WO2006114455A1 - Antena de cavidad excitada con uno o varios dipolos - Google Patents

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WO2006114455A1
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cavity
dipoles
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antenna
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Ramon Guixa Arderiu
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Radiacion Y Microondas, S.A.
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/44—Resonant antennas with a plurality of divergent straight elements, e.g. V-dipole, X-antenna; with a plurality of elements having mutually inclined substantially straight portions
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines

Definitions

  • the object of the present invention is a cavity-backed antenna excited with one or more dipoles in a single piece.
  • Antennas with dipoles are used, among other applications, in the construction of base stations for mobile communications.
  • the present invention the special configuration and design of the antenna, so that it is possible to adjust the input impedance of the antenna without modifying any of the characteristics of the dipole or dipoles or the cavity, which is achieved with just adjust the distance to which a metal plate is welded to the base of the element that excites the cavity and adjusting its size.
  • the present invention also characterizes the fact that thanks to the metal plate being electrically grounded the antenna is not electrostatically charged.
  • the input impedance of the array can be easily adjusted as well as the isolation between ports corresponding to different polarizations and level of polarization polarized, and cancel part of the reflections that occur in the radome.
  • Wireless communication systems suffer the effects of fading caused by the well-known multipath fading effect.
  • cavity antennas are usually used because they have a good frequency behavior, that is, broadband, and are easy to construct.
  • Circular cavities excited by crossed dipoles have usually been used to radiate circular polarization, achieving a good axial ratio as well as a relatively high bandwidth, and have been widely used in broadcasting.
  • the cavities are usually excited with dipoles, patches or grooves.
  • the dipoles are well known in the telecommunications industry, among which are the half-wave dipoles type bow tie ("bowtie”) or butterfly ("butterfly").
  • the objective of the present invention is to overcome the above drawbacks in which a cavity antenna excited by a broadband dipole or dipoles is achieved, where:
  • the input impedance of the antenna can be easily changed.
  • the level of polarization polarization and level of isolation between dipoles can be controlled and adjusted easily.
  • the present invention provides a new antenna useful for use, among others, in arrays located in mobile communication base stations.
  • the antenna is formed in a cavity and is excited by one or several dipoles, being able, in the case of two crossed dipoles, to transmit or receive in two linear polarizations orthogonal to each other.
  • the adjustment of the input impedance of the antenna is achieved based on the modification of the distance at which a metal plate is placed on the dipole or dipoles and adjusting the size of said plate, without the need to modify any characteristic of the dipole or dipoles or cavity.
  • the cavity next to the metal plate facilitates a broadband behavior with respect to an isolated dipole or dipoles.
  • the dipole or dipoles are obtained in a single piece.
  • this unique piece has four pairs of arms, the pairs of arms presenting a "V" or "U” configuration, the arms being arranged radially towards the exterior from a central point or vertex. All pairs of arms are joined in a base piece, at an approximate distance of ⁇ / 4, which is used for fixing the dipoles to the cavity.
  • the pairs of facing arms are connected by a coaxial cable, the mesh being connected to one of the pairs of arms and the central conductor to the opposite pair of arms, and positioned in the cavity so that the antenna can transmit or receive signals according to two orthogonal linear polarizations.
  • the object of the invention is not limited by the number of pairs of arms, so the polarization possibilities will change it.
  • a metal plate is attached to the base of the dipole or dipole arm pairs, which is fixed to its base, the cavity or any other mass-connected element.
  • the impedance adjustment is achieved by adjusting the distance at which the metal plate is fixed to the back plane of the cavity and adjusting the plate size. Thanks to this variation in distance, it is not necessary to modify any characteristic of the dipoles or the cavity.
  • the metal plate connected to ground in addition to allowing the adjustment of the impedance, is that it prevents the antenna from being electrostatically charged.
  • the metal plate allows partial cancellation of the reflections that occur in the protective layer of the antenna or array of antennas ("array"), also known as the radome layer.
  • the level of cross polar polarization and the decoupling between dipoles is easily adjusted.
  • better control of isolation between ports and decoupling between dipoles is achieved. This effect is due to the fact that if the shape of the metal plate is not perfectly symmetrical, both the dipoles crossed together and the dipoles belonging to other radiating elements of the array are coupled.
  • a destructive combination of all the couplings is achieved, so that the insulation is very good at the entrance of the array. This principle is also used to partially cancel the reflections produced in the radome of the array.
  • the decoupling between dipoles belonging to different unit antennas such as those of the invention in an array and the level of polarized polarization is improved by modifying the profiles and / or the heights of the side walls of the cavity.
  • the profiles and heights of the side walls of the cavity as well as the dimensions of the cavity different radiation patterns are formed, with different characteristics such as main beam width or level of main to secondary lobe for example.
  • a widening or narrowing of the main lobe of the radiation diagram is achieved in the plane perpendicular to the posterior wall of the cavity and parallel to said dimension.
  • the metal plate is fixed with rods, which can run through the space between the pairs of arms.
  • Each of the pairs of arms facing each other has perforations facing each other in order to facilitate the connection between the pairs of arms via coaxial cable.
  • connection perforations between facing arms can be arranged at different levels in each dipole in order to facilitate the interconnection of the arms of the different dipoles that excite the cavity.
  • the use of the metal plate allows the adjustment of the antenna input impedance so that standard coaxial cable can be connected directly to the dipole input, without the need to interpose transformers, cable sections of different characteristic impedance or make any modification of said wires to adjust the input impedance.
  • cavity antennas such as the one of the invention can be grouped together to form arrays simply and immediately, that is, without the need to modify the shape or size of both the cavities and the dipole or dipoles that excite them. Even so, to be able to form different radiation diagrams it is possible to group antennas such as those of the invention with cavities of different size, shape or profile or height of their side walls.
  • the arrangement of cavity antennas such as those of the invention in a cluster can improve their performance:
  • the cavities and the entire metal structure of the array are manufactured, if necessary, in steel, with electrolytic bath, while the radome in fiberglass with polyester.
  • the electrolytic bath can be made of copper and white brass.
  • Figure 1 shows a representation of a rear rectangular cavity antenna excited by a pair of crossed broadband dipoles.
  • Figure 2 shows a representation of the bottom view, elevation and plan of the two broadband cross dipoles in a single piece with the metal plate that together with the cavity form an embodiment of the antenna object of the invention.
  • Figure 3 is a representation of the section made on the two crossed broadband dipoles in a single piece with the metal plate along the plane III-III
  • Figure 4 also shows the section made of the two crossed broadband dipoles in a single piece with the metal plate along the plane IV-IV and perpendicular to the previous plane III-III
  • Figure 5 shows the section made of the two crossed broadband dipoles in a single piece with the metal plate along the VV plane. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION.
  • a cavity antenna such as that which is the object of the invention is observed, excited by a pair of crossed broadband dipoles in a single piece, said piece is housed in a square cavity (13) and fixed by its base (1) to the cavity (13).
  • a metal plate (8) that is fixed to the base of the dipoles by welding, said base being grounded so that the antenna is not electrostatically charged.
  • This metal plate (8) is what will allow the adjustment of the input impedance of the antenna by adjusting the distance at which said metal plate (8) is welded to the ground plane and adjusting its size, no modification being necessary either in the dipoles or in the cavity to adjust its impedance.
  • the height of the four side walls of the cavity is the same as the height at which the metal plate is, leaving the element that excites the cavity located entirely inside the volume defined by the cavity.
  • Figure 2 we see the bottom view, the elevation and the plan view of the pair of dipoles that are housed in a cavity, with one or several dipoles, and if two dipoles are crossed as shown to transmit or receive according to two orthogonal polarizations with each other.
  • the unique piece that forms the dipoles has a base element (1) from which four pairs of arms (2) emerge,
  • each pair of arms presenting a "U” or “V” configuration, with the arms arranged radially outward from a central point.
  • coaxial cables (15) that connect directly to the pairs of arms facing each other.
  • coaxial cables (15) can have a standard characteristic impedance and are connected to the input of each of the two dipoles by means of a weld (16) applied directly on the mesh (17) of the coaxial cable (15) in one of the pairs (3) of arms, and on the central conductor of the coaxial cable (15) in the other pair of arms (2) of the same dipole.
  • a weld (16) applied directly on the mesh (17) of the coaxial cable (15) in one of the pairs (3) of arms, and on the central conductor of the coaxial cable (15) in the other pair of arms (2) of the same dipole.
  • no impedance transformers or cable sections of different characteristic impedances are used since the antenna input impedance adjustment is made with the metal plate.
  • the metal plate (8) is supported by four rods (9), which at their lower end are housed in bulges or lugs (12) to house the lower end of the rods (9), being observed in the lower view than on the base there are small perforations (14) through which to fix the ends of the rods by welding.
  • the upper end of the rods (9) is directly welded onto the metal plate (8).
  • the rods (9) run through the space between each pair of adjacent arms.
  • the cavity has a rectangular or square shape and together with the metal plate facilitate a broadband behavior with respect to an isolated dipole or dipoles.
  • the dipoles are obtained in a single piece.
  • the metal plate With the different shapes of the metal plate, it is possible to easily adjust the level of polarized polarization, better isolation control between ports and decoupling between dipoles.
  • the reflections that occur against the radome are partially canceled.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Antena de cavidad excitada con uno o varios dipolos en pieza única, que cuenta sobre el elemento que excita la cavidad con una placa metálica conectada a masa y que permite ajustar la impedancia de entrada de la antena así como las reflexiones en el radomo, mediante el ajuste de la distancia respecto de la pared posterior de la cavidad, evitando gracias a la conexión a masa que la antena se cargue electrostáticamente. El conjunto de cavidad y la placa metálica permiten un mayor ancho de banda, además se consigue un control más fácil del ajuste del nivel de polarización contrapolar, así como del desacoplo entre dipolos mediante la modificación de la forma de la placa metálica. Es posible la agrupación en 'array' de las antenas de manera inmediata sin necesidad alguna de modificar tamaño o forma de las cavidades o de los dipolos que excitan dichas cavidades.

Description

ANTENA DE CAVIDAD EXCITADA CON UNO O VARIOS PIPÓLOS
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención una antena de cavidad posterior ("cavity-backed antenna") excitada con uno o varios dipolos en pieza única.
Las antenas con dipolos son empleadas, entre otras aplicaciones, en la construcción de estaciones base para comunicaciones móviles.
Caracteriza a la presente invención la especial configuración y diseño de la antena, de tal manera que es posible ajustar la impedancia de entrada de la antena sin necesidad de modificar ninguna de las características del dipolo o dipolos ni de la cavidad, hecho que se consigue con tan solo ajustar la distancia a la que se suelda a la base del elemento que excita la cavidad una placa metálica y ajustando su tamaño.
También caracteriza a la presente invención el hecho de que gracias a que la placa metálica está conectada eléctricamente a masa la antena no se carga electrostáticamente .
También es objeto de la invención proporcionar una antena de cavidad que permita ensamblar un array formado por antenas de cavidad como la de la invención sin necesidad de variar tamaño o forma de las cavidades o de los dipolos de dichas antenas. Además, en un array formado exclusivamente por antenas de cavidad como la de la presente invención se puede ajustar de manera sencilla la impedancia de entrada del array asi como el aislamiento entre puertos correspondientes a distintas polarizaciones y nivel de polarización contrapolar, y cancelar parte de las reflexiones que se producen en el radomo .
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de las antenas de cavidad excitadas con dipolos .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas de comunicación inalámbricos sufren los efectos de los desvanecimientos provocados por el conocido efecto multicamino ("multipath fading") .
En ciertas aplicaciones suelen utilizarse antenas de cavidad porque presentan un buen comportamiento frecuencial, es decir de banda ancha, y son de fácil construcción .
Un ejemplo de empleo de antena de cavidad se encuentra en la patente US 3,740,754 A, publicada el 19.06.1973, donde se muestra una cavidad circular excitada con un par de dipolos cruzados.
Las cavidades circulares excitadas por dipolos cruzados se han empleado habitualmente para radiar polarización circular, consiguiendo una buena relación axial asi como un ancho de banda relativamente alto, y se han utilizado ampliamente en radiodifusión. En general, las cavidades se suelen excitar con dipolos, parches o ranuras.
Los dipolos son muy conocidos en la industria de las telecomunicaciones, entre los que se encuentran los dipolos de media onda tipo pajarita ("bowtie") o mariposa ("butterfly") .
Por ejemplo, en US 6,025,798 A, publicada el 15.02.2000 se presenta un dipolo cruzado formado por dos pares de brazos en "V", que se sujeta a un plano reflector y cuya radiación se produce en dos polarizaciones ortogonales entre si. La forma en "V" de los dipolos se utiliza por su mayor ancho de banda respecto a los dipolos lineales.
También, en la patente US 6,747,606 B2 publicada
08.06.2004 se muestra una antena formada por una serie de dipolos cruzados tipo "mariposa", que tienen doble polarización, estando dispuestos los dipolos sobre un reflector .
Sin embargo en este tipo de antenas es difícil ajustar la impedancia entrada asi como realizar modificaciones de la misma una vez construida.
Además, en este tipo de antenas y arrays formados en base a este tipo de antenas, tampoco es sencillo modificar o ajustar el nivel de polarización contrapolar ("crosspolar polarization") , asi como reducir de forma simple el acoplo entre dipolos.
Otro inconveniente de las antenas del Estado de la
Técnica es que su agrupación para formar arrays no es inmediata sino que hay que variar las características físicas, forma y/o tamaño, de los distintos elementos del array, esto dificulta y encarece su montaje y ensamblaje.
Aún otro inconveniente de las antenas del estado de la técnica es que el ajuste de la impedancia de entrada a los dipolos se realiza mediante transformadores o bien con tramos de cable de distintas impedancias características o bien modificando en parte las características de los cables estándar, esto dificulta y encarece su montaje y ensamblaje.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es el de superar los anteriores inconvenientes en el que se consiga una antena de cavidad excitada por un dipolo o dipolos, de banda ancha, donde:
Se pueda cambiar la impedancia de entrada de la antena fácilmente.
Pueda controlarse y ajustarse el nivel de polarización contrapolar y nivel de aislamiento entre dipolos de forma sencilla.
Permita la agrupación ("array") de dichas antenas de manera inmediata sin necesidad alguna de modificar tamaño o forma de las mismas. Permita el ajuste de impedancia, nivel de polarización contrapolar y aislamiento entre dipolos de la misma antena de cavidad como entre dipolos pertenecientes a diferentes cavidades en un array, formado por antenas como la de la invención, de manera sencilla - Se mejora el ancho de banda, aislamiento entre dipolos y nivel de polarización contrapolar. Permite la conexión de cable coaxial estándar directamente a la entrada de los dipolos, sin necesidad de interponer transformadores, tramos de cable de distinta impedancia característica o realizar modificación alguna de dichos cables para ajustar la impedancia de entrada.
Se mejora el comportamiento fisico de la estructura de un array de antenas frente a elementos meteorológicos .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona una nueva antena útil para su uso, entre otros, en arrays ubicados en estaciones base de comunicaciones móviles.
La antena se conforma en una cavidad y se excita mediante uno o varios dipolos, pudiendo, en el caso de existir dos dipolos cruzados, transmitir o recibir en dos polarizaciones lineales ortogonales entre si.
El ajuste de la impedancia de entrada de la antena se consigue en base a la modificación de la distancia a la que se coloca sobre el dipolo o dipolos una placa metálica y ajustando el tamaño de dicha placa, sin necesidad de modificar característica alguna del dipolo o dipolos ni de la cavidad.
La cavidad junto a la placa metálica facilitan un comportamiento de banda ancha respecto a un dipolo o dipolos aislados.
El dipolo o dipolos están obtenidos en pieza única. En el caso de excitar la cavidad mediante dos dipolos cruzados de banda ancha, esta pieza única cuenta con cuatro pares de brazos, presentando los pares de brazos una configuración en "V" o en "U", disponiéndose los brazos de manera radial hacia el exterior desde un punto o vértice central. Todos los pares de brazos están unidos en una pieza base, a una distancia aproximada de λ/4, que es la empleada para la fijación de los dipolos a la cavidad.
Los pares de brazos enfrentados están unidos mediante un cable coaxial, estando conectada la malla a uno de los pares de brazos y el conductor central al par de brazos enfrentado, y posicionados en la cavidad de manera que la antena puede transmitir o recibir señales según dos polarizaciones lineales ortogonales.
El objeto de la invención no queda limitado por el número de pares de brazos por lo que cambiarla las posibilidades de polarización.
Con objeto de poder ajustar la impedancia de entrada de la antena, sobre la parte superior de los pares de brazos del dipolo o dipolos se dispone una placa metálica que se fija a su base, a la cavidad o a cualquier otro elemento conectado a masa.
El ajuste de la impedancia se logra mediante el ajuste de la distancia a la que se fija al plano de masa posterior de la cavidad la placa metálica y ajustando el tamaño de la placa. Gracias a esta variación de la distancia no se hace necesario modificar característica alguna ni de los dipolos ni de la cavidad.
Otro efecto derivado del empleo de la placa metálica conectada a masa, además de permitir el ajuste de la impedancia, es que evita que la antena se cargue electrostáticamente . Además, la placa metálica permite la cancelación parcial de las reflexiones que se producen en la capa protectora de la antena o agrupación de antenas ("array") , también conocida esta capa como radomo .
Con las distintas formas de la placa metálica se consigue ajustar de forma sencilla el nivel de polarización contrapolar ("crosspolar polarization") y el desacoplo entre dipolos. Además de ajustar el nivel de polarización contrapolar, en una agrupación ("array") de antenas como la de la invención se consigue un mejor control del aislamiento entre puertos y desacoplo entre dipolos. Este efecto se debe a que si la forma del placa metálica no es perfectamente simétrica se acoplan tanto los dipolos cruzados entre si como los dipolos pertenecientes a otros elementos radiantes del array. Ajustando adecuadamente las formas de las placas metálicas de los elementos del array se consigue en buena parte una combinación destructiva de todos los acoplos, con lo que a la entrada del array el aislamiento es muy bueno. Este principio es el que se utiliza también para cancelar parcialmente las reflexiones producidas en el radomo del array.
También, el desacoplo entre dipolos pertenecientes a distintas antenas unitarias como las de la invención en un array y el nivel de polarización contrapolar se mejora modificando los perfiles y/o las alturas de las paredes laterales de la cavidad. Además, ajustando los perfiles y las alturas de las paredes laterales de la cavidad asi como las dimensiones de la cavidad se conforman distintos diagramas de radiación, con distintas características tales como ancho de haz principal o nivel de lóbulo principal a secundario por ejemplo.
Por ejemplo en el caso de usar una cavidad rectangular, estrechando o ensanchando una de las dimensiones de la cavidad, se logra respectivamente un ensanchamiento o estrechamiento del lóbulo principal del diagrama de radiación en el plano perpendicular a la pared posterior de la cavidad y paralelo a dicha dimensión.
La fijación de la placa metálica se hace con unas varillas, que pueden discurrir por el espacio comprendido entre los pares de brazos.
Sobre la base del dipolo o dipolos en pieza única hay unos entrantes que facilitan la entrada de un cable coaxial que discurre por el espacio interior de dos brazos.
Cada uno de los pares de brazos enfrentados cuentan con unas perforaciones enfrentadas con objeto facilitar la conexión entre los pares de brazos mediante cable coaxial.
Las perforaciones de conexión entre brazos enfrentados pueden estar dispuestas a diferente nivel en cada dipolo con objeto de facilitar la interconexión de los brazos de los distintos dipolos que excitan la cavidad.
La utilización de la placa metálica permite el ajuste de la impedancia de entrada de la antena con lo que puede conectarse cable coaxial estándar directamente a la entrada de los dipolos, sin necesidad de interponer transformadores, tramos de cable de distinta impedancia característica o realizar modificación alguna de dichos cables para ajustar la impedancia de entrada.
Por otro lado, antenas de cavidad como la de la invención, pueden agruparse para formar arrays de manera sencilla e inmediata, es decir sin necesidad de modificar ni la forma ni el tamaño tanto de las cavidades como del dipolo o dipolos que las excitan. Aún asi, para conseguir conformar distintos diagramas de radiación es posible agrupar antenas como las de la invención con cavidades de distinto tamaño, forma o perfil o altura de sus paredes laterales.
Por otro lado, la disposición de las antenas de cavidad como las de la invención en una agrupación ("array") puede mejorar sus prestaciones:
Si se sueldan unas barritas o cintas de metal en la placa metálica en uno o más dipolos del array se consigue una mejor recepción de las ondas que se reciben lateralmente, siendo compensado el efecto de desajuste de la polarización con las barritas o cintas mencionadas. - Las reflexiones que se producen en la caja protectora de la antena (radomo) contra los elementos, asi como el acoplo entre dipolos y nivel de polarización contrapolar global del array, se cancelan parcialmente ajustando a unas determinadas distancias las placas metálicas sobre los distintos dipolos y modificando la forma de las placas metálicas. Modificando el tamaño, los perfiles de las paredes laterales de la cavidad y su altura asi como el tamaño de la cavidad se puede mejorar aún más el desacoplo entre dipolos, nivel de polarización contrapolar y diagrama de radiación.
Finalmente con objeto de evitar que no haya deformaciones debidas a los cambios de temperatura, se fabrica las cavidades y toda la estructura metálica del array en su caso, en acero, con baño electrolítico, mientras que el radomo en fibra de vidrio con poliéster. El baño electrolítico puede ser de cobre y latón blanco. 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 de una antena de cavidad rectangular posterior excitada por un par de dipolos cruzados de banda ancha.
La figura 2 muestra una representación de la vista inferior, del alzado y la planta de los dos dipolos cruzados de banda ancha en pieza única con la placa metálica que junto a la cavidad conforman una realización de la antena objeto de la invención.
La figura 3 es una representación de la sección realizada sobre los dos dipolos cruzados de banda ancha en pieza única con la placa metálica por el plano III-III
La figura 4, igualmente muestra la sección realizada a los dos dipolos cruzados de banda ancha en pieza única con la placa metálica por el plano IV-IV y perpendicular al anterior plano III-III
La figura 5, muestra la sección realizada a los dos dipolos cruzados de banda ancha en pieza única con la placa metálica por el plano V-V. 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, se observa una antena de cavidad como la que es objeto de la invención, excitada por un par de dipolos cruzados de banda ancha en pieza única, dicha pieza está alojada en una cavidad cuadrada (13) y fijada por su base (1) a la cavidad (13) .
Estrechando o ensanchando una de las dimensiones de la cavidad, luego haciendo la cavidad rectangular, se logra respectivamente un ensanchamiento o estrechamiento del lóbulo principal del diagrama de radiación en el plano perpendicular a la pared posterior de la cavidad y paralelo a dicha dimensión.
Sobre el par de dipolos cruzados hay dispuesta una placa metálica (8) que se fija a la base de los dipolos mediante soldadura, estando dicha base conectada a masa con lo que la antena no se carga electrostáticamente.
Esta placa metálica (8) es la que va a permitir el ajuste de la impedancia de entrada de la antena mediante el ajuste de la distancia a la que se suelda dicha placa metálica (8) al plano de masa y el ajuste de su tamaño, no haciéndose necesario modificación alguna ni en los dipolos ni en la cavidad para ajustar su impedancia.
La altura de las cuatro paredes laterales de la cavidad, en este caso particular, es igual que la altura a la que se encuentra la placa metálica, quedando el elemento que excita la cavidad ubicado totalmente en el interior del volumen definido por la cavidad. En la figura 2, observamos la vista inferior, el alzado y la vista en planta del par de dipolos que se alojan en una cavidad, pudiendo contar con uno o varios dipolos, y en caso de ser dos dipolos cruzados como los mostrados transmitir o recibir según dos polarizaciones ortogonales entre si.
La pieza única que conforma los dipolos cuenta con un elemento base (1) del que emergen cuatro pares brazos (2),
(3), (4) y (5), presentando cada par de brazos una configuración en "U" o en "V", con los brazos dispuestos radiales hacia el exterior desde un punto central.
Sobre la base hay realizadas una serie de perforaciones ( 6) que están roscadas en su interior. Además, cuenta con una serie de entrantes (7) que sirven para la entrada de los cables coaxiales (15) que se conectan directamente a los pares de brazos enfrentados. Estos cables coaxiales (15) pueden tener una impedancia característica estándar y van unidos a la entrada de cada uno de los dos dipolos mediante una soldadura (16) aplicada directamente sobre la malla (17) del cable coaxial (15) en uno de los pares (3) de brazos, y sobre el conductor central del cable coaxial (15) en el otro par de brazos (2) del mismo dipolo. Como puede observarse no se utilizan transformadores de impedancia, ni tramos de cable de distintas impedancias características ya que el ajuste de impedancia de entrada de la antena se realiza con la placa metálica.
Observamos igualmente que sobre la parte superior de los brazos hay dispuesta una placa metálica (8) conectada y sujetada a la base del dipolo por cuatro varillas (9) a una distancia menor de λ/2, en donde λ es la longitud de onda de la frecuencia central de la banda de trabajo. Dicha placa metálica (8) está situada a una distancia "d" a la pared posterior de la cavidad sobre la que se sujetan los dipolos y está eléctricamente conectada a masa. Dependiendo de dicha distancia "d" y del tamaño de la placa metálica (8) se logra ajustar la impedancia de entrada de la antena sin necesidad de modificar ninguna de las características de los dipolos ni de la cavidad.
La placa metálica (8) queda soportada por cuatro varillas (9), que en su extremo inferior están alojadas en unos abultamientos o tetones (12) donde alojar el extremo inferior de las varillas (9), observándose en la vista inferior que sobre la base hay unas pequeñas perforaciones (14) a través de las cuales realizar la fijación de los extremos de las varillas por soldadura.
El extremo superior de las varillas (9) queda directamente soldado sobre la placa metálica (8). Las varillas (9) discurren por el espacio comprendido entre cada par de brazos contiguos.
En la figura 3, donde se representado la sección por el plano III-III, es de destacar la interconexión enfrentada (11) sobre el vértice de los pares de brazos enfrentados (4) y (5), que permite la interconexión eléctrica del dipolo constituido por los dos pares de brazos enfrentados (4) y (5). Esta interconexión (11) está realizada a un nivel por encima de la interconexión (10) realizada sobre el otro dipolo, constituido este dipolo por el par de pares de brazos enfrentados (2) y (3) mostrado en la figura 4.
La cavidad tiene una forma rectangular o cuadrada y junto con la placa metálica facilitan un comportamiento de banda ancha respecto a un dipolo o dipolos aislados. Los dipolos están obtenidos en pieza única. Con las distintas formas de la placa metálica se consigue ajustar de forma sencilla el nivel de polarización contrapolar, un mejor control del aislamiento entre puertos y desacoplo entre dipolos. Además con la distancia de la placa metálica a la base del dipolo o dipolos se cancelan parcialmente las reflexiones que se producen contra el radomo .
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.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única, en donde la antena está conformada por una cavidad en la que se sujeta esta pieza única compuesta de uno o varios dipolos, caracterizada por que la antena cuenta con una placa metálica dispuesta sobre un elemento que excita la cavidad (el dipolo o los dipolos) , estando dicha placa sujeta y conectada eléctricamente a la base de dicho elemento excitador en pieza única, a la cavidad o a cualquier otro elemento conectado a masa.
2.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 1, caracterizada porque la placa metálica se sujeta a una distancia menor de λ/2 respecto de la pared posterior de la cavidad, en donde λ es la longitud de onda de la frecuencia central de la banda de trabajo .
3.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 2, caracterizada por que la placa metálica dispuesta sobre el elemento que excita la cavidad se sitúa a una distancia "d" respecto de la pared posterior de la cavidad, lo que permite ajustar la impedancia de entrada de la antena, basándose en la modificación de la distancia "d", sin necesidad de modificar característica alguna del elemento que excita la cavidad ni de la cavidad, asi como la cancelación parcial de las reflexiones que se producen en el radomo .
4.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 1, caracterizada por que a la entrada de los dipolos la conexión de cable coaxial estándar se realiza directamente, sin necesidad de interponer transformadores, tramos de cable de distinta impedancia característica o realizar modificación alguna de dichos cables para ajustar la impedancia de entrada de la antena .
5.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 2, caracterizada por que con distintas formas geométricas de la placa metálica, se consigue controlar y ajustar de forma sencilla el nivel de polarización contrapolar y el desacoplo entre dipolos.
6.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 2, caracterizada por que la placa metálica queda sujeta sobre el elemento que excita la cavidad mediante varillas.
7.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 6, caracterizada porque para alojar el extremo inferior de las varillas sobre la base del elemento que excita la cavidad emergen unos abultamientos o tetones.
8.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizada porque sobre la placa metálica de una o más antenas como las de la invención en una agrupación ("array") de dichas antenas puede disponerse una barrita o cinta de metal con la se consigue una mejor recepción de las ondas que se reciben lateralmente, siendo compensado el efecto de desajuste de la polarización debido a la llegada lateral de las ondas a la antena con las barritas y cintas mencionadas .
9.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 8, caracterizada porque ajustando las distancias a las que se colocan las placas metálicas de las antenas en una agrupación ("array") de dichas antenas se consiguen cancelar parcialmente las reflexiones que se producen en la caja protectora de la antena o radomo .
10.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 2, caracterizada porque la cavidad está fabricada en acero y bañada electrolíticamente mientras que la capa protectora de la antena o radomo está fabricada con fibra de vidrio con poliéster .
11.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 10, caracterizada porque el baño electrolítico es en cobre y latón blanco.
12.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque en una agrupación ("array") de dichas antenas todas las cavidades y los elementos que las excitan son iguales.
13.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque toda la estructura de un array, consistente en una agrupación de antenas como la de la invención, está fabricada en acero y bañada electrolíticamente mientras que el radomo está fabricado con fibra de vidrio con poliéster.
14.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según la reivindicación 13, caracterizada porque el baño electrolítico es en cobre y latón blanco.
15.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque ajustando los perfiles y las alturas de las paredes laterales de la cavidad asi como las dimensiones de la cavidad se conforman distintos diagramas de radiación, con distintas caracteristicas tales como ancho de haz principal o nivel de lóbulo principal a secundario por ejemplo.
16.- Antena de cavidad excitada por uno o varios dipolos en pieza única según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque modificando el tamaño, los perfiles de las paredes laterales de la cavidad y su altura asi como el tamaño de la cavidad se puede mejorar aún más el desacoplo entre dipolos y nivel de polarización contrapolar .
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