles de la cavidad resonante 200. La cavidad 200 se encuentra elaborada preferentemente de aluminio y tiene un diseño que mejora la repetición de la precisión mientras que reduce substancialmente la intermodulación pasiva (PIM) . Sin embargo, otros materiales conductores no se encuentran más allá del alcance de la presente invención. La cavidad 200 comprende las paredes 1000A-D que se encuentran espaciadas una de otra por una distancia predeterminada d (Ver la Figura 10B) . Esta distancia predeterminada d entre las paredes 1000 en las esquinas permite tolerancias responsables en la elaboración, pero es típicamente lo suficientemente pequeña de manera tal que la cavidad 200 opera eléctricamente como una frontera cerrada para que se propague la energía de RF en la cavidad 200. En otras palabras, la cavidad 200 puede funcionar eléctricamente como una frontera cerrada cuando mecánicamente la cavidad tiene esquinas de apertura. Las esquinas de apertura de la cavidad típicamente tienen dimensiones que permiten resonancia mientras reducen sus tancialmente la intermodulación pasiva (PIM) . Las esquinas de apertura de la cavidad funcionan también como agujeros de drenaje para cualquier condensación que pueda formarse dentro de una cavidad 200 respectiva. Refiriéndose ahora a la Figura 10B, existe una distancia d entre las paredes 1000C y 1000D de la cavidad. Como se mencionó con anterioridad, se dimensiona la distancia d de manera tal que la cavidad pueda resonar mientras al mismo tiempo puede reducir sust ancialmente la intermodulación pasiva debido a que no existe contacto metal a metal entre las paredes respectivas 1000C y 1000D. La PIM se reduce adicionalmente por la presente invención debido a materiales disimilares, materiales ferrosos, contactos metal a metal, y articulaciones deformadas o soldadas se utilizan preferentemente con objeto de reducir o eliminar subs tancialmente este fenómeno físico. Por ejemplo, además de las esquinas de apertura de la cavidad 200, la presente invención emplea (como se describió anteriormente) sujetadores planos 540 para unir las bridas 520 de la cavidad 200 al plano 530 de base de la tarjeta 120 de circuito impreso. Mientras tanto, la base de la cavidad 200 puede unirse al plano 120 de base que soporta la cúpula de radar por otro sujetador plano dieléctrico. De manera similar, el elemento 110 de radiación se soporta por esp a ci adore s / suj etadore s 500 no soldados, y soporta también espaciadores/sujetadores 500 adicionales para soportar el elemento 140 de formación de haz . Refiriéndose ahora a la Figura 11, esta figura ilustra además una representación gráfica más precisa de los tamaños relativos (espesor) de los materiales que conforman el sistema 100 de antenas. Se muestran los detalles mecánicos adicionales de los espaciadores /suj etadores 500. Como se mencionó con anterioridad, estos espa ciadore s / s uj et ado e s se construyen preferentemente a partir de materiales dieléctricos para reducir (PI ) mientras que permite también la facilidad de elaboración del sistema 100 de antenas. Es decir, los espaciadores /suj etadores 500 puede "ajustarse" permanentemente en su lugar sin el uso de cualesquier articulaciones deformadas o soldadas . Refiriéndose ahora a la Figura 12A, esta figura ilustra una representación gráfica lineal de ganancia de antena contra la posición angular de un patrón de radiación para una modalidad de ancho de haz de noventa (90) grados del sistema 100 de antenas. Es decir, esta gráfica ilustra la ganancia para un sistema 100 de antenas diseñado para tener 90 grados de cobertura entre tres (3) dB respectivos o puntos de potencia media en un patrón de radiación. Esta gráfica demuestra que el ancho de haz (E) y (H) de una polarización independiente- son substancialmente iguales. Los anchos de haz (E) y (H) substancialmente iguales mantendrán la • ortogonalidad de los dos estados de polarización sobre una determinada región angular para asegurar que las dos señales recibidas se encuentran altamente descorrelacionadas. No se muestran dos estados de polarización en la Figura 12A, solamente se ilustra un estado de polarización con los planos E y H substancialmente iguales. Para esta modalidad particular a manera de ejemplo, la región angular se ha diseñado para 90 grados. Para obtener un ancho de haz de 90 grados, el diámetro y espaciamiento SI del elemento 140 de formación de haz puede ajustarse. Como se observó con anterioridad, para incrementar el ancho de haz del plano (E) y (H) , se incrementa el espaciamiento entre el elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación, mientras que puede reducirse el diámetro del Elemento 140 de Formación de Haz. Inversamente, para disminuir el ancho de haz del plano (E) y (H) , la separación SI entre el elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación puede disminuirse mientras que el diámetro Di4o del elemento de formación de haz puede inc ementarse. Con la presente invención, es posible mantener ap oximadamente cinco grados de diferencia entre anchos de banda de 3 dB de los patrones de radiación de los planos (E) y (H) de una polarización particular. Refiriéndose a la Figura 12B, esta figura es un patrón de radiación en coordenadas polares y en términos de voltaje que ilustra la modalidad de ancho de haz de noventa (90) grados descrita en la Figura 12A. El patrón ilustra el patrón de radiación de plano (E) con una linea sólida y el patrón de plano (H) con una linea discontinua o punteada.

Refiriéndose ahora a la Figura 13A, esta figura ilustra una representación gráfica de ganancia de antena contra la posición angular de un patrón de radiación para una modalidad de ancho de haz de sesenta y cinco (65) grados del sistema 100 de antenas. Es decir, esta gráfica ilustra la ganancia para un sistema 100 de antenas diseñado para tener 65 grados de cobertura entre los respectivos tres (3) dB o puntos de potencia media. Esta gráfica demuestra también que el ancho de haz (E) y (H) de una polarización independiente son subst ancialmente iguales. Los anchos de haz de los planos (E) y (H) subs tancialmente iguales mantendrán la or togonalidad de los dos estados de polarización sobre una determinada región angular para asegurar que las dos señales recibidas se encuentran altamente descorrelacionadas. Los dos estados de polarización no se muestran en la Figura 13A, solamente se ilustra un estado de polarización con los planos E y H substancialmente iguales. Refiriéndose a la Figura 13B, esta figura es una patrón de radiación en coordenadas polares y en términos de voltaje que ilustra la modalidad de ancho de haz de sesenta y cinco (65) grados descrita en la Figura 13A. El patrón ilustra el patrón de radiación del plano (E) con una linea sólida y el patrón de plano (H) con una linea punteada o discontinua. La Figura 14 ilustra un diagrama de flujo lógico 1400 para un método de generación de campos de radiación de RF que tienen estados de polarización simultánea dual y que tiene patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente. El diagrama de flujo lógico 1400 resalta algunas funciones clave del sistema 100 de antenas. El paso 1410 es el primer paso del proceso inventivo 1400 en el cual la ranura 700 colocada dentro del plano 530 de base se encuentra orientada de manera ortogonal una hacia otra. Al orientar las ranuras ortogonales una a la otra en el paso 1410, el aislamiento entre polarizaciones de RF separadas puede mantenerse mientras puede reducirse la polarización transversal. Después, en el paso 1420 , el sistema 100 de antenas se ensambla sin contactos metal a metal y soldeo. Más específicamente, en este paso, el sistema 100 de antenas puede elaborarse a fin de reducir subs t ancialment e int ermodul a ci ón pasiva (PIM) . Los materiales disimilares, materiales ferrosos, contactos metal a metal, y articulaciones deformadas o soldadas típicamente no se emplean o son limitados en el sistema 100 de antenas con objeto de reducir o eliminar subs tancialmente la PIM. Una manera de reducir o eliminar substancialmente la PIM es el uso de sujetadores 540 planos dieléctricos con objeto de conectar porciones de la cavidad 200 al plano 530 de base ranurado y el plano 120 de base. Otra manera en la cual se reduce o se elimina substancialmente la PIM es empleando esquinas de apertura en la cavidad 200 donde las paredes respectivas, tales como las paredes 1000C y 1000D de la Figura 10B, se espacian aparte por la distancia predeterminada d. Después, en el paso 1430 se propaga energía de RF a lo largo de la red 130 de alimentación de la tarjeta 150 de circuito impreso. En el paso 1440, se disipa calor proveniente de la red 130 de alimentación hacia las bridas 520 de la cavidad 200.

En la rutina 1450, las ranuras colocadas en el plano 530 de base conforman o establecen un modo magnético transversal (TM) de energía de RF en la cavidad 200. Se describirán detalles adicionales de la rutina 1450 a continuación con respecto a la Figura 15. En el paso 1460, los elementos de radiación tales como los radiadores 110 de parche inferiores se excitan con energía de RF emitida desde la ranura 700 o las salientes 710 o ambas. Después, en el paso 1470, la radiación RF se produce con aproximadamente polarizaciones duales iguales por el sistema 100 de antenas subs tancialmente compacto. En la rutina 1480, las polarizaciones duales aproximadamente iguales se mantienen y los anchos de haz pueden ajustarse con el elemento 140 de formación de haz. A continuación se describirán detalles adicionales de la rutina 1480 con respecto a la Figura 16. La Figura 15 ilustra una rutina 1450 de excitación de ranura a manera de ejemplo de la Figura 14. La rutina 1450 comienza con el paso 1500. En el paso 1500, las ranuras 700 se encuentran alineadas a lo largo de las diagonales geométricas 720 de la cavidad 200, como se ilustra en la Figura 7. Esta alineación de las ranuras 700 produce un modo magnético transversal de energía de RF en la cavidad 200 mientras reduce substancialmente la polarización transversal e incrementa el aislamiento entre los puertos respectivos 160A y 160B. Después, en el paso 1510, las ranuras 700 se conforman para ser simétricas y dimensionarse de manera tal que cada ranura 700 tenga una longitud eléctrica eficaz menor que o igual a media longitud de onda para un eficiente acoplamiento de RF a o desde la red 130 de alimentación y la cavidad 200 o el parche 110 de radiación. La rutina regresa después al paso 1460 de la Figura 14. La Figura 16 ilustra una rutina 1480 de ajuste de ancho de haz a manera de ejemplo de la Figura 14. La rutina 1480 comienza con el paso 1600, en el cual se determina si el ancho de haz del sistema 100 de antenas necesita ajuste. Si la investigación para la decisión en el paso 1600 es positiva, entonces se sigue la rama "sí" hacia el paso 1610. En el paso 1610, el ancho de haz del sistema 100 de antenas puede ajustarse cambiando el espa ci ami ent o entre el elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación. Típicamente, el espaciamíento es de una dimensión no resonante dado que una característica a manera de ejemplo de la presente invención, el elemento 140 de formación de haz no resuena la energía de RF. Si la investigación sobre la decisión del paso 1600 es negativa, entonces se sigue la rama "no" hacia el paso 1640. En el paso 1620, se determina si se requiere un ajuste adicional del ancho de haz. Si la investigación sobre la decisión del paso 1620 es positiva, entonces se sigue la rama "sí" hacia el paso 1630, en la cual el ancho de haz del sistema 100 de antenas puede ajustarse cambiando el diámetro del elemento 140 de formación de haz. Se observa que la presente invención no se encuentra limitada a la secuencia o cronología de los pasos ilustrados en estos diagramas de flujo lógicos. Por lo tanto, el experto en la materia reconoce que el ancho de haz del sistema 100 de antenas puede ajustarse primeramente cambiando el diámetro del elemento 140 de formación de haz en lugar de cambiar primeramente el espaciamiento entre el elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación. Además, aquellos expertos en la materia reconocerán también que pueden realizarse ajustes al ancho de haz cambiando tanto el espaciamiento entre el elemento 140 de formación de haz y el elemento 110 de radiación, asi como también cambiar el tamaño del elemento 140 de formación de haz. En el paso 1640 , la rutina regresa a la Figura 14. La presente invención proporciona una apertura o elementos de parche acoplado de ranura que generan una polarización dual de 45 grados de pendiente además de patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente. La presente invención genera patrones de radiación de RF donde los anchos de haz de campos de RF respectivos para elementos de radiación respectivos son substancialmente iguales y relativamente grandes a pesar del tamaño físico compacto del sistema de antenas. Por ejemplo, la presente invención produce patrones de radiación donde cada polarización de RF producido por un elemento de radiación individual es substancialmente igual a una polarización de RF ortogonal correspondiente producida por otro elemento de radiación individual . La presente invención proporciona un sistema de antenas compacto que tiene una altura (sin cúpula de radar) menor a un séptimo (1/7) de una longitud de onda y un ancho que es menor o igual a media longitud de onda. Con una cúpula de radar, la altura puede ser un quinto (1/5) de una longitud de onda. Aunque es compacta, la presente invención ahorra potencia. La presente invención incorpora un diseño eficaz de transferencia térmica de manera tal que una red de alimentación transfiere su calor a una cavidad resonante utilizada para conformar los modos magnéticos transversales deseados de energía de RF. La transferencia térmica eficaz le permite a la presente invención utilizar materiales dieléctricos relati amente delgados para la tarjeta de circuito impreso que soporta la red de alimentación. La presente invención emplea elementos de radiación metálicos circulares para el propósito de obtener anchos de haz de 3 dB de planos (E) y (H) circulares y simétricos que tengan estados de polarización duales de 45 grados de pendiente. El e s a ci ami ent o S2 del elemento 110 de radiación con relación a la tarjeta 150 de circuito impreso y el diámetro del elemento 110 de radiación se utiliza para mejorar los anchos de haz de impedancia del sistema 100 de antenas. El elemento 140 de formación de haz se utiliza para variar los anchos de haz de 3 dB a fin de obtener los valores deseados ajustando su diámetro y variando su espaciamient o SI entre el elemento 110 de radiación y el elemento 140 de formación de haz. La presente invención incorpora además un planteamiento de diseño de PIM baja utilizando un acoplamiento capacitivo de todas las potenciales articulaciones metal a metal a través del empleo de sujetadores planos no conductores y esquinas de apertura para la cavidad resonante 200. El planteamiento de diseño de PIM baja produce también métodos de elaboración baratos y eficaces. Por ejemplo, los sujetadores planos 540 eliminan cualquier necesidad de soldar la cavidad resonante 200 al plano 530 de base. El uso de espaciadores dieléctricos 500 elimina además cualquier necesidad de láminas espadadoras dieléctricas costosas mientras que reduce también el tiempo de ensamble . La presente invención emplea también dos ranuras en pendiente a cuarenta y cinco grados ortogonales que no se encuentran dispuestas a lo largo de lineas perpendiculares de simetría a cuarenta y cinco grados de un eje de arreglo. Tales ranuras eliminan una necesidad de una linea de alimentación de cruce para proporcionar una polarización transversal y aislamiento puerto a puerto mejorados. Las modalidades alternativas se volverán aparentes para aquellos expertos en la materia a la cual pertenece la presente invención sin aislarse de su espíritu y alcance. Consecuentemente, aunque esta invención se ha descrito a manera de ejemplo con cierto grado de particularidad, debe comprenderse que la presente descripción se ha hecho solamente a manera de ejemplo y que se puede recurrir a numerosos cambios en los detalles de construcción y la combinación y arreglo de partes sin aislarse del espíritu y alcance de la invención. De acuerdo con lo anterior, el

Claims (29)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención antecedente, se reclama como propiedad contenido en las siguientes reivindicaciones

1. Un sistema de antenas de polarización dual caracterizado porque comprende : un radiador de parche; una tarjeta de circuito impreso adyacente a dicho radiador de parche, comprendiendo dicha tarjeta de circuito impreso una pluralidad de salientes, una red de alimentación, y un primer plano de base; una pluralidad de ranuras colocadas dentro de dicho primer plano de base; una cavidad adyacente a dicho primer plano de base; y un segundo plano de base adyacente a dicha cavidad, donde dichas salientes alimentan a dichas ranuras y dichas ranuras excitan dicha cavidad de manera tal que dicho radiador de parche radia energía de RF que tiene estados de polarización simultánea dual y que tiene patrones de radiación subs tancialmente simétricos giratoriamente.

2. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho parche es un primer parche, comprendiendo dicho sistema de antenas además un segundo parche espaciado de dicho primer parche.

3. El sistema de antenas según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho segundo parche se encuentra espaciado una distancia no resonante de dicho primer parche de manera tal que dicho segundo parche controla un ancho de haz de energía de RF producido por dicho primer parche.

4. El sistema de antenas según la rei indicación 1, caracterizado porque dicho parche comprende una forma subst ancialmente circular .

5. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de dichas ranuras tiene una longitud eléctrica que es menor o igual a media longitud de onda.

6. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de dichas ranuras comprende una forma de H doble.

7. El sistema de antenas según la rei indicación 1, caracterizado porque cada ranura se encuentra colocada a lo largo de una diagonal geométrica de dicha cavidad.

8. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas ranuras establecen un modo magnético transversal de energía de RF en dicha cavidad.

9. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pluralidad de ranuras comprende una ranura primera, segunda, y tercera, alineándose dichas ranuras primera y segunda a lo largo de una primera diagonal geométrica de dicha cavidad y alineándose dicha tercera ranura a lo largo de una segunda diagonal geométrica que sea ortogonal a dicha primera diagonal.

10. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cavidad comprende una o más bridas que se anexan a dicho primer plano de base con un sujetador dieléctrico .

11. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque las porciones de dicha red de alimentación se encuentran alineadas con bridas de dicha cavidad de manera tal que dichas bridas conducen calor proveniente de dichas porciones de dicha red de alimentació .

12. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cavidad comprende dos o más paredes que tienen un espaciamiento predeterminado entre las paredes respectivas mientras dicha cavidad propaga un modo magnético transversal de energía de RF.

13. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha cavidad se sujeta a dicho segundo plano de base con un sujetador dieléctrico.

14. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema tiene una altura total menor que o igual a un séptimo de longitud de onda y un ancho total menor que o igual a seis décimos de longitud de onda.

15. El sistema de antenas según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sistema propaga energía de RF con anchos de haz de plano H que se extienden en rango desde aproximadamente sesenta y cinco (65) a noventa (90) grados .

16. Una antena ca acterizada porque comprende : un parche circular no resonante; un radiador de parche circular; una tarjeta de circuito impreso adyacente a dicho radiador de parche, comprendiendo dicha tarjeta de circuito impreso una pluralidad de salientes y un plano de base; colocado dicho radiador de parche entre dicho parche no resonante y dicha tarjeta de circuito impreso ; una pluralidad de ranuras colocadas dentro de dicho plano de base; y una cavidad que incluye dicho plano de base y dichas ranuras en las que dichas salientes alimentan a dichas ranuras y dichas ranuras excitan dicha cavidad de manera tal que dicho radiador de parche radia energía de RF que tiene estados de polarización simultánea dual y que tiene patrones de radiación subs tancialmente simétricos giratoriamente.

17. La antena según la reivindicación 16, ca acterizada porque dicho parche circular no resonante se encuentra espaciado de dicho parche circular por uno o más elementos espaciadores dieléctricos.

18. La antena según la reivindicación 16, caracterizada porque cada una de dichas ranuras tiene una longitud eléctrica que es menor que o igual a media longitud de onda.

19. La antena según la reivindicación 16, caracterizada porque cada una de dichas ranuras comprende una forma de H doble.

20. La antena según la reivindicación 16, caracterizada porque cada ranura se coloca a lo largo de una diagonal geométrica de dicha cavidad .

21. La antena según la reivindicación 16, caracterizada porque dichas ranuras establecen un modo magnético transversal de energía de RF en dicha cavidad.

22. On método para producir patrones de radiación de RF que tengan estados de polarización simultánea dual, caracterizado porque comprende los pasos para: colocar una pluralidad de ranuras colocadas dentro de un plano de base de una tarjeta de circuito impreso de manera ortogonal en relación una con otra; excitar las ranuras para establecer un modo de energía de RF dentro de la cavidad metá1i ca ; excitar un radiador de parche con la energía de RF producida por la ranuras y la cavidad ; producir una radiación de RF con el radiador de parche que tiene polarizaciones duales aproximadamente iguales; y ajustar anchos de haz de patrones de radiación de polarizaciones respectivas con el parche no resonante.

23. El método según la reivindicación 22, caracterizado además porque comprende los pasos para: propagar energía de RF en la red de alimentación; y disipar calor de la red de alimentación en porciones de una cavidad metálica;

24. El método según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende además el paso para mantener un espacio entre las esquinas de la cavidad con objeto de reducir int ermodulación pasiva.

25. El método según la reivindicación 22, caracterizado porque el paso para ajustar los anchos de haz comprende además el paso para cambiar una distancia entre el parche no resonante y el parche de radiación.

26. El método según la reivindicación 22, caracterizado porque el paso para ajustar los anchos de haz comprende además el paso para cambiar un diámetro del parche no resonante.

27. El método según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende además el paso para colocar las ranuras a lo largo de diagonales geométricas opuestas de la cavidad.

28. El método según la reivindicación 22, caracterizado además porque comprende el paso para conformar las ranuras de manera tal que cada ranura tenga una longitud eléctrica eficaz menor que o igual a media longitud de onda para el acoplamiento de RF eficaz a o desde la red de alimentación y la cavidad.

29. El método según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende además el paso para anexar porciones de la cavidad metálica con un sujetador dieléctrico. RESUMEN Un sistema de antenas puede generar campos de radiación de RF que tienen estados de polarización simultánea dual y que tienen patrones de radiación substancialmente simétricos giratoriamente. El sistema de antenas genera patrones de radiación de RF donde los anchos de haz de los campos de RF respectivos para elementos de radiación respectivos son substancialmente iguales y son relativamente grandes a pesar del tamaño físico compacto del sistema de antenas. El sistema de antenas puede incluir uno o más radiadores de parche y un parche no resonante separado uno de otro por un dieléctrico de aire y por elementos espaciadores relativamente pequeños. Los radiadores de parche y el parche no resonante pueden tener formas predefinidas para incrementar la discriminación de polarización. Los radiadores de parche inferior pueden instalarse en una tarjeta de circuito impreso que puede incluir una red de alimentación de RF y un plano de base que define una pluralidad de ranuras conformadas simétricamente. Las ranuras dentro del plano de base de la tarjeta de circuito impreso pueden excitarse por salientes que son parte de la red de alimentación de la tarjeta de circuito impreso. A su vez r las ranuras pueden establecer un modo magnético transversal de radiación de RF en una cavidad que se encuentra adyacente al plano de base de la tarjeta de circuito impreso y un plano de base del sistema de antenas. La red de alimentación de la tarjeta de circuito impreso puede alinearse con porciones de la cavidad de manera tal que las porciones de la cavidad funcionan como un sumidero térmico para absorber o recibir la energía térmica producida por la red de alimentación.