ANTENA MULTIBANDA TIPO PARCHE CON SISTEMA DE ALIMENTACIÓN CRUZADA.

Antena multibanda tipo parche con sistema de alimentación cruzada.

Comprende una pluralidad de capas

(C1...Cn) apiladas entre sí formando múltiples cavidades dieléctricas internas dispuestas sobre el plano de masa de la antena, un primer parche (P1), fijado en la capa superior de dicha pila de capas (C1...Cn), que incluye al menos dos líneas de transmisión alargadas (A) con al menos una zona de intersección, y están alimentadas eléctricamente por los extremos de dichas líneas de transmisión (A).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331724.

Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CAMPS CARMONA,ADRIANO JOSE, ONRUBIA IBÁÑEZ,Raul.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Disposiciones para el funcionamiento simultáneo... > H01Q5/10 (Antenas resonantes)
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ANTENA MULTIBANDA TIPO PARCHE CON SISTEMA DE ALIMENTACIÓN CRUZADA.

Fragmento de la descripción:

Antena multibanda tipo parche con sistema de alimentación cruzada.

Campo de la invención La presente invención concierne en general al campo de las antenas, y en particular a una antena multibanda, de tipo parche, que comprende una pluralidad de capas apiladas entre sí. 5

Estado de la técnica

Una innovación en el campo de las antenas multibanda, por ejemplo para sistemas de navegación GPS, se ha obtenido en la utilización de antenas formadas por diferentes capas entre sí, en las cuales las diferentes capas de la estructura pueden trabajar en diferentes bandas de frecuencia. 10

En algunos casos se requiere que el tamaño de la antena sea lo más reducido posible, como para la realización de agrupaciones de antenas con pequeñas separaciones entre elementos (por ejemplo, para evitar lóbulos de difracción) . En estos casos es necesario el uso de materiales dieléctricos entre las múltiples capas de la antena.

Algunos estudios científicos dan a conocer algunas implementaciones particulares de este tipo 15 de antenas, por ejemplo, Yijun Zhou et al ‘A Novel 1.5” Quadruple Antenna forTri-Band GPS Applications; Zhou, Y et al ‘Dual Band Proximity-Fed Stacked Patch Antenna for Tri-Band GPS Applications; o F. Zhao et al ‘A circularly polarized aperture stacked patch microstrip antenna for L band’.

No obstante, los citados estudios conducen a implementaciones de antenas de elevada 20 complejidad, dificultando así su fabricación y/o obteniendo pérdidas óhmicas elevadas.

Por otro lado, existen también algunas antenas comerciales en el mercado, tales como las comercializadas bajo las marcas JavaD Triant, JavaD G3T o las Antcom 42GNSSA-XT-1, 52GNSSA-XT-1, TW3870 y 53G1215A-XT-1, si bien ninguna de ellas permite alcanzar las características técnicas que la antena propuesta en la presente invención. Por ejemplo, en 25 comparación con las antenas de JavaD, la antena propuesta presenta valores superiores de eficiencia y de relación axial, siendo mucho mejor para aplicaciones de polarimetría. Por otro lado, en comparación con la antena de Antcom los valores de eficiencia medidos y la directividad son más elevados. En la siguiente tabla pueden observarse algunos de estos parámetros diferenciales entre las diferentes antenas existentes en el mercado y la antena 30 propuesta en la presente invención.

Ganancia Neta

Axial Ratio

L1

L5

L1

L5

Antena multibanda propuesta

4.96 dB

6.78 dB

< 2.4 dB

< 3.6 dB

JavaD Triant

dB

dB

dB Max.

JavaD G3T

dB

dB

dB Max.

42GNSSA-XT-1

4.5 dB

dB

dB

2. 3 dB

52GNSSA-XT-1

3.6 dB

2.4 dB

dB

0.5 dB

TW3870*

4.5 dB

dB

< 2 dB

< 2 dB

53G1215A-XT-1 *

4.7 dB

3.3 dB

dB

dB

* Comparación realizada con una antena de bandas L1 y L2 en vez de L1 y L5.

Referencias Zhou, Y.; Chen, C.; and Volakis, J.; \Dual Band Proximity-Fed Stacked Patch Antenna for Tri-Band GPS Applications, "IEEE Trans. Anten. and Propag., Vol. 55, nº 1, pp. 220-223, Januar y 2007. 5

Zhou, Y.; Koulouridis, S.; Kiziltas, G. and Volakis J.; \A Novel 1.500 Quadruple Antenna for Tri-Band GPS Applications, "IEEE Atennas and Wireless Propag. Letters, Vol. 5, pp. 224-227, 2006.

Doust, E.G.; Clenet, M.; Hemmati, V. and Wight, J.; \An Aperture-Coupled Circularly Polarized Stacked Microstrip Antenna for GPS Frequency Bands L1, L2, and L5, "Antennas and Propagation Society International Symposium, 2008. AP-S 2008. IEEE, July 2008. 10

Breve exposición de la invención A tal efecto, la invención aporta una antena multibanda, de tipo parche, comprendiendo según técnicas ya conocidas, una pluralidad de capas apiladas entre sí formando múltiples cavidades dieléctricas internas dispuestas sobre el plano de masa de la antena.Según la propuesta de esta invención, la antena incluye un primer parche, fijado en la capa superior de dicha pila de 15 capas, que incluye al menos dos líneas de transmisión alargadas con al menos una zona de intersección entre ellas, y está alimentado eléctricamente por los extremos de dichas líneas de transmisión.

Las referidas dos líneas de transmisión alargadas pueden definir, según unos ejemplos de realización, bien una cruz de brazos de iguales dimensiones, una cruz de brazos de diferentes 20 dimensiones, o incluso una configuración en ‘L’. Generalmente, la anchura de las dos líneas de transmisión será constante y sus extremos tendrán las mismas dimensiones.

Las diferentes capas apiladas entre sí están sintonizadas, cada una, a una determinada banda de trabajo. Preferiblemente, las capas más próximas al plano de masa tendrán bandas frecuenciales más bajas. Además, las capas internas de dicha pila estarán conectadas a masa 25 por su punto central.

De acuerdo a un ejemplo de realización de la invención, la capa adyacente a la citada capa superior incluye un segundo parche sintonizado en una banda de frecuencia L1 y la capa inferior a la anterior capa alimentada en la banda L1 incluye un tercer parche sintonizado en una banda de frecuencia L5. 30

Las dos antenas así construidas están polarizadas según dos polarizaciones lineales y ortogonales. Estas dos polarizaciones se pueden además combinar entre sí para obtener una polarización circular a derechas o a izquierdas. Esta combinación se realiza mediante un circuito híbrido de 90º implementado en la propia antena o como un circuito externo.

De acuerdo a un ejemplo de realización preferido de la invención, el dieléctrico utilizado en las 35 citadas cavidades dieléctricas es del tipo Rogers 4003c.

Descripción de las figuras Las anteriores y otras características y ventajas resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 es una ilustración de la antena multibanda propuesta según el ejemplo de realización 5 en la que las dos líneas de transmisión alargadas son perpendiculares, en este caso de anchura constante y definen una cruz de brazos iguales;

La Fig. 2 es una ilustración de la antena multibanda propuesta según el ejemplo de realización en la que las dos líneas de transmisión alargadas son perpendiculares, en este caso de anchura constante y definen una configuración en ‘L’; 10

La Fig. 3 muestra un corte transversal de la antena multibanda propuesta para un ejemplo de realización preferido, dónde se muestran las diferentes capas, parches y dieléctricos que pueden ser utilizados en la fabricación de la antena.

Descripción detallada de unos ejemplos de realización La presente invención incluye una pluralidad de capas C1…Cn apiladas entre sí formando 15 múltiples cavidades dieléctricas internas con el plano de masa de la antena. Dicha pluralidad de capas (C1…Cn) comprende al menos 5 capas.

De manera característica y particular de la presente invención, la antena incluye un primer parche P1, que está fijado en la capa superior C1 de dicha pila de capas C1…Cn, que incluye al menos dos líneas de transmisión alargadas A, con al menos una zona de interferencia de 20 sus trayectorias, y que está alimentado eléctricamente por los extremos de las citadas líneas de transmisión A. Dicha cruz comprende unos brazos de dimensiones de alrededor 35 milímetros de longitud y 5.5 milímetros de ancho. La última capa Cn será utilizada como plano de masa.

Con referencia a...

 


Reivindicaciones:

1. Antena multibanda, de tipo parche que comprende una pluralidad de capas (C1…Cn) apiladas entre sí formando múltiples cavidades dieléctricas internas dispuestas sobre el plano de masa de la antena, caracterizada porque comprende un primer parche (P1) , fijado en la 5 capa superior de dicha pila de capas (C1…Cn) , que incluye al menos dos líneas de transmisión alargadas (A) con al menos una zona de intersección de sus trayectorias, y está alimentado eléctricamente por los extremos de dichas líneas de transmisión (A) .

2. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque dichas dos líneas de 10 transmisión alargadas (A) son perpendiculares y definen una cruz, de brazos iguales o diferentes.

3. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque dichas dos líneas de transmisión alargadas (A) son perpendiculares y definen una configuración en “L”, de lados 15 iguales o distintos.

4. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque cada una de dicha pluralidad de capas (C1…Cn) apiladas entre sí está sintonizada a una banda de trabajo, estando situadas las capas de bandas frecuenciales más bajas más próximas al plano de masa. 20

5. Antena según la reivindicación 4, caracterizada porque las capas internas de dicha pila están conectadas a masa por su punto central.

6. Antena según la reivindicación 5, caracterizada porque la capa adyacente a dicha 25 capa superior comprende un segundo parche (P2) sintonizado en una banda de frecuencia L1 y la capa inferior a dicha capa alimentada en la banda L1 comprende un tercer parche (P3) sintonizado en una banda de frecuencia L5.

7. Antena según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho segundo parche (P2) 30 sintonizado en la banda L1 es inferior ha dicho tercer parche (P3) sintonizado en la banda L5.

8. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha pluralidad de capas (C1…Cn) generan dos polarizaciones lineales y ortogonales.

9. Antena según la reivindicación 8, caracterizada porque dichas dos polarizaciones lineales y ortogonales se pueden combinar apropiadamente utilizando un circuito híbrido de 90º para obtener polarizaciones circulares a izquierdas y/o derechas.

10. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque cada una de las cavidades 40 dieléctricas de dichas múltiples cavidades dieléctricas formadas tiene el mismo grosor.

11. Antena según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha pluralidad de capas (C1…Cn) comprende al menos 5 capas.

12. Antena según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha pluralidad de capas (C1…Cn) son de planta cuadrangular.

13. Antena según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas cavidades dieléctricas comprenden un dieléctrico Rogers 4003c. 50

14. Antena según la reivindicación 2, caracterizada porque dicha cruz comprende unos brazos de dimensiones de alrededor 35 milímetros de longitud y 5.5 milímetros de ancho.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3