WO2006051146A1 - Desfasador mecanico de banda ancha - Google Patents

Desfasador mecanico de banda ancha Download PDF

Info

Publication number
WO2006051146A1
WO2006051146A1 PCT/ES2005/070033 ES2005070033W WO2006051146A1 WO 2006051146 A1 WO2006051146 A1 WO 2006051146A1 ES 2005070033 W ES2005070033 W ES 2005070033W WO 2006051146 A1 WO2006051146 A1 WO 2006051146A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase shifter
lines
mechanical
line
broadband
Prior art date
Application number
PCT/ES2005/070033
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ramon Guixa Arderiu
Original Assignee
Radiacion Y Microondas, S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=36336243&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2006051146(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Radiacion Y Microondas, S.A. filed Critical Radiacion Y Microondas, S.A.
Priority to PCT/ES2005/070033 priority Critical patent/WO2006051146A1/es
Priority to AT05850528T priority patent/ATE405006T1/de
Priority to EP05850528A priority patent/EP1870959B1/en
Priority to DE602005009032T priority patent/DE602005009032D1/de
Priority to ES05850528T priority patent/ES2310375T3/es
Publication of WO2006051146A1 publication Critical patent/WO2006051146A1/es

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/184—Strip line phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/182—Waveguide phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08—Microstrips; Strip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/32—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by mechanical means

Definitions

  • the object of the present invention is a mechanical broadband phase shifter.
  • One of the applications of the phase shifters is to achieve dynamic control by electromechanical means of the beam radiated by an array of antennas.
  • An array of antennas consists of a set of N antennas, equal or not, that radiate or receive simultaneously.
  • the radiation pattern of the set is obtained as the interference of the fields radiated by each of the antennas, while in reception the signal is a linear combination of the signals that each antenna picks up.
  • phase shifters it is possible to obtain different pointing angles, feeding each of the antennas that form the grouping with a high frequency electrical signal differentiated in phase in each of the antennas.
  • the electrical delay that occurs in the transmission lines is used to adjust the phase of the signal at the different power points of the radiating elements of the array.
  • phase shifter object of the invention is that with the configuration and design thereof, vibrations, buckling and lack of rigidity of the band lines ("stripline” or triplaca in common language of the antenna experts) are avoided. used in the state of the art phase shifters.
  • the present invention is within the scope of the electromechanical means used to achieve dynamic control of the beam radiated by an array of antennas, and more particularly among the phase shifters.
  • phase shifters are to control the phase difference, using as a physical principle the electrical delay that occurs in the transmission lines to adjust the phase of the signal.
  • the electrical delay can be achieved by different methods such as those listed below.
  • phase shifter has a mobile transmission line with respect to a fixed one.
  • the mobile line is connected to the power supply of the phase shifter and is coupled to the fixed line, so that when moving, the phase of the signal at one end of the fixed line with respect to the other varies.
  • phase shifter which includes three segments of the transmission line with triplaque typology with a circular shape and offset between them in the perimetral direction, with an intake element being adjusted around a central point in contact with the corresponding line segment.
  • European patent EP1208614 Bl published on 01.05.2004, describes an improved phase shifter with respect to the previous ones and which has an input and four outputs, to connect four radiating elements two to two. It has two segments of strip lines ("stripline” or triplaca in common language of the antenna experts) arranged concentrically and a socket element common to the two segments located radially, this common tap element being rotatable with respect to a central axis which allows to modify the relative differences between the phases of the signals at the ends of the band line segments.
  • This system has several drawbacks. On the one hand, if the lines of bands exceed a certain length, resonances due to the excitation of higher modes appear, so that from that certain length the phase shifter stops functioning correctly.
  • strip lines stripline or triplaca in common language of antenna experts
  • the inner stripline in order to shift the radiation direction of the array within a range of 8 degrees, the inner stripline must have an approximate length of 45 mm and a radius of curvature to be achievable by about 31 mm
  • the radius of the outer band line must be about 62 mm and its length about 90 mm.
  • the resonance frequency appears around 2335 MHz. This implies that the maximum mechanical angle between extreme positions of the phase shifter must be approximately 83 degrees. For higher angles the phase shifter does not work, as the resonant frequency would fall within the band.
  • Figure 2 of the patent EP1208614 Bl is only valid, then, when the angle is less than 83 degrees and in figure 4 much less for its greater evident dimensions.
  • band lines of said invention Another drawback presented by the band lines of said invention is its low mechanical rigidity, and more so if the dielectric used is air, whereby said lines lack any support that minimizes vibrations or buckling. This factor is important, since the vibrations, buckling or deformations of the band lines can be origin of losses or variations in the standing wave ratio (R.0.E.).
  • phase shifters Another difficulty presented by current mechanical phase shifters is the inability to act on several common sockets corresponding to different phase shifters, and must be controlled with a single common actuator.
  • the adaptation of the transmission line of the input signal to a certain impedance is carried out externally to the phase shifter with cable sections of different characteristic impedance and / or with impedance transformer circuits, which makes mounting more difficult and difficult.
  • phase shifters object of the invention can be stacked so that all the common sockets corresponding to the different phase shifters can be operated simultaneously acting on the axis of rotation thereof together. Achieve, thanks to the design and configuration of the phase shifter, a better assembly and assembly in the antenna as well as the use of 50 ohm cable exclusively throughout the antenna with the consequent cost reduction.
  • the mechanical phase shifter object of the invention provides the antenna formed by the grouping of radiating elements with various pointing angles.
  • the different pointing angles are the result of feeding the different radiating elements that make up the array by means of a high frequency electrical signal differentiated in phase in each of them.
  • the phase shifter has one or more "L” lines. If there are several “L” lines, they are arranged concentrically. On the other hand, it has a common socket element that runs along the lines in
  • the common socket element rotates with respect to a central axis at one of its ends, located in the vicinity of the center of curvature of the "L" lines.
  • the common tap element runs on the "L” lines
  • the relative differences between the phases of the signals at the ends of the "L” lines are modified.
  • the "L” lines have a longer length than the striplines of the prior art phase shifters and are supported at the ends and in the recess defined in the common socket element, with the object to provide them with greater mechanical rigidity
  • the "L” lines have been reinforced with respect to the strip lines with a design that avoids possible deformations.
  • the lines in "L” have a projection perpendicular to the larger dimension of the line in its outer perimeter that gives them greater rigidity and immunity against deformations, since these deformations could cause losses and / or variations in ROE at the input of the phase shifter or cause more resonances.
  • the design of the "L” lines is such that, due to the characteristic electric field generated, the resonances of the upper modes appear at frequencies much higher than those of the strip lines. This effect is due to the fact that the protrusion of the "L” lines partially short-circuits the electric field corresponding to higher modes, which are not electromagnetic transverse (TEM) as the main mode, and makes the cavity for these higher modes in which they propagate as in a waveguide is smaller and consequently increases the resonant frequency.
  • TEM electromagnetic transverse
  • some protrusions or elements such as screws that act as capacitors or short circuits are disposed in the phase shifter producing the suppression of higher modes generated in the lines in "L "and also avoiding part of the mutual coupling between them.
  • All "L” lines of the phase shifter have dimensions such that they give them a characteristic impedance close to 50 ohms.
  • the external power line is located asymmetrically with respect to the axis perpendicular to the "L" lines included in the phase shifter.
  • the external transmission line that feeds the phase shifter has a characteristic impedance of 50 ohms or close, so it is connected to an internal impedance matching network at 50 ohms, with metal projections or screws or elements arranged around it. they act as a capacitor or short circuits, responsible for suppressing the upper modes generated by the asymmetry of the excitation in the cavity that forms the phase shifter.
  • the internal impedance adaptation network consisting of a single metal part, is a much cheaper solution than making an adaptation network with cable sections of different characteristic impedance and / or with impedance transformer circuits, allowing the use of a single type of cable which facilitates the assembly of the antennas in the assembly lines and consequently the costs are reduced.
  • the offset of the signals is achieved by the movement of the moving end of the common tap element along the "L" lines, and the connection between the "L" lines and the common tap element is made by coupling capacitive that occurs with the top and bottom of the center conductor of the lines in
  • this common socket element being perpendicular to the “L” lines and is connected at the end on which the rotation to the phase shift impedance matching network occurs.
  • phase shifter in addition to the construction characteristics it possesses, allows the stacked assembly of the same, the adjacent phase shifters sharing a single plane of mass that separates them, so that a large space is saved and synchronous actuation of all the intake elements is achieved.
  • Figure 1 shows a plan representation of the interior of a particular embodiment of a phase shifter as the subject of the present invention.
  • FIG 1 shows a plan representation of the interior of a particular embodiment of a phase shifter as the subject of the present invention.
  • figures 2a and 2b the elements used for fastening the interior "L" lines at their ends are shown.
  • Figure 6 shows in plan and in side view the construction characteristics of the common shot.
  • FIG. 7 the stacked assembly of several phase shifters is shown in explosion, it being observed that the actuation of the common tap element of each phase shifter is common through the coincident axis of the common tap element.
  • phase shifter has an outer "L” (1) line, as well as another “L” line (2) interior arranged concentrically in relation to the previous one.
  • An external transmission line (6) enters the phase shifter and four outgoing signal outputs (7) are output, each of them being connected to one end of each of the lines in "L" (1) and (2).
  • the input of the external power transmission line (6) is asymmetrically with respect to the axis perpendicular to the sections of "L" lines, and is connected to an impedance matching network (5) consisting of a single metal part, this network being designed in order to maintain a low ROE
  • the length of the "L" sections of the mechanical phase shifter can be approximately equal to 0.85 ⁇ , with ⁇ being the wavelength of the closest resonant frequency by above the band of interest.
  • Figures 2a, 2b, 3a and 3b show the construction characteristics of the elements used as supports of the "L" lines at their ends.
  • one of the supports (9) of the line in “L” (2) inside we see how it has a shape that adapts to the shape of the line in “L” inside, and presents perimeter projections (10) between which a recess (11) of width slightly larger than the width of the line in "L” (2) inside is defined.
  • the other support (9 ') of the line in “L” (2) inside is shown, we see how it has a shape that adapts to the shape of the line in "L” inside, and presents peripherally some projections (10 ') between which a recess (H') of width slightly greater than the width of the line in "L” (2) inside is defined.
  • FIG 3a one of the supports (12) of the outer “L” line (1) is shown, presenting a corresponding shape with this line in “L”; It also has perimeter projections (13) between which a recess (14) of dimensions slightly larger than the width of the outer “L” line (1) is defined.
  • Figure 3b shows the other support (12 ') of the line in “L” (1) outside, we see how it has a shape that adapts to the shape of the line in "L” outside, and presents perimetrically some highlights ( 13 ') between which a recess (14') of width slightly greater than the width of the line in "L” (1) outside is defined.
  • Figures 4 and 5 show that the lines in "L” (1) outside and (2) inside, have a protrusion (15) and (16) on their outermost edge, respectively. These projections provide said "L” (1) and (2) lines with greater mechanical stability and sufficient rigidity to minimize the vibrations, buckling and deformations of said lines that could cause losses or variations in R.0.E. at the input of the phase shifter or cause resonances.
  • the signal offset is achieved by moving the moving end of the common tap element (3) along the sections of lines in "L” (1) and (2), and the connection between the lines in "L” and the common socket element is made by the capacitive coupling that occurs with the upper part and bottom of the central conductor of the "L” lines (1) and (2) with the common socket
  • this common tap element being perpendicular to the "L" lines, and is connected at the end on which the turn occurs, to the impedance matching network (5) of the phase shifter.
  • the number of intermediate phase shifters (19) can be as many as desired, the adjacent phase shifters sharing a single plane of mass that separates them.
  • Each of the phase shifters has an external input transmission line (6), and a number of signal outputs (7) double the number of "L" sections of lines.
  • Each phase shifter has its common tap element (3), all of them being joined by its axis (4) so that all the common tap elements (3) can be operated together and synchronously, the synchronous actuation of several phase shifters at once.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Desfasador mecánico que ante una señal de alimentación externa consigue varias señales desfasadas entre sí que son aplicadas cada una a una serie de antenas y como resultado de la interferencia de los campos radiados se obtiene un diagrama de radiación. El objetivo de la invención es conseguir un mayor rango de ángulos de apuntamiento realizado mediante unos salientes o tornillos que actúan a modo de condensadores o cortocircuitos que consiguen la supresión de modos superiores generados en el desfasador, así como evitar parte del acoplo mutuo entre las líneas en 'L' del desfasador. Por otro lado, y ante la mayor longitud de las líneas en 'L', éstas están reforzadas con un perpendicular a la dimensión mayor de la línea dispuesto en el borde exterior de cada línea en 'L', además cuentan con unos medios de soporte de las líneas en 'L' que minimizan las vibraciones, pandeo y deformaciones. Las líneas en 'L' también aumentan la frecuencia a la que aparecen modos superiores.

Description

DESFASADOR MECÁNICO DE BANDA ANCHA
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención un desfasador mecánico de banda ancha. Una de las aplicaciones de los desfasadores es la de conseguir un control dinámico por medios electromecánicos del haz radiado por un array de antenas .
Un array de antenas está formado por un conjunto de N antenas, iguales o no, que radian o reciben simultáneamente. El diagrama de radiación del conjunto se obtiene como la interferencia de los campos radiados por cada una de las antenas, mientras que en recepción la señal es una combinación lineal de las señales que capta cada antena.
Gracias a los desfasadores es posible obtener diferentes ángulos de apuntamiento, alimentando cada una de las antenas que forman la agrupación con una señal eléctrica de alta frecuencia diferenciada en fase en cada una de las antenas .
Como principio físico se utiliza el retardo eléctrico que se produce en las lineas de transmisión para ajustar la fase de la señal en los distintos puntos de alimentación de los elementos radiantes del array.
Caracteriza a la presente invención la especial configuración y diseño del desfasador, que es tal que permite conseguir un mayor margen de variación del ángulo de apuntamiento de la agrupación de elementos radiantes respecto del estado de la técnica, de manera que se logra modificar la zona de cobertura.
Otra característica que presenta el desfasador objeto de la invención es que con la configuración y diseño del mismo se evitan las vibraciones, pandeo y la falta de rigidez de las lineas de bandas ("stripline" o triplaca en lenguaje común de los expertos en antenas) utilizadas en los desfasadores del estado de la técnica.
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los medios electromecánicos empleados para conseguir un control dinámico del haz radiado por un array de antenas, y de forma más particular de entre los desfasadores .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como anteriormente se ha señalado la función de los desfasadores es la de controlar la diferencia de fase, utilizando como principio físico el retardo eléctrico que se produce en las lineas de transmisión para ajustar la fase de la señal . El retardo eléctrico puede conseguirse mediante diferentes métodos como los que a continuación enunciamos .
Uno de ellos, tal y como se recoge en la patente JP5121902 A, publicada el 18.05.1993, consiste en modificar la velocidad de propagación de la linea de transmisión, contando para ello el desfasador con una pieza dieléctrica móvil interpuesta entre dos conductores dispuestos coaxialmente. El movimiento relativo de esta pieza dieléctrica da lugar a un cambio de la fase relativa entre dos conductores. Uno de los inconvenientes del sistema descrito es la variación de la impedancia característica al moverse el dieléctrico.
Otro método empleado para conseguir un retardo eléctrico es el descrito en la patente JP5121915 A, publicado 28.05.1993 en donde el desfasador descrito cuenta con una linea de transmisión móvil respecto a otra fija. La linea móvil está conectada a la alimentación del desfasador y se acopla a la linea fija, de modo que al desplazarse, la fase de la señal en un extremo de la linea fija respecto del otro varia.
Otro modo de realización similar se encuentra descrito en la patente JP9246846 A publicada el 19.09.1997. En esta invención se describe un desfasador que incluye tres segmentos de linea de transmisión con tipología triplaca con forma circular y decalados entre si en la dirección perimetral, estando ajustado un elemento de toma alrededor de un punto central en contacto con el correspondiente segmento de linea.
En la patente Europea EP1208614 Bl, publicada el 01.05.2004, se describe un desfasador mejorado respecto a los anteriores y que dispone de una entrada y cuatro salidas, para conectar cuatro elementos radiantes dos a dos. Cuenta con dos segmentos de lineas de bandas ("stripline" o triplaca en lenguaje común de los expertos en antenas) dispuestos concéntricamente y un elemento de toma común a los dos segmentos situado radialmente, siendo este elemento de toma común giratorio respecto de un eje central que permite modificar las diferencias relativas entre las fases de las señales en los extremos de los segmentos de linea de bandas. Este sistema presenta varios inconvenientes. Por un lado si las lineas de bandas exceden una cierta longitud aparecen resonancias debidas a la excitación de modos superiores, por lo que a partir de esa determinada longitud el desfasador deja de funcionar correctamente.
Es decir, la limitación en el empleo de las lineas de bandas ("stripline" o triplaca en lenguaje común de los expertos en antenas) a partir de una determinada longitud limita el margen de variación del ángulo de apuntamiento.
Por ejemplo a 2170 MHz, para desplazar en un margen de 8 grados la dirección de radiación del array, la linea de bandas ("stripline") interior ha de tener una longitud aproximada de 45 mm y radio de curvatura para ser realizable de unos 31 mm. A su vez, para que el acoplo entre lineas sea bajo, el radio de la linea de bandas exterior ha de ser de unos 62 mm y su longitud de unos 90 mm. Con estas dimensiones la frecuencia de resonancia aparece alrededor de los 2335 MHz. Esto implica que el ángulo mecánico máximo entre posiciones extremas del desfasador ha de ser aproximadamente 83 grados. Para ángulos superiores el desfasador no funciona, pues la frecuencia de resonancia caería dentro de la banda. La figura 2 de la patente EP1208614 Bl sólo es válida, pues, cuando el ángulo es inferior a 83 grados y en la figura 4 mucho menos por sus mayores dimensiones evidentes.
Otro inconveniente que presentan las lineas de bandas de dicha invención es su escasa rigidez mecánica, y más si el dieléctrico empleado es aire, por lo que dichas lineas carecen de sujeción alguna que minimice las vibraciones o pandeo. Este factor es importante, ya que las vibraciones, pandeo o deformaciones de las lineas de bandas pueden ser origen de pérdidas o variaciones en la relación de onda estacionaria (R.0.E.) .
Otra dificultad que presentan los desfasadores mecánicos actuales es la imposibilidad de actuación de varias tomas comunes correspondientes a diferentes desfasadores, debiendo ser controlados con un único actuador común.
Además la adaptación de la linea de transmisión de la señal de entrada a una determinada impedancia se realiza exteriormente al desfasador con tramos de cable de distinta impedancia característica y/o con circuitos transformadores de impedancias, lo cual encarece y dificulta el montaje.
Por lo tanto, es objetivo de la presente invención, desarrollar un desfasador mecánico de banda ancha, que supere los anteriores inconvenientes y que por lo tanto consiga: - Que el margen de variación del ángulo de apuntamiento no se vea tan limitado por la aparición de resonancias si las lineas de bandas o lineas en "L" exceden una cierta longitud. Que las lineas de bandas cuenten con la suficiente rigidez mecánica, más teniendo en cuenta que se pretende aumentar la longitud de las mismas con el objetivo de conseguir un mayor margen de variación del ángulo de apuntamiento.
Conseguir que los desfasadores objeto de la invención puedan disponerse de forma apilada de manera que todas las tomas comunes correspondientes a los diferentes desfasadores puedan ser actuadas de forma simultánea actuando sobre el eje de giro de las mismas de forma conjunta. Conseguir, gracias al diseño y configuración del desfasador, un mejor montaje y ensamblaje en la antena asi como la utilización de cable de 50 ohmios exclusivamente en toda la antena con la consiguiente reducción de costes.
Una reducción de costes y facilitar el montaje de las antenas en lo relativo al ajuste de impedancias de las lineas de transmisión externas de entrada y de salida del desfasador.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El desfasador mecánico objeto de la invención proporciona a la antena formada mediante la agrupación de elementos radiantes varios ángulos de apuntamiento. Los diferentes ángulos de apuntamiento son el resultado de alimentar los diferentes elementos radiantes que conforman el array mediante una señal eléctrica de alta frecuencia diferenciada en fase en cada uno de ellos.
El desfasador para ello cuenta con una o varias lineas en "L". En caso de ser varias lineas en "L", éstas se disponen de manera concéntrica. Por otro lado, cuenta con un elemento de toma común que discurre sobre las lineas en
"L" .
El elemento de toma común gira con respecto a un eje central en uno de sus extremos, ubicado en las proximidades del centro de curvatura de las lineas en "L" .
Gracias a que el elemento de toma común discurre sobre las lineas en "L", se modifica las diferencias relativas entre las fases de las señales en los extremos de las lineas en "L" . Dado que las líneas en "L" poseen una mayor longitud que las líneas de bandas ("stripline") de los desfasadores del estado de la técnica y quedan soportadas en los extremos y en el cajeado definido en el elemento de toma común, con objeto de dotarlas de una mayor rigidez mecánica, las líneas en "L" se han reforzado respecto a las líneas de bandas con un diseño que evita posibles deformaciones. Así, las líneas en "L" cuentan con un resalte perpendicular a la dimensión mayor de la línea en su perímetro exterior que las dota de una mayor rigidez e inmunidad frente a las deformaciones, ya que estas deformaciones pudieran originar pérdidas y/o variaciones en la R.O.E. a la entrada del desfasador u originar más resonancias.
El hecho de sustituir las tradicionales líneas de bandas ("stripline") por líneas en "L" permite dotar a dichas líneas en "L" de una mayor rigidez y estabilidad frente a las líneas de bandas, sin embargo este cambio de forma altera las condiciones de contorno para las soluciones de las ecuaciones de Maxwell, por lo que las soluciones para el campo eléctrico con estas nuevas condiciones no son obvias .
El diseño de las líneas en "L" es tal que permite que, debido al campo eléctrico característico generado, las resonancias de los modos superiores aparezcan a frecuencias muy superiores a las de las líneas de bandas ("stripline") . Este efecto se debe a que el resalte de las líneas en "L" cortocircuita en parte el campo eléctrico correspondiente a modos superiores, los cuales no son transversales electromagnéticos (TEM) como el modo principal, y hace que para estos modos superiores, la cavidad en la que se propagan como en una guía de onda sea más pequeña y en consecuencia aumente la frecuencia de resonancia. Con objeto de aumentar el margen de variación del ángulo de apuntamiento de la agrupación de elementos radiantes, se dispone en el desfasador de unos salientes o elementos como tornillos que actúan como condensadores o cortocircuitos produciendo la supresión de modos superiores generados en las lineas en "L" y evitando también parte del acoplo mutuo entre ellas.
Todas las lineas en "L" del desfasador presentan unas dimensiones tales que les confieren una impedancia característica cercana a 50 ohmios.
La linea de alimentación externa está situada de manera asimétrica respecto del eje perpendicular a las lineas en "L" incluidas en el desfasador.
Por otro lado, también la linea de transmisión externa que alimenta el desfasador tiene una impedancia característica de 50 ohmios o cercana por lo que está conectada con una red interna de adaptación de impedancia a 50 ohmios, disponiéndose alrededor suyo salientes metálicos o tornillos o elementos que actúan a modo de condensador o cortocircuitos, encargados de la supresión de los modos superiores generados por la asimetría de la excitación en la cavidad que conforma el desfasador.
La red interna de adaptación de impedancias, formada por una única pieza metálica, es una solución mucho más barata que hacer una red de adaptación con tramos de cable de distinta impedancia característica y/o con circuitos transformadores de impedancias, permitiendo el uso de un solo tipo de cable lo que facilita el montaje de las antenas en las cadenas de montaje y en consecuencia se reducen los costes . El desfase de las señales se consigue mediante el movimiento del extremo móvil del elemento de toma común a lo largo de las lineas en "L", y la conexión entre las lineas en "L" y el elemento de toma común se realiza mediante el acoplo capacitivo que se produce con la parte superior e inferior del conductor central de las lineas en
"L" con la toma común, siendo este elemento de toma común perpendicular a las lineas en "L" y está conectado en el extremo sobre el que se produce el giro a la red de adaptación de impedancias del desfasador.
El desfasador además de las características constructivas que posee permite el montaje apilado de los mismos, compartiendo los desfasadores contiguos un único plano de masa que les separa, de manera que se ahorra un gran espacio y se consigue el accionamiento sincrónico de todos los elementos de toma común de todos los desfasadores al quedar conectados por su eje, lo que permite el accionamiento conjunto de todos ellos.
EXPLICACIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva de un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención.
La figura 1 muestra una representación en planta del interior de un modo de realización particular de un desfasador como del que es objeto la presente invención. En las figuras 2a y 2b, se ha representado los elementos empleados para la sujeción de las lineas en "L" interiores en sus extremos .
En las figuras 3a y 3b, se ha representado los elementos empleados para la sujeción de las lineas en "L" exteriores en sus extremos .
En las figuras 4 y 5 se ha representando en planta y vista lateral las formas que adoptan las lineas en "L" exteriores e interiores.
En la figura 6 se muestra en planta y en vista lateral las características constructivas que presenta la toma común.
En la figura 7, se ha representado en explosión el montaje apilado de varios desfasadores, observándose que el accionamiento del elemento de toma común de cada desfasador es común a través del eje coincidente del elemento de toma común.
En la figura 8, se muestra una gráfica donde se representa el margen de variación del ángulo de apuntamiento de una realización particular de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras se describe a continuación un modo de realización preferente de la invención asi como la explicación de los dibujos.
En la figura 1, observamos que el desfasador cuenta con una linea en "L" (1) exterior, asi como otra linea en "L" (2) interior dispuesta concéntricamente con relación a la anterior.
Sobre ambas lineas en "L" (1) y (2) se produce un acoplo capacitivo mediante un elemento de toma común (3) que se dispone perpendicular a ambas lineas, y que gira con respecto a un eje (4) dispuesto en uno de sus extremos.
Sobre el desfasador entra una linea de transmisión externa (6) y salen cuatro salidas de señales (7) desfasadas, estando cada una de ellas conectadas a un extremo de cada una de las lineas en "L" (1) y (2) .
La entrada de la linea de transmisión de alimentación externa (6) es de manera asimétrica con respecto al eje perpendicular a los tramos de lineas en "L", y se encuentra conectada con una red de adaptación de impedancias (5) constituida por una única pieza metálica, estando diseñada esta red con el objeto de mantener una baja R.O.E.
Junto a la red de adaptación de impedancia (5) de la linea de transmisión externa (6) se disponen una serie de salientes (8') o tornillos que actúan a modo de condensador o cortocircuito, que suprimen los modos superiores originados por la asimetría de la excitación.
Por otro lado, para evitar la aparición de resonancias, se procede a la supresión de modos superiores generados en las lineas en "L" disponiendo en los dos planos de masa del desfasador unos salientes (8) o tornillos que actúan a modo de condensadores o cortocircuitos. Estos salientes (8) o tornillos también aislan el tramo de linea en "L" (1) del tramo de linea en "L" (2) , evitando parte del acoplo mutuo entre dichas lineas en "L" . Las líneas de transmisión de salida (7) tienen una impedancia característica de unos 50 ohmios. También la línea de transmisión externa (6) cuenta con dicha impedancia característica.
Con el desfasador objeto de la invención se consigue que la longitud de los tramos de líneas en "L" del desfasador mecánico pueda llegar a ser aproximadamente igual que 0,85 λ, siendo λ la longitud de onda de la frecuencia de resonancia más cercana por arriba de la banda de interés.
En las figuras 2a, 2b, 3a y 3b se observan las características constructivas de los elementos empleados como soportes de las líneas en "L" en sus extremos.
En concreto en la figura 2a, uno de los soportes (9) de la línea en "L" (2) interior, vemos cómo cuenta con una forma que se adapta a la forma de la línea en "L" interior, y presenta perimetralmente unos resaltes (10) entre los que se define un cajeado (11) de anchura ligeramente mayor que el ancho de la línea en "L" (2) interior. Análogamente, en la figura 2b se muestra el otro soporte (9') de la línea en "L" (2) interior, vemos cómo cuenta con una forma que se adapta a la forma de la línea en "L" interior, y presenta perimetralmente unos resaltes (10') entre los que se define un cajeado (H') de anchura ligeramente mayor que el ancho de la línea en "L" (2) interior.
En la figura 3a, se muestra uno de los soportes (12) de la línea en "L" (1) exterior, presentando una forma correspondiente con esta línea en "L"; cuenta igualmente con unos resaltes perimetrales (13) entre los que se define un cajeado (14) de dimensiones ligeramente mayores que el ancho de la línea en "L" (1) exterior. Análogamente, en la figura 3b se muestra el otro soporte (12') de la línea en "L" (1) exterior, vemos cómo cuenta con una forma que se adapta a la forma de la línea en "L" exterior, y presenta perimetralmente unos resaltes (13') entre los que se define un cajeado (14') de anchura ligeramente mayor que el ancho de la línea en "L" (1) exterior.
En las figuras 4 y 5 se muestra que las líneas en "L" (1) exterior y (2) interior, presentan en su borde más externo un resalte (15) y (16) respectivamente. Estos resaltes dotan a dichas líneas en "L" (1) y (2) de una mayor estabilidad mecánica y rigidez suficiente para minimizar las vibraciones, pandeo y deformaciones de dichas líneas que pudieran originar pérdidas o variaciones en la R.0.E. a la entrada del desfasador u originar resonancias.
Gracias a la configuración en "L" de dichas líneas, a 2170 MHz, y con una longitud de la línea en "L" (1) exterior aproximada de 105 mm, la frecuencia de resonancia más cercana aparece a 2350 MHz, por lo que todavía podría ser mayor la longitud de las líneas en "L", por consiguiente al ser más largas las líneas en "L", se puede obtener un mayor número de diferentes ángulos de apuntamiento, es decir desfase, aumentando el margen de apuntamiento logrando ángulos mayores de 10°.
En la figura 6, se muestran las características constructivas del elemento de toma común (3) de cuya inferior emergen sendos brazos (17) que discurren paralelos al elemento de toma común, definiéndose unos cajeados (17') donde se aloja un dieléctrico, en medio del cual discurren las líneas en "L" .
El desfase de las señales se consigue mediante el movimiento del extremo móvil del elemento de toma común (3) a lo largo de los tramos de líneas en "L" (1) y (2) , y la conexión entre las líneas en "L" y el elemento de toma común se realiza mediante el acoplo capacitivo que se produce con la parte superior e inferior del conductor central de las líneas en "L" (1) y (2) con la toma común
(3) , siendo este elemento de toma común perpendicular a las líneas en "L", y está conectado en el extremo sobre el que se produce el giro, a la red de adaptación de impedancias (5) del desfasador.
En la figura 7, donde se ha representado de forma explosionada la disposición de forma apilada de varios desfasadores, observamos un desfasador inferior (18) , con sus líneas en "L", y su correspondiente elemento de toma común, a continuación y sobre él hay dispuesto otro desfasador intermedio (19) dispuesto de forma apilada compartiendo estos desfasadores contiguos un único plano de masa que les separa, y finalmente hay una tapa de cierre final (20) .
El número de desfasadores intermedios (19) puede ser tantos como se desee, compartiendo los desfasadores contiguos un único plano de masa que les separa. Cada uno de los desfasadores cuenta con una línea de transmisión de entrada externa (6) , y con un número de salidas de señales (7) doble al número de tramos de líneas en "L". Cada desfasador cuenta con su elemento de toma común (3) estando todos ellos unidos por su eje (4) de manera que pueden actuarse todos los elementos de toma común (3) de forma conjunta y sincrónica, suponiendo una clara ventaja la actuación sincrónica de varios desfasadores a la vez.
En la figura 8 observamos el margen de variación del ángulo de apuntamiento de una realización particular de la invención, habiéndose representado los márgenes de variación extremos alcanzados (21) y (23) , asi como uno intermedio (22) , destacando que con el desfasador mecánico objeto de la invención, resultado de las características constructivas que posee, se puede llegar a alcanzar un margen de variación del ángulo de apuntamiento incluso mayor que 10°, linea (21) .
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando no alteren la esencialidad del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Desfasador mecánico de banda ancha, de entre los empleados con el objetivo de conseguir un control dinámico por medios electromecánicos del haz radiado por un array de antenas, consiguiendo diferentes ángulos de apuntamiento, cuenta con:
Una o varias lineas dispuestas de manera concéntrica. Un elemento de toma común que discurre sobre las lineas dispuesto radialmente respecto a dichas lineas .
Lineas de transmisión que se conectan sobre los extremos de cada una de las lineas, sobre las que se transmiten señales desfasadas entre si. - Una linea de transmisión externa que alimenta el desfasador. Caracterizado por que:
Las lineas concéntricas empleadas presentan una configuración en "L" por lo que cuentan con un resalte perpendicular a la dimensión mayor de la linea en su perímetro exterior.
Se disponen en el desfasador unos salientes o elementos como tornillos que actúan como condensadores o cortocircuitos produciendo la supresión de modos superiores generados en las lineas en "L" y evitan parte del acoplo mutuo entre dichas lineas en "L", con objeto de aumentar el margen de variación del ángulo de apuntamiento de la agrupación de elementos radiantes. - Las lineas en "L" quedan soportadas en sus extremos y en el cajeado definido en el elemento de toma común.
2.- Desfasador mecánico de banda ancha, según la reivindicación 1, caracterizado por que todas las lineas en
16 "L" presentan unas dimensiones tales que les confieren una impedancia característica de 50 ohmios o cercana.
3. - Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 1, caracterizado por que la linea de alimentación externa está situada de manera asimétrica respecto al eje perpendicular a las lineas en "L" del desfasador y está conectada con una red interna de adaptación de impedancias, formada por una única pieza metálica, que hace que el desfasador tenga una impedancia a su entrada de 50 ohmios o próxima y mantiene una baja
R.O.E.
4. - Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 3, caracterizado por que alrededor de la red interna de adaptación de impedancias se disponen unos salientes metálicos, tornillos o elementos que actúan a modo de condensador o cortocircuito, encargados de la supresión de los modos superiores generados por la asimetría de la excitación en la cavidad que conforma el desfasador.
5. - Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento de toma común presenta en su cara inferior unos brazos que discurren paralelos al elemento de toma común, definiéndose unos cajeados donde se aloja un dieléctrico, en medio del cual discurren las lineas en "L" .
6. - Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 1, caracterizado por que bajo las lineas en "L" se disponen unos soportes de lineas que tienen una forma que se adapta a las lineas en "L" y porque presentan perimetralmente unos resaltes entre los que se define un
17 cajeado de anchura ligeramente mayor que el ancho de la línea en "L" de la que hace de soporte.
7 . - Desfasador mecánico de banda ancha según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que con el desfasador se consigue que la longitud de las líneas en
"L" incluidas en el desfasador mecánico pueda llegar a ser aproximadamente igual a 0,85 λ, siendo λ la longitud de onda de la frecuencia de resonancia más cercana por arriba de la banda de interés .
8.- Desfasador mecánico de banda ancha según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que permite el montaje apilado de varios desfasadores, presentando el montaje un desfasador inferior, tantos desfasadores intermedios como se desee dispuestos de forma apilada entre ellos, compartiendo los desfasadores contiguos un único plano de masa que les separa, y una tapa final de cierre, estando las líneas en "L" de cada desfasador conectadas capacitivamente a un elemento de toma común a dichas líneas, donde todos los elemento de toma común de cada uno de los desfasadores están unidos por su eje de giro, por lo que son actuados de forma conjunta y sincrónica con un solo actuador.
9.- Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 8 caracterizado por que cada uno de los desfasadores cuenta con una o varias líneas en "L" las cuales tienen conectadas sobre sus extremos unas líneas de transmisión a las que a su vez se conectan elementos radiantes, cuenta también cada desfasador con una línea de alimentación externa.
10. - Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 9 caracterizado por que la línea de
18 alimentación externa de cada desfasador está conectada a una red de adaptación de impedancias interna en cada desfasador.
11.- Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 10 caracterizado por que dichas redes de adaptación de impedancias están constituidas por una única pieza metálica en cada desfasador.
12. - Desfasador mecánico de banda ancha según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado por que debido al diseño de las lineas en "L" las resonancias de modos superiores aparecen a frecuencias muy superiores .
19
PCT/ES2005/070033 2005-03-22 2005-03-22 Desfasador mecanico de banda ancha WO2006051146A1 (es)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2005/070033 WO2006051146A1 (es) 2005-03-22 2005-03-22 Desfasador mecanico de banda ancha
AT05850528T ATE405006T1 (de) 2005-03-22 2005-03-22 Mechanischer breitband-phasenverschieber
EP05850528A EP1870959B1 (en) 2005-03-22 2005-03-22 Broadband mechanical phase shifter
DE602005009032T DE602005009032D1 (de) 2005-03-22 2005-03-22 Mechanischer breitband-phasenverschieber
ES05850528T ES2310375T3 (es) 2005-03-22 2005-03-22 Desfasador mecanico de banda ancha.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2005/070033 WO2006051146A1 (es) 2005-03-22 2005-03-22 Desfasador mecanico de banda ancha

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006051146A1 true WO2006051146A1 (es) 2006-05-18

Family

ID=36336243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2005/070033 WO2006051146A1 (es) 2005-03-22 2005-03-22 Desfasador mecanico de banda ancha

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1870959B1 (es)
AT (1) ATE405006T1 (es)
DE (1) DE602005009032D1 (es)
ES (1) ES2310375T3 (es)
WO (1) WO2006051146A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2930078B1 (fr) * 2008-04-15 2011-08-26 Alcatel Lucent Dispositif de dephasage rotatif
KR101017672B1 (ko) * 2008-06-26 2011-02-25 주식회사 에이스테크놀로지 페이즈 쉬프터
KR101007904B1 (ko) * 2008-08-11 2011-01-14 주식회사 에이스테크놀로지 케이블들을 전기적으로 연결시키는 안테나
DE102015004658A1 (de) 2015-04-13 2016-10-13 Kathrein-Werke Kg Differenz-Phasenschieberbaugruppe
EP3096393B1 (de) 2015-05-22 2018-01-24 Kathrein Werke KG Differenz-phasenschieberbaugruppe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121915A (ja) * 1991-10-25 1993-05-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 分配移相器
JPH09246845A (ja) * 1996-03-08 1997-09-19 Denki Kogyo Co Ltd 非接触形結合回路
US20030076198A1 (en) * 2001-08-23 2003-04-24 Ems Technologies, Inc. Microstrip phase shifter
US6850130B1 (en) * 1999-08-17 2005-02-01 Kathrein-Werke Kg High-frequency phase shifter unit having pivotable tapping element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121915A (ja) * 1991-10-25 1993-05-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 分配移相器
JPH09246845A (ja) * 1996-03-08 1997-09-19 Denki Kogyo Co Ltd 非接触形結合回路
US6850130B1 (en) * 1999-08-17 2005-02-01 Kathrein-Werke Kg High-frequency phase shifter unit having pivotable tapping element
US20030076198A1 (en) * 2001-08-23 2003-04-24 Ems Technologies, Inc. Microstrip phase shifter

Also Published As

Publication number Publication date
DE602005009032D1 (de) 2008-09-25
EP1870959A1 (en) 2007-12-26
ES2310375T3 (es) 2009-01-01
EP1870959B1 (en) 2008-08-13
ATE405006T1 (de) 2008-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9742069B1 (en) Integrated single-piece antenna feed
US11081800B2 (en) Dual-polarized antenna
ES2657869T3 (es) Antena de alta eficiencia y proceso de fabricación relacionado
KR101056296B1 (ko) 이중대역 이동 무선 안테나
US7557675B2 (en) Broad band mechanical phase shifter
ES2836259T3 (es) Elemento de antena controlado en fase
US20070040758A1 (en) Dipole antenna
ES2950448T3 (es) Antena y terminal móvil
ES2620766T3 (es) Celda desfasadora radiante reconfigurable basada en resonancias de ranuras y microtiras complementarias
EP2073309B1 (en) Dual polarised radiating element for cellular base station antennas
JPH04230106A (ja) 半球状ビームの双円錐アンテナ
GB2542257B (en) Reconfigurable antenna for incorporation in the hinge of a laptop computer
WO2014115427A1 (ja) アレイアンテナ
WO2006051146A1 (es) Desfasador mecanico de banda ancha
KR101094510B1 (ko) 복사 소자를 둘러싼 초크 부재가 반사판으로부터 이격되어 배열되는 안테나
ES2302387T3 (es) Resonador de cavidad coaxial.
US20160149280A1 (en) Compact radiofrequency excitation module with integrated kinematics and compact biaxial antenna comprising at least one such compact module
ES2836264T3 (es) Conjunto de antenas en fase
WO2021089902A1 (es) Elemento resonador multi-banda para realización de filtros, polarizadores y superficies selectivas en frecuencias
KR20110123715A (ko) 복사 소자를 둘러싼 초크 부재가 반사판으로부터 이격되어 배열되는 안테나
WO2014115653A1 (ja) アンテナ及びセクタアンテナ
JP2013157707A (ja) 整形ビームアンテナ
JP6269217B2 (ja) スロットアンテナ及びスロットアンテナ装置
EP3014698B1 (en) Resonator structure for a cavity filter arrangement
CN211655050U (zh) 一种小型化星载Ka频段天线

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005850528

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PA/a/2006/004048

Country of ref document: MX

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005850528

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2005850528

Country of ref document: EP