ES2637766T3 - Arreglo plano de antenas en fase orientables electrónicamente - Google Patents

Abstract

Un arreglo plano de antenas en fase continuamente orientables (100), que comprende: una capa de sustrato dieléctrico frontal sólido (202); una capa de sustrato dieléctrico dorsal sólido (206); y una capa dieléctrica electrónicamente variable (205), que es de un material de cristal líquido y está ubicada entre dichas capas de sustrato dieléctrico frontal (202) y dorsal (206); un puerto de entrada de señales (101); una red de alimentación (102); al menos un desfasador (111) que incluye electrodos aptos para sintonizar la capa dieléctrica variable (205); una línea de polarización (201); al menos dos elementos radiantes (112); caracterizada en que los desfasadores con sus electrodos (111) están integrados en la antena (100) y son electrónicamente sintonizables utilizando la capa dieléctrica variable (205).

Description

imagen1

imagen2

imagen3

imagen4

imagen5

imagen6

imagen7

imagen8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

superior del sustrato dieléctrico dorsal 206. Un material dieléctrico sintonizable que no se muestra está en contacto con el electrodo a tierra 203 y el lado superior del sustrato dieléctrico dorsal 206.

En funcionamiento, la señal RF recibida por los elementos radiantes 112 se acopla al combinador de energía 103 por el acoplamiento de aberturas 204. El combinador de energía 103 entrega la señal al desfasador 111 que lo rodea. Las características eléctricas del sustrato dieléctrico sintonizable y, por lo tanto, la fase de la señal RF están controladas por la aplicación de una tensión de polarización.

Tal tensión de polarización se aplica a través de la línea de polarización 201, cruzando el electrodo a tierra 203 y el desfasador 111. La señal RF después se acopla al puerto de entrada de subarreglo 207 a través de la estructura de bloqueo CC 110.

Se reducen las cantidades requeridas de líneas de desfasador y polarización por un factor de cantidad de elemento radiante de la arquitectura de subarreglos, pues todos los elementos radiantes se alimentan a través de un desfasador electrónicamente sintonizable. De manera similar, un arreglo activo de antenas en fase requiere menos cantidad de amplificadores. Por eso, la antena resulta efectiva en cuanto al costo y confiable. Respecto del patrón de radiación de la antena, debe cumplirse un desplazamiento de fase diferencial entre los elementos radiantes a fin de inclinar el frente de la fase radiada. En el caso de la arquitectura de subarreglos, ese requisito se cumple respecto de cada subarreglo. De acuerdo con la teoría de antenas, la distancia entre los subarreglos es de entre aproximadamente 0.5 y 0.8 veces la longitud de onda en el vacío.

Eso reduce el espaciado entre los elementos radiantes y, por lo tanto, aumenta la eficiencia de apertura de la antena. Sin embargo, también aumenta el acoplamiento mutuo entre los elementos radiantes. En tal antena, es necesario un proceso de optimización entre la característica de radiación y la efectividad en cuanto al costo, la confiabilidad y la complejidad de polarización al definir la arquitectura de subarreglos, es decir la cantidad de elementos radiantes.

Las FIGURAS 7a y 7b ilustran las vistas laterales de un elemento unitario y un elemento unitario de subarreglo de un arreglo activo de antenas en fase, de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. Hay montado un amplificador de bajo ruido (LNA) 210 del lado inferior del sustrato dieléctrico 206. La señal RF recibida por el elemento radiante 112 se acopla a una línea de transmisión 211 que está ubicada del lado superior del sustrato dieléctrico dorsal 206. La señal después se acopla a un LNA 210 que está colocado del lado inferior del sustrato dieléctrico dorsal 206. Tras la amplificación, la señal RF se acopla al desfasador sintonizable 111 que tiene un sustrato dieléctrico sintonizable 205. De ese modo se suprime el ruido de los componentes que afectan la figura de ruido de la antena y, por lo tanto, se reduce su nivel de ruido.

La invención se ha descrito en detalle por medio de las formas de realización. Cualquier cambio o modificación de las formas de realización está limitado por el alcance de las reivindicaciones siguientes.

A continuación se explica la implementación de una forma de realización:

En la FIGURA 2, se muestra una implementación de un desfasador de línea en forma de microcinta invertida (IMSL) basado en LC. Se evapora una capa embrionaria hecha de cromo/oro sobre un sustrato dieléctrico de baja pérdida. La capa de cromo (Cr) tiene un espesor de 5 nm y se utiliza como capa adhesiva entre el sustrato y la capa de oro de 60 nm de espesor. Sobre la capa embrionaria se aplica un fotorresistente (PR, por su sigla en inglés), que se expone y divulga más adelante.

Los electrodos de las estructuras se forman por enchapado en oro de 2 pm de espesor. Después del enchapado, se elimina el PR y se graba la capa embrionaria y, por lo tanto, en el sustrato sólo hay electrodos enchapados. El sustrato se corta de manera precisa, es decir ± 5 pm, en dos piezas. Cada pieza se recubre con una capa de alineación y se restriega mecánicamente a fin de formar muescas en la superficie. Los sustratos después se alinean usando las marcas de alineación y se adhieren con pegamento. El LC se rellena entre los sustratos y, por lo tanto, en ellos se desarrollan separadores apropiados, es decir micro perlas, después de restregarlos. Por último, se rellena con LC y la estructura se sella por lo cual el material queda encapsulado entre los dos sustratos. Es importante la estabilidad mecánica de los sustratos, que tiene por objeto mantener una altura de cavidad uniforme. Por ende, para la fabricación resulta preferido un sustrato dieléctrico de vidrio o cerámica de baja pérdida. Aquí se describe una forma de realización:

Una antena de parche en forma de microcinta se monta del lado superior del sustrato dieléctrico frontal. El electrodo a tierra de la antena de parche se monta del lado inferior del mismo sustrato dieléctrico. El electrodo a tierra incluye una ranura que se superpone al parche (FIGURA 5c) y forma un acoplamiento de aberturas entre la antena de parche y el desfasador. El electrodo de cinta del desfasador IMSL se monta del lado superior del sustrato dorsal. El material de LC está encapsulado entre los dos sustratos. Forma el sustrato dieléctrico del desfasador IMSL y tiene un espesor de 100 pm. Cuando está en funcionamiento una antena receptora, la señal RF recibida se acopla primero al desfasador. Después de propagarse a lo largo del desfasador, la señal RF se acopla electromagnéticamente a una guía de onda coplanaria (cpw) que está ubicada en el electrodo a tierra. La señal se propaga a lo largo de una corta

10

imagen9

imagen10

Claims (1)

1. imagen1

   imagen2