Antena.

Una antena en F invertida (20) que comprende:

un plano de referencia conductor

(204);

una lámina poligonal conductora (202) dispuesta opuesta al plano de referencia (204); y

una sección de alimentación (206) que se extiende desde el plano de referencia (204) a la lámina (202) y está acoplada al plano de referencia (204) y a la lámina (202), en donde al menos una parte (206a) de la sección de alimentación (206) está inclinada respecto al plano de referencia (204);

en donde la sección de alimentación (206) comprende:

una línea de transmisión configurada para contener y guiar una señal de alimentación entre un primer conductor (208b) y un segundo conductor (208a), en donde el primer conductor (208b) es para proporcionar la señal de alimentación a la lámina (202), y el segundo conductor (208a) está conectado al plano de referencia (204).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP1999/003715.

Solicitante: NOKIA CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Finlandia.

Dirección: Karakaari 7 02610 Espoo FINLANDIA.

Inventor/es: JOHNSON, ALAN, MODRO,J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Antenas eléctricamente cortas teniendo unas dimensiones... > H01Q9/04 (Antenas resonantes)
  • 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... > Antenas eléctricamente cortas teniendo unas dimensiones... > H01Q9/40 (Elemento que tiene una superficie radiante extendida)

PDF original: ES-2532724_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Antena

Esta invención se refiere a antenas y, en particular, a antenas de placas planas o antenas planas.

A medida que las tecnologías electrónica y de comunicaciones han avanzado, se ha producido un impulso para aumentar el rendimiento y disminuir el tamaño de los dispositivos de consumo. En particular, en el campo de las comunicaciones móviles, ha habido una demanda continua de dispositivos de comunicaciones cada vez más pequeños, tales como teléfonos, ordenadores y organizadores personales, pero sin una disminución en el rendimiento.

Una de las áreas en las que los objetivos de tamaño y peso pueden ser contrarios a los objetivos de diseño de rendimiento es en el diseño de antenas. El rendimiento de una antena se puede medir mediante diversos parámetros tales como ganancia, tasa de absorción específica (SAR), ancho de banda de impedancia e impedancia de entrada. Convencionalmente, los teléfonos móviles se han proporcionado con una antena de varilla. Estas proporcionan un buen rendimiento en relación con el coste. Sin embargo, como las antenas se extienden desde la carcasa del dispositivo, son propensas a la rotura. Además, cuando el tamaño de una antena de varilla disminuye, también disminuye la ganancia, lo cual es indeseable. Cuando los dispositivos de comunicación se hacen más pequeños, las antenas de varilla son, por lo tanto, poco probables que proporcionen una solución de antena conveniente.

Es deseable, por lo tanto, desarrollar una antena que pueda estar situada dentro del dispositivo. Un ejemplo de esta antena es una placa plana o antena de perfil bajo, tal como antenas planas en F invertidas (PIFAs) que son bien conocidos en la técnica de las antenas. Una PIFA comprende una lámina conductora plana soportada a una altura por encima de un plano de tensión de referencia, tal como un plano de conexión a tierra. La lámina puede estar separada del plano de tensión de referencia mediante un dieléctrico de aire o soportada por un dieléctrico sólido. Una esquina de la lámina está acoplada a la conexión a tierra a través de un talón de conexión a tierra y proporciona una carga inductiva a la lámina. La lámina está diseñada para tener una longitud eléctrica de tt/4 a la frecuencia operativa deseada. Una alimentación está acoplada a un borde de la lámina plana adyacente a la esquina de conexión a tierra. La alimentación puede comprender el conductor interno de una línea coaxial. El conductor externo de la línea coaxial termina en y está acoplado al plano de conexión a tierra. El conductor interno se extiende a través del plano de conexión a tierra, a través del dieléctrico (si está presente) y a la lámina de la radiación. Como tal, la alimentación está protegida por el conductor exterior hasta el plano de conexión a tierra, pero luego se extiende, sin blindaje, a la lámina de radiación.

La PIFA forma un circuito resonante que tiene una capacitancia y una inductancia por unidad de longitud. El punto de alimentación está colocado en la lámina a una distancia desde la esquina, de tal manera que la impedancia de la antena en ese punto coincide con la impedancia de salida de la línea de alimentación, que es normalmente de 5 ohmios. El principal modo de resonancia para la PIFA es entre el cortocircuito y el borde del circuito abierto. Así, la frecuencia de resonancia soportada por la PIFA depende de la longitud de los lados de la lámina y, en menor medida, de la distancia y del espesor de la lámina.

Las antenas planas en F invertida han encontrado aplicaciones particulares en aparatos de radio portátiles, por ejemplo, radioteléfonos, organizadores personales y ordenadores portátiles. Su alta ganancia y patrones de radiación omnidireccionales son particularmente adecuados. Las antenas planas son también adecuadas para aplicaciones donde se requiere una buena selectividad de frecuencia. Además, dado que las antenas son relativamente pequeñas a frecuencias de radio, las antenas se pueden incorporar en la carcasa de un dispositivo, con lo que no distrae la apariencia estética general del dispositivo. Además, la colocación de la antena dentro de la carcasa significa que la antena es menos probable que se dañe.

Sin embargo, es difícil diseñar una antena plana que ofrezca un rendimiento comparable a la de una antena de varilla, en particular en lo que se refiere a las características de ancho de banda del dispositivo. La pérdida en una antena se debe generalmente a dos fuentes: la radiación, que es necesaria; y la energía que se almacena en la antena, que es indeseable. Las antenas planas tienen un ancho de banda de impedancia indeseablemente baja.

El documento EP924797A1 divulga una antena de micro-banda de multi-frecuencia que incluye dos zonas conectadas a un corto circuito, que consiste en dos tiras conductoras. Estas zonas están suficientemente desacopladas entre sí para permitir que se establezcan dos resonancias en dos respectivas áreas diferentes formadas por las zonas. Las resonancias son al menos aproximadamente del tipo de cuarto de onda y cada una tiene un nodo de campo eléctrico fijado por el cortocircuito. El mismo dispositivo de acoplamiento se utiliza para excitar las dos resonancias.

El documento GB 231654 proporciona una antena para su uso en un teléfono móvil que utiliza una línea de transmisión para alimentar una antena en F invertida. No enseña que el primer conductor de señal de alimentación y un segundo conductor conectado al plano de referencia deben estar dispuestos para interactuar para formar una

línea de transmisión.

La presente invención es como se establece en las reivindicaciones independientes.

De acuerdo con una realización de la invención, se proporciona una antena en F invertida que comprende un plano de referencia conductor; una lámina poligonal conductora dispuesta opuesta al plano de referencia, y una sección de alimentación que se extiende desde el plano de referencia a la lámina y acoplada al plano de referencia y a la lámina; en la que la sección de alimentación comprende un primer conductor para proporcionar una señal de alimentación a la lámina conductora, y un segundo conductor conectado al plano de referencia, y caracterizado por que el primer y segundo conductores están dispuestos para interactuar para formar una línea de transmisión para contener y guiar dicha señal de alimentación entre dichos primer y segundo conductores.

Como la sección de alimentación está dispuesta como una línea de transmisión (conocida de otra manera como una guía de onda), la energía está contenida y es guiada entre los conductores de la línea de transmisión. Esto da como resultado un factor Q bajo y, por lo tanto, un ancho de banda de impedancia más alto en comparación con las antenas planas convencionalmente alimentadas. El ancho de banda se incrementa considerablemente, mientras que conserva la eficiencia, el tamaño y la facilidad de fabricación de las antenas planas. La sección de alimentación debe ser de pérdida lo más baja posible.

Al final de la sección de alimentación adyacente al plano de referencia, la sección de alimentación tiene preferentemente una impedancia que coincide con la impedancia de la alimentación (normalmente una línea de 5 Q). Al final de la sección de alimentación adyacente a la lámina, la sección de alimentación tiene preferentemente una impedancia que coincide con la impedancia de la antena. Así, la sección de alimentación actúa como un transformador de impedancia, haciendo coincidir las características de impedancia de la alimentación en un extremo y las características de la lámina de radiación en el otro. La sección de alimentación generalmente tiene una característica de impedancia graduada a lo largo de su longitud y proporciona una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una antena en F invertida (2) que comprende:

un plano de referencia conductor (24);

una lámina poligonal conductora (22) dispuesta opuesta al plano de referencia (24); y

una sección de alimentación (26) que se extiende desde el plano de referencia (24) a la lámina (22) y está acoplada al plano de referencia (24) y a la lámina (22), en donde al menos una parte (26a) de la sección de alimentación (26) está inclinada respecto al plano de referencia (24); en donde la sección de alimentación (26) comprende:

una línea de transmisión configurada para contener y guiar una señal de alimentación entre un primer conductor (28b) y un segundo conductor (28a), en donde el primer conductor (28b) es para proporcionar la señal de alimentación a la lámina (22), y el segundo conductor (28a) está conectado al plano de referencia (24).

2. Una antena (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la sección de alimentación (26) comprende al menos dos conductores planos dispuestos paralelos entre sí, estando uno de los conductores planos (28b) conectado a la alimentación y estando el otro de los conductores (28a) conectado al plano de referencia.

3. Una antena (2) de acuerdo con la reivindicación 2, en la que la sección de alimentación (26) está conectada a la lámina conductora (22) adyacente a un borde de la misma, estando el conductor (28a) adyacente al borde conectado al plano de referencia (24) y estando el conductor (28b) alejado del borde conectado a la alimentación.

4. Una antena (2) de acuerdo con la reivindicación 3, en la que la sección de alimentación (26) está conectada adyacente a un borde de esquina de la lámina conductora (22).

5. Una antena (2) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la sección de alimentación (26) comprende una línea de cinta.

6. Una antena (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la sección de alimentación (26) comprende una microcinta.

7. Una antena (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la sección de alimentación (26) comprende una tira coplanaria.

8. Una antena (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la sección de alimentación (26) comprende una primera parte que comprende una línea de microcinta paralela al plano de referencia (24) y una segunda parte que comprende una tira coplanaria que se extiende en un ángulo desde el plano de referencia (24) a la lámina conductora (22).

9. Una antena (2) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la sección de alimentación (26) está configurada de tal manera que su impedancia varía a lo largo de su longitud.

1. Una antena (2) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la antena (2) es una antena plana en F invertida y en donde la lámina poligonal conductora (22) está dispuesta para resonar a f = nA/4, y donde n es impar.

11. Una antena (2) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la antena se fabrica usando técnicas de circuito impreso.

12. Una antena (2) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que la lámina está separada del plano de referencia mediante un dieléctrico de aire o soportado mediante un dieléctrico sólido.

13. Una antena (2) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la antena está incorporada en una carcasa de un dispositivo.

14. Un auricular de teléfono móvil que incorpora una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

15. Un dispositivo de radio portátil que incorpora una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.