RED DE ALIMENTACION DE ANTENA AJUSTABLE CON DESFASADOR INTEGRADO Campo de la Invención La invención se refiere a un dispositivo para alimentar señales entre una línea común y dos o más puertas . La invención también se refiere a un desfasador dieléctrico y a un método de fabricación de un desfasador dieléctrico. Antecedentes de la Invención Tradicionalmente, los elementos de antena sintonizable consisten de separadores de energía, transformadores, y desfasadores acomodados en cascada en el arreglo de antena. En antenas de alto rendimiento, estos componentes interactúan fuertemente entre sí, haciendo algunas veces irrealizable la forma de haz deseable. Un número de redes formadoras de un haz, canónicas, han sido propuestas en el pasado para resolver estos problemas . La figura 1 es una vista en planta de una parte de un desfasador descrito en US5949303. Una terminal de entrada 100 está acoplada a una línea de alimentación de entrada 101. Una línea de alimentación 102 se ramifica desde la unión 103 y conduce a una primera terminal de salida 104. Una segunda terminal de salida 105 está acoplada a la línea de alimentación 102 en la unión 110 por un bucle con forma de laberinto 106. Una placa dieléctrica 107 cubre parcialmente
Ref .153791 la línea de alimentación 102 y el bucle 106 y se puede mover a lo largo de la longitud de la linea de alimentación 102 y sobre el bucle 106. El borde delantero 108 de la placa 107 está formado con un rebajo 109 semejante a un escalón, como se muestra en la figura 2. El rebajo 109 semejante a un escalón está dimensionado ¦ para minimizar la reflexión de la energía de la onda de radio que se propaga a lo largo de las líneas de alimentación. Esta arreglo sufre de varias desventajas. En primer lugar, el rebajo 109 del cuerpo dieléctrico movible 107 opera de manera semejante a. un transformador que incrementa la impedancia de la onda en la dirección desde la terminal de entrada 100 hasta las terminales de salida. Para tener igual impedancia en la entrada y todas las salidas, el dispositivo mostrado en US 5943303 requiere transformadores adicionales entre la unión 110 y la terminal de salida 104. En segundo lugar, todas las líneas de alimentación que se apartan desde 101, las cuales son las primeras desde la terminal de entrada 100, cruzan el borde de la placa dieléctrica dos veces. Por lo tanto, la reflexión en los dos rebajos puede sumarse al doble de la reflexión en un rebajo dependiendo de la posición de la placa dieléctrica. En tercer lugar, las posiciones relativas de las terminales de salida imponen restricciones sobre la distribución, la cual puede ser incompatible con las realizaciones físicas de las redes formadoras del haz para algunas aplicaciones. En cuarto lugar, puede ser difícil fabricar de manera exacta y consistente el rebajo 109 en la placa 107. En quinto lugar, este método no es adecuado para un arreglo lineal que contiene un número impar de aberturas de salida. Descripción Detallada de la Invención Es un objeto de la presente invención resolver una o más de estas desventajas del arte previo, o al menos proporcionar una alternativa útil. Un primer aspecto de la invención proporciona un dispositivo para alimentar las señales entre una línea común y dos o más puertas, el dispositivo incluye una red ramificada de líneas de alimentación que acoplan la línea común con las puertas, al menos una de las líneas de alimentación tiene una porción transformadora de ancho variable para la reducción de la reflexión de las señales que pasan a través de la red; y un elemento dieléctrico montado adyacente a la red el cual puede ser movido a lo largo de al menos una de las líneas de alimentación para ajustar sincrónicamente la relación de fase entre la línea común y uno o más de las puertas, el elemento dieléctrico tiene una o más porciones transformadoras para reducir la reflexión de las señales que pasan a través de la red.
El primer aspecto de la invención proporciona un medio para integrar dos tipos de transformador en el mismo dispositivo. Como resultado, la impedancia de la onda en la línea común puede ser mejor correspondida con la impedancia de la onda en las puertas, mientras que se mantiene un diseño relativamente compacto. Típicamente, la porción transformadora de la línea de alimentación incluye un cambio de etapa en el ancho de la línea de alimentación. La porción transformadora en el elemento dieléctrico puede ser provista por un rebajo en el borde del elemento, como se muestra en la figura 2. Sin embargo, en las modalidades preferidas descritas posteriormente, la porción transformadora es provista en la forma de un espacio o región de constante dieléctrica reducida. Un segundo aspecto de la invención proporciona un dispositivo para alimentar señales entre una línea común y dos o más puertas, el dispositivo incluye una red ramificada de líneas de alimentación que acoplan la línea común con las puertas por medio de una o más uniones; la una o más uniones incluyen una unión principal que incluye la línea común; y un elemento dieléctrico montado adyacente a la red el cual puede ser movido a lo largo de la longitud de al menos una de las líneas de alimentación para ajustar sincrónicamente la relación de fase entre la línea común y una o más de las puertas, en donde la unión principal no se superpone con el elemento dieléctrico. El segundo aspecto de la invención proporciona un arreglo alternativo para el arreglo de la figura 1. En contraste con el sistema de la figura 1 (en el cual el elemento dieléctrico se superpone sobre la unión 103) , el elemento dieléctrico no se superpone con la unión. Esto puede ser logrado formando un espacio en el elemento dieléctrico. Un tercer aspecto de la invención proporciona un dispositivo para alimentar las señales entre una línea común y dos o más puertas, el dispositivo incluye una red ramificada de líneas de alimentación que acoplan la línea común con las puertas por medio de una o más uniones; y un elemento dieléctrico montado adyacente a la red, el cual puede ser movido para ajustar sincrónicamente la relación de fase entre la línea común y una o más de las puertas, en donde el elemento dieléctrico tiene una primera región de constante dieléctrica relativamente elevada, y una segunda región de constante dieléctrica relativamente baja que se superpone con al menos una de las uniones. El tercer aspecto proporciona ventajas semejantes al segundo aspecto . Típicamente, el elemento dieléctrico está formado con una porción transformadora para reducir la reflexión de las señales que pasan sobre el borde delantero o posterior del espacio o región de constante dieléctrica reducida. En contraste con el arreglo de la figura 1, la impedancia de la onda en la porción transformadora puede reducirse en la dirección de las aberturas . Una variedad de porciones transformadoras pueden ser utilizadas. Por ejemplo, los bordes delantero y/o posterior del espacio o región de constante dieléctrica reducida pueden ser formados como se muestra en la figura 2. Sin embargo en una modalidad preferida el elemento dieléctrico está formado con al menos un segundo espacio o región de constante dieléctrica relativamente baja adyacente a un borde del primer espacio o región, en donde el o cada segundo espacio o región es relativamente corta comparado con el primer espacio o región en la dirección de movimiento del elemento dieléctrico, y en donde la posición y tamaño del o de cada uno del segundo espacio o región son seleccionados de tal modo que el o cada espacio o región actúe como un transformador de la impedancia. Un cuarto aspecto de la invención proporciona un dispositivo para alimentar señales entre una línea común y dos o más puertas, el dispositivo incluye una red ramificada de lineas de alimentación que acoplan la línea común con las puertas, y un elemento dieléctrico montado adyacente a la red, el cual puede ser movido para ajustar la relación de la fase entre la línea común y una o más de las puertas, en donde el elemento dieléctrico es formado con un primer espacio o región de constante dieléctrica relativamente baja, y al menos un segundo espacio o región de constante dieléctrica relativamente baja adyacente a y espaciada desde un borde del primer espacio o región, en donde el o cada segundo espacio o región es relativamente corta comparada con el primer espacio o región en la dirección de movimiento del elemento dieléctrico, y en donde la posición y el tamaño del o de cada segundo espacio o región son seleccionados de tal modo que el o cada segundo espacio o región actúen como un transformador de la impedancia. El cuarto aspecto de la invención se refiere a una forma preferida del transformador, la cual es más fácil de fabricar que el transformador de la figura 2. El transformador también es más fácil de sintonizar de acuerdo con los requerimientos de la red de alimentación (seleccionando la posición y el tamaño del segundo espacio o región) . Un quinto aspecto de la invención proporciona un dispositivo para alimentar las señales entre una línea común y un arreglo de puertas, el arreglo de puertas incluye una puerta central y dos o más puertas de desfase, el dispositivo incluye una red ramificada de líneas de alimentación que acoplan la línea común con el arreglo de puertas; y un elemento dieléctrico montado adyacente- a la red el cual puede ser movido para ajustar sincrónicamente la relación de fase entre la línea común y dos o más puertas de desfase mientras que se mantiene una relación de fase constante entre la línea común y la puerta central . Los siguientes comentarios se refieren a los dispositivos de acuerdo con el primer, segundo, tercer, cuarto y quinto aspectos de la invención. Típicamente, el dispositivo incluye un primer plano de conexión a tierra colocado sobre un lado de la red. Más preferentemente, el dispositivo también tiene un segundo plano de conexión a tierra colocado sobre un lado opuesto de la red. Típicamente, las líneas de alimentación son líneas de alimentación de cinta. El elemento dieléctrico puede ser formado uniendo conjuntamente un número de cuerpos dieléctricos. Sin embargo, preferentemente el elemento dieléctrico está formado como una pieza unitaria. Típicamente, el elemento dieléctrico es alargado (por ejemplo en la forma de una barra rectangular y se puede mover a lo largo de su longitud en una dirección paralela a una línea de alimentación adyacente. Típicamente, el dispositivo tiene tres o más puertas arregladas a lo largo de una línea substancialmente recta.
Una variedad de estructuras de retardo, tales como laberintos o salientes, pueden ser formadas en las lineas de alimentación. Un sexto aspecto de la invención proporciona un método de fabricación de un desfasador dieléctrico, el método incluye la etapa de remover el material desde un elemento dieléctrico alargado para formar un espacio en una posición intermedia a lo largo de su longitud. El sexto aspecto de la invención proporciona un método preferido de fabricación de un elemento dieléctrico, el cual puede ser utilizado en el dispositivo del segundo, tercer o cuarto aspectos de la invención, o cualquier otro dispositivo en el cual tal diseño es útil . El espacio puede ser dejado libre, o puede ser llenado subsiguientemente con un material sólido que tiene una constante dieléctrica diferente (típicamente inferior) con respecto al material removido . Esto proporciona una estructura más rígida. El espacio puede ser un espacio abierto (por ejemplo en la forma de un recorte rectangular) formado en un lado del elemento dieléctrico. Alternativamente, el espacio puede ser un espacio cerrado (por ejemplo en la forma de un orificio rectangular) formado en el interior del elemento dieléctrico. El elemento puede ser montado entonces adyacente a una línea de alimentación con su longitud alineada con la línea de alimentación, por lo cual el elemento dieléctrico puede ser movido a lo largo de la longitud de la línea de alimentación para ajustar un grado de superposición entre la línea de alimentación y el elemento dieléctrico. Típicamente, la línea de alimentación es parte de una red ramificada de líneas de alimentación que acoplan una línea común con dos o más puertas. Típicamente el espacio o región de constante dieléctrica relativamente baja se superpone con una unión de la red ramificada. Un séptimo aspecto de la invención proporciona un desfasador dieléctrico que comprende un elemento dieléctrico alargado formado con un espacio en una posición intermedia a lo largo de la longitud del elemento alargado. Por ejemplo una muesca o rebajo puede ser formado en un lado del elemento, o un orificio formado en el interior del elemento . Un octavo aspecto de la invención proporciona un dispositivo desfasador dieléctrico que incluye un eleménto dieléctrico alargado formado con un espacio o región de constante dieléctrica relativamente baja en una posición intermedia a lo largo de la longitud del elemento alargado, en donde el espacio o región está formada en un lado del elemento dieléctrico. Un noveno aspecto de la invención proporciona un dispositivo desfasador dieléctrico que incluye un elemento dieléctrico alargado formado con un espacio o región de constante dieléctrica relativamente baja en una posición intermedia a lo largo de la longitud del elemento alargado, en donde el espacio o región está formada en el interior del elemento dieléctrico. El dispositivo puede ser utilizado en una antena del panel de la estación base celular, o semejante. Breve Descripción de los Dibujos Varias modalidades de la invención serán descritas ahora con referencia a los dibujos que se anexan, en los cuales : la figura 1 es una vista en planta esquemática de un dispositivo del arte previo; la figura 2 es una vista lateral del borde del dispositivo del arte previo mostrado en la figura 1; la figura 3a, la figura 3b y la figura 3c son tres vistas en planta (ancho reducido 1/3 de la reducción de la longitud) de un dispositivo de 10 puertas para una red de formación de un haz de antena con desfasador de canales móltiples sintoniz ble, integrado, con las barras dieléctricas que se pueden mover en tres posiciones diferentes; la figura 4 es una sección transversal tomada a lo largo de una linea A-A en la figura 3a; la figura 5 es una sección transversal tomada a lo largo de una línea 3-B en la figura 3b;
la figura 6 es una vista en planta agrandada (ancho reducido 1/3 de la reducción de la longitud) del lado a mano derecha del dispositivo de la figura 3b, la figura 7 es una gráfica que muestra la variación en la constante dieléctrica sr de las barras dieléctricas que se pueden mover 47a y 47b, tomada a lo largo de una porción de la línea de alimentación 16; la figura 8 es una gráfica que muestra la variación en la constante dieléctrica eG de las barras dieléctricas que se pueden mover 47a y 47b, tomada a lo largo de una porción de la línea de alimentación 17; la figura 9 es una vista en planta esquemática de un segmento de una barra dieléctrica que se puede mover, alternativa; la figura 10a, la figura 10b y la figura 10c son tres vistas en planta (ancho reducido 1/2 de la reducción de la longitud) de un dispositivo de 5 puertas para una red de formación de un haz de antena con desfasador de canales moltiples sintonizable , integrado, con las barras dieléctricas que se pueden mover en tres posiciones diferentes ; la figura 11 es una sección transversal tomada a lo largo de una línea C-C en la figura 10a; la figura 12 es una sección transversal tomada a lo largo de una linea D-D en la figura 10c;
la figura 13 es una vista en planta esquemática (ancho reducido por 1/2 de la reducción de la longitud) de la barra dieléctrica que se puede mover; la figura 14 es una vista en planta esquemática de un dispositivo de 3 puertas con una línea de cinta formada con salientes; la figura 15 es una vista en planta esquemática de un dispositivo de 3 puertas con una línea de cinta formada como una línea de laberinto; y la figura 16 es una sección transversal de un dispositivo como es mostrado en la figura 10 con un arreglo de línea de cinta asimétrica. Los arreglos preferidos descritos posteriormente proporcionan un desfasador de canales múltiples, síntonizable, integrado con una red formadora de un haz para un arreglo de antena lineal . Para controlar la dirección del haz y la forma del haz de este arreglo de antena se necesitan proporcionar ciertas relaciones de fase entre los elementos de irradiación. Para el control y cambio subsiguiente de la dirección del haz, estas relaciones de fase deben hacerse variar de una manera específica. La red formadora del haz también incluye elementos de adaptación del circuito para minimizar la reflexión de la señal y maximizar los campos emitidos. Una red de la línea de alimentación de 10 puertas con desfasador integrado para una antena de arreglo en fase es mostrada en las figuras 3 a 6. Estas cintas conductoras pueden ser fabricadas de hojas conductoras (por ejemplo de latón o de bronce) o de un laminado de PCB por ejemplo por grabado con ácido, estampado, o corte con rayo láser. Se debe señalar que, para propósitos de claridad, que la dimensión de ancho del dispositivo ha sido reducida en 1/3 de la reducción de la longitud en la representación de las figuras 3a, 3b, y 3c. Como un resultado, la vista de la línea de alimentación es algo distorsionada en algunos lugares. Como se muestra en las figuras 4 y 5, las redes 1 a
18 de la línea de alimentación están colocadas entre los bloques dieléctricos fijos 43a, 43b, 46a, y 46b, y barras dieléctricas que se pueden mover 47a y 47b. El montaje completo está encerrado en una caja conductora, hecha de bloques metálicos 48a y 48b. El montaje completo forma un arreglo de línea de cinta cargada, dieléctrica. El par de barras dieléctricas deslizantes 47a y 47b es alojado entre los bloques metálicos 48a y 48b, en el espacio entre los bloques dieléctricos fijos 43a, 43b, 46a, y 46b. Por razones de claridad, el contorno de la barra superior 47a está trazado por una línea bien definida en las tres vistas en planta de la figura 3. La barra 47a es mostrada en tres posiciones diferentes en las figuras 3a, Ib, y le. La barra inferior 47b tiene un perfil idéntico a la barra superior 47a. Los perfiles de las barras son formados cortando porciones de material de una sola pieza de material dieléctrico . La figura 4 muestra una sección transversal a lo largo de la línea A-A en la figura 3a, en donde las barras 47a y 47b no tienen recortes y llenan completamente el espacio entre los bloques metálicos 48a, 48b y los bloques dieléctricos 43a, 43b, 46a, y 46b. La figura 5 muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea B-B en la figura 3b, en donde las barras 47a y 47b tienen recortes 49a y 49b y llenan parcialmente el espacio entre los bloques metálicos 48a, 48b y los bloques dieléctricos 43a, 43b, 46a, y 46b. Todos los recortes en las barras 47a y 47b tienen localizaciones y dimensiones bien definidas, las cuales dependen de las relaciones de potencia y de fase deseadas en las puertas 20 a 28. Simultáneamente, los recortes sirven como transformadores de adaptación del circuito para la red de la línea de alimentación. Las barras 47a y 47b pueden ser movidas continuamente a lo largo de su longitud para proporcionar el desfase deseado. El movimiento de las barras 47a y 47b proporciona el ajuste simultáneo del desfase en todas las puertas 20 a 28. Las localizaciones y las dimensiones de los cortes son elegidas de modo que el movimiento de las barras 47a y 47b dentro de ciertos límites altere las relaciones de fase entre las puertas 20-28 de una manera específica sin cambiar la adaptación de la impedancia en la puerta de entrada 19. Para proporcionar la división de energía deseada en cada unión de la red de la línea de alimentación, los transformadores de adaptación del circuito son integrados en la red de la línea de alimentación. Un ejemplo de tales elementos de adaptación del circuito son las secciones 11 y 12 cerca de la unión principal 33 y la sección 29 en el conductor de cinta 2. Aguí, la adaptación del circuito es lograda haciendo variar el ancho de la sección de la línea de alimentación. La longitud y ancho de estas secciones 11 y 12 de adaptación del circuito son seleccionadas para minimizar la reflexión de la señal en la unión principal 33. En un arreglo preferido, las secciones 11 y 12 ambas tienen longitudes de aproximadamente (en donde ? es la longitud de onda en la línea de alimentación correspondiente con respecto al centro de la banda de frecuencia propuesta) . Estos tipos de transformadores de adaptación del circuito serán referidos posteriormente como transformadores fijos. Otro ejemplo de un elemento de adaptación del circuito en este dispositivo es mostrado en la figura 6. El recorte 52 y la proyección 51 sobre la barra dieléctrica movible sirven como un transformador de adaptación de la impedancia para el segmento 17 de la línea de alimentación entre las uniones 37 y 38. Este transformador adapta las impedancias de la onda entre la parte de la línea de cinta 17 en donde la misma cruza el borde izquierdo de la proyección 51, y la parte de la línea de cinta 17 en donde la misma cruza el borde derecho del recorte 52. Este tipo de transformación de adaptación del circuito será referido posteriormente como un transformador que se puede mover. La longitud de la línea de alimentación entre la unión 38 y el borde derecho del recorte 52 así como la longitud de la línea de alimentación entre la unión 37 y el borde izquierdo de la proyección 51 varía con el movimiento de las barras 47a, 47b. Sin embargo, la suma de las dos longitudes permanece constante, sin importar la posición de las barras 47a y 47b (dentro de su intervalo de trabajo) , manteniendo así la adaptación apropiada. La totalidad de los transformadores fijos y que se pueden mover en el dispositivo reducen la impedancia de la onda a lo largo de la red de la línea de alimentación en la dirección de salida. Por lo tanto, las etapas en la variación del ancho en los transformadores fijos son más pequeñas, y las longitudes de los transformadores fijos son más pequeñas, cuando se compara con un dispositivo semejante que no tiene los transformadores que se pueden mover. La longitud reducida de los transformadores fijos hace posible un movimiento mayor de las barras que se pueden mover a lo largo de una longitud de la línea de cinta con un ancho uniforme, permitiendo así más desfase. Las etapas más pequeñas en la variación del ancho en los transformadores fijos conducen a una pérdida de retorno inferior. Un tipo alternativo de transformador que se puede mover está colocado entre las uniones 33 y 37 (figura 6) . El transformador es semejante al transformador que se puede mover entre las uniones 37 y 38, pero en este caso está formado por dos proyecciones 41, 42 y dos recortes 44, 45. Los transformadores que se pueden mover actúan como transformadores de impedancia en cascada como se muestra en las figuras 7 y 8 las cuales ilustran la variación de er a lo largo de las líneas de alimentación adyacentes a los recortes/proyecciones 41, 42, 44, 45, 51 y 52. La configuración de los conductores de cinta en la figura 3 sirve como una red de distribución de energía para los elementos de recepción/irradiación de la antena (no mostrados) conectados a las puertas 20 a 28. La configuración del conductor contiene separadores y elementos de adaptación del circuito, múltiples. Así, el dispositivo puede suministrar una señal de entrada desde la puerta común 19 hasta las puertas 20 a 28 con la distribución de la fase y de la magnitud especificada (modo de transmision) . También, el dispositivo puede combinar todas las señales de entrada desde las puertas 20 a 28 hasta la puerta común 19, con una relación de fase y amplitud predefinida entre las señales de entrada (modo de recepción) . Una topología alternativa para las barras dieléctricas 47a y 47b que se pueden mover, es mostrada en la figura 9. En la figura 9, los recortes de las barras 47a y 47b son llenados con un material dieléctrico 80 de constante dieléctrica diferente con respecto al material de la barra, por ejemplo polimetacrilimita . Una red de la línea de alimentación de 5 puertas con un desfasador de canales múltiples integrado para una antena de arreglo en fase es mostrado en las figuras 10 a 13. La sección transversal es semejante en un principio a uno para el dispositivo de 10 puertas, como se muestra en las figuras 4 y 5. Sin embargo, en contraste con la distribución del dispositivo de 10 puertas, la puerta de entrada 60 está colocada en línea con las puertas de salida 61 a 64. Las cintas conductoras (mostradas como un área punteada en la figura 10) forman la configuración conductora de la red de la línea de alimentación. Estas cintas conductoras pueden ser fabricadas de hojas conductoras (por ejemplo de bronce o de cobre) o de laminado de PCB por ejemplo, por grabado con ácido, estampado, o corte con rayo láser. Como se muestra en las figuras 11 y 12, la red de la línea de alimentación está colocada entre los bloques dieléctricos fijos 67a, 67b, y las barras dieléctricas 68a y 68b que se pueden mover. El montaje completo está encerrado en una caja conductora, hecha de bloques metálicos 69a y 69b. El montaje completo forma un arreglo de línea de cinta cargada, dieléctrica. Por razones de claridad, el contorno de la barra superior 68a está trazado por una línea bien definida en las tres vistas en planta de la figura 10. La barra 68a es mostrada en tres diferentes posiciones en las figuras 10a, 10b, y 10c. La barra inferior 68b tiene un perfil idéntico a la barra superior 68a. Los perfiles de las barras son formados removiendo las porciones del material de la barra, como se muestra en la figura 13. La figura 11 muestra una sección transversal tomada a lo largo de la línea C-C en la figura 10a en donde las barras que se pueden mover 68a, 68b tienen recortes 92a, 92b y llenan parcialmente el espacio entre los bloques metálicos 69b, 69b a continuación de los bloques dieléctricos fijos 67a, 67b. La figura 12 muestra una sección transversal del dispositivo tomada a lo largo de la línea D-D en la figura 10c en donde las barras 68a, 68b no tienen recortes y llenan completamente el espacio entre los bloques metálicos 69a, 69b a continuación de los bloques dieléctricos fijos 67a, 67b. Todos los recortes en las barras 68a y 68b tienen localizaciones y dimensiones bien definidas, las cuales dependen de la distribución de la fase y la energía deseada en las puertas 61 a 64. Simultáneamente, los recortes sirven como transformadores de adaptación para las líneas de alimentación. Las barras 68a y 68b pueden ser movidas continuamente a lo largo de su longitud para proporcionar el desfase deseado. El movimiento de las barras 68a y 68b proporciona el ajuste simultáneo del desfase en todas las puertas 61 a 64. Las localizaciones y dimensiones de los recortes son elegidas de modo que el movimiento de las barras 68a y 68b dentro de ciertos límites altere las relaciones de fase entre las puertas 61 a 64 de una manera específica y proporciona la adaptación adecuada en la puerta de entrada 60. Alternativamente, los recortes 90 a 93 mostrados en la figura 13 podrían ser llenados con material dieléctrico de diferente constante dieléctrica que el material de la barra. Las topologías alternativas para las barras 68a y 68b son descritas en la sección con la descripción del dispositivo de 10 puertas. Para proporcionar la división de energía deseada en cada unión del conductor de cinta, los transformadores de adaptación del circuito son integrados en la red de distribución formada por los conductores de cinta en la figura 10. Los ejemplos de tales elementos de adaptación del circuito fijo son las secciones 65 y 66 cerca de la unión 69, las secciones 72 y 73 cerca de la unión 70, y las secciones 74 y 75 cerca de la unión 71. Aquí, la adaptación del circuito es lograda haciendo variar las dimensiones de la sección de la línea de alimentación. La longitud y ancho de estas secciones de adaptación del circuito 65, 66 y 72 a 75 son seleccionados para minimizar la reflexión de la señal en las uniones 69 a 71. Los recortes 90 a 93 en la barra dieléctrica 68a se mueven solamente a lo largo de una porción uniforme de la red de la línea de alimentación. Los recortes 90 y 92 cambian el desfase entre las salidas 61 a 64 cuando la barra dieléctrica 68a se mueve. Los recortes 91 y 93 son los transformadores movibles que reducen la impedancia de la onda en la dirección de salida desde la entrada 60 hasta las salidas 61 a 64. Para tener impedancias de onda iguales en la entrada y todas las cuatro salidas, los trasformadores del dispositivo de 5 puertas deben reducir la impedanci de la onda a lo largo de las rutas desde la entrada hasta cada una de las salidas 61 a 64 en un factor de 1/4. Los transformadores fijos y movibles del dispositivo de 5 puertas mostrado en la figura 10 facilitan esta reducción de la siguiente manera. Las secciones 65 y 66 reducen la impedancia de la onda hasta 3/4, las secciones 72 y 73 hasta 10/16, los recortes 91 hasta 2/3, y los recortes 93 hasta 4/5 de los valores al inicio de cada sección. Es posible incrementar el desfase por unidad de movimiento de la barra cambiando la distribución de la red de la linea de alimentación y creando una línea de retardo. Esta línea de retardo puede ser formada con placas cortas (mostradas en la figura 14) o arregladas en una configuración de laberinto (mostrada en la figura 15) . Los arreglos mostrados en las figuras 14 y 15 conducen a una dependencia no lineal del desfase y la posición de la barra, todavía adecuada para antenas con inclinación descendente variable. Así, el dispositivo propuesto proporciona una red formadora de un haz para un arreglo de antena con una configuración de radiación, forma y dirección del haz, controlables eléctricamente. El nuevo arreglo integra el desfasador de canales múltiples, ajustable y los circuitos de distribución de energía en un empaque de línea de cinta único . La red de la línea de alimentación, como se describió anteriormente para el dispositivo de 5 puertas y de 10 puertas es simétrico y contiene dos planos de conexión a tierra 69a y 69b y dos barras dieléctricas 68a y 68b que se pueden mover. Es posible utilizar un arreglo diferente que contiene un plano de conexión a tierra y una barra movible dieléctrica, como se muestra en la figura 16, para obtener un desfasador de canales múltiples. Este arreglo no simétrico proporciona un diseño más simple, aunque el mismo produce menos desfase y una pérdida de inserción más elevada que en un arreglo simétrico.
Principios de Operación La operación de la red 2 de la línea de alimentación del dispositivo de 10 puertas será descrita ahora con referencia al modo de transmisión de la antena. Sin embargo, se apreciará que la antena también puede trabajar en el modo de recepción, o simultáneamente en un modo de transmisión y un modo de recepción. Relaciones de Fase: Una señal de entrada sobre la linea común 10 (figura 3) se propaga por medio de los transformadores de adaptación de la impedancia 11 y 12 hasta la unión principal 33. En la unión principal 33, la señal es dividida y se propaga por medio de las líneas de alimentación subsiguientes y una serie de separadores hasta las nueve puertas 20 a 28. Las relaciones de fase y amplitud entre las señales en las nueve puertas 20 a 28 determinan la forma y dirección del haz en las cuales el haz es emitido por la antena. El ángulo entre la dirección del haz y el horizonte es conocido convencionalmente como el ángulo de "inclinación descendente" . El haz puede ser dirigido a la dirección de "inclinación descendente" máxima creando el desfase máximo ?? entre cada par de puertas próximas . Refiriéndose ahora a la figura 6, la línea de alimentación 5 conduce desde la unión 33 hasta la puerta central 24. La línea de alimentación 5, que se ramifica desde el separador 33, está formada por longitudes plegadas de la línea de cinta con una etapa de adaptación de la impedancia 32. Sin tomar en cuenta la posición de las barras 47a y 47b, no existe cambio en la constante dieléctrica a lo largo de la ruta del conductor de cinta entre la unión 33 y la puerta 24 (como se puede observar en las figuras 3a, b y c) . Por lo tanto, la longitud eléctrica de la línea de alimentación entre la unión principal 33 y la puerta central 24 permanece constante en todas las posiciones de las barras dieléctricas. Las dimensiones de este dispositivo son elegidas de una manera que con las barras 47a y 47b fijadas en la posición izquierda extrema mostrada en la figura 3b, las puertas 20 a 28 estén en fase (es decir, ?? es cero) . Moviendo las barras 47a y 47b a la derecha se cambia simultáneamente la longitud eléctrica de ciertas partes de la red de alimentación entre las barras 47a y 47b. Para la línea de alimentación 16 entre las uniones 33 y 37 en la figura 6, moviendo las barras 47a y 47b a la derecha se reduce la longitud de la línea de alimentación 16 cubierta por la proyección 40 y se incrementa simultáneamente la longitud abierta de la línea de alimentación 16 entre la unión principal 33 y el borde izquierdo de la proyección 41. Con la constante dieléctrica sr de las proyecciones que es más elevada que la constante dieléctrica de los recortes, como se muestra en la figura 7, el movimiento de las barras 47a y 47b a la derecha reducirá por lo tanto la longitud de la línea de alimentación con zr más elevado e incrementará la longitud con sr más bajo. Como resultado, esto reducirá la diferencia de fase ?? entre las uniones 33 y 37. Para la línea de alimentación 17 entre las uniones
37 y 38, el movimiento de las barras 47a y 47b a la derecha reduce la longitud de esta línea de alimentación cubierta por la proyección 50, y simultáneamente incrementa la longitud de esta linea de alimentación entre la unión 37 y el borde izquierdo de la proyección 51. Las dimensiones del dispositivo también son elegidas de modo que sin importar las posiciones de las barras 47a y 47b (dentro de su intervalo de trabajo) exista un desfase ??/2 entre cada par de puertas próximas. Con las barras en la posición intermedia (figura 3a) el desfase con relación a la pµe ta 24 es -2*?? grados en la puerta 20 a mano izquierda, y +2*?? grados en la puerta 28 a mano derecha. Con las barras en la posición a la extrema derecha (figura 3c) los desfases con relación a la puerta 24 son de -4*?? grados en la puerta 20 a mano izquierda, y de +4*?? grados en la puerta 28 a mano derecha. La cantidad de desfase ?? es determinada por la constante dieléctrica del material utilizado para las barras 47a y 47b, y la forma del recorte. La constante dieléctrica de los materiales dieléctricos utilizados afecta la velocidad de fase de las señales que viajan en la red de la linea de alimentación. Específicamente, mientras más elevada sea la constante dieléctrica, más baja será la velocidad de la fase o más larga será la longitud eléctrica de la línea de transmisión. Por consiguiente, haciendo variar la longitud de las secciones de las barras dieléctricas que se superponen (como se observa desde la perspectiva de la figura 3) los conductores de cinta de las línea se alimentación, es posible que controlen el desfase entre la señal en las puertas 20 a 28. Un material dieléctrico "Styrene" o polipropileno es utilizado para fabricar las barras dieléctricas 47a, 47b, que se pueden mover. La distribución de la red de la línea de alimentación, y las localizaciones y tamaños de los recortes en las barras 47a y 47b pueden ser alterados para obtener diferentes relaciones de fase entre las puertas 20 a 28. La operación de la red 2 de la línea de alimentación del dispositivo de 5 puertas será descrita ahora con referencia al modo . de transmisión de la antena. Sin embargo, se apreciará que la antena también puede trabajar en el modo de recepción, o simultáneamente en el modo de transmisión y el modo de recepción. Una señal de entrada sobre la línea de alimentación 60 (figura 10) se propaga por medio de los transformadores de adaptación de la impedancia 65 y 66 hasta una unión 69. Desde la unión 69 la señal es alimentada por medio de la unión 70 a las puertas 61 y 62, y por medio de la unión 71 a las puertas
63 y 64. Los elementos de irradiación (no mostrados) son conectados, durante el uso, a las cuatro puertas 61 a 64. La relación de fase entre las señales en las cuatro puertas 61 a
64 determina la forma del haz y la dirección del haz en la cual el haz es emitido por la antena. La posición de las barras dieléctricas 68a y 68b controlan la relación de fases entre las puertas 61 a 64. Lo siguiente se refiere a un dispositivo con los recortes de las barras 68a y 68b conformados como es mostrado en las figuras 10 y 13. La localización y tamaño de los recortes es elegida para obtener las relaciones de fase como se describe posteriormente . Con las barras 68a y 68b colocadas en la posición intermedia, mostrada en la figura 10b, las puertas 61 a 64 tienen relaciones de fase especificadas. Moviendo por ejemplo las barras 68a y 68b a la izquierda se cambia simultáneamente la longitud eléctrica de ciertas partes de la red de la línea de alimentación entre las barras 68a y 68b. Por ejemplo, cuando se mueven las barras 68a y 68b desde la posición intermedia (figura 10b) hasta la extrema izquierda (figura 10a) , la longitud de la línea de alimentación entre la unión 69 y el borde izquierdo del recorte 90 se incrementa, y la longitud de la línea de alimentación entre el borde izquierdo de 91 y la unión 70 se reduce simultáneamente. Los recortes 92 tienen un ancho más pequeño que el recorte 90 para cambiar el desfase variable entre las salidas 61 y 62 solamente a la mitad de la cantidad entre las salidas 61 y 63. Con el movimiento de las barras 68a y 68b en la posición en la extrema izquierda (figura 10a) , el desfase relativo para la puerta 61 es -?? en la puerta 62, -2*?? en la puerta 63 y -3*?? en la puerta 64. La cantidad de desfase ?? es determinada por la constante dieléctrica del material utilizado para las barras 68a y 68b, y la forma del recorte. La constante dieléctrica de los materiales dieléctricos utilizados afecta la velocidad de la fase de las señales que viajan en la red de la línea de alimentación. Específicamente, mientras más elevada sea la constante dieléctrica, más baja es la velocidad de fase o más larga será la longitud eléctrica de la línea de transmisión. Por consiguiente, haciendo variar la longitud de las secciones de las barras dieléctricas que se superponen (como se observa desde la perspectiva de la figura 1) los conductores de cinta de las líneas de alimentación, es posible que controlen el desfase entre la señal en las puertas 20 a 28. Un material dieléctrico "Styrene" es utilizado para la fabricación de las barras dieléctricas movibles 68a y 68b. Los recortes de las barras dieléctricas pueden ser removidos por una operación de estampado, o por la dirección de una corriente de alta presión, estrecha, del fluido, sobre el material que va a ser removido. Se hace constar que con relación a este fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.