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IT202000002563A1 - Antenna multi-fascio a riflettore per applicazioni satellitari - Google Patents

Antenna multi-fascio a riflettore per applicazioni satellitari Download PDF

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IT202000002563A1
IT202000002563A1 IT102020000002563A IT202000002563A IT202000002563A1 IT 202000002563 A1 IT202000002563 A1 IT 202000002563A1 IT 102020000002563 A IT102020000002563 A IT 102020000002563A IT 202000002563 A IT202000002563 A IT 202000002563A IT 202000002563 A1 IT202000002563 A1 IT 202000002563A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
digital
reflector
array
conversion
transmission
Prior art date
Application number
IT102020000002563A
Other languages
English (en)
Inventor
Antonio Saitto
Marco Brancati
Original Assignee
Telespazio Spa
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
Application filed by Telespazio Spa filed Critical Telespazio Spa
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Priority to ES21155917T priority patent/ES2930193T3/es
Priority to EP21155917.4A priority patent/EP3863194B1/en
Priority to CA3108455A priority patent/CA3108455A1/en
Priority to US17/172,583 priority patent/US11710909B2/en
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?ANTENNA MULTI-FASCIO A RIFLETTORE PER APPLICAZIONI SATELLITARI?
SETTORE TECNICO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione riguarda, in generale, un'antenna multi-fascio a riflettore per applicazioni satellitari. Pi? specificamente, la presente invenzione ? relativa a un innovativo array (o schiera) di feed per antenne a riflettore e a un'antenna a riflettore che sfrutta detto array di feed.
STATO DELL?ARTE
Come ? noto, oltre ai grandi satelliti tradizionali, recenti sviluppi tecnologici nel settore spaziale/satellitare hanno portato alla possibilit? di produrre satelliti sempre pi? piccoli, come ad esempio i cosiddetti microsatelliti (spesso realizzati in forma di cubesat), nanosatelliti, picosatelliti, femtosatelliti, ecc., che sono in grado di eseguire un numero crescente di funzioni (ad esempio telerilevamento, esperimenti scientifici, test in orbita di componenti, ecc.), con tempi e costi di produzione ridotti. Questo tipo di satellite fornisce una serie di vantaggi tecnici e non tecnici (ad esempio economici/commerciali) rispetto ai tradizionali satelliti pi? grandi e, pertanto, sta diventando sempre pi? usato per missioni spaziali, in particolare per quelle aventi un budget di missione limitato, o per grandi costellazioni satellitari che richiedono un numero enorme di satelliti. In aggiunta, la possibilit? di produrre satelliti economici con massa e dimensioni ridotte sta consentendo l'apertura del mercato spaziale/satellitare anche a nuovi tipi di operatori satellitari, come ad esempio nazioni, istituzioni (ad esempio universit? e centri di ricerca), industrie e aziende tradizionalmente esclusi/e da esso (ad esempio per motivi economici).
Di recente ? stato pianificato il lancio, in un futuro prossimo, di varie grandi costellazioni di satelliti miniaturizzati (o smallsat) in orbita terrestre bassa (LEO, Low-Earth-Orbit) per fornire una copertura globale per Internet e l?accesso a Internet a banda larga ad alta velocit?.
In particolare, questi smallsat LEO saranno ubicati approssimativamente a 1000/1200 km dalla superficie terrestre con un footprint molto ridotto, avranno costi di lancio e produzione minori rispetto ai satelliti geostazionari (indicati anche come satelliti a orbita equatoriale geosincrona (GEO, Geosynchronous Equatorial Orbit)) e satelliti a orbita terrestre media (MEO, Medium Earth Orbit), saranno caratterizzati da tempi di latenza molto ridotti (in particolare, tempi di latenza che saranno minori rispetto a quelli dei satelliti geostazionari e MEO e persino rispetto a quelli delle fibre ottiche attualmente usate per comunicazioni terrestri a lunga distanza), e richiederanno un numero di gran lunga minore di salti (ossia meno ripetitori/router).
Tuttavia, questo tipo di costellazione richiede un numero enorme (ossia centinaia o persino migliaia) di smallsat per fornire copertura globale e accesso a banda larga ad alta velocit?.
Esempi di architetture di antenna sfruttabili per missioni LEO sono forniti in M. Cooley?s, ?Phased Array-Fed Reflector (PAFR) Antenna Architectures for Space-Based Sensors?, 2015 IEEE Aerospace Conference, 7-14 marzo 2015, che riguarda progettazioni di antenna ibride che utilizzano riflettori con feed su array fasato (PAFR, Phased Array Fed Reflector) che forniscono un compromesso tra riflettori e array fasati a radiazione diretta (DRA, Direct Radiating phased Array). Infatti, i PAFR forniscono molti dei benefici prestazionali dei DRA utilizzando array di feed molto pi? piccoli ed economici. La limitazione primaria associata alle architetture PAFR ibride ? l'intervallo di scansione elettronica; ? tipico approssimativamente da /- 5 a /10 gradi, ma questo intervallo dipende da molti fattori. Per applicazioni LEO, il campo visivo (FOV, Field of View) della Terra ? approssimativamente /- 55 gradi, che ? ben oltre l'intervallo di scansione elettronica dei PAFR. Tuttavia, per alcune missioni LEO, una scansione limitata ? sufficiente, oppure ? possibile sviluppare il concetto di operazioni (CONOPS, Concept of Operations) e progettazioni di veicoli spaziali per incorporare una combinazione di rotazione meccanica e scansione elettronica.
Con riferimento specifico a un segmento di terra, le antenne convenzionali usate sulla superficie terrestre per la trasmissione/ricezione di dati a/da satelliti geostazionari sono sensibili alla linea di vista (in particolare, nelle bande Ku e Ka); ovviamente, dette antenne possono funzionare soltanto puntando specificamente nella posizione spaziale fissa in cui ? ubicato un satellite geostazionario.
Invece, un satellite LEO mobile richiede necessariamente terminali di terra e stazioni di terra dotate di antenne orientabili aventi meccanismi di orientamento ad alte prestazioni.
Oggigiorno, i segmenti di terra si basano tipicamente sull'uso di antenne a riflettore che impiegano un'ottica a riflettore singolo o doppio insieme a feed singoli o ad array di feed.
Sfortunatamente, le antenne a riflettore attualmente impiegate in segmenti di terra (in particolare, quelle progettati per satelliti geostazionari) sono inadatte per l'inseguimento di satelliti LEO.
Un esempio di antenna satellitare a riflettore dotata di un array di feed ? descritto in US4.586.051A, che ? relativo a un sistema di compensazione di distorsione di riflettore per antenne satellitari multi-fascio.
In particolare, il sistema di compensazione di distorsione di riflettore secondo US4.586.051A comprende:
? un riflettore e almeno una rete di formazione del fascio avente una disposizione simmetrica di feed perimetrali intorno a un feed centrale;
? mezzi per rilevare distorsioni in detto riflettore, detti mezzi di rilevamento comprendendo un trasmettitore remoto che fornisce un segnale di trasmissione a detti feed tramite detto riflettore e in modo tale che i raggi di detto segnale di trasmissione siano sostanzialmente paralleli tra loro quando arrivano in corrispondenza di detto riflettore, un circuito avente un ingresso connesso a detto feed centrale e un altro ingresso commutabile selettivamente tra almeno due di detti feed perimetrali per ottenere segnali di errore lineare e non lineare da detto circuito in risposta a distorsioni lineari e non lineari corrispondenti;
? mezzi per generare segnali di correzione di distorsione lineare e non lineare in risposta a detti segnali di errore; e
? mezzi per correggere dette distorsioni lineari e non lineari di detto riflettore correggendo un'attitudine di detto riflettore e caratteristiche di detta rete di formazione del fascio come richiesto.
La correzione di errori relativi alla geometria di antenna e alle distorsioni di antenna in antenne con riflettore grande e feed grande ? discussa anche in F. Centureli et al., ?Feed Array Metrology and Correction Layer for Large Antenna Systems in ASIC Mixed Signal Technology?, Modeling, Systems Engineering, and Project Management for Astronomy VI, Proc. of SPIE, Vol. 9150, 4 agosto 2014. In particolare, questo documento tratta un possibile uso di un array di feed presente in un sistema di antenna grande come layer per misurare le prestazioni di antenna con una procedura di autoverifica e un possibile modo per correggere errori residui della geometria di antenna e delle distorsioni di antenna.
OGGETTO E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
Le costellazioni di smallsat LEO richiedono una significativa modifica dell'attuale architettura di segmento di terra con il rischio correlato di perdere, per via del segmento di terra, i vantaggi in termini di costi e prestazioni creati dal segmento spaziale.
A questo riguardo, vale la pena notare che, per comunicare in tempo reale e con velocit? di trasmissione estremamente elevate tramite satelliti LEO, sono necessarie centinaia di stazioni hub a terra, che dovrebbero essere connesse tramite reti di backhaul in fibra ottica alle dorsali terrestri, e di cui si dovrebbero ottimizzare la distribuzione sulla superficie terrestre, i costi di installazione, la manutenzione periodica e la protezione in termini di sicurezza.
Da quanto sopra, ? evidente che il riuso dei centri spaziali attualmente disponibili sulla superficie terrestre potrebbe essere vantaggioso, ma questo implicherebbe la disponibilit? di grandi aree di installazione e il problema non secondario di autorizzazioni/permessi di costruzione per costruire nuove grandi infrastrutture a terra (in particolare, nuove grandi antenne) in aree gi? affollate.
Le antenne grandi (considerando in questa categoria le antenne a riflettore con riflettori aventi diametri uguali a, o maggiori di, cinque metri) attualmente installate sulla superficie terrestre per comunicare con satelliti geostazionari di telecomunicazioni sono puntate sostanzialmente sempre verso una stessa posizione spaziale in cui ? ubicato un satellite geostazionario, in cui i loro grandi riflettori vengono tipicamente spostati solamente di pochi centesimi di grado al giorno. Pertanto, antenne molto pesanti e grandi possono inseguire satelliti geostazionari di telecomunicazioni con elevata precisione eseguendo soltanto piccoli movimenti attorno a una posizione nominale.
Come ? noto, la situazione ? completamente diversa per satelliti LEO, che si muovono a una velocit? di approssimativamente 26.000 km/h. Questo richiede alle antenne di terra prestazioni di puntamento estremamente elevate.
In aggiunta, in caso di grandi costellazioni LEO, le antenne di terra dovrebbero essere puntate verso molti satelliti in un tempo molto breve, per cui la possibilit? di garantire prestazioni di puntamento per antenne dotate di meccanismi di puntamento meccanici ? quasi infattibile.
Pertanto, un primo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un'antenna per stazioni di terra di satelliti LEO, la quale antenna consenta di superare, almeno in parte, gli inconvenienti tecnici di cui sopra. Pi? specificamente, il primo scopo della presente invenzione ? quello di fornire una soluzione di antenna economica e con elevate prestazioni di puntamento per costellazioni smallsat LEO.
Tuttavia, in aggiunta, un secondo scopo della presente invenzione ? quello di fornire una soluzione di antenna adatta anche per stazioni di terra di satelliti non LEO, come ad esempio stazioni di terra di satelliti MEO e/o GEO.
Inoltre, un terzo scopo della presente invenzione ? quello di fornire una soluzione di antenna efficiente sfruttabile anche a bordo di satelliti (come ad esempio satelliti LEO e/o MEO e/o GEO).
Questi e altri scopi sono raggiunti dalla presente invenzione in quanto quest?ultima ? relativa a un array di feed e a un'antenna a riflettore, come definito dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, verranno ora descritte forme di realizzazione preferite, intese come esempi puramente non limitativi, con riferimento ai disegni allegati (non in scala), dove:
? la figura 1 illustra schematicamente la capacit? di un'antenna secondo una forma di realizzazione della presente invenzione per inseguire in elevazione vari satelliti su LEO differenti;
? la figura 2 mostra schematicamente un'antenna a doppio riflettore basata su geometria gregoriana (Gregorian);
? la figura 3 illustra schematicamente una propriet? di antenne a riflettore relativa a una distribuzione di campo incidente sul piano focale (Focal Plane);
? la figura 4 mostra schematicamente un'antenna a doppio riflettore con una configurazione con array di feed scostato; ? la figura 5 illustra schematicamente un'architettura funzionale di un array di feed secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;
? le figure 6 e 7 mostrano due geometrie diverse per un array radiante dell'array di feed della figura 5;
? le figure 8 e 9 illustrano schematicamente due esempi di antenna a doppio riflettore secondo due forme di realizzazione illustrative della presente invenzione;
? le figure 10 e 11 mostrano una relazione tra campo lontano (far field) e distribuzione di campo elettrico sul piano focale di un'antenna a riflettore;
? la figura 12 illustra schematicamente una procedura per calcolare una matrice di correzione di errori che deve essere usata in ricezione secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
? la figura 13 mostra un comportamento di perdita di guadagno in cui si utilizza un array di feed e un feed convenzionale per errori di de-focalizzazione;
? la figura 14 mostra un comportamento di perdita di guadagno per errori casuali;
? la figura 15 mostra una variazione di rapporto segnale-rumore dovuta al numero di dischi di Airy inclusi nel funzionamento di un array di feed;
? la figura 16 illustra schematicamente una procedura per calcolare una matrice correlata a errori di riflettore che deve essere usata nella trasmissione secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
? la figura 17 mostra un esempio di architettura per verificare un'antenna secondo una forma di realizzazione illustrativa della presente invenzione;
? la figura 18 illustra schematicamente uno smallsat LEO dotato di un'antenna a riflettore secondo una forma di realizzazione illustrativa della presente invenzione;
? la figura 19 illustra schematicamente un'antenna a singolo riflettore di un radar ad apertura sintetica (SAR, Synthetic Aperture Radar) satellitare secondo una forma di realizzazione illustrativa della presente invenzione; e
? la figura 20 mostra pattern di antenna dell'antenna a singolo riflettore della figura 19 con e senza compensazione/correzione di errori.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME PREFERITE DI REALIZZAZIONE DELL'INVENZIONE
La seguente discussione viene presentata per consentire a un esperto nella tecnica di realizzare o usare l'invenzione. Varie modifiche alle forme di realizzazione risulteranno subito evidenti agli esperti nella tecnica, senza allontanarsi dall'ambito di protezione della presente invenzione come rivendicato. Pertanto, la presente invenzione non si intende limitata alle forme di realizzazione mostrate e descritte, ma ad essa deve essere accordato l'ambito di protezione pi? ampio coerentemente con i principi e le caratteristiche descritti nella presente e definiti nelle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione nasce dalla brillante idea della Richiedente di riutilizzare infrastrutture di antenna di terra esistente (come ad esempio quelle progettate per funzionare nella banda C, X o Ku che spesso non vengono caricate sufficientemente o non sono pi? usate) per realizzare antenne di terra multi-fascio ad alte prestazioni di puntamento per satelliti LEO, consentendo in questo modo una fornitura economica di stazioni hub di terra per costellazioni di smallsat LEO. In questo modo, la Richiedente a ideato una soluzione di antenna innovativa il cui impiego ? particolarmente vantaggioso per stazioni di terra di satelliti LEO. Tuttavia, la Richiedente ha realizzato che, oltre a detta applicazione specifica (ossia stazioni di terra di satelliti LEO), detta soluzione di antenna innovativa pu? essere impiegata vantaggiosamente anche:
? per stazioni di terra di satelliti non LEO (come ad esempio stazioni di terra di satelliti MEO e/o GEO); e
? a bordo di satelliti LEO e/o MEO e/o GEO (ad esempio per applicazioni di telecomunicazioni e/o radar ad apertura sintetica (SAR)).
Per quanto riguarda le infrastrutture di antenna di terra esistenti, la presente invenzione prevede un numero relativamente ridotto di modifiche soltanto nella sezione di feeder delle antenne, senza alcuna necessit? di riprogettare le meccaniche e l'ottica a riflettore di grandi antenne a riflettore.
La sezione di feeder innovativa secondo la presente invenzione ha le seguenti tre caratteristiche:
? disponibilit? di fascio multiplo sia per la trasmissione sia per la ricezione per puntare verso, e seguire, pi? satelliti simultaneamente;
? capacit? di correggere errori relativi all'ottica a riflettore; e
? possibilit? di verificare le prestazioni di antenna in una volta consentendo in questo modo una manutenzione predittiva.
In particolare, un primo aspetto della presente invenzione riguarda un array di feed per antenne a riflettore, il quale array di feed ? progettato per essere installato in un'antenna a riflettore dotata di un'ottica a riflettore singolo o doppio, ed include:
? un array radiante che ? disposto in una regione focale dell'ottica a singolo/doppio riflettore ed ? azionabile per trasmettere e ricevere segnali a radiofrequenza (RF) (preferibilmente, segnali a microonde);
? mezzi digitali di formazione del fascio;
? mezzi di conversione di ricezione (RX) che sono collegati tra l'array radiante ed i mezzi digitali di formazione del fascio e sono progettati per
- applicare una conversione in riduzione di frequenza e una conversione analogico-digitale (e, vantaggiosamente, anche un'amplificazione a basso rumore) a segnali RF in ingresso ricevuti dall'array radiante ottenendo in questo modo segnali digitali in ingresso, e
- fornire ai mezzi digitali di formazione del fascio i segnali digitali in ingresso; e
? mezzi di conversione di trasmissione (TX) che sono collegati tra l?array radiante ed i mezzi digitali di formazione del fascio e sono progettati per
- applicare una conversione digitale-analogica e una conversione in incremento di frequenza (e, vantaggiosamente, anche un'amplificazione ad alta potenza) a segnali digitali in uscita generati dai mezzi digitali di formazione del fascio, ottenendo in questo modo segnali RF in uscita, e - fornire all'array radiante i segnali RF in uscita che devono essere trasmessi da detto array radiante.
I mezzi digitali di formazione del fascio sono configurati per:
? elaborare i segnali digitali in ingresso usando una matrice di ricezione definita sulla base di
- una prima matrice per il puntamento del fascio in ricezione e
- una seconda matrice per compensare errori in ricezione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore; e
? generare i segnali digitali in uscita usando una matrice di trasmissione definita sulla base di
- una terza matrice per il puntamento del fascio in trasmissione e
- una quarta matrice relativa a errori in trasmissione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore.
In particolare, detta seconda e detta quarta matrice sono calcolate sulla base di valori di campo elettrico misurati dall'array radiante nella regione focale.
Preferibilmente, la seconda matrice ? calcolata per compensare errori in ricezione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore e anche per applicare una prima funzione cosiddetta di edge tapering (ossia, in italiano, di rastremazione dei bordi) da usare in ricezione. Analogamente, la quarta matrice ? progettata preferibilmente per tenere conto di errori in trasmissione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore e anche per applicare una seconda funzione di edge tapering da usare in trasmissione.
Convenientemente, l'array di feed ? configurato per calcolare la seconda matrice:
? misurando valori complessi di campo elettrico nella regione focale per mezzo dell'array radiante;
? calcolando fasi di campo complesso coniugato sulla base dei valori complessi di campo elettrico misurati nella regione focale; e
? calcolando la seconda matrice sulla base delle fasi di campo complesso coniugato calcolate.
Di nuovo, convenientemente, l'array di feed ? configurato per calcolare la quarta matrice:
? stimando sfasamenti legati a distorsioni dell'ottica a singolo/doppio riflettore sulla base dei valori complessi di campo elettrico misurati nella regione focale; e
? calcolando la quarta matrice sulla base degli sfasamenti stimati.
Pi? convenientemente, l'array radiante include una pluralit? di elementi radianti utilizzabili sia in ricezione sia in trasmissione; in cui per ogni elemento radiante:
? la prima matrice include un corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in ricezione da applicare a un segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante;
? la seconda matrice include un corrispondente coefficiente di correzione di errori di riflettore da applicare al segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante;
? la matrice di ricezione include un corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione da applicare al segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante, in cui detto corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione ? definito sulla base di detto corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in ricezione e di detto corrispondente coefficiente di correzione di errori di riflettore;
? i mezzi digitali di formazione del fascio sono configurati per elaborare il segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante applicando ad esso il corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione;
? la terza matrice include un corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in trasmissione da applicare a un segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto elemento radiante;
? la quarta matrice include un corrispondente coefficiente legato a errori di riflettore da applicare al segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto elemento radiante;
? la matrice di trasmissione include un corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione da applicare al segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto elemento radiante, in cui detto corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione ? definito sulla base di detto corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in trasmissione e di detto corrispondente coefficiente legato a errori di riflettore; e
? i mezzi digitali di formazione del fascio sono configurati per generare il segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto elemento radiante applicando il corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione.
Inoltre, un secondo aspetto della presente invenzione ? relativo a un'antenna a riflettore, che ? progettata per essere installata in una stazione di terra per satelliti (ad esempio satelliti LEO e/o MEO e/o GEO) o a bordo di un satellite (ad esempio, un satellite LEO/MEO/GEO per telecomunicazioni o applicazioni SAR), la quale antenna a riflettore ?:
? dotata di un'ottica a riflettore singolo o doppio; e ? dotata dell'array di feed secondo il primo aspetto della presente invenzione.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, nei seguenti paragrafi verranno descritti in dettaglio vari suoi aspetti e sue forme di realizzazione preferite. A questo riguardo, vale la pena notare che, soltanto per semplicit? di descrizione e, pertanto, senza perdere generalit?, la presente invenzione verr? descritta in dettaglio facendo specifico riferimento a stazioni di terra per satelliti LEO, restando inteso che la presente invenzione pu? essere vantaggiosamente impiegata, mutatis mutandis (pi? specificamente, senza alcuna modifica sostanziale), anche per stazioni di terra di satelliti MEO e/o GEO e a bordo di satelliti LEO/MEO/GEO (ad esempio, per telecomunicazioni o applicazioni SAR).
1. Inseguimento di satelliti LEO tramite antenne grandi Come spiegato precedentemente, l'inseguimento a terra di satelliti LEO ? un'attivit? molto complessa a causa delle dinamiche di tali satelliti che richiede ai meccanismi di puntamento di antenna prestazioni molto impegnative da conseguire (in particolare, prestazioni di puntamento pi? impegnative da conseguire rispetto a quelle dei satelliti geostazionari, con velocit? di rotazione di antenna persino mille volte superiori a quelle nel caso geostazionario).
A questo riguardo, la Richiedente ha avuto l'idea di usare un'antenna a riflettore dotata di un array di feed dotato di una o pi? reti di formazione del fascio digitale per sfruttare l'elevata velocit? di puntamento di fasci orientati elettronicamente, usando comunque anche un meccanismo di puntamento meccanico lento.
In particolare, l'idea della Richiedente ? quella di usare un puntamento lento e grossolano (vantaggiosamente, in elevazione) basato su un meccanismo meccanico in combinazione con un puntamento estremamente rapido e fine (vantaggiosamente, in azimut ed elevazione) basato su un meccanismo elettronico.
Pi? specificamente, l'antenna pu? essere puntata vantaggiosamente in posizioni intermedie tramite il meccanismo meccanico, e pu? inseguire vantaggiosamente vari satelliti orientando elettronicamente vari fasci intorno a queste posizioni intermedie (lasciando in questo modo al meccanismo elettronico un cono angolare di orientamento ridotto compatibile con intervalli di scansione elettronica tipici, ad esempio, /- 10 gradi in elevazione). In questo modo, una singola antenna ? in grado di puntare verso vari satelliti LEO della stessa costellazione usando fasci diversi ottenuti per mezzo di una o pi? reti di formazione del fascio digitale.
A questo riguardo, la figura 1 illustra schematicamente la capacit? di un'antenna secondo una forma di realizzazione della presente invenzione di inseguire in elevazione vari satelliti su LEO diversi usando un puntamento meccanico lento (ossia una sorta di "bias di puntamento" ottenuto meccanicamente) in combinazione con un puntamento multifascio elettronico rapido eseguito intorno a direzioni di puntamento "intermedie" ottenute tramite detto puntamento meccanico lento.
Quanto al puntamento in azimut, vale la pena notare che non vi ? alcuna difficolt? nel modificare elettronicamente l'angolo di puntamento in azimut neppure di 180 gradi intorno all'asse di puntamento.
Come spiegato precedentemente, la presente invenzione prevede l'uso di un'antenna a riflettore dotata di un array di feed, mentre l'uso di un DRA (ossia, un array fasato a radiazione diretta) rappresenta una soluzione difficilmente fattibile (o, quantomeno, una soluzione estremamente problematica) per vari motivi, come ad esempio la necessit? di un numero estremamente elevato di elementi radianti (insieme a costi associati) e le difficolt? del puntamento meccanico di strutture planari grandi e pesanti e della verifica periodica delle prestazioni di configurazione.
2. Array di feed
Tipicamente, un'antenna grande ? dotata di un'ottica a riflettore doppio basata su geometria Cassegrain o gregoriana.
Entrambe queste geometrie consentono di disporre il sistema di feed vicino al vertice del paraboloide o vicino al centro del piedistallo meccanico di antenna, per ridurre perdite elettriche e semplificare la progettazione meccanica della manutenzione dell'antenna.
A questo riguardo, la figura 2 mostra schematicamente una tipica antenna grande 1 per comunicare con satelliti geostazionari, che ? dotata di un'ottica a riflettore doppio gregoriana che include un riflettore principale 11 e un subriflettore 12, e di un array di feed 13 disposto nella regione focale dell'ottica a riflettore doppio gregoriana.
Le ottiche a riflettore grande si comportano, con buona approssimazione, come un operatore lineare, che esegue una trasformata di Fourier inversa bidimensionale della distribuzione di densit? del campo elettrico generata sull'apertura dal feed o dall'array di feed. Analogamente, anche i riflettori si comportano come un operatore lineare trasformando la distribuzione di intensit? del campo elettrico incidente prodotta da un'onda piana incidente in un pattern di interferenza sul piano focale, il quale pattern di interferenza ?, in una prima approssimazione, la trasformata di Fourier bidimensionale della distribuzione di campo elettrico che rappresenta in questo modo un'immagine sul piano focale del pattern di radiazione in campo lontano. Questa propriet? ? rappresentata schematicamente nella figura 3 con riferimento all'antenna grande 1.
La propriet? del riflettore di produrre, sul piano focale, un'immagine del campo elettrico irradiato in campo lontano ? stata scoperta originariamente, in ottica, da George Airy nel XIX secolo ed ? denominata pattern di diffrazione.
Alla luce di quanto precede, un array di feed disposto sul piano focale pu? essere vantaggiosamente considerato come un modo per campionare spazialmente il pattern di diffrazione.
Pertanto, per quanto riguarda un'operazione di TX, un array di feed pu? essere considerato vantaggiosamente come un generatore di un campo elettrico campionato sul piano focale per ottenere la distribuzione di densit? di campo sull'apertura; invece, per quanto riguarda un'operazione di RX, un array di feed pu? essere considerato vantaggiosamente come un campionatore della densit? di campo elettrico prodotta sul piano focale da un'onda piana.
Pi? in dettaglio, in ricezione, un array di feed funziona da campionatore spaziale del pattern di diffrazione sul piano focale che ?, con buona approssimazione, una trasformata di Fourier del campo elettrico prodotto dall'onda piana sull'apertura. La densit? di campo elettrico sul piano focale include aberrazioni del processo di integrazione: quelle che producono il campo diffratto (equivalenti all'aberrazione di diffrazione di una lente) e quelle che dipendono da errori correlati al riflettore (principale) (ossia, errori dovuti al suo assemblaggio e al suo posizionamento).
Come spiegato precedentemente, la soluzione di antenna adottata dalla presente invenzione ? denominata antenna ibrida a riflettore con feed su array fasato (PAFR), e la limitazione primaria associata a detta architettura ? il raggio di scansione elettronica, di approssimativamente ?10 gradi. Pertanto, usando antenne ibride PAFR per applicazioni LEO, anche la soluzione di inseguimento ? ibrida, eseguendo un inseguimento rapido basato su componenti elettronici in combinazione con un tracciamento pi? lento basato su rotazioni meccaniche. Questa soluzione ? applicabile per costellazioni LEO per le quali l'antenna ha un angolo di ricerca molto limitato, essendo noti tutti i parametri di costellazione spaziale.
Ad esempio, se la separazione angolare tra due punti adiacenti ? di circa dieci gradi lungo la stessa orbita, variando da venti a meno di cinque gradi tra punti di due orbite adiacenti, questo corrisponde ad angoli di elevazione per la stazione di terra che variano di circa trenta gradi e implica che una singola stazione di terra possa inseguire da cinque a dieci satelliti simultaneamente, controllando opportunamente il puntamento meccanico lento e il puntamento elettronico rapido.
L'array di feed funziona sulla base di uno spostamento elettronico del punto di focalizzazione e, pertanto, di un funzionamento selettivo di soltanto un sottoinsieme di elementi radianti tra l'intero insieme disponibile. In particolare, un cambiamento nell'angolo di incidenza dell'onda piana determina uno spostamento del punto di focalizzazione e, pertanto, uno spostamento del disco di Airy sul piano focale.
Di nuovo con riferimento all'antenna grande 1, l'array di feed 13 posizionato sul piano vocale campiona la distribuzione di campo sul piano focale. Se l'onda piana ? direzionata lungo l'asse focale, la distribuzione di fase ? vicina a zero, come conseguenza il feed tradizionale singolo funziona allo stesso modo dell'array 13, ma quando l'onda piana arriva da una direzione diversa, mentre l'array 13 ? in grado di intercettare il picco di densit? di potenza, il feed tradizionale non ? in grado, e sarebbe necessaria una rotazione meccanica dell'antenna 1 (almeno uno tra il riflettore principale 11 o il sub-riflettore 12).
La trasformata di Fourier generata sull'apertura dipende debolmente dalla distanza focale, a eccezione di un fattore di scala che dipende dal rapporto F/D (ossia, lunghezza focale-diametro) equivalente (che include il fattore di ingrandimento del sub-riflettore). Questo implica che, per ottenere lo stesso angolo con un rapporto F/D equivalente maggiore, ? necessario uno spostamento maggiore, questo ? un vantaggio per la precisione di fascio, incluso un numero maggiore di elementi di array, ma presenta lo svantaggio di comportare un array pi? grande per ottenere lo stesso spostamento angolare assoluto.
Un array di feed funziona in modo complementare rispetto a un DRA; infatti, mentre un array di feed funziona ridistribuendo la potenza sull'apertura (lasciando alla geometria di riflettore il compito di orientare il fascio), un DRA presenta una distribuzione di potenza uniforme, cambiando solo il pattern di fase degli elementi.
Idealmente, per catturare l'intera potenza intercettata dal riflettore, dovrebbe essere necessario avere un feed primario che genera un fascio a ventaglio, che corrisponde al pattern di interferenza presente sul piano focale. In pratica, un feed intercetta soltanto il pattern di lobo principale, ponderandolo secondo il proprio pattern sull'apertura di feed.
L'array di feed presenta una situazione estremamente migliore, data la possibilit? di migliorare la cattura di pattern di interferenza, limitando le perdite da spill-over (traboccamento).
Infatti, tutti gli elementi di array partecipano alla generazione della distribuzione di campo sull'apertura e possono generare, usando reti di formazione del fascio diverse, un numero elevato di fasci diversi, tenendo in considerazione la limitazione delle dimensioni fisiche della l'array.
Ottimizzando la direzione angolare dell'asse ellittico associato al sub-riflettore, ? possibile disporre lo scostamento di array di feed dall'asse di riflettore principale come mostrato nella figura 4 che illustra schematicamente un'antenna a riflettore doppio 2 con una configurazione con array di feed scostato che include un riflettore principale 21, un sub-riflettore 22 e un array di feed scostato 23 (l'asse ellittico essendo indicato da d nella figura 4). In questo modo, vengono evitati potenziali problemi di corrispondenza errata dovuti a una doppia riflessione dal sub-riflettore 22 all'array di feed 23.
Il vantaggio di usare un'architettura di array di feed ? aumentato considerevolmente con l'innovazione della tecnologia, che ha consentito di introdurre la radio definita da software (SDR, Software Defined Radio) nella progettazione di circuiteria elettrica.
Quello che era difficile immaginare appena venti anni fa, data la complessit? della rete di formazione del fascio RF, ? diventato realt? grazie alla semplicit? di definizione delle reti di formazione del fascio alla frequenza intermedia (IF, Intermediate Frequency) e/o in banda base (BB, Baseband) usando una tecnologia ad array di porte programmabili sul campo (FPGA, Field Programmable Gate Array) e/o a circuito integrato per applicazione specifica (ASIC, Application-Specific Integrated Circuit).
La tecnologia basata su FPGA o ASIC consente di progettare e costruire funzioni che controllano con molta precisione la forma del fascio e il suo comportamento.
Il vantaggio aggiuntivo ? la dimensione estremamente ridotta di ogni rete di formazione del fascio, che consente di generare con lo stesso array radiante molti fasci controllati indipendenti.
La spinta per questo drastico miglioramento delle prestazioni ? stata l'introduzione di antenne intelligenti nelle reti cellulari 3G e 4G, che hanno introdotto la tecnologia a molteplici input e a molteplici output (MIMO, Multiple-Input and Multiple-Output) per migliorare le prestazioni delle nuove reti mobili, ma i loro campi di applicazione adesso vanno ben oltre l'uso per cui sono state sviluppate e la comunicazione satellitare ? uno di questi campi.
L'enorme vantaggio dell'array di feed secondo la presente invenzione ? la possibilit? di progettare la rete di formazione del fascio a una frequenza molto bassa, sfruttando al massimo l'approccio con SDR.
In questo modo, ? possibile gestire fasci diversi con un solo ed unico layer RF, per scansionare ad alta velocit? un settore angolare di circa dieci larghezze di fascio. Pertanto, l'antenna ? molto versatile ed offre la possibilit? di avere molte antenne virtuali con una sola infrastruttura.
A questo riguardo, la figura 5 illustra schematicamente (in particolare, per mezzo di un diagramma a blocchi) un'architettura funzionale di un array di feed (indicato complessivamente con 3) secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione.
In particolare, come mostrato nella figura 5, l'array di feed 3 include:
? un array radiante 30 che include elementi radianti 31 utilizzabili per trasmettere e ricevere segnali RF (vantaggiosamente, segnali a microonde);
? una rete digitale di formazione del fascio RX 32 (preferibilmente, basata su tecnologia/tecnologie FPGA e/o ASIC);
? una rete digitale di formazione del fascio TX 33 (preferibilmente, basata su tecnologia/tecnologie FPGA e/o ASIC);
? per ogni elemento radiante 31,
- una rispettiva unit? di conversione RX 34, che ? connessa tra detto elemento radiante 31 e la rete digitale di formazione del fascio RX 32 ed ? progettata per applicare una conversione in riduzione di frequenza e una conversione analogico-digitale a segnali RF in ingresso ricevuti da detto elemento radiante 31, ottenendo in questo modo segnali digitali in ingresso corrispondenti forniti da detta unit? di conversione RX 34 alla rete digitale di formazione del fascio RX 32, e
- una rispettiva unit? di conversione TX 35, che ? connessa tra detto elemento radiante 31 e la rete digitale di formazione del fascio TX 33 ed ? progettata per applicare una conversione digitale-analogica e una conversione in incremento di frequenza a segnali digitali in uscita generati dalla rete digitale di formazione del fascio TX 33, ottenendo in questo modo segnali RF in uscita corrispondenti forniti da detta unit? di conversione TX 35 a detto elemento radiante 31 che devono essere trasmessi in questo modo; e
? un'unit? di controllo 36 configurata per controllare il funzionamento delle reti di formazione del fascio digitale RX e TX 32 e 33; in particolare, configurata per far s? che dette reti di formazione del fascio digitale RX e TX 32 e 33 generino fasci predefiniti in ricezione e in trasmissione, rispettivamente.
Preferibilmente, ogni unit? di conversione RX 34 ? progettata per eseguire anche un'amplificazione a basso rumore dei segnali RF in ingresso prima di applicare la conversione in riduzione di frequenza e la conversione analogico-digitale. Vantaggiosamente, la conversione in riduzione di frequenza pu? includere conversioni in riduzione successive a IF diverse, portando in questo modo la frequenza dalla RF fino alla BB.
Analogamente, ogni unit? di conversione TX 34 ? progettata preferibilmente per eseguire anche un'amplificazione ad alta potenza dei segnali RF in uscita dopo la conversione digitale-analogica e la conversione in incremento di frequenza. Vantaggiosamente, la conversione in incremento di frequenza pu? includere conversioni in elevazione successive a IF diverse, portando in questo modo la frequenza da BB alla RF.
Vantaggiosamente, l'array radiante 30 pu? includere due insiemi distinti di elementi radianti 31 (ad es. antenne a micro striscia), un primo insieme azionabile in trasmissione e un secondo insieme azionabile in ricezione; in alternativa, l'array radiante 30 pu? includere un singolo insieme di elementi radianti 31 utilizzabili sia per la trasmissione sia per la ricezione.
Preferibilmente, la rete digitale di formazione del fascio RX 32 ? realizzata per mezzo di una o pi? unit? FPGA e/o una o pi? unit? ASIC.
Vantaggiosamente, l'array di feed 3 pu? includere una pluralit? di reti di formazione del fascio digitale RX 32, ciascuna realizzata per mezzo di una rispettiva unit? FPGA o ASIC e connessa a tutti gli elementi radianti 31 (ossia, gli elementi riceventi) o a un loro rispettivo sottoinsieme.
Analogamente, anche la rete digitale di formazione del fascio TX 33 ? realizzata preferibilmente per mezzo di una o pi? unit? FPGA e/o una o pi? unit? ASIC.
Vantaggiosamente, l'array di feed 3 pu? includere anche una pluralit? di reti di formazione del fascio digitale TX 33, ciascuna realizzata per mezzo di una rispettiva unit? FPGA o ASIC e connessa a tutti gli elementi radianti 31 (ossia, gli elementi trasmittenti) o a un loro rispettivo sottoinsieme.
Preferibilmente, un puntamento elettronico di un'antenna a riflettore dotata dell'array di feed 3 ? implementato tramite le reti di formazione del fascio digitale RX e TX 32 e 33, ? controllato dall'unit? di controllo 36 ed ? coordinato con il puntamento meccanico dell'antenna. Ad esempio, l'unit? di controllo 36 pu? essere interfacciata vantaggiosamente a un'unit? di controllo principale o centrale (non mostrata nella figura 5) dell'antenna a riflettore, in cui detta unit? di controllo principale/centrale ? responsabile del controllo del puntamento sia elettronico sia meccanico e, pertanto, ? configurata per controllare il funzionamento:
? dell'unit? di controllo 36 dell'array di feed 3; e ? di un sistema di puntamento meccanico (non mostrato nella figura 5) dell'antenna a riflettore (in particolare, un'unit? di controllo di detto sistema di puntamento meccanico).
In alternativa, l'unit? di controllo 36 pu? funzionare vantaggiosamente come unit? di controllo principale/centrale e, pertanto, pu? essere interfacciata direttamente all'unit? di controllo del sistema di puntamento meccanico dell'antenna a riflettore per controllare il suo funzionamento.
Le operazioni eseguite dall'array di feed 3 e, pi? specificamente, le funzioni eseguite dalle reti di formazione del fascio digitale RX e TX 32 e 33 e dall'unit? di controllo 36 saranno descritte in dettaglio di seguito. In particolare, nei seguenti paragrafi ? descritto un approccio completamente nuovo, che consente di spingere l'uso della tecnologia di array di feed e antenna a riflettore ben oltre le capacit? attuali.
3. Applicazione innovativa dell'array di feed
Come spiegato precedentemente, l'array di feed 3 ? molto pi? di un modo di puntare il fascio; infatti, pu? essere considerato come un modo di campionare il piano focale, con un numero di gradi di libert? variabile in funzione del numero di elementi radianti 31. A questo riguardo, si pu? fare riferimento alle figure 6 e 7 che mostrano due geometrie diverse per l'array radiante 30, in particolare un array circolare sostanzialmente planare con una griglia triangolare ? un array rettangolare uniforme (URA, Uniform Rectangular Array).
L'array di feed 3 pu? essere usato vantaggiosamente per fornire un puntamento di antenna e anche per compensare le distorsioni superficiali del riflettore principale.
In particolare, l'array di feed 3 rappresenta una soluzione per riutilizzare antenne a riflettore esistenti (anche quelle progettate per funzionare a frequenze pi? basse o, in ogni caso, diverse (ad es. nella banda Ku e/o C) rispetto a quelle usate dai satelliti LEO), compensando gli errori superficiali dei riflettori di dette antenne a riflettore esistenti usando i gradi di libert? disponibili di detta array di feed 3.
Pertanto, anche un'antenna molto grande che oggi rappresenta una soluzione obsoleta pu? essere pienamente recuperata per ottenere fino a quaranta fasci diversi, compensando tutti gli errori superficiali del vecchio riflettore.
A questo riguardo, si pu? fare riferimento alle figure 8 e 9 che illustrano schematicamente due esempi di antenna a riflettore doppio secondo due forme di realizzazione illustrative della presente invenzione.
In particolare, le figure 8 e 9 mostrano un'antenna 4 e un'antenna 5, rispettivamente, che potrebbero essere antenne grandi esistenti dotate di un'ottica a riflettore doppio e progettate originariamente per funzionare nella banda Ku o C.
In particolare, dette antenne 4 e 5 comprendono ciascuna:
? un rispettivo riflettore principale 41 / 51 (ossia il riflettore principale originale dell'ottica a riflettore doppio originale);
? due rispettivi sub-riflettori 42, 43 / 52, 53 (previsti al posto del sub-riflettore originale dell'ottica a riflettore doppio originale e basati vantaggiosamente su una configurazione scostata gregoriana multipla); e
? due rispettivi array di feed 44, 45 / 54, 55 (preferibilmente, progettati come l'array di feed 3 mostrato nella figura 5 descritto precedentemente).
Pi? specificamente, per ogni antenna 4 / 5, i due rispettivi sub-riflettori 42, 43 / 52, 53 possono essere realizzati come porzioni diverse di una struttura di subriflettore singola o come due strutture diverse, e comprendono un rispettivo primo sub-riflettore 42 / 52 e un rispettivo secondo sub-riflettore 43 / 53. Inoltre, per ogni antenna 4/5, i due rispettivi array di feed 44, 45 / 54, 55 includono, a loro volta, un rispettivo primo array di feed 44 / 54 ? un rispettivo secondo array di feed 45 / 55, in cui:
? il primo sub-riflettore 42 / 52 e il primo array di feed 44 / 54 sono disposti l'uno in relazione all'altro in modo da formare, insieme a una corrispondente prima porzione del riflettore principale 41 / 51, un primo sottosistema di antenna a riflettore doppio 46 / 56; e
? il secondo sub-riflettore 43 / 53 e il secondo array di feed 45 / 55 sono disposti l'uno in relazione all'altro in modo da formare, insieme a una corrispondente seconda porzione del riflettore principale 41 / 51 (detta seconda porzione del riflettore principale 41 / 51 essendo distinta da detta prima porzione), un secondo sottosistema di antenna a riflettore doppio distinto dal primo sottosistema di antenna a riflettore doppio 47 / 57.
Pertanto, per ottenere le antenne 4 e 5 e, pertanto, i due rispettivi sottosistemi di antenna a riflettore doppio 46, 47 e 56, 57, ? possibile riutilizzare un'antenna grande esistente, in particolare il suo riflettore principale, la sua struttura di supporto (ad esempio, il piedistallo) e il suo sistema di orientamento meccanico, mentre due (o anche pi?) coppie di nuovo sub-riflettore/array di feed sono installate in modo da formare due (o anche pi?) sottosistemi di antenna a riflettore doppio, ciascuno progettato per funzionare:
? in una rispettiva banda RF (in particolare, una rispettiva banda a microonde) che pu? essere diversa dalla banda di funzionamento dell'antenna grande originale; e
? in un rispettivo intervallo di direzioni.
In particolare, per quanto riguarda il puntamento dell'antenna, il sistema di orientamento meccanico originale dell'antenna grande esistente pu? essere usato per eseguire il puntamento lento e grossolano di cui sopra basato sull'orientamento meccanico delle antenne 4 e 5. Inoltre, per ogni sottosistema di antenna a riflettore doppio 46, 47, 56, 57, un rispettivo puntamento fine specifico pu? essere eseguito controllando elettronicamente il funzionamento del (ossia orientando elettronicamente il) rispettivo array di feed 44, 45, 54, 56.
In questo modo, ? possibile realizzare, tramite una singola antenna grande esistente, una pluralit? di sottosistemi di antenna a riflettore doppio multi-fascio utilizzabili a RF diverse da quelle per cui ? stata progettata originariamente l'antenna grande esistente.
A questo riguardo, vale la pena notare che, per ottenere sottosistemi di antenna a riflettore doppio diversi da una singola antenna a riflettore doppio, ? possibile sfruttare due o pi? array di feed in combinazione con porzioni distinte o persino parzialmente sovrapposte del riflettore principale e/o del sub-riflettore.
4. Array di feed usato per compensare l'errore superficiale del riflettore
L'array di feed pu? intercettare sul piano focale la distribuzione di campo elettrico causata dagli errori superficiali e compensare questi ultimi usando una funzione di filtraggio che riproduce la distribuzione di complesso coniugato del campo elettrico intercettato sul piano focale dall'array di feed. Il campo in ingresso su riflettore ?, in una prima approssimazione, un'onda piana caratterizzata da un fronte di fase che dipende dalla direzione di arrivo. Il riflettore "esegue" una trasformata di Fourier bidimensionale tra la distribuzione di campo elettrico sull'apertura e il pattern in campo lontano e, analogamente, il riflettore "esegue" una trasformata di Fourier simile tra l'apertura e il piano focale. Questo ? il modo in cui l'array di feed tiene in considerazione la direzione dell'onda piana, ovvero creando un picco (disco di Airy) sul piano focale posizionato secondo la direzione di arrivo. A questo riguardo, si pu? fare riferimento alle figure 10 e 11 che mostrano una relazione tra campo lontano e distribuzione di campo elettrico sul piano focale (in particolare, mostrando che la posizione di picco del pattern (di diffrazione) di Airy sul piano focale ? correlata alla direzione di arrivo dell'onda piana - nelle figure 10 e 11, i numeri 6 e 7 indicando rispettivamente centri di array di feed disposti sul piano focale).
Il riflettore introduce errori che dipendono da tolleranze di produzione e assemblaggio e questi errori presentano una deviazione sull'apertura dal comportamento dell'onda piana, come ad esempio errori di fase polinomiale, errori di oscillazione, errori casuali.
L'array di feed pu? svolgere il compito non solo di trovare una corrispondenza nella direzione in ingresso dell'onda piana nella finestra angolare prevista, ma anche di correggere, fino a un minimo, gli effetti di distorsione dovuti alle tolleranze di assemblaggio e produzione di riflettore fino al limite sulla base dei gradi di libert? dell'array di feed stesso.
In altre parole, l'idea della Richiedente ? quella di usare la distribuzione di campo sul piano focale per compensare errori di tolleranza usando un array di feed. Ci? ? vantaggioso in particolare per obiettivi ad alta dinamica come ad esempio satelliti LEO.
Quanto segue ? un elenco non esaustivo di motivi per cui la presente invenzione ? nuova e inventiva rispetto a US4.586.051A e al documento d intitolato "Feed Array Metrology and Correction Layer for Large Antenna Systems in ASIC Mixed Signal Technology":
? la presente invenzione consente di riutilizzare antenne esistenti (usate precedentemente a frequenze pi? basse) con la possibilit? innovativa di usare lo stesso riflettore principale per creare pi? antenne;
? la presente invenzione prevede una combinazione di orientamento elettronico e meccanico dei vari fasci del nuovo sistema di antenna per seguire i satelliti LEO ad alta dinamica senza sovraccaricare le meccaniche di antenne esistenti;
? la presente invenzione consente di determinare e ottimizzare i coefficienti dell'array di feed sia in trasmissione sia in ricezione per ottenere in tempo reale, secondo il movimento satellitare, la valutazione e la compensazione delle tolleranze di riflettore;
? la presente invenzione prevede una procedura totalmente automatica per verificare le prestazioni del sistema di antenna nel corso della sua durata utile per ottimizzare costi e tempo della manutenzione preventiva.
Consideriamo il campo sul piano focale, esso ? in una prima approssimazione la trasformata di Fourier inversa dell'apertura:
dove indicano le coordinate di dominio sull'apertura, indicano le coordinate di codominio sul piano focale, e F indica la lunghezza focale.
Il campo pu? essere campionato sul piano di apertura con un gradino tra 0,7 e 1 ? (lunghezza d'onda). Questo campionamento corrisponde alle posizioni geometriche degli elementi di array di feed.
L'equazione precedente pu? essere elaborata nel modo segu ente:
dove k,j indicano indici delle coordinate di codominio sul piano focale, ? indica il rapporto tra il distanziamento tra elementi e ?.
5. Matrice RX dell'array di feed
L'array di feed pu? funzionare sulla base di una matrice RX usata in ricezione e di una matrice TX usata in trasmissione, in cui dette matrici RX e TX rappresentano i fattori di ponderazione dei campioni di campo elettrico sul piano focale per la ricezione e la trasmissione, rispettivamente.
In generale, un riflettore distorto non pu?, in generale, concentrare la potenza in una piccola area intorno al fuoco, pertanto al riflettore serve una progettazione adattata su misura dei pesi sul percorso RX per acquisire la potenza con la fase corretta, mentre sul percorso TX la distribuzione di campo sul piano focale deve tenere in considerazione gli effetti delle distorsioni di riflettore. In aggiunta, mentre in ricezione il campo pu? essere corretto senza ipotesi aggiuntive sugli errori di riflettore, in trasmissione il campo deve essere generato sul piano focale, assumendo una stima delle distorsioni di riflettore che devono essere compensate.
La matrice RX e la matrice TX vengono, pertanto, definite per ottenere il risultato di una compensazione completa (entro i limiti delle dimensioni di array) per le sezioni sia TX sia RX indipendentemente.
In particolare, la matrice RX ? definita vantaggiosamente sulla base di due matrici, una prima matrice per il puntamento del fascio in ricezione e una seconda matrice per la correzione di errori in ricezione, in particolare per correggere errori dovuti al riflettore.
Lo stesso vale per la matrice TX che pu? essere definita vantaggiosamente sulla base di due rispettive matrici, una prima matrice per il puntamento del fascio in trasmissione e una seconda matrice per tenere in considerazione errori legati al riflettore in trasmissione.
Per quanto riguarda il funzionamento in ricezione, la figura 12 illustra schematicamente fasi eseguite dall'array di feed per calcolare una matrice di correzione di errori e, successivamente, per compensare gli errori del riflettore.
In particolare, come mostrato nella figura 12, la procedura (indicata complessivamente con 8) implementata dall'array di feed include:
? misurare valori complessi del campo elettrico sul piano focale (blocco 81);
? calcolare fasi di campo complesso coniugato (blocco 82);
? calcolare una matrice di correzione di errori sulla base delle fasi di campo complesso coniugato (blocco 83); e ? calcolare il campo ottimizzato (blocco 84).
In particolare, per quanto riguarda il blocco 81 nella figura 12, ? possibile campionare il campo elettrico generato sul piano focale:
Per quanto riguarda il blocco 82 nella figura 12, ? possibil e definire una matrice di ponderazione come:
Quindi, la matrice di correzione di errori ? definita come (blocco 83 nella figura 12):
La matrice di correzione di errori pu? essere determinata vantaggiosamente assumendo un valore abituale per la fase di un elemento assunto come riferimento (ad esempio l'elemento centrale dell'array di feed).
Quindi, consideriamo la matrice risultante dal prodotto:
<Consideriamo > <la prima colonna della matrice>
e consideriamo il campo ottimizzato A definito come (blocco 84 nel la figura 12):
6. Dimensioni e gradi di libert? dell'array di feed In termini pratici, non tutti gli elementi di array sono coinvolti nella tecnica di compensazione. Gli elementi attivi dovrebbero essere posizionati attorno agli elementi nominali coinvolti nel puntamento rapido, assumendo che la superficie di riflettore sia priva di errori, secondo la posizione del disco di Airy nominale.
Introducendo gli errori di assemblaggio e la tolleranza del riflettore, il numero di elementi cresce principalmente secondo i prodotti di correlazione degli errori sulla superficie e successivamente con la somma residua dei quadrati (RSS, Residual Sum of Squares) degli errori.
In caso di de-focalizzazione di riflettore, che corrisponde a un errore quadratico sistematico sull'apertura, il numero di elementi da considerare ? correlato all'inclusione della posizione del primo lobo laterale del pattern di interferenza sul piano focale, quasi indipendentemente dalla focalizzazione che deve essere recuperata.
Usando un numero di elementi che include il primo lobo secondario di diffrazione sul piano, la compensazione pu? essere considerata non dipendente dalle dimensioni di array di feed. Il primo lobo secondario intercetta, infatti, la maggior parte della potenza diffusa.
A questo riguardo, la figura 13 mostra un comportamento di perdita di guadagno usando un array di feed e un feed convenzionale per errori di de-focalizzazione.
La situazione ? alquanto diversa per gli errori casuali. In questo caso, viene introdotta una lunghezza di correlazione, per considerare che la superficie di riflettore mostra, in generale, una forte correlazione tra punti vicini, a causa delle caratteristiche strutturali e di produzione della superficie di riflettore e del suo assemblaggio sull'infrastruttura meccanica.
Il grado di libert? del riflettore di antenna dipende dall'errore casuale e, in particolare, dal parametro di correlazione.
La potenza diffusa sul piano focale ? sensibile primariamente al parametro di correlazione e in secondo luogo al valore di RSS.
La figura 14 mostra una sintesi delle prestazioni. In particolare, dalla figura 14 ? evidente che usando venticinque punti di campionamento per ogni dimensione sul piano focale (corrispondente a 600 gradi di libert? nella definizione degli errori di riflettore), i risultati sono molto buoni e la compensazione ? molto forte. Questo implica la capacit? dell'array di feed di funzionare con riflettori di antenna fortemente distorti in termini di RSS.
Pertanto, una progettazione pratica tiene in considerazione vantaggiosamente lo stato del riflettore di antenna che deve essere usato e successivamente ? possibile determinare l'area attiva di ogni posizione dell'array di feed per implementare la progettazione di FPGA.
7. Rumore termico dell'antenna con array di feed La presenza dell'array di feed, usando la tecnologia FPGA/ASIC, implica vantaggiosamente la presenza di un amplificatore a basso rumore (LNA, Low-Noise Amplifier), un convertitore a basso rumore (LNC, Low-Noise Converter), per ogni elemento radiante dell'array di fibre. ? importante segnalare l'impatto sul rapporto segnale-rumore (S/N, Signal to Noise) complessivo dell'antenna in una tale configurazione. Il contributo di rumore aumenta leggermente con il numero di dischi di Airy inclusi nel funzionamento dell'array di feed, mentre il contributo ottimizzato del campo migliora per alcuni dei primi dischi e successivamente cala lentamente, come mostrato nella figura 15. L'impatto del rumore varia molto poco introducendo l'array di feed, con un piccolo vantaggio usando pochi elementi e con una perdita complessiva minore di 0,5 dB introducendo fino a 13 elementi per ogni semiasse (con un totale di pi? di 700 elementi).
8. Matrice TX dell'array di feed
In ricezione, l'array di feed non richiede alcuna informazione esterna per ottimizzare i coefficienti di ponderazione di piano focale. Il motivo di questa caratteristica ? una conseguenza della conoscenza dell'onda piana in ingresso che viene recuperata senza errori di fase. In una prima approssimazione, sul piano focale il pattern di diffrazione ? il risultato della trasformata di Fourier inversa bidimensionale del campo apertura che ? noto, essendo un'onda piana con un angolo incidente noto. Pertanto, in ricezione i coefficienti della matrice di ponderazione (ossia la suddetta matrice di correzione di errori) sono valutati per ricostruire il fronte di fase d'onda piano in ingresso, compensando gli errori di fase dovuti a errori di assemblaggio e tolleranza di riflettore.
Per generare i coefficienti migliori per la matrice TX (in particolare, per la matrice correlata a errori di riflettore che deve essere usata in trasmissione), ? necessario valutare le distorsioni geometriche della superficie di riflettore e, pertanto, ? utile eseguire una stima a partire dalla conoscenza dei coefficienti RX.
Il campo elettrico RX di piano focale ? dato da:
Sull'apertura il campo pu? essere campionato per ottenere lo stesso numero di campioni usati sul piano focale:
si ha:
di errori sul piano di apertura alla frequenza RX.
Quindi, considerando il rapporto tra le frequenze RX e ? possibile ottenere la funzione di distorsione di apertura per la frequenza TX:
Dalla matrice di distribuzione di distorsione ? possibile derivare la funzione di illuminazione del piano per l'array di feed:
e, infine, l'intera matrice correlata a errori di riflettore TX sul piano focale
Per riepilogare le fasi seguite dall'array di feed per calcolare la matrice correlata agli errori di riflettore TX (ossia, la matrice che tiene in considerazione errori correlati a riflettore in trasmissione e che, come spiegato precedentemente al paragrafo 5, definisce la matrice TX nel suo complesso insieme a una matrice di puntamento di fascio correlata al puntamento di fascio in trasmissione), si pu? fare riferimento alla figura 16 che illustra schematicamente la procedura appena descritta.
In particolare, come mostrato nella figura 16, la procedura (indicata complessivamente con 9) implementata dall'array di feed include:
? elaborare valori complessi del campo elettrico sul piano focale misurato in ricezione (vantaggiosamente, eseguendo una trasformata di Fourier inversa) ? blocco 91;
? stimare le distorsioni del riflettore (in particolare, sfasamenti correlati a riflettore) ? blocco 92; e
? calcolare valori di campo elettrico sul piano focale in trasmissione sulla base degli sfasamenti correlati a riflettore stimati ? blocco 93.
9. Verifica delle prestazioni di antenna
Alla luce di quanto sopra, l'antenna a riflettore secondo la presente invenzione ? in grado di compensare le distorsioni di riflettore e consente di riutilizzare infrastrutture di antenne esistenti (progettate originariamente per altre bande di frequenza). In aggiunta, l'antenna a riflettore secondo la presente invenzione offre anche la possibilit? di una verifica rapida della sua condizione, evitando una campagna di misurazione onerosa e costosa a scopo di manutenzione.
Infatti, la sezione RX dell'antenna a riflettore pu? essere usata vantaggiosamente per misurare, in una sola volta, il pattern di antenna sul piano focale per mezzo dell'array di feed. Se le correzioni memorizzate (ossia pattern di riferimento) non corrispondono alle distorsioni misurate (ossia pattern misurato), la sezione RX ? in grado di delineare le differenze di pattern. Per eseguire la misurazione di pattern completa ? necessario soltanto puntare l'antenna verso un beacon ubicato in una posizione nota. A questo riguardo, si pu? fare riferimento alla figura 17 che mostra un'antenna a riflettore 100 secondo la presente invenzione che riceve segnali RF da un beacon 101. Inoltre, la figura 17 mostra anche un processore 102 connesso sia all'antenna a riflettore 100 sia al beacon 101 per controllare la misurazione e per verificare eventuali differenze tra il pattern di riferimento associato all'antenna a riflettore 100 e il pattern misurato da detta antenna a riflettore 100.
10. Dimensionamento dell'array di feed
Come spiegato sopra, il campo elettrico sul piano focale ? generato (sezione TX) o intercettato (sezione RX) da un array di aperture di feed.
? interessante notare come le dimensioni di feed incidono sull'illuminazione di riflettore e come siano correlate alla capacit? di recuperare errori di riflettore.
Un elemento di feed integra il contributo di campo sulla sua apertura con due effetti principali: il primo ? una riduzione di gradi di libert? disponibili, il secondo ? la comparsa di lobi di grating dal pattern di array di feed generale quando le dimensioni di feed aumentano in termini di lunghezza d'onda.
Il campionamento sul piano focale pu? essere considerato come una sequenza di funzioni a gradino che rappresentano gli elementi di feed. In realt?, la funzione non dovrebbe essere una funzione a gradino, bens? una sorta di funzione del coseno a met? periodo, ma questo non ? importante per gli effetti della quantizzazione di campo di piano focale e l'impatto sui gradi di libert? della struttura di array di feed.
La presenza di lobi di grating pu? essere peggiore in caso di orientamento di fascio, a causa del contributo di fase maggiore per puntare il fascio, pertanto i limiti per la dimensione di elemento di array di feed dovrebbero essere, in generale, minori di ?.
Vale la pena notare che la dimensione dell'elemento di feed introduce (come ? noto) una rastremazione aggiuntiva dell'ampiezza di feed in corrispondenza del bordo di riflettore; questo effetto riduce leggermente l'efficienza dell'apertura, ma non comporta distorsioni aggiuntive, mentre, quando la dimensione supera ?, gli effetti dei lobi di grating iniziano a essere evidenti.
Se la dimensione dell'elemento di feed aumenta, inizia a essere evidente la riduzione dei gradi di libert?, in quando solo uno o due elementi di feed sono attivi, e il pattern ? molto sensibile al tipo di distorsioni che devono essere recuperate.
11. Gradi di libert? rispetto al dimensionamento di array di feed
La distribuzione di campo sul piano focale dipende dal rapporto F/D e i lobi di grating dipendono dal campionamento in termini di lunghezza d'onda ?. Pertanto, i gradi di libert? dipendono dalle dimensioni dell'array di feed in quanto:
dove ? la dimensione dell'array di feed, F/D ? il rapporto tra la lunghezza focale e il diametro, e d ? il diametro di feed.
La presenza dei lobi di grating dipende invece da d/ ?. L'aumento del rapporto F/D ha un effetto positivo sulla forma del campo sul riflettore se la potenza di spill-over generata dall'array di feed ? accettabile, per via della possibile presenza di lobi di grating, quando l'elemento di feed ? maggiore di 1,25?. Al contrario, la situazione diventa critica quando il rapporto F/D ? minore di uno.
Per raggiungere un buon compromesso tra la complessit? dell'array di feed, la presenza di lobi di grating e la possibilit? di usare in modo semplice gli stessi elementi per sezioni sia di trasmissione sia di ricezione, ? possibile usare vantaggiosamente un rapporto F/D tra 1,5 e 2.
Per una tipica applicazione con un'antenna di circa 11 m di diametro, ? possibile considerare quattro antenne di circa 5 m di diametro con un rapporto F/D equivalente di circa 2, corrispondente a un rapporto F/D di circa 1 per il riflettore a dimensione intera.
12. Edge tapering
In un sistema a riflettore convenzionale, l'uso di un feed singolo comporta un compromesso tra "spill-over", efficienza e livello di lobi laterali. La dimensione di feed ?, pertanto, l'elemento chiave (unitamente al rapporto F/D) per gestire questi tre parametri in contrasto.
Con un array di feed, la situazione ? alquanto diversa. L'array di feed agisce come un filtro speciale, responsabile non solo della correzione degli errori di riflettore, ma azionabile anche per definire una funzione di ponderazione aggiuntiva per ottimizzare il livello di lobi laterali sull'antenna a riflettore. ? importante notare che questa funzione non cambia le perdite da spill-over, che dipendono dalle dimensioni di elemento di feed e dal sistema di compensazione dell'array di feed stesso.
Un sistema con feed e riflettore convenzionale include un feed singolo che non ? in grado di compensare alcun errore di riflettore; questo in quanto non vi ? alcun grado di libert? aggiuntivo; infatti, tutti i valori di campo intercettati dall'apertura di feed sono sommati tra loro; pertanto, non vi ? alcuna possibilit? di compensazione considerandoli separatamente. L'unica libert? disponibile consiste nell'ottimizzare l'efficienza di riflettore, la perdita da spill-over e il livello di lobi laterali scegliendo la dimensione di feed adatta.
L'uso di un array di feed cambia invece il modo di considerare la progettazione di una data edge tapering di riflettore, in quanto l'array di feed intercetta un'area estesa dei dischi di interferenza di Airy: l'elemento di array di feed ha la dimensione per generare la edge tapering desiderata o l'intero array contribuisce a generare la edge tapering desiderata, mantenendo la dimensione di feed minima possibile con un sistema di antenna che funziona in due bande di frequenza per la trasmissione e la ricezione.
Il primo sistema potrebbe essere pi? intuitivo ma ha un grosso inconveniente di avere lobi di grating pi? grandi e una capacit? ridotta di compensazione degli errori, per via dell'integrazione di elemento di feed sull'apertura di feed (maggiore di 0,5 ?). Questa integrazione sull'apertura ha l'effetto di mediare errori e, di conseguenza, ridurre la capacit? di array di feed di compensare errori di riflettore.
Il secondo sistema si basa sull'uso dell'intero array di feed per generare la funzione di ponderazione di riflettore, senza alcun tipo di requisito per la dimensione di elemento di feed tranne quello usuale per array.
In particolare, la relazione tra l'array di feed, la distribuzione di campo sul piano focale e l'illuminazione di riflettore ? data, in una prima approssimazione, dalla trasformata di Fourier del prodotto della funzione di ponderazione di riflettore e dalla funzione di correzione generata dall'array di feed sul riflettore stesso.
Alla luce di quanto sopra, un aspetto della presente invenzione fornisce un'ottimizzazione della matrice di correzione degli errori usata in ricezione sulla base di una predefinita funzione cosiddetta di ?edge tapering? (ossia, in italiano, di edge tapering) in ricezione (RX), ed un'ottimizzazione della matrice legata agli errori di riflettore usata in trasmissione sulla base di una predefinita funzione di edge tapering in trasmissione (TX), in cui dette funzioni di edge tapering RX e TX possono essere una stessa ed unica funzione di edge tapering o funzioni di edge tapering diverse (ad esempio, una ottimizzata per la ricezione e una ottimizzata per la trasmissione).
Ad esempio, l'equazione per calcolare valori di campo elettrico sul piano focale in trasmissione pu? essere modificata vantaggiosamente per tenere in considerazione una edge tapering desiderata:
dove il termine aggiuntivo ? la funzione di rastremazione del campo elettrico sull'apertura di antenna.
Introduzione della funzione di edge tapering (delle funzioni di edge tapering) non ha alcun impatto sulla capacit? di correzione degli errori di riflettore.
13. Uso dell'invenzione a bordo di satelliti L'antenna a riflettore secondo la presente invenzione pu? essere usata vantaggiosamente anche a bordo dei satelliti (in particolare satelliti LEO, ma anche satelliti MEO e GEO). Infatti, l'antenna a riflettore secondo la presente invenzione consente di ottenere una copertura orientabile ottimizzata, lunghezze focali equivalenti elevate e la capacit? di compensare elettronicamente distorsioni di riflettore meccaniche, caratteristiche che rendono la soluzione di antenna secondo la presente invenzione estremamente adatta per satelliti LEO, MEO e GEO.
Inoltre, la configurazione di riflettore doppio consente di avere architetture di antenna compatte e di limitare gli effetti di distorsione di un rapporto F/D basso dell'antenna.
In aggiunta, anche con un numero limitato di elementi radianti dell'array di feed, ? comunque possibile avere un numero sufficiente di gradi di libert? per generare fasci in direzioni desiderate e per ridurre al minimo l'interferenza.
Alla luce di quanto sopra, ? immediatamente evidente l'uso vantaggioso della presente invenzione anche a bordo dei satelliti LEO, MEO e GEO.
A questo riguardo, si pu? fare riferimento alla figura 18 che illustra schematicamente uno smallsat LEO (vantaggiosamente, un cubesat) 110 dotato di un'antenna a riflettore secondo la presente invenzione che include un riflettore principale 111, un sub-riflettore 112 e un array di feed 113.
14. Uso dell'invenzione per applicazioni SAR
Vale la pena notare che la presente invenzione pu? essere impiegata vantaggiosamente a bordo dei satelliti, in particolare per antenne a riflettore a bordo di carichi utili di comunicazioni o di radar ad apertura sintetica (SAR), dove una soluzione con array di feed secondo la presente invenzione consentirebbe di dispiegare l'uso di una superficie di riflettore con molteplici fasci. Infatti, l'array di feed secondo la presente invenzione, oltre generare una configurazione multi-fascio, pu? funzionare anche per compensare errori superficiali correlati al dispiegamento di antenne molto grandi.
In particolare, un impiego molto interessante della presente invenzione per antenne a bordo ? rappresentato dall'applicazione SAR. Infatti, come spiegato precedentemente, l'array di feed secondo la presente invenzione pu? non solo generare una configurazione multifascio sia in trasmissione sia in ricezione, ma pu? anche compensare errori superficiali che solitamente interessano strutture di antenna molto grandi, come ad esempio antenne a riflettore dispiegabili.
Tuttavia, a questo riguardo, vale la pena notare che, in caso di uso della presente invenzione per antenne SAR satellitari, la compensazione degli errori non pu? seguire esattamente la stessa procedura come nel caso di antenne di comunicazione, dato che l'area irradiata a terra ? molto ampia (tipicamente alcuni km) e, pertanto, il pattern di radiazione sull'antenna ricevente (ossia l'antenna SAR) ? sostanzialmente nel campo vicino dell'area della superficie terrestre illuminata. Pertanto, ? richiesta una calibrazione periodica dell'antenna a riflettore del SAR usando un riflettore ad angolo attivo disposto a terra. Infatti, in questo modo, il riflettore ad angolo attivo pu? essere usato per produrre un'onda piana nella direzione dell'antenna SAR che consenta la sua calibrazione come nel caso delle antenne di comunicazione.
A questo riguardo, la figura 19 illustra schematicamente un'antenna a riflettore singolo 200 secondo la presente invenzione di un SAR a bordo di un satellite (non mostrato per semplicit? di illustrazione), in cui detta antenna a riflettore singolo 200 include un riflettore dispiegato 201 e un array di feed 202. In aggiunta, la figura 20 mostra pattern di antenna dell'antenna a riflettore singolo 200 con e senza compensazione/correzione di errori.
15. Osservazioni finali
Da quanto sopra, le caratteristiche innovative e i vantaggi tecnici della presente invenzione sono immediatamente chiari agli esperti nella tecnica.
In particolare, vale la pena evidenziare le seguenti caratteristiche innovative della presente invenzione:
? applicazione dell'architettura di array di feed a infrastrutture di antenne a terra esistenti senza modifiche meccaniche sostanziali;
? impiego vantaggioso della presente invenzione anche a bordo di satelliti (in particolare un satellite LEO, ma anche satelliti MEO e GEO) sia per telecomunicazioni sia per applicazioni SAR;
? una metodologia per definire ampiezza e fase per ogni elemento radiante e per ogni coefficiente di ponderazione;
? capacit? di inseguimento rapida ottenuta usando un orientamento di fascio elettronico rapido dell'array di feed in combinazione con il puntamento meccanico lento, rendendo cos? possibile l'uso di antenne progettate per satelliti geostazionari per satelliti LEO senza pesanti modifiche meccaniche;
? capacit? di compensare distorsioni di antenna dovute a errori di assemblaggio e tolleranze di produzione per ottenere sempre le prestazioni massime, usando una tecnica di stima originale dei coefficienti di ponderazione della sezione RX;
? estensione di detta tecnica anche alla sezione TX (dove non viene ricevuta alcuna onda piana) estrapolando misurazioni RX e stimando le distorsioni di apertura per la frequenza TX;
? in aggiunta, detta tecnica ? migliorata dall'applicazione di funzioni di edge tapering di riflettore predefinite, senza effetti negativi sulla capacit? di correzione degli errori di riflettore;
? una nuova tecnica di manutenzione predittiva per verificare l'antenna nel tempo, senza scansionare l'antenna ma soltanto ricevendo un'onda piana da una sorgente nota.
In conclusione, ? chiaro che ? possibile apportare numerose modifiche e varianti alla presente invenzione, tutte comprese nell'ambito di protezione dell'invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
A questo riguardo, ? importante sottolineare nuovamente il fatto che la presente invenzione pu? essere usata vantaggiosamente con ottiche sia a riflettore doppio sia a riflettore singolo, a terra e a bordo di satelliti, per telecomunicazioni e anche per applicazioni SAR.
In particolare, con riferimento specifico a un'ottica a riflettore singolo, vale la pena notare che l'uso combinato di un puntamento di fascio elettronico rapido e fine e un puntamento di antenna meccanico lento e grossolano, la capacit? dell'array di feed di compensare distorsioni di riflettore e di applicare funzioni di edge tapering predefinite, l'uso di molteplici array di feed per formare sottosistemi di antenna diversi sono caratteristiche possono essere impiegate vantaggiosamente con un'ottica a riflettore singolo, sia in una stazione di terra per satelliti LEO/MEO/GEO sia a bordo di un satellite di telecomunicazioni/SAR.
Inoltre, vale la pena notare anche che la presente invenzione pu? essere impiegata vantaggiosamente anche per terminali di terra generici per comunicazioni satellitari (ad esempio, terminali di comunicazioni satellitari installati su treni).

Claims (20)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) per antenne a riflettore (4, 5, 100, 200), in cui detto array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) ? progettato per essere installato in un'antenna a riflettore (4, 5, 100, 200) dotata di un'ottica a riflettore singolo o doppio ed include: ? un array radiante (30) che ? disposto in una regione focale dell'ottica a singolo/doppio riflettore ed ? azionabile per trasmettere e ricevere segnali a radiofrequenza; ? mezzi digitali di formazione del fascio (32, 33); ? mezzi di conversione di ricezione (34) che sono collegati tra l'array radiante (30) ed i mezzi digitali di formazione del fascio (32) e sono progettati per - applicare una conversione in riduzione di frequenza ed una conversione analogico-digitale a segnali a radiofrequenza in ingresso ricevuti dall'array radiante (30) ottenendo in questo modo segnali digitali in ingresso, e - fornire ai mezzi digitali di formazione del fascio (32) i segnali digitali in ingresso; e ? mezzi di conversione di trasmissione (35) che sono collegati tra l'array radiante (30) ed i mezzi digitali di formazione del fascio (33) e sono progettati per - applicare una conversione digitale-analogica ed una conversione in incremento di frequenza a segnali digitali in uscita generati dai mezzi digitali di formazione del fascio (33) ottenendo in questo modo segnali a radiofrequenza in uscita, e - fornire all'array radiante (30) i segnali a radiofrequenza in uscita che devono essere trasmessi da detto array radiante (30); caratterizzato dal fatto che i mezzi digitali di formazione del fascio (32, 33) sono configurati per: ? elaborare i segnali digitali in ingresso usando una matrice di ricezione definita sulla base di - una prima matrice per il puntamento del fascio in ricezione ed - una seconda matrice per compensare errori in ricezione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore; e ? generare i segnali digitali in uscita usando una matrice di trasmissione definita sulla base di - una terza matrice per il puntamento del fascio in trasmissione e - una quarta matrice relativa a errori in trasmissione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore; in cui detta seconda e detta quarta matrice sono calcolate sulla base di valori di campo elettrico misurati dall'array radiante (30) nella regione focale.
  2. 2. L?array di feed della rivendicazione 1, in cui: ? la seconda matrice ? calcolata per compensare errori in ricezione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore e anche per applicare una prima funzione di edge tapering da usare in ricezione; e ? la quarta matrice ? progettata per tenere conto di errori in trasmissione dovuti all'ottica a singolo/doppio riflettore e anche per applicare una seconda funzione di edge tapering da usare in trasmissione.
  3. 3. L?array di feed secondo la rivendicazione 1 o 2, configurato per calcolare la seconda matrice: ? misurando valori complessi di campo elettrico nella regione focale per mezzo dell'array radiante (30); ? calcolando fasi di campo complesso coniugato sulla base dei valori complessi di campo elettrico misurati nella regione focale; e ? calcolando la seconda matrice sulla base delle fasi di campo complesso coniugato calcolate; detto array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) essendo configurato per calcolare la quarta matrice: ? stimando sfasamenti legati a distorsioni dell'ottica a singolo/doppio riflettore sulla base dei valori complessi di campo elettrico misurati nella regione focale; e ? calcolando la quarta matrice sulla base degli sfasamenti stimati.
  4. 4. L?array di feed secondo una qualsiasi rivendicazione 1-3, in cui l'array radiante (30) include una pluralit? di elementi radianti (31) azionabili sia in ricezione sia in trasmissione, ed in cui per ogni elemento radiante (31): ? la prima matrice include un corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in ricezione da applicare ad un segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante (31); ? la seconda matrice include un corrispondente coefficiente di correzione di errori di riflettore da applicare al segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante (31); ? la matrice di ricezione include un corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione da applicare al segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante (31), in cui detto corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione ? definito sulla base di detto corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in ricezione e di detto corrispondente coefficiente di correzione di errori di riflettore; ? i mezzi digitali di formazione del fascio (32) sono configurati per elaborare il segnale digitale in ingresso proveniente da detto elemento radiante (31) applicando ad esso il corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione; ? la terza matrice include un corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in trasmissione da applicare ad un segnale digitale in uscita destinato ad essere trasmesso da detto elemento radiante (31); ? la quarta matrice include un corrispondente coefficiente legato a errori di riflettore da applicare al segnale digitale in uscita destinato ad essere trasmesso da detto elemento radiante (31); ? la matrice di trasmissione include un corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione da applicare al segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto elemento radiante (31), in cui detto corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione ? definito sulla base di detto corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in trasmissione e di detto corrispondente coefficiente legato a errori di riflettore; e ? i mezzi digitali di formazione del fascio (33) sono configurati per generare il segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto elemento radiante (31) applicando il corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione.
  5. 5. L?array di feed della rivendicazione 4, comprendente per ogni elemento radiante (31): ? una rispettiva unit? di conversione di ricezione (34) che ? collegata tra detto elemento radiante (31) ed i mezzi digitali di formazione del fascio (32) ed ? progettata per - applicare un'amplificazione a basso rumore, una conversione in riduzione di frequenza e una conversione analogico-digitale a un segnale a radiofrequenza in ingresso ricevuto da detto elemento radiante (31), ottenendo in questo modo un corrispondente segnale digitale in ingresso, e - fornire ai mezzi digitali di formazione del fascio (32) detto corrispondente segnale digitale in ingresso; e ? una rispettiva unit? di conversione di trasmissione (35) che ? collegata tra detto elemento radiante (31) e i mezzi digitali di formazione del fascio (33) ed ? progettata per - applicare una conversione digitale-analogica, una conversione in incremento di frequenza e un'amplificazione ad alta potenza a un segnale digitale in uscita generato dai mezzi digitali di formazione del fascio (33), ottenendo in questo modo un corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita, e - fornire a detto elemento radiante (31) detto corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita che deve essere trasmesso da detto elemento radiante (31).
  6. 6. L?array di feed della rivendicazione 4, in cui i mezzi digitali di formazione del fascio includono mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) e mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33), e in cui l'array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) include per ogni elemento radiante (31): ? una rispettiva unit? di conversione di ricezione (34) che ? collegata tra detto elemento radiante (31) ed i mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) ed ? progettata per - applicare un'amplificazione a basso rumore, una conversione in riduzione di frequenza e una conversione analogico-digitale a un segnale a radiofrequenza in ingresso ricevuto da detto elemento radiante (31), ottenendo in questo modo un corrispondente segnale digitale in ingresso, e - fornire ai mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) detto corrispondente segnale digitale in ingresso; ed ? una rispettiva unit? di conversione di trasmissione (35) che ? collegata tra detto elemento radiante (31) ed i mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33) ed ? progettata per - applicare una conversione digitale-analogica, una conversione in incremento di frequenza e un'amplificazione ad alta potenza a un segnale digitale in uscita generato dai mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33), ottenendo in questo modo un corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita, e - fornire a detto elemento radiante (31) detto corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita che deve essere trasmesso da detto elemento radiante (31).
  7. 7. L?array di feed secondo una qualsiasi rivendicazione 1-3, in cui l'array radiante (30) include una pluralit? di primi elementi radianti azionabili in ricezione e una pluralit? di secondi elementi radianti azionabili in trasmissione; in cui per ogni primo elemento radiante: ? la prima matrice include un corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in ricezione da applicare a un segnale digitale in ingresso proveniente da detto primo elemento radiante; ? la seconda matrice include un corrispondente coefficiente di correzione di errori di riflettore da applicare al segnale digitale in ingresso proveniente da detto primo elemento radiante; ? la matrice di ricezione include un corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione da applicare al segnale digitale in ingresso proveniente da detto primo elemento radiante, in cui detto corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione ? definito sulla base di detto corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in ricezione e di detto corrispondente coefficiente di correzione di errori di riflettore; e ? i mezzi digitali di formazione del fascio (32) sono configurati per elaborare il segnale digitale in ingresso proveniente da detto primo elemento radiante applicando il corrispondente coefficiente di pesatura in ricezione ad esso; e in cui per ogni secondo elemento radiante: ? la terza matrice include un corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in trasmissione da applicare a un segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto secondo elemento radiante; ? la quarta matrice include un corrispondente coefficiente legato a errori di riflettore da applicare al segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto secondo elemento radiante; ? la matrice di trasmissione include un corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione da applicare al segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto secondo elemento radiante, in cui detto corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione ? definito sulla base di detto corrispondente coefficiente di puntamento del fascio in trasmissione e di detto corrispondente coefficiente legato a errori di riflettore; e ? i mezzi digitali di formazione del fascio (33) sono configurati per generare il segnale digitale in uscita destinato a essere trasmesso da detto secondo elemento radiante applicando il corrispondente coefficiente di pesatura in trasmissione.
  8. 8. L?array di feed della rivendicazione 7, comprendente: ? per ogni primo elemento radiante, una rispettiva unit? di conversione di ricezione (34) che ? collegata tra detto primo elemento radiante ed i mezzi digitali di formazione del fascio (32) e che ? progettata per - applicare un'amplificazione a basso rumore, una conversione in riduzione di frequenza e una conversione analogico-digitale a un segnale a radiofrequenza in ingresso ricevuto da detto primo elemento radiante, ottenendo in questo modo un corrispondente segnale digitale in ingresso, e - fornire ai mezzi digitali di formazione del fascio (32) detto corrispondente segnale digitale in ingresso; e, ? per ogni secondo elemento radiante, una rispettiva unit? di conversione di trasmissione (35) che ? collegata tra detto secondo elemento radiante ed i mezzi digitali di formazione del fascio (33) e che ? progettata per - applicare una conversione digitale-analogica, una conversione in incremento di frequenza e un'amplificazione ad alta potenza a un segnale digitale in uscita generato dai mezzi digitali di formazione del fascio (33), ottenendo in questo modo un corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita, e - fornire a detto secondo elemento radiante detto corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita che deve essere trasmesso da detto secondo elemento radiante.
  9. 9. L?array di feed della rivendicazione 7, in cui i mezzi digitali di formazione del fascio includono mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) e mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33), e in cui l'array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) include: ? per ogni primo elemento radiante, una rispettiva unit? di conversione di ricezione (34) che ? collegata tra detto primo elemento radiante ed i mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) e che ? progettata per - applicare un'amplificazione a basso rumore, una conversione in riduzione di frequenza e una conversione analogico-digitale a un segnale a radiofrequenza in ingresso ricevuto da detto primo elemento radiante, ottenendo in questo modo un corrispondente segnale digitale in ingresso, e - fornire ai mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) detto corrispondente segnale digitale in ingresso; e, ? per ogni secondo elemento radiante, una rispettiva unit? di conversione di trasmissione (35) che ? collegata tra detto secondo elemento radiante ed i mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33) e che ? progettata per - applicare una conversione digitale-analogica, una conversione in incremento di frequenza e un'amplificazione ad alta potenza a un segnale digitale in uscita generato dai mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33), ottenendo in questo modo un corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita, e - fornire a detto secondo elemento radiante detto corrispondente segnale a radiofrequenza in uscita che deve essere trasmesso da detto secondo elemento radiante.
  10. 10. L?array di feed secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5 o 7-8, in cui i mezzi digitali di formazione del fascio (32, 33) comprendono una o pi? reti di formazione del fascio basate su tecnologia/tecnologie Field Programmable Gate Array (FPGA) e/o Application-Specific Integrated Circuit (ASIC).
  11. 11. L?array di feed secondo la rivendicazione 6 o 9, in cui i mezzi digitali di formazione del fascio in ricezione (32) comprendono una o pi? prime reti di formazione del fascio basate su tecnologia/tecnologie Field Programmable Gate Array (FPGA) e/o Application-Specific Integrated Circuit (ASIC); ed in cui i mezzi digitali di formazione del fascio in trasmissione (33) comprendono una o pi? seconde reti di formazione del fascio basate su tecnologia/tecnologie Field Programmable Gate Array (FPGA) e/o Application-Specific Integrated Circuit (ASIC).
  12. 12. Antenna a riflettore (4, 5, 100, 200) progettata per essere installata in una stazione di terra per satelliti o a bordo di un satellite, provvista di un'ottica a riflettore singolo o doppio e dotata dell'array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) come rivendicato in una qualsiasi rivendicazione precedente.
  13. 13. L?antenna a riflettore della rivendicazione 12, comprendente un sistema di puntamento meccanico azionabile per eseguire un puntamento meccanico dell'antenna a riflettore (4, 5, 100, 200); in cui l'array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) ? configurato per eseguire, tramite i mezzi digitali di formazione del fascio (32, 33), un puntamento elettronico del fascio coordinato con il puntamento meccanico.
  14. 14. L?antenna a riflettore della rivendicazione 13, in cui il sistema di puntamento meccanico ? azionabile per eseguire un puntamento meccanico lento e grossolano in elevazione dell'antenna a riflettore (4, 5, 100, 200); in cui l'array di feed (3, 44, 45, 54, 55, 113, 202) ? configurato per eseguire, tramite i mezzi digitali di formazione del fascio (32, 33), un puntamento elettronico multi-fascio rapido e fine in azimut ed in elevazione.
  15. 15. L?antenna a riflettore secondo una qualsiasi rivendicazione 12-14, provvista di un'ottica a doppio riflettore che include: ? un singolo riflettore principale (41, 51), e ? un singolo sub-riflettore o una pluralit? di subriflettori (42, 43, 52, 53); l'antenna a riflettore (4, 5) comprendendo una pluralit? di array di feed (44, 45, 54, 55), ciascuno dei quali ? disposto rispetto a una rispettiva porzione del singolo sub-riflettore, o rispetto a un rispettivo subriflettore della pluralit? di sub-riflettori (42, 43, 52, 53), in modo tale da formare, insieme a una corrispondente porzione del singolo riflettore principale (41, 51), un rispettivo sottosistema di antenna a doppio riflettore (46, 47, 56, 57).
  16. 16. L?antenna a riflettore secondo una qualsiasi rivendicazione 12-14, provvista di un'ottica a singolo riflettore che include un singolo riflettore; l'antenna a riflettore includendo una pluralit? di array di feed, ciascuno dei quali ? disposto rispetto a una rispettiva porzione del singolo riflettore in modo tale da formare con essa un rispettivo sottosistema di antenna a singolo riflettore.
  17. 17. L?antenna a riflettore secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui i differenti sottosistemi di antenna a singolo/doppio riflettore sono: ? configurati per funzionare a bande di frequenza diverse; e/o ? progettati per puntare verso regioni di copertura diverse.
  18. 18. Stazione di terra per satelliti, equipaggiata con l'antenna a riflettore (4, 5, 100) come rivendicata in una qualsiasi rivendicazione 12-17.
  19. 19. Satellite (110) equipaggiato con l'antenna a riflettore (200) come rivendicata in una qualsiasi rivendicazione 12-17.
  20. 20. Sistema radar ad apertura sintetica satellitare equipaggiato con l'antenna a riflettore (200) come rivendicata in una qualsiasi rivendicazione 12-17.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3840118A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-23 Airbus Defence and Space Limited Multibeam antenna
WO2021217219A1 (en) * 2020-05-01 2021-11-04 Fleet Space Technologies Pty Ltd Antenna and antenna systems for leo satellite communication
US11909126B2 (en) * 2021-12-17 2024-02-20 The Boeing Company Optical system for enhanced wide scan capability of array antennas
CN116366109A (zh) * 2021-12-28 2023-06-30 复旦大学 一种多层智能超表面装置以及波束成形方法
USD1044833S1 (en) * 2022-03-29 2024-10-01 Tmy Technology Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD1044834S1 (en) * 2022-03-29 2024-10-01 Tmy Technology Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD1046883S1 (en) * 2022-03-29 2024-10-15 Tmy Technology Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD1046884S1 (en) * 2022-04-25 2024-10-15 Tmy Technology Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD1048052S1 (en) * 2022-05-23 2024-10-22 Tmy Technology Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4586051A (en) 1982-03-10 1986-04-29 Agence Spatiale Europeenne Reflector distortion compensation system for multiple-beam wave satellite antennas
WO2018190794A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-18 Viasat, Inc. Coverage area adjustment to adapt satellite communications

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602008002715D1 (de) * 2007-03-03 2010-11-04 Astrium Ltd Satelliten-strahlrichtfehlerkorrektur in einer digitalen strahlformungsarchitektur

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4586051A (en) 1982-03-10 1986-04-29 Agence Spatiale Europeenne Reflector distortion compensation system for multiple-beam wave satellite antennas
WO2018190794A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-18 Viasat, Inc. Coverage area adjustment to adapt satellite communications

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CENTURELI ET AL.: "Feed Array Metrology and Correction Layer for Large Antenna Systems in ASIC Mixed Signal Technology", MODELING, SYSTEMS ENGINEERING, AND PROJECT MANAGEMENT FOR ASTRONOMY VI, PROC. OF SPIE, vol. 9150, 4 August 2014 (2014-08-04), XP060038303, DOI: 10.1117/12.2051302
CENTURELI F ET AL: "Feed array metrology and correction layer for large antenna systems in ASIC mixed signal technology", PROCEEDINGS OF SPIE, IEEE, US, vol. 9150, 4 August 2014 (2014-08-04), pages 91500F - 91500F, XP060038303, ISBN: 978-1-62841-730-2, DOI: 10.1117/12.2051302 *
F. CENTURELI ET AL., FEED ARRAY METROLOGY AND CORRECTION LAYER FOR LARGE ANTENNA SYSTEMS IN ASIC MIXED SIGNAL TECHNOLOGY
M. COOLEY'S: "Phased Array-Fed Reflector (PAFR) Antenna Architectures for Space-Based Sensors", 2015 IEEE AEROSPACE CONFERENCE, vol. 7, 14 March 2015 (2015-03-14)

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