Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 1. Una antena reflectarray (100) plana que comprende: - un alimentador (13) para generar ondas con una polarización circular a derechas y a izquierdas, a cada onda correspondiéndole un campo eléctrico complejo con una componente de campo eléctrico en un primer eje de coordenadas y una componente de campo eléctrico en un segundo eje ortogonal al primer eje de coordenadas; - una agrupación de celdas desfasadoras (12) dispuestas sobre una retícula (11) plana que refleja las ondas generadas por el alimentador (13), donde cada celda desfasadora (12) comprende un plano conductor (14) y una pluralidad de capas dieléctricas (15, 16) superpuestas sobre el plano conductor (14); caracterizada por quecada celda desfasadora (12) además comprende dos conjuntos superpuestos de cuatro anillos conductores concéntricos partidos en dos arcos cada conjunto, teniendo en total dieciséis arcos (21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36), donde un primer conjunto de cuatro anillos conductores partidos en dos arcos está impreso sobre una cara de una capa superior (16) de la pluralidad de capas dieléctricas (15, 16), y donde un segundo conjunto de cuatro anillos conductores partidos en dos arcos está impreso sobre la cara opuesta de la capa superior (16) o sobre una cara de una capa inferior (15) de la pluralidad de capas dieléctricas (15, 16); donde en cada celda desfasadora (12): - ocho arcos de los anillos externos (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) tienen unas longitudes para ajustar en fase las ondas generadas por el alimentador (13) que se reflejan en cada celda desfasadora (12) manteniendo el sentido de la polarización circular después de la reflexión a la frecuencia central de una primera banda de funcionamiento de la antena reflectarray, frecuencia inferior, donde: • cuatro arcos externos orientados en una primera dirección (21, 22, 23, 24), según el primer eje de coordenadas, están ajustados para controlar un desfase de la componente del campo eléctrico reflejado según el primer eje, y • cuatro arcos orientados en una segunda dirección (25, 26, 27, 28), según el segundo eje de coordenadas, están ajustados para controlar un desfase de la componente del campo eléctrico reflejado según el segundo eje, manteniendo una diferencia de 180 grados entre los desfases de las dos componentes del campo eléctrico reflejado para mantener el sentido de la polarización circular a la frecuencia inferior; - ocho arcos de los anillos internos (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) tienen unas longitudes para ajustar en fase las ondas generadas por el alimentador (13) que se reflejan en cada celda desfasadora (12) manteniendo el sentido de la polarización circular después de la reflexión a la frecuencia central de una segunda banda de funcionamiento de la antena reflectarray, frecuencia superior, donde: • cuatro arcos internos orientados en una primera dirección (29, 30, 31, 32), según el primer eje de coordenadas, están ajustados para controlar un desfase de la componente del campo eléctrico reflejado según el primer eje, y • cuatro arcos orientados en una segunda dirección (33, 34, 35, 36), según el segundo eje de coordenadas, están ajustados para controlar un desfase de la componente del campo eléctrico reflejado según el segundo eje, manteniendo una diferencia de 180 grados entre los desfases de las dos componentes del campo eléctrico reflejado para mantener el sentido de la polarización circular a la frecuencia superior; y donde en cada celda desfasadora (12): - a la frecuencia inferior, los ocho arcos de los anillos externos (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) son rotados solidariamente, formando ocho arcos externos rotados (41,42, 43, 44, 45, 46, 47, 48), aplicando la técnica de rotación variable para desviar las ondas de polarización circular a derechas e izquierdas un ángulo prefijado en direcciones opuestas con respecto a la dirección de las ondas reflejadas antes de rotar los ocho arcos de los anillos externos (21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28); - a la frecuencia superior, los ocho arcos de los anillos internos (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) son rotados solidariamente, formando ocho arcos internos rotados (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56), aplicando la técnica de rotación variable para desviar las ondas de polarización circular a derechas e izquierdas un ángulo prefijado en direcciones opuestas con respecto a la dirección de las ondas reflejadas antes de rotar los ocho arcos de los anillos externos (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36). 2. La antena reflectarray (100) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizada por queademás comprende una pluralidad de capas eléctricas adicionales que son capas de material adhesivo, capas separadoras situadas entre los anillos partidos de las celdas desfasadoras (12) y el plano conductor (14), o capas que forman un superestrato dieléctrico situado por encima de la antena reflectarray (100) a modo de radomo para proteger los anillos partidos. 3. La antena reflectarray (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queademás comprende una estructura mecánica, formada por un soporte para posicionar el alimentador (13) y por un panel estructural unido al plano conductor (14), para proporcionar rigidez mecánica. 4. La antena reflectarray (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queestá construida con materiales para aplicaciones espaciales que incluyen fibras de carbono pre-impregnadas con resinas, kapton recubierto de cobre, kaptongermanio recubierto de cobre, fibras de cuarzo pre-impregnadas con resinas de bajas pérdidas, adhesivos cualificados para aplicaciones de espacio, o una combinación de los materiales anteriores. 5. La antena reflectarray (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por que, en cada celda desfasadora (12), los ocho arcos externos rotados (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48) que se emplean para ajustar las fases en la frecuencia inferior están rotados en sentido contrario al de los ocho arcos internos rotados (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) que se emplean para ajustar las fases en la frecuencia superior, para mantener la misma dirección de apuntamiento de las ondas polarizadas circularmente a derechas en la primera banda de funcionamiento de la antena reflectarray (100) y de las ondas polarizadas circularmente a izquierdas en la segunda banda de funcionamiento de la antena reflectarray (100), y mantener la misma dirección de apuntamiento de las ondas polarizadas circularmente a izquierdas en la primera banda de funcionamiento de la antena reflectarray (100) y de las ondas polarizadas circularmente a derechas en la segunda banda de funcionamiento de la antena reflectarray (100). 6. La antena reflectarray (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por queen unas celdas elegidas aleatoriamente de entre la agrupación de celdas desfasadoras (12) situadas en una franja alrededor del borde de la retícula (11), los ocho arcos externos rotados (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48) tienen unas longitudes y unos ángulos de rotación ajustados para añadir una fase adicional de 180 grados a los desfases de las dos componentes del campo eléctrico reflejado en la segunda banda de funcionamiento de la antena reflectarray (100). 7. Un método de diseño de antenas para obtener una antena reflectarray (100) con separación de haces de polarización circular en al menos dos bandas de frecuencia, el método caracterizado por que comprende los siguientes pasos: a) definir (60) la antena reflectarray (100) en forma y dimensiones, en un sistema de coordenadas (X, Y, Z), la antena reflectarray (100) formada con una agrupación de celdas desfasadoras (12) en una retícula (11) plana periódica de período prefijado y un alimentador (13) configurado para radiar en las, al menos dos, bandas de frecuencia, ondas polarizadas circularmente a derechas y a izquierdas que inciden en las celdas desfasadoras (12), comprendiendo cada celda desfasadora (12): - un plano conductor (14), - una pluralidad de capas dieléctricas (15,16), - un primer conjunto superior de cuatro anillos conductores partidos concéntricos impreso sobre una de las caras de una capa de la pluralidad de capas dieléctricas (15,16), estando cada uno de los anillos partido en dos arcos iguales, formando ocho arcos del primer conjunto (21,22, 25, 26, 29, 30, 33, 34); - un segundo conjunto inferior de cuatro anillos conductores partidos concéntricos (23, 24, 27, 28, 31, 32, 35, 36) impreso, sobre la cara opuesta a la cara de la capa dieléctrica sobre la que está impreso el primer conjunto o sobre una cara de una capa diferente a la de la capa dieléctrica sobre la que está impreso el primer conjunto de entre la pluralidad de capas dieléctricas (15,16); b) definir (61) unas direcciones de apuntamiento de los haces de polarización circular a separar en una primera banda de funcionamiento y una segunda banda de funcionamiento, y definir una frecuencia central de la primera banda de funcionamiento y una frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento; c) a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento y a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento, determinar una distribución de unos valores de desfase (62) para ondas incidentes con polarización lineal en un primer eje (X) y polarización lineal en un segundo eje (Y) para colimar o contornear los haces de polarización circular en una dirección intermedia a las direcciones de apuntamiento de cada uno de los haces a separar, donde la distribución de desfases para la polarización lineal en el primer eje (X) difiere en 180 grados de la distribución de desfases para la polarización lineal en un segundo eje (Y), para colimar o contornear las ondas polarizadas circularmente a derechas e izquierdas que inciden sobre las celdas desfasadoras (12) de la antena reflectarray (100) manteniendo el sentido de la polarización circular después de ser reflejadas por las celdas desfasadoras (12) de la antena reflectarray (100); d) a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento, ajustar unas longitudes de unos arcos externos (63), donde los arcos externos son los arcos de mayor radio de los dos conjuntos de anillos partidos, ajustando las longitudes de un primer subconjunto de cuatro arcos externos (21,22, 23, 24) de anillos partidos orientados en la dirección del primer eje (X), siendo el desfase introducido por la celda desfasadora (12) igual al calculado en el paso c) para el caso de polarización lineal en el primer eje (X), y ajustando las longitudes de un segundo subconjunto de cuatro arcos externos (25, 26, 27, 28) en la dirección del segundo eje (Y) siendo el desfase introducido por la celda desfasadora (12) igual al calculado en el paso c) para el caso de polarización lineal en el segundo eje (Y); e) a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento, ajustar unas longitudes de unos arcos internos (64), donde los arcos internos son los arcos de menor radio de los dos conjuntos de anillos partidos, ajustando las longitudes de un primer subconjunto de cuatro arcos internos (29, 30, 31, 32) de anillos partidos orientados en la dirección del primer eje (X), siendo el desfase introducido por la celda desfasadora (12) igual al calculado en el paso c) para el caso de polarización lineal en el primer eje (X) , y ajustando las longitudes de un segundo subconjunto de cuatro arcos internos (33, 34, 35, 36) en la dirección del segundo eje (Y) siendo el desfase introducido por la celda desfasadora (12) igual al calculado en el paso c) para el caso de polarización lineal en el segundo eje (Y); f) comprobar (65A) si la diferencia, para cada celda desfasadora (12), entre los valores de desfase determinados en el paso c) y los desfases introducidos por la celda desfasadora (12) para las polarizaciones lineales en el primer eje (X) y segundo eje (Y) , a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento y a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento, es menor de un primer umbral de referencia de error de fase; g) si la diferencia comprobada en el paso f) resulta igual o mayor (65B) al primer umbral de referencia de error de fase, repetir el paso d) ajustando las longitudes del primer subconjunto y segundo subconjunto de los arcos externos (21,22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) mientras se mantienen fijas las longitudes del primer subconjunto y segundo subconjunto de los arcos internos (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36), y repetir el paso e), ajustando las longitudes del primer subconjunto y segundo subconjunto de los arcos internos (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) mientras se mantienen fijas las longitudes del primer subconjunto y segundo subconjunto de los arcos externos (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28); h) iterar los pasos f) y g) hasta que los desfases introducidos para las polarizaciones lineales en el primer eje (X) y segundo eje (Y) en cada celda desfasadora (12) difieren de los valores de desfase determinados en el paso c) en menos del primer umbral de referencia de error de fase; i) a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento y a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento, determinar unos valores de correcciones de desfase (66), en cada celda desfasadora (12), para ondas incidentes con polarización circular a derechas e izquierdas en la antena reflectarray (100) obtenida según los pasos d) a h) para separar los haces colimados o contorneados en las direcciones de apuntamiento definidas en el paso b); j) ajustar los ángulos de rotación de los arcos externos (67) para rotar solidariamente los arcos externos (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) alrededor del centro de los anillos partidos, obteniendo unos arcos de los anillos externos rotados (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48), el ángulo de rotación ajustado independientemente para cada celda desfasadora (12), siendo los valores de correcciones de desfase introducidos por los arcos de los anillos externos rotados (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48) en los desfases para polarizaciones circulares a derechas e izquierdas iguales a los que se han calculado en el paso i) de acuerdo con la técnica de rotación variable a la frecuencia central de la banda inferior; k) ajustar los ángulos de rotación de los arcos internos (68) para rotar solidariamente los arcos internos (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) alrededor del centro de los anillos partidos, obteniendo unos arcos de los anillos internos rotados (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56), el ángulo de rotación ajustado independientemente para cada celda desfasadora (12), siendo los valores de correcciones de desfase introducidos por los arcos de los anillos internos rotados (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) en los desfases para polarizaciones circulares a derechas e izquierdas iguales a los que se han calculado en el paso i) de acuerdo con la técnica de rotación variable a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento; l) ajustar las longitudes de los arcos externos rotados (69), en cada celda desfasadora (12), usando un primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’) un primer ángulo con respecto al sistema de coordenadas (X, Y, Z) del paso a), para mantener la diferencia de 180 grados entre los desfases para ondas incidentes con polarizaciones lineales a lo largo de un primer eje rotado (X’) y de un segundo eje rotado (Y’) del primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’), siendo los desfases para la polarización lineal en el primer eje rotado (X’) del primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’) igual a los desfases para la polarización lineal en el primer eje (X) definidos en el paso c), a la frecuencia central de la de la primera banda de funcionamiento; m) ajustar las longitudes de los arcos internos rotados (70), en cada celda desfasadora (12), usando un segundo sistema de coordenadas rotado (X’’, Y’’, Z’’) un segundo ángulo con respecto al sistema de coordenadas (X, Y, Z) del paso a), para mantener la diferencia de 180 grados entre los desfases para ondas incidentes con polarizaciones lineales a lo largo de un primer eje rotado (X”) y de un segundo eje rotado (Y”) del segundo sistema de coordenadas rotado (X’’, Y’’, Z’’), siendo los desfases para la polarización lineal en el primer eje rotado (X”) del segundo sistema de coordenadas rotado (X’’, Y’’, Z’’) igual a los desfases para la polarización lineal en el primer eje (X) definidos en el paso c), a la frecuencia central de la de la segunda banda de funcionamiento; n) comprobar (71A) si, para cada celda desfasadora (12), los valores de desfase para ondas incidentes con polarizaciones lineales a lo largo del primer eje rotado (X’) y del segundo eje rotado (Y’) del primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’) y los desfases para la polarización lineal en el primer eje rotado (X’) del primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’), a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento, difieren de los valores determinados en los pasos l) y c) en menos de un segundo umbral de referencia de error de fase, y si los valores de desfase para ondas incidentes con polarizaciones lineales a lo largo del primer eje rotado (X”) y del segundo eje rotado (Y”) del segundo sistema de coordenadas rotado (X’’, Y’’, Z’’) y los desfases para la polarización lineal en el primer eje rotado (X”) del segundo sistema de coordenadas rotado (X’’, Y’’, Z’’), a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento, difieren de los valores determinados en los pasos m) y c) en menos del segundo umbral de referencia de error de fase; o) si las diferencias comprobadas en el paso n) resultan iguales o mayores (71B) al segundo umbral de referencia de error de fase, repetir el paso l) ajustando a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento las longitudes de los ocho arcos externos rotados (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48) mientras se mantienen constantes las longitudes de los ocho arcos internos rotados (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56), y repetir el paso n) ajustando a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento las longitudes de los ocho arcos internos rotados (49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56) mientras se mantienen constantes las longitudes de los ocho arcos externos rotados (41,42, 43, 44, 45, 46, 47, 48); p) iterar los pasos n) y o) hasta que los desfases introducidos en cada celda desfasadora (12) para las polarizaciones en el primer eje rotado (X’) y segundo eje rotado (Y’) del primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’) a la frecuencia central de la primera banda de funcionamiento, y los desfases para las polarizaciones en el primer eje rotado (X”) y segundo eje rotado (Y”) del segundo sistema de coordenadas rotado (X’’, Y’’, Z’’) a la frecuencia central de la segunda banda de funcionamiento, difieren de los valores de desfase determinados en los pasos l) y m) en menos del segundo umbral de referencia de error de fase; q) generar (72) máscaras de fotograbado para cada uno de los dos niveles de metalización de la antena reflectarray (100) a partir de las longitudes ajustadas para los arcos y los ángulos de rotación ajustados para cada anillo partido en cada celda desfasadora (12). 8. El método de acuerdo con la reivindicación 7,caracterizado por queel paso h) además comprende reajustar en cada celda desfasadora (12) las longitudes de los ocho arcos que controlan los desfases en cada una de las bandas de frecuencia para colimar o contornear los haces de polarización circular a derechas e izquierdas en la dirección intermedia descrita en el paso c) a una frecuencia extrema superior y una frecuencia extrema inferior de cada una de las bandas de frecuencia, y el paso p) además comprende reajustar en cada celda desfasadora (12) las longitudes de los ocho arcos rotados de mayor radio considerando los desfases para las polarizaciones el primer eje rotado (X’) y segundo eje rotado (Y’) del primer sistema de coordenadas rotado (X’, Y’, Z’) a las frecuencias extremas superior e inferior de la primera banda de frecuencia, y reajustar en cada celda desfasadora (12) las longitudes de los ocho arcos rotados de menor radio considerando los desfases para las polarizaciones el primer eje rotado (X”) y segundo eje rotado (Y”) del segundo sistema de coordenadas rotado (X”, Y” , Z”) a las frecuencias extremas superior e inferior de la segunda banda de frecuencia. 9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-8,caracterizado por quela antena reflectarray (100) opera en más bandas de frecuencia adicionales y - en el paso a), se incluyen en cada celda desfasadora (12) cuatro anillos partidos concéntricos adicionales por cada banda de frecuencia adicional; - en el paso c), se determinan las distribuciones de desfases para polarización lineal en el primer eje (X) cada banda de frecuencia adicional; - después del paso e), se ajusta por cada banda de frecuencia adicional y en cada celda desfasadora (12) las longitudes de los ocho arcos correspondientes a la banda de frecuencia adicional para obtener los desfases de las polarizaciones lineales en el primer eje (X) y segundo eje (Y) que se calculan en el paso c) a una frecuencia central de la banda de frecuencia adicional; - después del paso k), por cada banda de frecuencia adicional, se rotan en cada celda desfasadora (12) los ocho arcos correspondientes a la banda de frecuencia adicional, usando un sistema de coordenadas rotado adicional, siendo las correcciones introducidas por los ocho arcos rotados en las polarizaciones circulares a derechas e izquierdas iguales a las calculadas en el paso i) según la técnica de rotación variable, a la frecuencia central de la banda de frecuencia adicional; y - después del paso m), se reajustan en cada celda desfasadora (12) las longitudes de los ocho arcos correspondientes a la banda de frecuencia adicional siendo 180 grados la diferencia entre los desfases para ondas incidentes con polarizaciones lineales a lo largo de unas direcciones ortogonales coplanares con la antena en el sistema de coordenadas rotado adicional, y siendo el desfase para la polarización lineal en cada una de las direcciones ortogonales rotadas igual al determinado en el paso c) para las direcciones no rotadas, a la frecuencia central de la banda de frecuencia adicional.
