PT2132825E - Alimentação de antena de transmissão/recepção de micro-ondas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "ALIMENTAÇÃO DE ANTENA DE TRANSMISSÃO/RECEPÇÃO DE MICRO-ONDAS" A presente invenção refere-se a uma configuração de alimentação de antena de transmissão e/ou recepção de micro-ondas, para um sistema de comunicação de micro-ondas. 0 âmbito da presente invenção compreende uma alimentação de antena para transmitir e/ou receber componentes ortogonais de um sinal rádio de micro-ondas polarizado linearmente, o que torna possível a recepção numa ou em duas gamas de frequências, recepção e transmissão em duas gamas de frequências ou transmissão numa ou em duas gamas de frequências. A alimentação de antena da invenção é utilizada em conjunto com uma superfície reflectora, geralmente um prato parabólico ou, numa forma de realização, com um irradiador em forma de funil. A configuração mais familiar de alimentação de antena do estado da técnica é divulgada, e. g., no pedido de patente WO 95/31070 (PCT/IB95/00313) e na Patente US 5594937, em que a secção electrónica de transmissão e/ou recepção está separada fisicamente da alimentação de antena e/ou da antena e o sinal entre a secção electrónica e a alimentação de antena/antena é encaminhada através de uma linha coaxial. É uma desvantagem, com a referida configuração, que a linha coaxial tenha conectores adicionais, os quais são uma fonte potencial de falhas e, além disso, a linha coaxial introduz uma atenuação adicional para o sinal. Este tipo de configuração é difícil de fabricar e não é fiável. 1 A configuração de alimentação de antena de acordo com a Patente US 5463407 supera muitas das referidas desvantagens, ao utilizar uma estrutura com dois ressoadores, em que o ressoador menor, na forma de um conjunto mecânico independente está integrado no ressoador maior, enquanto que a secção electrónica, na forma de uma unidade independente, está montada directamente ao lado da alimentação de antena. É uma desvantagem de tal disposição que compreenda um maior número de componentes e assim exija precisão no processo de montagem da alimentação de antena. Embora as linhas coaxiais entre o circuito electrónico e a alimentação de antena sejam substancialmente mais curtas, não obstante, ainda subsistem e exigem canais adicionais em forma de U, para serem instaladas dentro do ressoador. 0 documento EP-A-1191624 refere-se a uma unidade exterior de terminal de ligação à terra (ODU) para recepção e comunicação de dados por radiodifusão, de e/ou para uma localização remota de radiodifusão de dados. A ODU inclui um transmissor, um sinal sonoro e uma unidade de Bloco de Baixo Ruido (LNB). A unidade LNB inclui um transdutor de modo ortogonal (OMT) sem guia de ondas. O documento US-A-6111547 refere-se a um dispositivo que recebe um sinal de alimentação múltipla, com uma pluralidade de conjuntos de guias de ondas e camadas de circuitos para sinais de micro-ondas. O documento EP-A-0853348 refere-se a um aparelho de entrada de guia de ondas, compreendendo uma guia de ondas e uma placa de circuito. É um objectivo da presente invenção divulgar uma alimentação de antena de transmissão e/ou recepção de micro-ondas, com uma 2 tal configuração para um sistema de comunicação de micro-ondas que torne possível a recepção numa ou duas gamas de frequências, recepção e transmissão em duas gamas de frequências ou transmissão numa ou duas gamas de frequências de componentes ortogonais de um sinal rádio de micro-ondas polarizado linearmente. A alimentação de antena da invenção é utilizada em combinação com uma superfície reflectora, geralmente um prato parabólico ou, numa forma de realização, com um irradiador em forma de funil, em que a alimentação de antena e o circuito electrónico relacionado constituem uma unidade física compacta, com nenhumas ou apenas um mínimo de linhas coaxiais entre o circuito electrónico e a antena.

De acordo com a invenção, o objectivo é alcançado por uma alimentação de antena de transmissão/recepção de micro-ondas, de acordo com a reivindicação independente. A invenção será descrita, em seguida, de acordo com a sua forma preferida de realização e com referência aos desenhos em anexo, que representam:

Figura 1: a alimentação de antena da invenção em combinação com um reflector parabólico,

Figura 2: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a primeira forma de realização, em vista em perspectiva,

Figura 3: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a primeira forma de realização, em vista frontal, 3

Figura 4: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a primeira forma de realização, vista em corte longitudinal,

Figura 5: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a primeira forma de realização, vista frontalmente, nomeadamente, na direcção de recepção e/ou transmissão de radiação electromagnética,

Figura 6: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a primeira forma de realização, vista frontalmente, nomeadamente, na direcção de recepção e/ou transmissão de radiação electromagnética, em corte,

Figura 7: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a primeira forma de realização, na sua condição de montada,

Figura 8: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a segunda forma de realização, em vista em perspectiva,

Figura 9: a alimentação de antena de forma cilíndrica, de acordo com a segunda forma de realização, vista em corte longitudinal,

Figura 10: a alimentação de antena na forma de um prisma rectangular, de acordo com a terceira forma de realização, vista em perspectiva. 4 A figura 1 mostra a alimentação 1 de antena da invenção, em combinação com um reflector 4 parabólico. A alimentação 1 está fixa ao reflector 4 por meio de um suporte 3 e, em função da energia e em função do sinal, está ligada a uma frequência substancialmente inferior, na ordem de várias dezenas de MHz, ao dispositivo eléctrico correspondente, através de uma linha 2 coaxial. De acordo com a presente invenção, as frequências de transmissão estão na gama de 5 GHz a . 6 GHz , enquanto que as frequências de recepção estão na gama de 11 GHz a 13 GHz . Na forma de realização em causa, a gama de frequências de transmissão é de 5, 470 GHz a 5, 725 GHz e a gama de frequências de recepção é de 11,7 GHz a 12,1 GHz. A alimentação 1 de antena de acordo com a primeira forma de realização vista na Figura 2 é, de forma substancialmente cilíndrica. Isto significa que está realizada na forma de um cilindro metálico, compreendendo interiormente duas cavidades cilíndricas longitudinais circularmente concêntricas, em que a cavidade de maior diâmetro está situada na extremidade anterior da alimentação 1 e a cavidade de menor diâmetro se prolonga na direcção da extremidade posterior da alimentação 1. Aqui, a expressão "extremidade posterior da alimentação 1" é utilizada para designar a extremidade onde está localizada a tampa 9 com o conector 8 de fixação. As referidas duas cavidades são guias de ondas circulares, cujos diâmetros estão adaptados às duas gamas de frequências de funcionamento da alimentação de antena. As guias de ondas são mostradas na Figura 3, sendo a guia de ondas com o maior diâmetro designada pelo número 10 e a guia de ondas com o menor diâmetro designada pelo número 11. De acordo com a primeira forma de realização, a parede do cilindro ou revestimento da forma cilíndrica básica é removido ao longo da maior parte do seu comprimento, deixando quatro planos 7 5 mutuamente perpendiculares, os quais, por sua vez, definem um quadrado com cantos boleados, como se pode ver na Figura 6. Os planos 7 podem ter comprimentos iguais ou diferentes. Os referidos planos 7 têm reentrâncias, as quais, na forma de realização em causa, estão configuradas de modo a permitir que os componentes electrónicos do circuito 14 electrónico encaixem separados individualmente ou em grupos separados, em reentrâncias 6 individuais. 0 circuito 14 electrónico compreende um substrato, tal como uma placa de circuito impresso e os componentes electrónicos montados sobre a mesma, em que os componentes electrónicos estão colocados apenas num lado do substrato. 0 circuito 14 electrónico é de dimensões tais que o seu substrato assenta sobre a aresta da reentrância do plano 7 e está alojado numa depressão com uma profundidade aproximadamente igual à espessura do substrato do circuito 14 electrónico. A estrutura é mostrada nas Figuras 3 e 4. A função de tais reentrâncias 6 perfiladas é reduzir os efeitos mútuos das emissões electromagnéticas geradas pelos componentes electrónicos do circuito 14 electrónico. Todos os componentes electrónicos necessários do transmissor e/ou do receptor estão colocados num lado de cada circuito 14 electrónico, acoplados funcionalmente a alguns dos circuitos 14 electrónicos adjacentes. Como pode ser observado na Figura 2, existem dois furos em planos 7, para alojar as duas sondas 12 e 13. As sondas 12 e 13 realizam a função de uma antena de transmissão e/ou recepção. A sonda 12 é inserida através do primeiro plano 7, de modo a ficar saliente para dentro da guia 10 de ondas de maior diâmetro. A sonda 13 é inserida através do segundo plano 7, o qual é perpendicular ao primeiro plano 7, de modo a projectar-se para dentro da guia 11 de ondas de menor diâmetro. De acordo com esta forma de realização particular, no corpo da alimentação 1 de antena realizado do modo referido, circuitos 14 electrónicos são 6 colocados e fixos nos referidos planos 7, de tal modo que os componentes electrónicos montados sobre os mesmos se ajustam nas reentrâncias 6. As sondas 12 e 13, que estão já colocadas no interior do corpo 5 da alimentação 1 de antena e também se projectam para fora desta, estão acopladas eléctrica e mecanicamente ao circuito 14 electrónico. Os circuitos 14 electrónicos podem ter blindagem eléctrica e mecânica conveniente no lado exterior, enquanto que uma tampa de protecção conveniente do estado da técnica pode ser fixa, por modos conhecidos nesta técnica, sobre a totalidade do corpo da alimentação 1 de antena. Na Figura 7, a alimentação 1 de antena de acordo com a primeira forma de realização pode ser vista na sua condição de montada. 0 corpo 5 da alimentação 1 de antena é coberto no lado posterior por uma tampa 9, a qual é aparafusada na rosca do corpo 5 da alimentação de antena e tem um conector 8 de fixação, no centro da tampa. As sondas 12 e 13 são sempre colocadas de modo a ficarem mutuamente perpendiculares, como indicado nas Figuras 5 e 6.

De acordo com a segunda forma de realização, ilustrada nas Figuras 8 e 9, todos os planos no interior do revestimento da forma cilíndrica básica são, de um modo preferido, de comprimento igual e comparativamente mais curto que na primeira forma de realização. A finalidade de uma tal disposição é que as reentrâncias 6 apenas sejam realizadas na secção na qual a guia 11 de ondas de menor diâmetro se prolonga no interior do cilindro. Desse modo, pode ser produzido um corpo 5 da alimentação de antena com um diâmetro menor que na primeira forma de realização. No entanto, é uma consequência da disposição de acordo com a segunda forma de realização que a sonda 12 tenha de ser encaminhada ao longo do corpo 5 da alimentação de antena, para a abertura adequada na guia 10 de ondas de maior diâmetro. 7

As restantes características estruturais sao iguais da primeira forma de realização.

De acordo com a terceira forma de realização, mostrada na Figura 10, a alimentação 1 de antena está configurada, basicamente, como um prisma rectangular. No lado posterior da mesma existe uma tampa 9, sobre a qual está fixo um conector 8 de fixação. As dimensões dos lados da guia de ondas com uma secção transversal rectangular são definidas convenientemente para funcionar em duas gamas de frequências de transmissão e/ou recepção. Nesta forma de realização, as dimensões dos lados interiores da secção transversal rectangular assumem a função realizada pelos diferentes diâmetros das guias de ondas circulares na primeira e segunda formas de realização. Nas paredes exteriores do corpo 5 da alimentação de antena, configuradas como um prisma rectangular, estão realizadas reentrâncias 6. As referidas reentrâncias 6 estão realizadas de modo a alojar os componentes electrónicos do circuito 14 electrónico. Todos os componentes electrónicos necessários do transmissor e/ou do receptor estão colocados num lado do circuito 14 electrónico, o qual está acoplado funcionalmente a alguns dos circuitos electrónicos adjacentes. Existem dois furos nos planos para alojar as duas sondas 12 e 13. A sonda 12 é inserida através do primeiro plano, de modo a projectar-se através do lado mais largo, para dentro da guia de ondas. A sonda 13 é inserida através do segundo plano, o qual é perpendicular ao primeiro plano, de modo a projectar-se através do lado mais estreito, para dentro da guia de ondas. No corpo da alimentação 1 de antena realizado do modo referido, os circuitos 14 electrónicos estão colocados e fixos nos referidos planos, de tal modo que os componentes electrónicos montados sobre os mesmos se ajustam nas reentrâncias 6. As sondas 12 e 13, as quais estão já colocadas no interior do corpo 5 da alimentação 1 de antena e também se projectam para fora desta, estão acopladas eléctrica e mecanicamente aos dois circuitos 14 electrónicos. As restantes caracteristicas estruturais são iguais às da primeira forma de realização.

No âmbito da invenção é também possível realizar as referidas reentrâncias como espaços integrados, com a forma de um recipiente de fundo plano, em que os circuitos electrónicos estão inseridos, de modo a ajustar-se no seu lado posterior, i. e., com o lado do substrato onde não há componentes electrónicos, sobre o fundo dos referidos espaços, enquanto estão voltados para o corpo da alimentação de antena, ao qual estão fixos. Os substratos da secção electrónica, colocados em conformidade sobre o fundo dos espaços no corpo da alimentação de antena, podem também ser fixos ao corpo da alimentação de antena por meio de divisórias metálicas, que separam os componentes electrónicos individuais e/ou grupos de componentes electrónicos. As divisórias metálicas colocadas convenientemente estabelecem limites entre componentes electrónicos e/ou circuitos electrónicos, reduzindo, desse modo, os efeitos mútuos das emissões electromagnéticas geradas pelos componentes electrónicos do circuito electrónico. As divisórias estão configuradas como paredes verticais, com furos passantes verticais para fixar parafusos, por meio dos quais são fixas, juntamente com os circuitos electrónicos, ao corpo da alimentação de antena. A altura da divisória que serve como parede de separação é menor junto da espessura do substrato que a profundidade da reentrância no plano do corpo da antena. Existe, pelo menos, um furo através do plano, para dentro da guia de ondas em que a sonda está inserida, saliente para dentro da guia de ondas. A sonda está situada no corpo da alimentação de antena, saliente 9 para fora dele e está acoplada eléctrica e mecanicamente ao circuito electrónico. 0 circuito electrónico, em especial se os componentes electrónicos estão montados de modo a serem prolongados para dentro da reentrância, podem ter blindagem eléctrica e mecânica conveniente no lado exterior, enquanto que uma tampa de protecção conveniente no estado da técnica pode ser fixa, por modos conhecidos nesta técnica, sobre a totalidade do corpo da alimentação de antena.

Em resumo, a proposta alimentação de antena de transmissão/recepção de micro-ondas, para um sistema de comunicação de micro-ondas é caracterizada por ter, pelo menos, dois planos, com uma reentrância realizada na zona lateral do corpo da alimentação de antena, em cujas reentrâncias está colocado e fixo um circuito electrónico, de maneira a ajustar-se na referida reentrância. 0 circuito electrónico tem componentes electrónicos colocados apenas num lado. As reentrâncias estão configuradas de modo a permitir que os componentes electrónicos do circuito electrónico encaixem separados individualmente e/ou em grupos separados, em reentrâncias individuais ou, em alternativa, podem estar configurados como um espaço integral com a forma de um recipiente, em que os componentes electrónicos ou grupos de componentes electrónicos não estão separados fisicamente. 0 circuito electrónico está colocado e fixado à aresta da reentrância do plano, numa depressão com uma profundidade aproximadamente igual à espessura do substrato do circuito electrónico ou, em alternativa, pode estar colocado com o seu substrato no fundo da reentrância e fixo a esta, por meio de divisórias metálicas. Existe pelo menos um furo para dentro da guia de ondas em que está inserida uma sonda, saliente para dentro da guia de ondas. A sonda está situada no corpo da alimentação de antena, saliente para fora dele e está acoplada 10 eléctrica e mecanicamente ao circuito electrónico. 0 circuito electrónico pode ter blindagem eléctrica e mecânica conveniente no lado exterior, enquanto que uma tampa de protecção conveniente do estado da técnica pode ser fixa, por modos conhecidos na técnica, sobre a totalidade do corpo da alimentação de antena.

Todas as formas de realização atrás referidas foram descritas para recepção em duas gamas de frequências ou recepção e transmissão simultâneas, ou transmissão em duas gamas de frequências de dois componentes ortogonais de um sinal rádio de micro-ondas polarizado linearmente. No entanto, é evidente que exemplos comparáveis com apenas uma única sonda para recepção numa única gama de frequências ou para transmissão numa única gama de frequências são também possíveis. Do mesmo modo, é óbvio que, em casos de funcionamento numa única gama de frequências, um único circuito electrónico pode ser suficiente e/ou em casos de funcionamento em duas gamas de frequências, um mínimo de dois circuitos electrónicos pode ser suficiente, não obstante todas as formas de realização atrás referidas terem sido descritas como tendo quatro circuitos electrónicos. 0 número de planos com reentrâncias e circuitos electrónicos correspondentes pode ser de, pelo menos, dois. 0 número de planos com reentrâncias corresponde ao número de circuitos electrónicos necessários. Nas formas de realização acima divulgadas, as reentrâncias foram descritas como estando configuradas convenientemente, de modo a corresponder à disposição e separação física dos componentes electrónicos do circuito electrónico. É imediatamente evidente que as reentrâncias podem também ser realizadas diferentemente dentro do âmbito da invenção, por exemplo, como um espaço de forma rectangular ou qualquer outra, em que os componentes electrónicos ou grupos de componentes electrónicos não estão 11 fisicamente separados, mas localizados dentro do mesmo espaço da reentrância. A configuração de acordo com a invenção permite que sejam fabricadas alimentações de antenas de excepcional compacidade, fiabilidade e simplicidade.

Lisboa, 4 de Maio de 2012 12

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Alimentação de antena de transmissão/recepção de micro-ondas, para transmitir e/ou receber componentes ortogonais de um sinal rádio de micro-ondas polarizado linearmente, em duas gamas de frequências, a alimentação (1) de antena de micro-ondas incluindo: - um corpo (5) de forma cilíndrica ou rectangular, - duas guias (10, 11) de ondas, ambas de secção transversal circular ou rectangular, no interior do referido corpo (5), - uma parte cónica entre as referidas primeira e segunda guias (10, 11) de ondas, - pelo menos duas sondas (12, 13), projectando-se, pelo menos, uma sonda para dentro da primeira guia (10) de ondas e projectando-se a, pelo menos uma, outra sonda, para dentro da segunda guia (11) de ondas, em que as duas sondas (12, 13) estão mutuamente ortogonais, - pelo menos dois circuitos (14) electrónicos, estando cada circuito acoplado a uma das sondas (12, 13) e em que a alimentação (1) de antena de micro-ondas compreende ainda, pelo menos, dois planos (7) mutuamente perpendiculares, tendo cada plano (7) uma reentrância (6) produzida numa zona lateral do corpo (5) da alimentação (D, 1 os pelo menos dois, circuitos (14) electrónicos, colocados e fixos na respectiva reentrância (6) de modo a ajustar-se ao interior da referida reentrância (6), a primeira guia (10) de ondas tem uma secção transversal maior que a da segunda guia (11) de ondas e está proporcionada numa extremidade frontal da alimentação de antena e a primeira guia (10) de ondas para funcionamento numa gama de frequências mais baixa e a segunda guia (11) de ondas para funcionamento numa gama de frequências mais alta, a segunda guia (11) de ondas prolonga-se na direcção de uma extremidade posterior da alimentação de antena, a alimentação de antena inclui ainda, uma tampa (9) e a extremidade posterior da alimentação (1) de antena está coberta pela referida tampa (9), a extremidade frontal da alimentação (1) de antena é uma extremidade de transmissão e/ou recepção do sinal rádio de micro-ondas, e os, pelo menos dois, planos (7), reentrâncias (6) e circuitos (14) electrónicos estão proporcionados ao longo de uma direcção longitudinal, sobre a segunda guia (11) de ondas.
2. 2. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por dois furos, cada um proporcionado no, pelo menos um, plano e no, pelo menos um, 2 outro plano (7), respectivamente, alojando primeira (12) e segunda sondas (13), respectivamente.
3. 3. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a primeira sonda (12) estar inserida através do, pelo menos um, plano de modo a projectar-se para dentro da primeira guia (10) de ondas e a segunda sonda (13) estar inserida através do, pelo menos um, outro plano, de modo a projectar-se para dentro da segunda guia (11) de ondas, de tal modo que a primeira (12) e a segunda sondas (13) ficam mutuamente perpendiculares entre si.
4. 4. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por o número de planos (7) e reentrâncias (6) ser de dois a quatro.
5. 5. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por estarem proporcionados dois circuitos (14) electrónicos na reentrância (6) do, pelo menos um, plano (7), e no, pelo menos um, outro plano (7), respectivamente, a primeira sonda (12) estar acoplada ao primeiro circuito (14) electrónico e a segunda sonda (13) estar acoplada ao primeiro circuito (14) electrónico, numa direcção perpendicular à primeira sonda (12).
6. 6. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por os quatro planos (7) definirem uma secção transversal substancialmente quadrada.
7. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por uma 3 7. frequência da recepção ser numa gama de 11 GHz a 13 GHz e uma frequência da transmissão ser numa gama de 5 GHz a 6 GHz .
8. 8. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por a tampa (9) ser aparafusada numa rosca proporcionada num centro da alimentação (1) de antena.
9. 9. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por os planos (7) terem comprimentos iguais ou diferentes entre si.
10. 10. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o circuito (14) electrónico compreender um substrato com componentes electrónicos montados sobre o mesmo, em que os componentes electrónicos estão colocados apenas num lado do substrato.
11. 11. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as reentrâncias (6) estarem configuradas de modo a permitir que os componentes electrónicos do circuito (14) electrónico encaixem separados individualmente e/ou em grupos separados, em reentrâncias individuais.
12. 12. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as reentrâncias (6) no corpo (5) da alimentação de antena estarem configuradas como um espaço integral, em que os componentes electrónicos ou 4 grupos de componentes electrónicos nao estão fisicamente separados.
13. 13. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o substrato do circuito (14) electrónico assentar sobre uma aresta da reentrância (6) do plano (7) e estar alojado numa depressão com uma profundidade aproximadamente igual à espessura do substrato do circuito (14) electrónico.
14. 14. Alimentação de antena de micro-ondas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o circuito (14) electrónico estar assente com o seu substrato no fundo da reentrância (6) e fixo a esta, de um modo preferido, por meio de divisórias metálicas.
15. 15. Sistema de comunicação de micro-ondas, compreendendo: - uma superfície (4) reflectora, de um modo preferido, um prato parabólico, - um suporte (3) e - a alimentação de antena de micro-ondas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, fixa à superfície (4) reflectora através do suporte (3). Lisboa, 4 de Maio de 2012 5