ANTENA DEL TIPO SUPERFICIE(S) RADIANTE(S) PLANA(S) CONMUTABLE(S) Y TERMINAL DE COMUNICACION QUE COMPRENDE DICHA ANTENA.

Antena que comprende un plano de masa (PLM) destinado a estar en un potencial de masa y una superficie de radiación (S) destinada a estar sometida a una señal de radiofrecuencia en un punto de excitación (PE) y a estar unida a dicho plano de masa (PLM) en un punto de masa (PM),

estando constituida dicha superficie de radiación (S) por una primera zona (Z1) que incluye dicho punto de masa (PM), por una segunda zona (Z2) que incluye dicho punto de excitación (PE) y por al menos otra zona suplementaria (Z3, Zn), con dichas zonas (Z1, Z2, Z3, Zn) aisladas entre sí en continuo y acopladas a la frecuencia de funcionamiento de dicha antena a nivel de espacios formados entre sí, comprendiendo dicha antena un primer elemento de conmutación por polarización (SW1) cuyo primer borne está unido a dicha primera zona (Z1) y el segundo borne a la segunda zona (Z2) y por al menos otro elemento de conmutación por polarización (SW2, SWn-1) cuyo primer borne está unido a dicha primera zona (Z1) y el segundo borne a una de las demás zonas suplementarias (Z3, Zn), con dichas segunda zona (Z2) y dicha o dichas otras zonas suplementarias (Z3, Zn) destinadas a estar sometidas respectivamente a potenciales de polarización de dichos elementos de conmutación para dirigir el modo de conmutación de dichos elementos de conmutación (SW1, SW2, SWn-1) correspondientes, caracterizada porque la primera zona (S1) presenta un hueco donde están alojados dicha segunda zona (Z2) y al menos otra zona suplementaria (Z3, Zn) y porque al menos un espacio que conforma una hendidura saliente sin acoplamiento a la frecuencia de funcionamiento está delimitado por al menos un borde de dicha primera zona y al menos un borde de cada zona suplementaria y porque cada elemento de conmutación (SW1, SW2, SWn-1) atraviesa dicho o dichos espacios que forma(n) dicha hendidura

Antena del tipo superficie(s) radiante(s) plana(s) conmutable(s) y terminal de comunicación que comprende dicha antena.

La presente invención se refiere a una antena del tipo con superficie(s) radiante(s) plana(s) conmutable(s) y terminal de comunicación que comprende dicha antena.

En materia de telefonía móvil, existen varios estándares. El más conocido actualmente es el sistema de telefonía móvil GSM (Global System for Mobile Communication: sistema global de comunicación móvil). Este sistema se encuentra en el marco del ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Con respecto a la presente invención, prevé principalmente la transmisión en una banda de frecuencias comprendidas entre 880 y 960 MHz (en el sistema GSM denominado GSM 900) y en una banda de frecuencias comprendidas entre 1710 y 1880 MHz (en el sistema GSM denominado GSM 1800 o también DCS Digital Communication System: sistema de comunicación móvil). Este estándar se utiliza particularmente en Europa, en África, en Oriente Medio y en Asia.

Existe dos variantes del GSM 1800 y del GSM 900 de este sistema GSM estandarizado, esencialmente utilizadas en el continente de América del Norte: la primera, con el nombre de GSM1900 o PCS (Personal Communication System: sistema de comunicación personal) porque prevé la transmisión en una banda de frecuencias comprendidas entre 1850 y 1990 MHz, y la segunda, con el nombre de GSM 850 o GSM 800 para la transmisión en una banda de frecuencias comprendidas entre 823 y 894 MHz.

Existe también un estándar denominado de tercera generación y llamado UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: sistema universal de comunicación móvil). Su banda de frecuencias de transmisión es superior a las del estándar GSM.

Por la multiplicidad de estos estándares y ante la demanda muy fuerte de los usuarios de poder comunicar a partir de su terminal móvil cualquiera sea el lugar donde se encuentren en el planeta, los equipos de radio de los terminales móviles de hoy en día permiten enviar y recibir según varios de estos estándares. De este modo, los equipos de radio de los terminales denominados bibanda permiten enviar y recibir en las bandas de frecuencias del GSM 900 y del GSM 1800, los de los terminales denominados tribanda permiten enviar en las bandas de frecuencias del GSM 900, del GSM 1800 y del GSM 1900 y los de los terminales denominados cuatribanda en las cuatro bandas de frecuencia mencionadas anteriormente.

Por las mismas razones que las citadas anteriormente, los terminales que soportan el sistema UMTS de tercera generación deben comprender equipos de radio que puedan emitir y recibir a la vez en las bandas de frecuencia del sistema de telefonía móvil GSM y en las del sistema de telefonía UMTS. De este modo, deben comprender, entre otros, equipos de radiofrecuencia que puedan emitir y recibir frecuencias bajas situadas en las bandas de frecuencias respectivamente del GSM 800 y del GSM 900, frecuencias altas situadas en las bandas de frecuencias respectivamente del GSM 1800 y del GSM 1900 así como frecuencias muy altas situadas en la banda de frecuencias del sistema UMTS.

Entre los equipos de radiofrecuencia utilizados en los terminales móviles, la antena es un elemento cuyas características son primordiales para el buen funcionamiento del resto del terminal. Es conocido el uso de antenas de tipo PIFA (Planar Inverted Folded Antenna : Antena plana plegada e invertida) que dan buenos resultados de radiación en campo alejado así como una disminución de la radiación local en campo próximo comparado con él de las clásicas antenas de látigo o helicoidales. De modo general, una antena de tipo PIFA está constituida por un plano de masa y una superficie de radiación distante de dicho plano de masa. La superficie está generalmente ahuecada en uno o varios sitios de modo que forma hendiduras.

Dicha antena resuena según una o varias frecuencias donde el o los valores están determinados por las dimensiones de la superficie de radiación, por la posición y por las dimensiones de la o de dichas hendiduras, por el posicionamiento de dichas hendiduras unas con respecto a otras, etc.

Para que una antena del tipo PIFA sea efectiva en varias bandas de frecuencias, se recurre generalmente a elementos de conmutación que permiten adaptar su topología según si funciona en una banda de frecuencias, por ejemplo bajas, o en otra, por ejemplo altas. Dicha antena, en un modo de realización conocido, comprende una hendidura que sale en un borde de su superficie radiante y en cortocircuito en un punto de su longitud mediante un elemento de conmutación. Resulta que, según el modo abierto o cerrado de dicho elemento de conmutación, la longitud efectiva de la hendidura, es decir la longitud de la hendidura que interviene en la determinación de las frecuencias de resonancia de la antena, puede tener dos valores distintos. Por ejemplo, tal elemento de conmutación va a permitir modificar, por conmutación, las frecuencias de resonancia altas de la antena. La técnica anterior US 6,501,427 describe una antena patch multi-frecuencias con varias zonas periféricas que pueden ser conmutadas a una zona central de alimentación.

La Figura 1a representa el ejemplo de una antena PIFA multibanda conmutable tal como la descrita anteriormente. Dicha antena AE1 comprende un plano de masa PLM y una superficie denominada de radiación S situada en forma paralela y distante del plano de masa PLM. Dicha superficie de radiación S está perforada por un espacio que conforma la hendidura OP, que desemboca en un borde de la superficie de radiación S. La superficie de radiación S está unida al potencial de masa del plano de masa PLM mediante un punto PM denominado punto de masa y en un punto de excitación PE para ser activado mediante una señal de radiofrecuencia RF. El espacio que forma la hendidura OP está derivado a una distancia predeterminada del borde donde desemboca la hendidura OP, por un elemento de conmutación SW que presenta dos modos de funcionamiento: un modo abierto donde la impedancia en sus bornes es elevada y un modo cerrado donde la impedancia en sus bornes es baja creando entonces una derivación, a su nivel, de la hendidura OP.

En el modo abierto, el elemento de conmutación SW no tiene efecto, de modo tal que la topología equivalente de la antena AE1 es la que está representada en la Figura 1b. La antena AE1 resuena entonces según una frecuencia baja definida principalmente por la superficie delimitada por el camino más largo PA1 uniendo el punto de excitación PE al punto de masa PM, es decir por el camino que delimita la superficie de radiación S y el espacio que forma la hendidura OP con una longitud total L1. Por ejemplo, los elementos que definen dicha topología, en particular la longitud del espacio que forma la hendidura y las dimensiones de la superficie de radiación S están determinados de modo que dicha frecuencia baja esté comprendida entre 823 y 894 MHz, cubriendo así el modo GSM 800. La antena AE1 resuena igualmente a una frecuencia alta definida principalmente por el espacio que forma la hendidura OP con una longitud L1. Por ejemplo, los elementos que definen dicha topología están determinados de modo que esta frecuencia alta esté comprendida entre 1710 y 1880 MHz, cubriendo así el modo GSM1800.

En el modo cerrado, el elemento de conmutación SW deriva el espacio formando una hendidura OP con una longitud L2 desde el borde de la superficie radiante S de modo que la topología equivalente de la antena AE1 es ahora la que está representada en la Figura 1c. En este caso, la antena AE1 resuena entonces según una frecuencia baja definida principalmente por la superficie delimitada por el camino más largo PA2 que une el punto de excitación PE al punto de masa PM, más corto que el camino PA1, de modo que esta frecuencia es más alta que anteriormente: está comprendida ahora entre 880 y 960 MHz cubriendo así el GSM 900. La antena AE1 resuena igualmente a una frecuencia alta definida principalmente por el espacio que forma la hendidura OP con una longitud efectiva L2 más corta que la longitud L1, de modo que la frecuencia alta es ahora más alta, por ejemplo comprendida entre 1850 y 1990 MHz, cubriendo así el modo GSM1900.

De este modo, la antena AE1 tal como está representada en la Figura 1a resuena en dos bandas de frecuencias bajas situadas por ejemplo, en torno a 800 y 900 MHz y dos bandas de frecuencias altas en torno a 1800 y 1900 MHz.

Por otra parte, para evaluar la eficacia de una antena, se mide comúnmente el Porcentaje de Ondas Estacionarias (TOS), es decir la relación de la amplitud de una onda emitida...

1. Antena que comprende un plano de masa (PLM) destinado a estar en un potencial de masa y una superficie de radiación (S) destinada a estar sometida a una señal de radiofrecuencia en un punto de excitación (PE) y a estar unida a dicho plano de masa (PLM) en un punto de masa (PM), estando constituida dicha superficie de radiación (S) por una primera zona (Z₁) que incluye dicho punto de masa (PM), por una segunda zona (Z₂) que incluye dicho punto de excitación (PE) y por al menos otra zona suplementaria (Z₃, Z_n), con dichas zonas (Z₁, Z₂, Z₃, Z_n) aisladas entre sí en continuo y acopladas a la frecuencia de funcionamiento de dicha antena a nivel de espacios formados entre sí, comprendiendo dicha antena un primer elemento de conmutación por polarización (SW₁) cuyo primer borne está unido a dicha primera zona (Z₁) y el segundo borne a la segunda zona (Z₂) y por al menos otro elemento de conmutación por polarización (SW₂, SW_n-1) cuyo primer borne está unido a dicha primera zona (Z₁) y el segundo borne a una de las demás zonas suplementarias (Z₃, Z_n), con dichas segunda zona (Z₂) y dicha o dichas otras zonas suplementarias (Z₃, Z_n) destinadas a estar sometidas respectivamente a potenciales de polarización de dichos elementos de conmutación para dirigir el modo de conmutación de dichos elementos de conmutación (SW₁, SW₂, SW_n-1) correspondientes, caracterizada porque la primera zona (S₁) presenta un hueco donde están alojados dicha segunda zona (Z₂) y al menos otra zona suplementaria (Z₃, Z_n) y porque al menos un espacio que conforma una hendidura saliente sin acoplamiento a la frecuencia de funcionamiento está delimitado por al menos un borde de dicha primera zona y al menos un borde de cada zona suplementaria y porque cada elemento de conmutación (SW₁, SW₂, SW_n-1) atraviesa dicho o dichos espacios que forma(n) dicha hendidura.

2. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos elementos de conmutación son diodos, con los bornes de dichos elementos de conmutación unidos a la primera zona (Z₁) que es el cátodo y los demás bornes unidos a la segunda zona (Z₂) o a una de dichas zonas suplementarias (Z₃, Z_n) que es el ánodo.

3. Antena según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el equipamiento de la zona (Z₁) en relación con dicha o cada zona suplementaria (Z₃, Z_n-1) es tal que el punto de aplicación del potencial de polarización del elemento de conmutación (SW) correspondiente está cerca geográficamente de dicho punto de masa (PM).

4. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el espacio que forma una hendidura (OP) sale por uno de sus extremos en un borde de la superficie de radiación (S), y porque dicho primer elemento de conmutación (SW₁) atraviesa dicho espacio que forma una hendidura (OP) a nivel de dicho extremo, y un segundo elemento de conmutación (SW₂) atraviesa dicho espacio (OP) distante de dicho extremo.

5. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el espacio que forma una hendidura (OP) desemboca por sus dos extremos en dos bordes de la superficie de radiación (S) y porque dicho primer elemento de conmutación (SW₁) y un segundo elemento de conmutación (SW₂) atraviesan dicho espacio (OP) respectivamente a nivel de dichos extremos.

6. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos una de dichas zonas (Z₁, Z₂, Z₃, Z_n) está subdividida en al menos dos subzonas (Z₁₁, Z₁₂, Z₂₁, Z₂₂) separadas entre sí por un espacio que forma una hendidura o una parte de hendidura y unidas entre sí por un elemento de unión continuo.

7. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una zona (Z₂, Z₃, Z_n) otra que la primera zona (Z₁) está subdividida en una primera subzona (Z₂₁) y un segunda subzona (Z₂₂) separadas entre sí por un espacio que forma una hendidura o una parte de hendidura y unidas entre sí por un elemento de unión continuo, porque la primera zona (Z₁) está ahuecada con otro espacio que forma una hendidura (OP1) que sale en dicho espacio que forma la hendidura (OP) y dicha segunda subzona de dicha zona subdividida adyacente con dicha hendidura (OP1), y porque un elemento de conmutación atraviesa dicho otro espacio que forma una hendidura (OP1), con su ánodo unido a la segunda subzona (Z₂₂) de dicha zona subdividida y su cátodo a dicha primera zona (Z₁).

8. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada uno de los elementos de conmutación es un diodo y porque un elemento de impedancia sintonizada a la impedancia parásita de diodo está asociado en paralelo con cada uno de los elementos de conmutación.

9. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el punto de mando (PC) de la o cada zona suplementaria (Z₃, Z_n) está unido al potencial de masa mediante un elemento capacitivo.

10. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el potencial de polarización aplicado a la segunda zona (Z₂) está superpuesto a la señal de radio frecuencia.

11. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque, para estar acopladas a la frecuencia de funcionamiento de dicha antena, dos zonas (Z₁, Z₂, Z₃, Z_n) se solapan parcialmente estando a la vez separadas entre sí por un espacio.

12. Terminal de comunicación móvil caracterizado porque comprende una antena según una de las reivindicaciones anteriores.