Antena multibanda de telecomunicaciones.

Antena (50) de radiotransmisión, particularmente en el campo de las telecomunicaciones celulares, que comprende unos primeros, segundos y terceros elementos radiantes

(54, 56, 52) adecuados para funcionar respectivamente en tres bandas de frecuencias diferentes; caracterizado porque su estructura es periódica a lo largo de un eje longitudinal (61), estando alineados los primeros, segundos y terceros elementos radiantes en tres hileras paralelas al eje longitudinal (61) de la antena (50) correspondientes respectivamente a las tres bandas de frecuencias, y porque su estructura está compuesta por unos módulos rectangulares idénticos, y por que, en cada módulo rectangular de su estructura, un primer elemento radiante (54) se coloca en el centro, dos vértices vecinos están ocupados cada uno por uno de los segundos elementos radiantes (56) y los otros dos vértices están ocupados cada uno por uno de los terceros elementos radiantes (52).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E02290299.

Solicitante: ALCATEL LUCENT.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 148/152 route de la Reine 92100 Boulogne-Billancourt FRANCIA.

Inventor/es: COLOMBEL, FRANCK, PLET,JÉROME.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Detalles de dispositivos asociados a las antenas... > H01Q1/24 (con aparato receptor)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > H01Q5/00 (Disposiciones para el funcionamiento simultáneo de antenas sobre dos o más bandas de frecuencia diferentes, p. ej., disposiciones de doble banda "dual-band" o multibanda "multi-band" (combinaciones de elementos activos de antenas separados que funcionan en diferentes bandas de frecuencia y conectados a un sistema de alimentación común H01Q 21/30))

PDF original: ES-2507547_T3.pdf

 

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Antena multibanda de telecomunicaciones.
Antena multibanda de telecomunicaciones.

Fragmento de la descripción:

Antena multibanda de telecomunicaciones

La presente invención se refiere a una antena multibanda de telecomunicación, particularmente para telefonía celular. La telefonía celular utiliza diversas bandas de frecuencias que corresponden a los diferentes sistemas de telecomunicación conocidos. Actualmente se utilizan simultáneamente varios sistemas de telecomunicación, como por ejemplo el Digital Cellular System DCS (1710-1880 MHz), o el Global System for Mobile Communications GSM (870-960 MHz). Por otro lado, están en fase de instalación nuevos sistemas de telecomunicación, tal como el UMTS o Universal Mobile Telephone Service (1900-2170 MHz).

Por ello, los operadores de redes de telecomunicación deben proveerse de una red de antenas que efectúen las transmisiones de acuerdo con las diversas bandas de frecuencias utilizadas. Para ello, ciertos operadores implementan unas redes complementarias de antenas, funcionando cada una de estas redes según un sistema de telecomunicación. De ese modo, unos operadores utilizan una red de antenas GSM y una red de antenas DCS mientras instalan una red de antenas UMTS.

Sin embargo, la multiplicación de la redes de antenas implica unos costes crecientes para los operadores compra de antenas, localizaciones de emplazamientos, instalaciones así como una degradación del ambiente. Es por esto que otros operadores utilizan unas antenas que funcionan de acuerdo con varios sistemas de telecomunicación. De ese modo, el coste de instalación y la degradación del ambiente son menores.

Se utilizan entonces dos tipos de antenas:

- Un primer tipo de antena es el denominado de banda ancha: utiliza una banda de trabajo suficientemente amplia para recibir o emitir comunicaciones de acuerdo con varios sistemas de telecomunicación. Por ejemplo, una antena que utilice una banda de frecuencias comprendidas entre 870 y 1880 MHz se utiliza como antena GSM y DCS.

Un segundo tipo de antena, denominado multibanda, resultado de la combinación, en el interior de un único chasis de antena, de elementos radiantes para respectivamente varios sistemas de telecomunicación. Por ejemplo, se conocen unas antenas bi-banda GSM y DCS que comprenden unos elementos radiantes propios de cada uno de los sistemas GSM y DCS.

La figura 1 describe una antena conocida de ese tipo bi-banda, GSM y DCS. Esta antena 10 bi-banda comprende los elementos radiantes 12 que funcionan según el sistema GSM y los elementos radiantes 14 que funcionan según el sistema DCS. En una antena de ese tipo, los elementos radiantes 12 GSM están conectados a dos conectores 16 y 18 GSM que transmiten unas ondas de frecuencias comprendidas en la banda GSM. Igualmente, los elementos radiantes 14 DCS están conectados a dos conectores 20 y 22 DCS que transmiten unas ondas de frecuencias comprendidas en la banda DCS. En la figura 1, los enlaces entre estos conectores y los elementos radiantes GSM o DCS no están representados.

La utilización de dos conectores independientes que transmiten unas ondas de la misma banda de frecuencias es debida a la naturaleza de los elementos radiantes utilizados. De hecho, cada elemento radiante cuyo funcionamiento se describe por ejemplo en la patente US 6.025.798 es equivalente a dos dipolos independientes colocados a 90 grados uno del otro. De ese modo, estos elementos radiantes 40 y 44 aseguran una recepción y/o una emisión conveniente de las señales de telecomunicación cualquiera que sea la posición de una antena emisora o receptora con relación a estos elementos radiantes.

El conjunto de los elementos radiantes de la misma banda de frecuencias forma un dispositivo de transmisión. De ese modo, los elementos radiantes 12 GSM forman un dispositivo de transmisión GSM mientras que los elementos radiantes 14 DCS forman un dispositivo de transmisión DCS. Con el fin de optimizar el funcionamiento de cada uno de estos dispositivos, se tienen en cuenta dos criterios en la realización de esta antena conocida:

- Según un primer criterio, los elementos radiantes de una misma banda de frecuencias distan entre sí una longitud sensiblemente igual a 0,95 Xm, en la que X representa la longitud de onda media de la banda de frecuencias utilizada por estos elementos radiantes. De hecho, se conoce que esta disposición de los elementos radiantes favorece el funcionamiento del dispositivo así situado.

- Según un segundo criterio, los elementos radiantes de un mismo dispositivo se colocan en una misma vecindad, es decir que están enrutados de manera similar por otros elementos radiantes próximos, y por unas paredes metálicas de confinamiento cuyo papel se describe a continuación.

En el caso de una antena bi-banda, una particularidad de las longitudes de onda utilizadas facilita la realización de una antena que satisfaga estos dos criterios. La longitud de onda media Xdcs de la banda DCS es aproximadamente igual a la mitad de la longitud de onda media Xgsm de la banda GSM. Es posible de ese modo realizar una antena que tenga una estructura periódica cuyo paso sea el doble para los elementos radiantes DCS que para los elementos radiantes GSM. Gracias a esta particularidad, cualquier elemento radiante 12 GSM es equidistante de dos elementos radiantes 12 GSM, y es equidistante de dos elementos radiantes 14 DCS. Igualmente, cualquier

elemento radiante 14 DCS es equidistante de dos elementos radiantes 14 DCS.

Esta simetría en la disposición de los elementos radiantes de los dos dispositivos reduce considerablemente las consecuencias de las interferencias radioeléctricas puesto que cada elemento radiante de un mismo dispositivo es afectado por unas perturbaciones similares. Ahora bien, el funcionamiento de un dispositivo tiene unas buenas condiciones de rendimiento por ejemplo para la relación señal a ruido en tanto en cuanto los elementos radiantes de este dispositivo operen en unas condiciones similares.

Unos acoplamientos entre elementos radiantes del mismo dispositivo disminuyen sensiblemente los rendimientos de este último. Para disminuir estos acoplamientos, se confinan los elementos radiantes mediante unas paredes metálicas cuya colocación determina también diferentes características de radiación de cada dispositivo, como por ejemplo su apertura horizontal. De ese modo, estas paredes 26 perpendiculares a un eje 27 longitudinal de la antena confinan los elementos radiantes 12 GSM en el interior de recintos de forma rectangular, estando constituidos también estos recintos por unas paredes longitudinales 27a y 27b del chasis de la antena. Las paredes 26 disminuyen los acoplamientos entre estos elementos radiantes 12 GSM, incrementando de ese modo la ganancia del dispositivo GSM.

Por otro lado, la ganancia del dispositivo GSM es función también de la distancia entre las paredes laterales 27a y 27b y los elementos transmisores 12 GSM, tanto como de la altura de estas paredes 27a y 27b. Se constata que cuando los elementos radiantes 12 GSM están sensiblemente equidistantes de estas paredes 27a, 27b y 26 de confinamiento, se obtiene una configuración óptima que permite al dispositivo GSM funcionar de acuerdo con los criterios de transmisión impuestos por unos operadores. Además, el funcionamiento del dispositivo GSM se optimiza de acuerdo con el segundo criterio anteriormente mencionado puesto que todos los elementos radiantes de este dispositivo están confinados de manera similar.

Por otro lado, las paredes 26 se utilizan también conjuntamente con unas paredes 24 fijas que siguen el eje 27 de la antena para confinar los elementos radiantes 14 DCS. Este confinamiento determina unas características de funcionamiento del dispositivo DCS como su apertura horizontal o su ganancia. Sin embargo, los elementos radiantes 12 GSM se colocan también siguiendo el eje 27 de la antena. Ahora... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Antena (50) de radiotransmisión, particularmente en el campo de las telecomunicaciones celulares, que comprende unos primeros, segundos y terceros elementos radiantes (54, 56, 52) adecuados para funcionar respectivamente en tres bandas de frecuencias diferentes; caracterizado porque su estructura es periódica a lo

largo de un eje longitudinal (61), estando alineados los primeros, segundos y terceros elementos radiantes en tres hileras paralelas al eje longitudinal (61) de la antena (50) correspondientes respectivamente a las tres bandas de frecuencias, y porque su estructura está compuesta por unos módulos rectangulares idénticos, y por que, en cada módulo rectangular de su estructura, un primer elemento radiante (54) se coloca en el centro, dos vértices vecinos están ocupados cada uno por uno de los segundos elementos radiantes (56) y los otros dos vértices están ocupados 10 cada uno por uno de los terceros elementos radiantes (52).

2. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque dos elementos radiantes (52) vecinos y adecuados para funcionar en una misma banda de frecuencias están separados por una distancia de 0,95 x Xm, en la que Xm representa la longitud de onda media de la banda de frecuencias.

3. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque, en cada módulo, los segundos elementos radiantes (52) 15 y los terceros elementos radiantes (56) están colocados respectivamente en dos recintos confinados.

4. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende unos elementos radiantes (52, 54, 56) adecuados para funcionar respectivamente en la banda de frecuencias DCS, 1710-1880 MHz, la banda de frecuencias GSM, 870-960 MHz, y la banda de frecuencias UMTS, 1900-2170 MHz.

5. Antena según la reivindicación 4, caracterizada porque cada módulo comprende un elemento radiante (54) 20 GSM, un par de elementos radiantes (52) UMTS, y un par de elementos radiantes (56) DCS; estando colocados

estos dos pares de manera que definan aproximadamente un rectángulo en el centro del cual está colocado el elemento radiante (54) GSM.