IT201800008200A1 - Accoppiatore direzionale in guida d’onda, rete di beamforming ed antenna a schiera comprendente detto accoppiatore - Google Patents

Description

“Accoppiatore direzionale in guida d’onda, rete di beamforming ed antenna a schiera comprendente detto accoppiatore”

DESCRIZIONE

[0001] La presente invenzione si riferisce al settore tecnico delle telecomunicazioni ed in particolare riguarda un accoppiatore direzionale in guida d’onda ed una rete di beamforming. La presente invenzione riguarda inoltre una antenna a schiera comprendente detto accoppiatore direzionale.

[0002] La presente invenzione si applica, ad esempio ma non esclusivamente, ad antenne a schiera trasmittenti o riceventi impiegabili in satelliti.

[0003] Come noto, le antenne a sotto-schiere sovrapposte (in breve antenne OSA), intese sia come antenne a radiazione diretta sia come antenne a radiazione indiretta, sono caratterizzate da una significativa riduzione del numero di elementi di controllo (amplificatori, attenuatori variabili e sfasatori) rispetto alle convenzionali antenne a schiera attive. Il fattore di riduzione della complessità rispetto alle antenne a schiera attive può essere quantificato come il rapporto tra il numero di elementi radianti in configurazione tradizionale e il numero di sotto-schiere.

[0004] Le antenne OSA richiedono una rete di beamforming in guida d’onda per collegare opportunamente gli elementi di antenna alla porta di ingresso o di uscita dell’antenna, a seconda che l’antenna sia usata rispettivamente come antenna trasmittente o ricevente.

[0005] I documenti di letteratura:

- R. J. Mailloux, Phased Array Antenna Handbook, 2nd edition, Dedham, MA, Artech House Publishing Co., 2000:

- S.P. Skobelev, “Phased Array Antennas With Optimized Element Patterns”, Dedham, MA, Artech House Publishing Co., 2011;

- S.P. Skobelev, “Methods of constructing optimum phasedarray antennas for limited field of view”, IEEE Antennas Propagation Magazine, Vol. 40, No. 2, pp. 39-49, April 1998;

descrivono una panoramica abbastanza completa delle tecniche OSA e delle reti di beamforming.

[0006] Nella pubblicazione di S.P. Skobelev, “Analysis and Synthesis of an Antenna Array with Sectoral Partial Radiation Patterns”, Telecommunications and Radio Engineering, 45, November 1990, pp. 116-119 è descritta una rete di beamforming senza perdite formata da divisori di potenza ed accoppiatori direzionali, i cui coefficienti di accoppiamento possono essere ottenuti tramite un processo di ottimizzazione. La rete di beamforming descritta in questa pubblicazione, anche denominata “rete a scacchiera”, ha il vantaggio di essere senza perdite dal punto di vista della teoria dei circuiti a microonde, dal momento che tutta la potenza in ingresso è distribuita e disponibile alle porte in uscita a meno delle perdite ohmiche.

[0007] La domanda di brevetto US2015/0341098 A1 descrive una rete di beamforming per una antenna a schiera.

[0008] Come è noto, più è elevato il numero di elementi di antenna di una antenna a schiera OSA più è complessa la rete di beamforming. Si è a tal proposito osservato che le reti di beamforming della tecnica nota hanno masse ed ingombri che sono relativamente elevati. Ciò è principalmente dovuto al fatto che per realizzare degli accoppiatori direzionali 4x4 che sono alla base delle reti di beamforming si è reso finora necessario impiegare due coppie di accoppiatori direzionali 2x2 connesse fra loro in cascata. Tali accoppiatori direzionali 4x4 sono per questo motivo denominati accoppiatori 4x4 in cascata. Un esempio dei suddetti accoppiatori direzionali 2x2 è descritto nella pubblicazione “A new class of dual mode directional couplers for compact dual polarization beamforming networks”, F. Alessandri et Al., IEE MICROWAVE AND GUIDED WAVE LETTERS. VOL. 7, NO.9, SEPTEMBER 1997.

[0009] Uno scopo generale della presente invenzione è quello di mettere a disposizione una antenna a schiera che abbia una rete di beamforming che rispetto alle reti di beamforming della tecnica nota abbia una massa ridotta ed un ingombro contenuto.

[0010] Questo ed altri scopi sono conseguiti mediante accoppiatore direzionale come definito nella rivendicazione 1 nella sua forma più generale e nelle rivendicazioni da questa dipendenti in alcune sue forme di esecuzione particolari.

[0011] L’invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di esecuzione, fatta a titolo esemplificativo e pertanto in nessun modo limitativo in relazione agli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra una vista assonometrica di una forma di realizzazione non limitativa di una antenna a schiera, comprendente una schiera bidimensionale di elementi di antenna ed una rete di beamforming;

- la figura 2 mostra una vista assonometrica in sezione longitudinale dell’antenna a schiera di figura 1;

- la figura 3 mostra una vista assonometrica in cui è visibile la faccia frontale della schiera bidimensionale di elementi di antenna dell’antenna di figura 1;

- la figura 4 mostra una vista assonometrica in cui è visibile la faccia posteriore della schiera bidimensionale di elementi di antenna dell’antenna di figura 1;

- la figura 5 mostra una vista assonometrica in cui è visibile la faccia frontale di un gruppo di accoppiatori direzionali in guida d’onda della rete di beamforming di figura 1;

- la figura 6 mostra una vista assonometrica in cui è visibile la faccia posteriore del gruppo di accoppiatori direzionali in guida d’onda di figura 5;

- la figura 7 mostra una vista assonometrica in cui è visibile la faccia frontale di un ulteriore gruppo di accoppiatori direzionali in guida d’onda della rete di beamforming di figura 1;

- la figura 8 mostra una vista assonometrica in cui è visibile la faccia posteriore del gruppo di accoppiatori direzionali in guida d’onda di figura 7;

- la figura 9 mostra una vista assonometrica in esploso dell’antenna a schiera di figura 1;

- la figura 10 mostra delle guide d’onda devianti dell’antenna a schiera di figura 1;

- la figura 11 mostra una vista prospettica di un divisore di potenza in guida d’onda dell’antenna a schiera di figura 1;

- la figura 12 mostra una vista assonometrica del divisore di potenza in guida d’onda di figura 11;

- la figura 13 mostra una vista di uno degli accoppiatori direzionali in guida d’onda dei gruppi di accoppiatori delle figure 5-8;

- la figura 14 mostra una vista prospettica dell’accoppiatore direzionale di figura 12 dal quale è stata asportata una parte;

- la figura 15 mostra un possibile schema di connessione fra accoppiatori direzionali di gruppi diversi in una antenna simile all’antenna a schiera di figura 1.

[0012] Nelle annesse figure elementi uguali o simili sono stati indicati mediante gli stessi riferimenti numerici.

[0013] Nelle figure è mostrata una forma di realizzazione di una antenna a schiera 1 e delle parti che la compongono. La suddetta antenna a schiera 1 è preferibilmente una antenna OSA (Overlapped Sub Array). L’antenna a schiera 1 può essere una antenna a sé stante oppure un subarray di una antenna più complessa comprendente una pluralità di subarray del tipo rappresentato nelle annesse figure e di seguito descritto. Ad esempio, senza per questo motivo introdurre alcuna limitazione, l’antenna a schiera 1 ha una banda operativa pari a 19,7-20.2 GHz.

[0014] Nel particolare esempio rappresentato nelle figure, l’antenna a schiera 1 comprende una schiera bidimensionale 2 di elementi di antenna 3. In tale esempio, gli elementi di antenna 3 sono elementi a tromba delimitati da una superficie interna a piramide a gradini e per questo denominati anche stepped horns. In accordo ad una forma di realizzazione, la schiera bidimensionale 2 di elementi di antenna 3 è realizzata definendo una pluralità di aperture in un blocco di materiale metallico, ad esempio in un blocco di alluminio. Tale blocco di materiale metallico è ad esempio una piastra metallica.

[0015] Ad esempio, la suddetta schiera bidimensionale 2 di elementi di antenna 3 è una schiera planare rettangolare o quadrata. Nei disegni allegati tale schiera bidimensionale 2 è una schiera rettangolare avente un lato di sei elementi di antenna 3 ed un lato di otto elementi di antenna 3 ed ha per questo motivo quarantotto elementi di antenna 3.

[0016] Per semplicità si farà d’ora in aventi riferimento al caso in cui l’antenna a schiera 1 sia una antenna trasmittente, dunque al caso in cui gli elementi di antenna 3 siano elementi radianti. Tuttavia, gli insegnamenti della presente descrizione sono facilmente estendibili al caso in cui l’antenna a schiera 1 sia una antenna ricevente, dunque al caso in cui gli elementi di antenna 3 sono elementi riceventi.

[0017] La schiera bidimensionale 2 comprende una prima faccia 2a sulla quale sono disposte le gole, o porte, di ingresso 4 degli elementi di antenna 3 ed una opposta seconda faccia 2b sulla quale sono disposte le bocche di uscita 5 degli elementi di antenna 3.

[0018] L’antenna 1 comprende inoltre una rete di beamforming G1, G2 comprendente una pluralità di accoppiatori direzionali in guida d’onda 20, ciascuno avente quattro porte di ingresso e quattro porte di uscita. I suddetti accoppiatori direzionali 20 sono definibili dunque accoppiatori direzionali in guida d’onda 4x4.

[0019] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, gli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 sono accoppiatori in doppia polarizzazione lineare.

[0020] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, ciascun accoppiatore direzionale in guida d’onda 20 comprende quattro guide d’onda rettangolari W1, W2, W3, W4 fra loro parallele ed assialmente allineate rispetto all’asse longitudinale Z1 dell’accoppiatore direzionale 20. Tali guide d’onda W1-W4 sono disposte in modo da formare in sezione trasversale una matrice di dimensione 2x2.

[0021] La rete di beamforming G1, G2 comprende preferibilmente un primo gruppo G1 di accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 fra loro paralleli. Nell’esempio, senza per questo introdurre alcuna limitazione, il primo gruppo G1 di accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 è fatto da sei accoppiatori direzionali 4x4 fra loro identici o sostanzialmente identici.

[0022] Preferibilmente, la rete di beamforming G1, G2 comprende inoltre un secondo gruppo G2 di accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 fra loro paralleli che sono operativamente interposti fra gli accoppiatori direzionali del primo gruppo G1 e la schiera bidimensionale 2 di elementi radianti 3. Nell’esempio mostrato nei disegni, senza per questo introdurre alcuna limitazione, il secondo gruppo G2 di accoppiatori direzionali in guida d’onda è fatto da dodici accoppiatori direzionali 4x4 fra loro identici o sostanzialmente identici. Gli accoppiatori direzionali 20 del primo gruppo G1 formano un primo strato di accoppiatori direzionali e gli accoppiatori direzionali 20 del secondo gruppo G2 formano un secondo strato di accoppiatori direzionali. Il primo ed il secondo gruppo G1, G2, e dunque anche il primo ed il secondo strato, sono fra loro assialmente spaziati lungo l’asse d’antenna Z.

[0023] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, gli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 del primo gruppo G1 sono identici agli accoppiatori direzionali 20 del secondo gruppo G2. Ciò comporta sicuramente delle semplificazioni dal punto di vista produttivo ma non è essenziale, dal momento che in una forma di realizzazione alternativa gli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 del primo gruppo G1 sono ad esempio tutti identici fra loro e lo stesso dicasi per gli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 del secondo gruppo G2, ma gli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 del primo gruppo G1 potrebbero essere diversi (ad esempio in lunghezza) dagli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 del secondo gruppo G2.

[0024] Gli insegnamenti della presente descrizione si possono generalizzare a reti di beamforming che comprendono anche un solo gruppo di accoppiatori direzionali in guida d’onda o anche più di due gruppi di accoppiatori direzionali in guida d’onda, ad esempio tre o quattro gruppi di accoppiatori direzionali che formano rispettivamente tre o quattro strati di accoppiatori direzionali.

[0025] Inoltre, nel caso in cui la rete di beamforming G1, G2 comprenda almeno due gruppi di accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 disposti su due livelli, gli insegnamenti della presente descrizione si possono estendere al caso generale in cui la rete di beamforming G1, G2 comprende due gruppi consecutivi in cui uno dei due gruppi – nell’esempio il gruppo G2 - include un numero di accoppiatori direzionali 20 pari al doppio del numero di accoppiatori direzionali 20 dell’altro gruppo nell’esempio il gruppo G1. Anche questa caratteristica tuttavia non è limitativa, dal momento che non c’è un rapporto fisso fra il numero di accoppiatori direzionali del gruppo G2 ed il numero di accoppiatori direzionali del gruppo G1, cioè fra i numeri di accoppiatori direzionali di due strati consecutivi di accoppiatori direzionali. Ad esempio, volendo aggiungere un terzo gruppo di accoppiatori direzionali sopra al gruppo G2 dalla parte opposta rispetto al gruppo G1, tale terzo gruppo nell’ipotesi che il gruppo G2 abbia dodici accoppiatori direzionali 20 (ad esempio come mostrato in figura 5), potrebbe avere venti accoppiatori direzionali 20 per sfruttare tutte le porte di uscita degli accoppiatori direzionali del gruppo G2.

[0026] Preferibilmente, almeno una delle porte di uscita di ciascun accoppiatore direzionale 20 del primo gruppo G1 è operativamente interconnessa tramite una guida d’onda deviante 11 ad almeno una rispettiva porta di ingresso di un accoppiatore direzionale 20 del secondo gruppo G2. Inoltre, uno stesso accoppiatore direzionale 20 del secondo gruppo G2 può avere almeno due porte di ingresso che sono rispettivamente connesse a due porte di uscita appartenenti ad accoppiatori direzionali differenti del primo gruppo G1. Ad esempio, il secondo gruppo G2 comprende accoppiatori direzionali 20 ciascuno dei quali è operativamente connesso a uno, o due o quattro accoppiatori direzionali diversi del primo gruppo G1.

[0027] In accordo ad una forma di realizzazione preferita, la rete di beamforming G1, G2 comprende inoltre anche un primo blocco di interconnessione IB1,IB1’ che comprende tante guide d’onda devianti 11 quante sono le porte di uscita del primo gruppo G1 di accoppiatori direzionali 20. In questo esempio, senza per questo introdurre alcuna limitazione, il primo blocco di interconnessione IB1, IB1’ comprende dodici guide d’onda devianti 11. In figura 10 sono mostrate quattro guide d’onda devianti 11. Tali guide d’onda devianti 11 sono connesse alle quattro porte di uscita di uno stesso accoppiatore direzionale 4x4 in guida d’onda 20.

[0028] Preferibilmente, ciascuna delle porte di uscita degli accoppiatori direzionali 20 del secondo gruppo G2 è operativamente connessa tramite una rispettiva guida d’onda deviante 12 ad un rispettivo elemento di antenna 3 della schiera bidimensionale 2. A tal proposito, in accordo ad una forma di realizzazione preferita, la rete di beamforming G1, G2 comprende inoltre anche un secondo blocco di interconnessione IB2, IB2’ che comprende tante guide d’onda devianti 12 quante sono le porte di uscita del secondo gruppo G2 di accoppiatori direzionali 20. In questo esempio, senza per questo introdurre alcuna limitazione, il secondo blocco di interconnessione IB2 comprende quarantotto guide d’onda devianti 12. Tali guide d’onda devianti 12 possono essere simili alle guida devianti 11 rappresentate in figura 10.

[0029] Nel caso in cui le guide d’onda devianti 11 del primo blocco di interconnessione IB1, IB1’ siano tali da dover deviare l’asse di propagazione del campo elettromagnetico guidato lungo due direzioni X, Y fra loro ortogonali, come mostrato in figura 10, è possibile vantaggiosamente suddividere il primo blocco di interconnessione IB1, IB1’ in due sotto-blocchi adiacenti rispettivamente IB1 ed IB1’, in cui uno di detti sottoblocchi comprende un primo segmento di guida d’onda deviante lungo una prima direzione X e l’altro di detti sotto-blocchi comprende un secondo segmento di guida d’onda deviante lungo una seconda direzione Y perpendicolare alla prima direzione. La suddetta suddivisione facilita la produzione dei componenti. Le stesse considerazioni valgono per il secondo blocco di interconnessione IB2 ed IB2’, che può essere suddiviso analogamente in due sottoblocchi adiacenti, rispettivamente IB2 ed IB2’.

[0030] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, la rete di beamforming G1, G2 comprende inoltre almeno un divisore di potenza in guida d’onda 10 accoppiato al primo gruppo G1 di accoppiatori direzionali in guida d’onda 20. Nell’esempio rappresentato nelle figure, tale divisore di potenza 10 è un divisore 2x4 ed ha due porte di ingresso 6 e quattro porte di uscita 16. Le quattro porte di uscita 16 del divisore di potenza 10 sono accoppiate alle otto porte di ingresso P_I contrassegnate in figura 7 degli accoppiatori direzionali 20 del primo gruppo G1, che nel gruppo G1 rappresentano le porte di ingresso più interne. Le porte di ingresso 6 possono essere alimentate con due segnali a microonde uguali, ad esempio nel caso in cui l’antenna a schiera 1 sia un antenna DRA – Direct Radiating Array –, o con due segnali a microonde fra loro diversi, ad esempio nel caso in cui l’antenna a schiera 1 sia una antenna FAFR – Focus Array Fed Reflector. Si osservi inoltre che il numero di porte di ingresso 16, potrebbe essere diverso da due ad esempio pari a uno, tre o quattro.

[0031] In accordo ad una forma di realizzazione preferita, la rete beamforming G1, G2 comprende inoltre un blocco di transizione G0, operativamente interposto fra il divisore di potenza 10 ed il primo gruppo G1 di accoppiatori direzionali. Tale blocco di transizione G0 contiene una pluralità di guide d’onda di raccordo che consentono di connettere le porte di uscita 16 del divisore di potenza 10 alle porte di ingresso P_I degli accoppiatori direzionali 20 del primo gruppo G1 di accoppiatori direzionali. Il blocco di transizione G0, nell’esempio non limitativo mostrato nelle annesse figure, comprende una pluralità di guide d’onda previste per connettere operativamente le quattro porte di uscita 16 del divisore di potenza in guida d’onda 10 agli otto ingressi degli accoppiatori direzionali 20 del primo gruppo G1 che in figura 8 sono contrassegnati con il riferimento P_I. In altre parole, il blocco di transizione G0 comprende un sistema di guide d’onda atte a atte a definire un divisore di potenza in guida 4x8.

[0032] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, eventuali porte di ingresso non usate degli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20 sono chiuse mediante elementi di chiusura, quali ad esempio delle piastre metalliche di chiusura, o tramite carichi in guida d’onda.

[0033] Con riferimento alle figure 13 e 14 sarà di seguito descritto in maggior dettaglio uno degli accoppiatori direzionali in guida d’onda 20. Come già spiegato, la rete di beamforming può includere una pluralità di tali accoppiatori direzionali 20 che vantaggiosamente possono essere identici o sostanzialmente identici fra loro.

[0034] L’accoppiatore direzionale in guida d’onda 20, ha quattro porte di ingresso e quattro porte di uscita e ciascuna delle porte di ingresso è accoppiata con ciascuna delle porte di uscita.

[0035] L’accoppiatore direzionale 20 comprende un primo accoppiatore avente due guide d’onda W1, W2 fra loro accoppiate tramite una prima schiera di fessure S1 definita in una prima parete 21 comune alle due guide d’onda W1, W2 del primo accoppiatore.

[0036] L’accoppiatore direzionale 20 comprende inoltre un secondo accoppiatore avente due guide d’onda W3, W4 fra loro accoppiate tramite una seconda schiera di fessure S2 definita in una seconda parete comune 22 alle due guide d’onda W3, W4 del secondo accoppiatore. La prima schiera di fessure S1 e la seconda schiera di fessure S2 giacciono su un primo piano comune, che nel particolare esempio rappresentato nelle figure è il piano di giacenza delle pareti 21, 22.

[0037] Il primo ed il secondo accoppiatore sono fra loro accoppiati tramite una terza schiera di fessure S3 ed una quarta schiera di fessure S4 che giacciono su un secondo piano comune perpendicolare al primo piano comune.

[0038] Preferibilmente, le guide d’onda W3 e W4 hanno due pareti comuni 23, 24. All’interno di tali pareti comuni 23, 24 sono definite rispettivamente le schiere di fessure S3 ed S4. Le due pareti comuni 23 e 24 sono fra loro complanari e sono perpendicolari alle due pareti comuni 21 e 22.

[0039] Più preferibilmente, la terza parete comune 23 e la quarta parete comune 24 sono complanari fra loro e sono perpendicolari alla prima parete comune 21 ed alla seconda parete comune 22 in modo da formare con queste un setto divisorio 21,22,23,24 a sezione trasversale cruciforme.

[0040] Come già spiegato, in accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa l’accoppiatore direzionale 20 è un accoppiatore in doppia polarizzazione lineare. Preferibilmente, ciascuna delle porte di ingresso dell’accoppiatore direzionale in guida d’onda 20 corrisponde a due porte elettriche, una per un segnale con polarizzazione verticale e l’altra per un segnale con polarizzazione orizzontale.

[0041] Preferibilmente, le guide d’onda W1,W2,W3,W4 dell’accoppiatore direzionale 20 sono guide d’onda a sezione rettangolare, ad esempio a sezione quadrata.

[0042] Come visibile nelle figure 11 e 12, le guide d’onda W1, W2, W3, W4 sono parallele fra loro e sono disposte su due righe. In altre parole, esse formano un array di guide d’onda di dimensione 2x2.

[0043] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, l’accoppiatore direzionale 20 in guida d’onda si estende lungo un asse di prevalente estensione longitudinale Z1 e la prima S1, la seconda S2, la terza S3 e la quarta S3 schiera di fessure fra loro allineate lungo o parallelamente a detto asse di prevalente estensione longitudinale Z1.

[0044] In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, ciascuna schiera di fessure S1-S4 comprende fessure rettangolari che hanno una dimensione maggiore dell’altra dimensione.

[0045] In accordo ad una forma di realizzazione, ciascuna schiera di fessure S1-S4 è una schiera bidimensionale di fessure e comprende una pluralità di schiere lineari di fessure. Nell’esempio rappresentato nelle figure, ciascuna schiera lineare di fessure comprende tre schiere lineari di fessure. Ciascuna schiera lineare di fessure comprende un numero di fessure compreso fra due e sette e preferibilmente comprende quattro fessure. L’incremento del numero di fessure in ciascuna schiera lineare incrementa in generale la piattezza della distribuzione di ampiezza e di fase e della banda di funzionamento, tuttavia, incrementa la perdita dell’accoppiatore direzionale.

[0046] In accordo ad una forma di realizzazione, l’accoppiatore direzionale 20 comprende un elemento centrale a sezione trasversale cruciforme sul quale giacciono le pareti comuni 21-24 e quattro elementi angolari di chiusura E1-E4 fissati, ad esempio tramite viti, all’elemento centrale per definire le quattro guide d’onda W1-W4.

[0047] Si deve osservare che mentre è conveniente che gli accoppiatori direzionali in uno stesso gruppo siano uguali fra loro, anche per quanto concerne le schiere di fessure S1-S4, accoppiatori direzionali di gruppi diversi possono essere diversi fra loro ad esempio anche per quanto riguarda le schiere di fessure S1-S4, differendo per esempio per il numero e/o la forma e/o la disposizione delle fessure.

[0048] In figura 15 è mostrato uno schema di connessione di una antenna simile a quella sopra descritta, in cui al posto del divisore 2x4 è previsto un divisore 1x4 in guida d’onda 110. Tale divisore ha una porta di ingresso, rappresentata al centro del quadrato, e quatto porte di uscita rappresentate da puntini agli angoli del quadrato. Le quattro porte di uscita del divisore 110 sono ciascuna accoppiata ad una porta di ingresso di quattro accoppiatori direzionali 120, del tutto simili o identici agli accoppiatori direzionali 20 sopra descritti. I quattro accoppiatori direzionali 120 sono accoppiatori direzionali fra loro paralleli ed appartenenti ad un primo gruppo, o strato, di accoppiatori direzionali. Le porte di uscita degli accoppiatori direzionali 120 del primo gruppo sono connesse alle porte di ingresso di accoppiatori direzionali 220 appartenenti ad un secondo gruppo o strato di accoppiatori. Anche gli accoppiatori direzionali 220 sono del tutto simili o identici agli accoppiatori direzionali 20 sopra descritti. Si realizza in tal modo una antenna OSA con uno schema a scacchiera. E’ possibile seguendo lo stesso schema aggiungere un numero qualsiasi di strati aggiuntivi affinché la rete di beamforming risultante alimenti un numero desiderato o richiesto di elementi radianti 3.

[0049] In base a quanto sopra spiegato è possibile dunque comprendere come accoppiatore direzionale in guida d’onda del tipo sopra descritto consenta di conseguire pienamente gli scopi sopra citati con riferimento allo stato della tecnica nota. Infatti, esso consente di realizzare delle reti di beamforming aventi masse ed ingombri significativamente ridotti rispetto alle reti della tecnica nota. Il fattore di riduzione è circa pari a due. Va inoltre osservato che tale riduzione non introduce alcuna degradazione nelle prestazioni a radiofrequenza. E’ stata in particolare realizzata una antenna in banda Ka ma l’approccio è estendibile in altre bande di frequenza di interesse per applicazioni spaziali. Prove sperimentali hanno dimostrato che sorprendentemente le prestazioni in sono le stesse o sostanzialmente le stesse degli accoppiatori direzionali 4x4 in cascata della tecnica nota. Ciò non era affatto scontato, ad esempio per il fatto che mentre in un accoppiatore direzionale ci sono due percorsi del campo fra una porta di ingresso ed una porta di uscita diagonale, e cioè un primo percorso che passa prima dal piano E e poi dal piano H ed un secondo percorso che passa prima dal piano H e poi dal piano E, in un accoppiatore direzionale 4x4 in cascata della tecnica nota c’è un solo percorso che collega una porta di ingresso ad una porta di uscita ad esso diagonale.

[0050] Fermo restando il principio dell’invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Accoppiatore direzionale in guida d’onda (20), avente quattro porte di ingresso e quattro porte di uscita, in cui ciascuna delle porte di ingresso è accoppiata con ciascuna delle porte di uscita, in cui l’accoppiatore direzionale (20) comprende: - un primo accoppiatore avente due guide d’onda (W1, W2) fra loro accoppiate tramite una prima schiera di fessure (S1) definita in una prima parete (21) comune alle due guide d’onda (W1, W2) del primo accoppiatore; - un secondo accoppiatore avente due guide d’onda (W3, W4) fra loro accoppiate tramite una seconda schiera di fessure (S2) definita in una seconda parete (22) comune alle due guide d’onda (W3, W4) del secondo accoppiatore; in cui: - la prima schiera di fessure (S1) e la seconda schiera di fessure (S2) giacciono su un primo piano comune; - il primo ed il secondo accoppiatore sono fra loro accoppiati tramite una terza schiera di fessure (S3) ed una quarta schiera di fessure (S4) che giacciono su un secondo piano comune perpendicolare al primo piano comune.
2. 2. Accoppiatore direzionale (20) secondo la rivendicazione 1, in cui detto accoppiatore direzionale (20) è un accoppiatore in doppia polarizzazione lineare.
3. 3. Accoppiatore direzionale (20) secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui dette guide d’onda (W1,W2, W3, W4) sono guide d’onda a sezione rettangolare.
4. 4. Accoppiatore direzionale (20) secondo la rivendicazione 3, in cui dette guide d’onda (W1,W2, W3, W4) sono guide d’onda a sezione quadrata.
5. 5. Accoppiatore direzionale secondo le rivendicazioni 3 o 4, in cui in cui dette guide d’onda (W1,W2, W3, W4) sono parallele fra loro e sono disposte su due righe.
6. 6. Accoppiatore direzionale (20) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo e detto secondo accoppiatore comprendono una terza parete comune (23) ed una quarta parete comune (24) su cui sono realizzate detta terza schiera di fessure (S3) e detta quarta schiera di fessure (S4).
7. 7. Accoppiatore direzionale (20) secondo la rivendicazione 6, in cui la terza parete comune (23) e la quarta parete comune (24) sono complanari fra loro e sono perpendicolari alla prima parete comune (21) ed alla seconda parete comune (22), in modo da formare con queste un setto divisorio (21,22,23,24) a sezione cruciforme.
8. 8. Accoppiatore direzionale (20) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’accoppiatore direzionale (20) in guida d’onda si estende lungo un asse di prevalente estensione longitudinale (Z1) ed in cui la prima, la seconda, la terza e la quarta schiera di fessure fra loro allineate lungo o parallelamente a detto asse di prevalente estensione longitudinale (Z1).
9. 9. Accoppiatore direzionale (20) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna delle porte di ingresso dell’accoppiatore direzionale in guida d’onda (20) corrisponde a due porte elettriche, una per un segnale con polarizzazione verticale e l’altra per un segnale con polarizzazione orizzontale.
10. 10. Accoppiatore direzionale (20) secondo la rivendicazione 6, comprendente un elemento centrale a sezione trasversale cruciforme sul quale giacciono le pareti comuni (21-24) e quattro elementi angolari di chiusura (E1-E4) fissati all’elemento centrale per definire le quattro guide d’onda W1-W4.
11. 11. Rete di beamforming (G1, G2) comprendente una pluralità di accoppiatori direzionali (20) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni disposti in sequenza fra loro, in cui almeno una delle porte di uscita di un accoppiatore direzionale (20) precedente è operativamente connessa ad almeno una rispettiva porta di ingresso di un secondo accoppiatore direzionale (20) che in detta sequenza segue detto accoppiatore direzionale (20) precedente.
12. 12. Antenna a schiera (1) comprendente una rete di beamforming (G1, G2) secondo la rivendicazione 10 ed una pluralità di elementi di antenna (3) operativamente connessi a detta rete di beamforming (G1, G2).
13. 13. Antenna a schiera (1) secondo la rivendicazione 12, in cui detta pluralità di elementi di antenna (3) forma una schiera bidimensionale (2).
14. 14. Antenna a schiera (1) secondo le rivendicazioni 12 o 13, in cui detta antenna è una antenna OSA – Overlapped Subarray Antenna.