ANTENA MULTICAPA DE FORMA CONSTRUCTIVA PLANAR.

Antena multicapa de forma constructiva planar, en particular antena patch,

con varias superficies y/o capas dispuestas a lo largo de un eje axial (Z) con o sin decalaje lateral entre si, con las siguientes características:

- se prevé una superficie de masa (3) eléctricamente conductora,

- se prevé una superficie emisora (7) conductora dispuesta distanciada sobre la superficie de masa (3) y que discurre esencialmente en paralelo a la misma,

- se prevé un substrato dieléctrico (5), dispuesto entre la superficie de masa (3) y la superficie emisora (7),

- la superficie emisora (7) está unida eléctricamente con una linea de alimentación (9) eléctricamente conductora,

- con un equipo de soporte (19), previsto en la cara de la superficie emisora (7) opuesta a la superficie de masa (3), y

- con un elemento patch (13) eléctricamente conductor, previsto en el lado del equipo de soporte (19) opuesto a la superficie emisora (19),

caracterizado por las siguientes características adicionales:

- el elemento patch (13) con sus zonas del borde (14) o sus tramos del borde o de pared (14) configurados alrededor o por tramos, está dispuesto con decalaje en altura por encima de la superficie emisora (7), y

- el elemento patch (13) presenta entonces un espesor o altura (114) tal que la distancia (17) que resulta entre la superficie emisora (7) y la cara inferior (13b) del elemento patch (13) o la altura (17) del equipo de soporte (19) es menor que el espesor o altura (114) del elemento patch (13)

Antena multicapa de forma constructiva planar.

La invención se refiere a una antena multicapa de forma constructiva planar según el preámbulo de la reivindicación 1.

Las antenas patch o bien las llamadas antenas de microcinta (microstrip) se conocen desde hace mucho tiempo. Las mismas incluyen usualmente una superficie de base eléctricamente conductora, un material de substrato dieléctrico dispuesto encima y una superficie emisora prevista sobre la cara superior del material de substrato dieléctrico. La superficie emisora superior se excita por lo general mediante una linea de alimentación que discurre transversalmente respecto a los antes citados planos y capas. Como cable de conexión sirve sobre todo un cable coaxial, cuyo conductor exterior está unido eléctricamente a una conexión con el conductor de masa y por el contrario el conductor interior del cable coaxial está unido eléctricamente con la superficie emisora que se encuentra arriba.

Las antenas multicapa de forma constructiva planar se conocen por ejemplo como las llamadas antenas patch "stacked" (apiladas). Mediante un tal tipo de antenas existe la posibilidad de aumentar la anchura de banda de una tal antena o bien garantizar resonancias en dos o más gamas de frecuencias. Mediante tales antenas puede mejorarse también la ganancia de la antena.

Según la publicación previa IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION (operaciones relativas a antenas y propagación) Vol. AP-27, Núm. 2, Marzo 1979, páginas 270-27 3 se describe una antena patch multicapa que permite una resonancia en dos gamas de frecuencias. Para ello presenta la antena patch por ejemplo, además de la superficie de masa que se encuentra abajo y de la superficie emisora dispuesta decalada al respecto y excitada mediante una linea de alimentación, una superficie patch dispuesta por encima de la superficie emisora con decalaje lateral al respecto. El material de substrato entre la superficie de masa y la superficie emisora, así como entre la superficie emisora y la superficie patch que se encuentra sobre la misma, está compuesto en cada caso por un substrato con la misma constante dieléctrica.

Una antena patch con capas de substrato con distintas constantes dieléctricas se conoce por ejemplo por la publicación previa IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Vol. 47, Núm. 12, Diciembre 1999, páginas 1780-1784. Como superficie de substrato superior para la capa metálica superior (superficie patch) sirve material esponjoso. La distancia entre la superficie patch superior y la superficie emisora que se encuentra debajo, corresponde a la distancia entre la superficie emisora y la superficie de masa inferior.

Por la publicación previa IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Vol. 47, Núm. 12, Diciembre 1999, páginas 1767 - 1771, entre otros, se supone conocido que mediante antenas patch multicapa puede aumentarse la ganancia de la antena.

Además, se ha dado a conocer otra antena con estructura multicapa por ejemplo por el documento US 5,880,694 A. La misma incluye una superficie de masa inferior, un cuerpo dieléctrico de soporte que se asienta encima con una superficie emisora que se encuentra sobre la cara superior. Por encima de la superficie emisora está dispuesto otro cuerpo dieléctrico, sobre el que está prevista una superficie patch eléctricamente conductora sobre el lado que se encuentra alejado de la superficie de masa inferior.

Una antena de conductor de cinta con una configuración de adaptación se ha dado a conocer además por el documento EP 1 376 758 A1. Esta publicación previa describe los más diversos ejemplos de ejecución para configuraciones de antena de conductor de cinta. En un ejemplo de ejecución se describe una antena de conductor de cinta que presenta sobre una superficie de masa un substrato escalonado con al menos un resalte con forma de cuadro que sobresale hacia arriba. Por debajo de este resalte con forma de cuadro está prevista, contigua a la superficie de masa, una escotadura en el substrato de material esponjoso, en cuya superficie delimitadora que se encuentra en la parte superior está previsto un conductor de cinta 6. Mediante el resalte resultante que sobresale en el centro con forma de escalón, resultan en dos caras opuestas escaleras más profundas y con ello talones con forma de escalera más próximos a la superficie de masa, que con el resalte que se encuentra arriba están dotadas conjuntamente, de una capa eléctricamente conductora.

En todas las configuraciones de antenas ya conocidas de este tipo es un inconveniente la configuración relativamente costosa, ya que cuando se utilizan antenas patch usuales en el mercado con una superficie de masa, un cuerpo de substrato eléctrico que se encuentra encima y una superficie emisora que se encuentra encima, siempre es costoso complementar una tal antena para formar una antena multicapa. En función de la utilización de antenas patch usuales en el mercado, que incluyen al menos una superficie de masa inferior, un substrato compuesto por un material dieléctrico, por ejemplo cerámica, y una superficie emisora que se encuentra encima, debería entonces establecerse en cada caso una capa de substrato dieléctrica, dado el caso con un espesor diferente y por ejemplo posicionarse y anclarse sobre la superficie emisora de la antena patch usual en el mercado, para disponer sobre la cara superior de esta capa de substrato dieléctrica adicional la superficie patch eléctricamente conductora. Una estructura distinta, pero igualmente muy costosa, seria por ejemplo dotar una carcasa de antena, debajo de la cual está alojada una antena patch usual en el mercado, de una superficie patch adicional eléctricamente conductora, lo cual no obstante exigirla igualmente costosas medidas constructivas adicionales.

Por el contrario, es tarea de la presente invención lograr una antena multicapa de forma constructiva planar mejorada, en particular antena patch, que para lograr las características eléctricas de por si conocidas esté dotada de un emisor patch previsto encima de la superficie emisora, y que a la vez esté constituida en su conjunto más sencilla y/o presente características eléctricas mejoradas.

La tarea se resuelve según la invención en función de las características indicadas en la reivindicación 1. Ventajosas configuraciones mejoradas de la invención se indican en las reivindicaciones subordinadas.

Con la solución correspondiente a la invención pueden realizarse numerosas ventajas.

Como ventaja esencial resulta - lo que es extremadamente sorprendente - que la antena correspondiente a la invención presenta una clara mejora de las características de antena comparada con antenas patch normales sencillas. Esto es más sorprendente por cuanto la estructura de emisión prevista arriba del todo sobre la antena patch está dispuesta a una distancia extremadamente pequeña por encima de la superficie emisora de la antena patch y a la vez puede presentar, en una forma constructiva preferente, incluso una extensión longitudinal y transversal que es mayor que la superficie emisora que se encuentra debajo. Seria de esperar precisamente en un caso así que la superficie patch que se encuentra arriba del todo influyese negativamente sobre el diagrama de emisión.

Otra ventaja esencial de la antena correspondiente a la invención es que pueden utilizarse sin problemas antenas patch usuales en el mercado con una superficie de masa y una superficie emisora y un dieléctrico que se encuentra entre las mismas, preferiblemente por ejemplo las llamadas antenas patch cerámicas, que no tienen que modificarse constructivamente. Es simplemente necesario fijar mediante una capa adecuada adhesiva y/o de fijación la estructura tridimensional eléctricamente conductora correspondiente a la invención de la superficie patch que se encuentra arriba del todo sobre una antena patch usual en el mercado.

Con otras palabras, no es necesaria ninguna estructura de soporte o cubierta adicional para sujetar esta superficie patch.

En una forma constructiva preferente de la invención, se utiliza como estructura adherente entre una antena patch usual en el mercado y el elemento patch tridimensional eléctricamente conductor que se encuentra arriba del todo, una capa de adherencia en forma de una banda adhesiva que pega por los dos lados o en forma de un equipo de pegado o de adherencia comparable, con lo que es posible una fijación sin problemas del elemento patch que se encuentra arriba del todo sobre una antena patch tradicional.

En una forma constructiva especialmente preferente de la invención, la...

1. Antena multicapa de forma constructiva planar, en particular antena patch, con varias superficies y/o capas dispuestas a lo largo de un eje axial (Z) con o sin decalaje lateral entre si, con las siguientes características:

caracterizado por las siguientes características adicionales:

2. Antena según la reivindicación 1,

caracterizada porque el espesor o altura (114) del elemento patch (13) es menor que la altura (15) del substrato dieléctrico (5), correspondiendo la altura (15) del substrato dieléctrico (5) a la distancia entre la superficie de masa (3) y la superficie emisora (7).

3. Antena según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizada porque la altura (114) del elemento patch (13) es mayor que la altura (15) del substrato dieléctrico (5), correspondiendo la altura (15) del substrato dieléctrico (5) a la distancia entre la superficie de masa (3) y la superficie emisora (7), y porque el espesor o altura (114) del elemento patch (13) corresponde hasta 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ó 10 veces y más de la altura (15) del substrato dieléctrico (5).

4. Antena según la reivindicación 1 a 3,

caracterizada porque el elemento patch (13) presenta al menos esencialmente una extensión longitudinal o transversal de la superficie emisora (7) que es mayor o igual a la extensión longitudinal y transversal respectivamente del substrato dieléctrico (5) o que es mayor que la extensión longitudinal o transversal de la superficie de masa (3).

5. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizada porque el espesor o altura (114) del elemento patch (13) es de más del doble, más de tres, cuatro o cinco veces, en particular más de 6, 7, 8, 9 ó 10 veces y en particular más de 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ó 100 veces y más el espesor de la superficie de masa (3) y/o el espesor de la superficie emisora (7).

6. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizada porque la altura (17) del equipo de soporte dieléctrico (19) es mayor que 0,5 mm, preferiblemente mayor que 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm o preferiblemente mayor de 1 mm.

7. Antena según la reivindicación 6,

caracterizada porque la altura (17) del equipo de soporte dieléctrico (19) es inferior a 5 mm, en particular inferior a 4 mm, 3 mm o inferior a 2 mm.

8. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizada porque el equipo de soporte dieléctrico (19) está compuesto por una capa adhesiva o de montaje (19').

9. Antena según la reivindicación 7 u 8,

caracterizada porque el equipo de soporte dieléctrico (19) está compuesto por un equipo adhesivo o de montaje (19') que pega por ambas caras, en particular una banda adhesiva que pega por los dos lados, banda esponjosa, banda adhesiva acrílica o klebepad (almohadilla adhesiva).

10. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizada porque el elemento patch (13) está compuesto por un cuerpo con volumen tridimensional.

11. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 10,

caracterizada porque el elemento patch (13) incluye un tramo central o de base (113) como forma de hoja metálica, con forma de lámina o con forma de capa, estando configuradas sobre el tramo central o de base (113) las zonas de pared o del borde que se encuentran transversales a su superficie de pie alejándose en forma de elevaciones, bordes y/o nervios (14).

12. Antena según la reivindicación 11,

caracterizada porque las elevaciones, bordes y/o nervios (14) están configurados en el borde (113') que va alrededor del tramo central o de base (113) del elemento patch (13).

13. Antena según la reivindicación 11,

caracterizada porque las elevaciones, bordes y/o nervios (14) están previstos en el borde exterior (113') del tramo central o de base (113) del elemento patch (13) tendidos decalados más hacia el interior.

14. Antena según una de las reivindicaciones 11 a 13,

caracterizada porque el elemento patch (13) está compuesto por una chapa metálica, cuyos nervios o bordes (14) están formados mediante corte o estampado y subsiguiente canteado.

15. Antena según una de las reivindicaciones 11 a 14,

caracterizada porque los bordes o nervios (14) están orientados perpendicularmente a la superficie del tramo central o de base (113) del elemento patch (13).

16. Antena según una de las reivindicaciones 11 a 14,

caracterizada porque los bordes o nervios (14) están orientados a un ángulo diferente de la vertical respecto a la superficie del tramo central o de base (113) del elemento patch (13).

17. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 16,

caracterizada porque en el elemento patch (13) está previsto/a una escotadura o un agujero (29) o una cavidad (33) que se extiende sobre el plano inferior (13b) del elemento patch (13) alejándose de la superficie emisora (7) que se encuentra debajo.

18. Antena según la reivindicación 17,

caracterizada porque el agujero o la escotadura (2 9) o la cavidad (33) está previsto/a en la zona en la que en vista en planta la linea de alimentación (9) toma contacto con la superficie emisora (7).

19. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 18,

caracterizada porque el elemento patch (13) está compuesto por metal.

20. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 18,

caracterizada porque el elemento patch (13) incluye un cuerpo no conductor eléctricamente, que está recubierto totalmente o parcialmente por una capa eléctricamente conductora, estando dotado al menos el tramo central o básico (113) y las delimitaciones laterales (13') que van alrededor o los bordes o nervios (14) previstos, de una capa eléctricamente conductora.

21. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 21,

caracterizada porque el elemento patch (13) es hasta un 100% más largo o más ancho que el substrato dieléctrico (5) o hasta un 200% más largo o más ancho que la superficie de masa (3) o hasta un 200% más largo o más ancho que la superficie emisora (7).

22. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 21,

caracterizada porque el elemento patch (13) presenta una longitud o anchura que es igual o mayor que un valor mínimo, correspondiendo el valor mínimo de la longitud y anchura del elemento patch (13) respectivamente a un 80% de la longitud y anchura del substrato dieléctrico (5) o a un 95% de la longitud y anchura respectivamente de la superficie de masa (3) o a un 95% de la longitud y anchura respectivamente de la superficie emisora (7).