ANTENA PLANAR CON DIMENSIONES DEL PLANO DE MASA MODIFICABLES.

Antena (10,20) que comprende un plano de masa (11a, 11b, 21a, 21b), una superficie planar de radiación (12, 22a,22b) que se extiende en paralelo a dicho plano de masa, con una parte del plano de masa que se extiende enfrentada a la superficie de radiación y que forma referencia de masa para dicha superficie de radiación, caracterizada porque comprende medios (15, 25) para modificar las dimensiones de dicha parte que forma referencia de masa, con dichos medios aptos para ser controlados para que la antena adopte una primera configuración según la cual la superficie de radiación dispone de una referencia de masa completa de modo que resuena en una primera banda de frecuencias, o una segunda configuración según la cual la superficie de radiación dispone de una referencia de masa parcial de modo que resuena en una segunda banda de frecuencias más ancha que la primera banda de frecuencias;

antena donde el plano de masa comprende una primera superficie (11a, 21a) unida a la masa y al menos una segunda superficie (11b, 21b), siendo las primera y segunda superficies conectables por al menos una unión conmutable (15, 25)

El campo de la invención corresponde al de las antenas planares que comprenden un plano de masa y una superficie plana denominada superficie de radiación que se extiende en paralelo al plano de masa.

La invención se refiere más particularmente a una antena planar que comprende medios adaptados para modificar las dimensiones de la parte del plano de masa que se extiende al derecho de la superficie de radiación y forma así una referencia de masa para dicha superficie de radiación.

Las antenas planares (del tipo antenas “patch”, “PIFA (Plane Inverted Folded Antenna)”, etc.) son utilizadas por ejemplo como antenas integradas en los terminales de telefonía móvil.

En particular, estas antenas planas tienen la ventaja de producir un campo próximo más bajo que aquél producido por las antenas clásicas (de tipo látigo, meandro, helicoidal), y ello ofreciendo al mismo tiempo eficacias de radiación aceptables en campo lejano. No obstante, el volumen de dichas antenas planares es superior al de las antenas clásicas.

A título de ejemplo, una antena patch bi-banda (900-1800MHz) que ocupa un volumen de 6 cm3 ofrece eficacias de radiación (campo lejano) próximas a las de las antenas no-patch que ocupan un volumen de 1 cm3, presentando al mismo tiempo una banda de paso inferior. Por el contrario, en término de SAR (acrónimo de la expresión anglo-sajona Specific Absortion Rate que designa el Caudal de Absorción Específica que permite cuantificar el porcentaje de absorción por los tejidos biológicos de la energía electromagnética proveniente de radiofrecuencias), una antena patch resulta mucho más eficaz. Se señala que el SAR se mide en emisión en la potencia máxima PMAX.

El documento US 2003/0193437 describe una antena y un método que mejora el aislamiento entre antenas.

El documento EP 1790034, se cita para el estado contratante de Alemania en el título del artículo 54(3) CBE.

El cuadro siguiente permite comparar algunas de las principales características de las antenas patch y de las antenas no-patch.

Con respecto a la banda de paso, se encontrará a continuación una lista de las bandas que debe cubrir la antena de un terminal de telefonía móvil del tipo dual modoGSM/UMTS, es decir apto para comunicar tanto según el estándar GSM (“Global System for Mobile Communications”, o sistema mundial de comunicaciones móviles) como según el estándar UMTS (“Universal Mobile Telecommunication System”, o sistema universal de telecomunicación con los móviles)):

- 823-894 MHz: correspondiente al GSM800;

- 880-960 MHz: correspondiente al GSM900;

- 1710-1880 MHz: correspondiente al GSM 1800;

- 1850-1990 MHz: correspondiente al GSM 1900;

- 1920-2170 MHz: correspondiente al UMTS;

Se comprende entonces que tales terminales de telefonía móvil necesitan antenas aptas principalmente para cubrir el conjunto de dichas bandas y siendo al mismo tiempo muy eficaces.

El documento US 2005/0017905 propone una antena patch donde el espacio entre la superficie de radiación y el plano de masa puede ser modificado.

Partiendo del cuadro anterior, se quiere crear idealmente una antena cuya eficacia en emisión en la potencia máxima PMAX aprovechara las características de las antenas patch (a los efectos de garantizar un SAR bajo) y cuya eficacia en recepción (así como en emisión en una potencia inferior a la potencia máxima PMAX) aprovechara las características de las antenas no patch (en particular para garantizar una banda de paso satisfactoria).

En otros términos, existe una necesidad para una antena planar con mayores eficacias tanto con respecto a la banda de paso como en capacidad de radiación, conservando al mismo tiempo las cualidades de las antenas patch en emisión a PMAX. La invención tiene como objetivo proponer una antena planar que responda a esa necesidad.

A tal efecto, la invención propone una antena según la reivindicación 1.

Algunos aspectos preferidos, pero no limitativos de dicha antena, se definen en las reivindicaciones 2-9.

Según otro aspecto, la invención se refiere igualmente a un terminal de telefonía móvil según la reivindicación 10.

Según un aspecto más, la invención se refiere a un procedimiento de mando de una antena según la reivindicación 11.

Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención surgirán con la lectura de la descripción detallada siguiente de formas de realización preferidas, descripción dada a título de ejemplo no limitativo y con referecia a los dibujos adjuntos, donde:

- La figura 1, es una representación esquemática en perspectiva de una antena patch.

- La figura 2, representa aproximadamente la evolución de la banda de paso de una antena patch en función de la distancia h entre el plano de masa y la superficie de radiación.

- La figura 3, es otra representación de la antena de la figura 1. -La figura 4, es un diagrama que representa la respuesta frecuencial de la antena de la figura 3. -La figura 5, representa una antena que no dispone de ninguna referencia de masa. -La figura 6, es un diagrama que representa la respuesta frecuencial de la antena de la figura 5. -La figura 7, es una vista de una antena que comprende una referencia de masa completa.

- Las figuras 8 y 9, representan cada una, una antena que dispone de una referencia de masa parcial, respectivamente reducida arriba y reducida a la derecha.

- Las figuras 10a y 10b, permiten comparar las respuestas frecuenciales de las antenas de las figuras 7 y 8 y las de las figuras 7 y 9 respectivamente.

- Las figuras 11 y 12, representan antenas según dos modos de realización posibles de la invención.

- Las figuras 13a, 13b y 13c, representan diferentes tipos de terminales de telefonía móvil donde puede estar integrada una antena según la invención.

- La figura 14, representa un conmutador con diodo PIN que puede ser utilizado en el marco de la invención.

Como referencia relacionada con los dibujos, se ha representado en la figura 1, una antena planar 1 de tipo patch que comprende un plano de masa 2 así como una superficie plana 3 denominada superficie de radiación que se extiende en paralelo a dicho plano de masa, a una distancia h del mismo.

Una parte 4 del plano de masa (zona rayada) se extiende al derecho de la superficie de radiación y conforma de este modo una referencia de masa para dicha superficie de radiación.

Un cable eléctricamente conductor 5 conecta la superficie de radiación 3 al plano de masa 2 y es denominado con el nombre de “retorno de masa”.

Una línea de alimentación 6 apta para ser activada por una fuente RF está conectada a la superficie de radiación 3. Dicha línea 6 es designada comúnmente como “acometida RF”.

La antena resuena a una frecuencia de resonancia en función principalmente de las dimensiones de la superficie de radiación (perímetro) y de la distancia h.

Se ha representado de un modo esquemático en la figura 2, la evolución de la banda de paso BP de una antena patch en función de la distancia h. Esta banda de paso aumenta progresivamente cuando la distancia h aumenta hasta alcanzar un umbral para las distancias h grandes (la antena dispone entonces de un volumen “infinito”). En estas condiciones, la banda de paso de la antena patch es similar a la de una antena no patch.

En otros términos, cuando la antena patch funciona sin plano de masa (funcionamiento que puede ser simulado por una distancia h infinita entre el plano de masa y la superficie radiante), su banda de paso es similar a la de una antena no patch.

Se señala entonces que el aumento del volumen de la antena (aumento de la distancia h) permite aumentar la banda de paso de la antena. Pero esto se da sin embargo con un aumento de ocupación de espacio de la antena que puede estar en contradicción...

1. Antena (10,20) que comprende un plano de masa (11a, 11b, 21a, 21b), una superficie planar de radiación (12, 22a,22b) que se extiende en paralelo a dicho plano de masa, con una parte del plano de masa que se extiende enfrentada a la superficie de radiación y que forma referencia de masa para dicha superficie de radiación, caracterizada porque comprende medios (15, 25) para modificar las dimensiones de dicha parte que forma referencia de masa, con dichos medios aptos para ser controlados para que la antena adopte una primera configuración según la cual la superficie de radiación dispone de una referencia de masa completa de modo que resuena en una primera banda de frecuencias, o una segunda configuración según la cual la superficie de radiación dispone de una referencia de masa parcial de modo que resuena en una segunda banda de frecuencias más ancha que la primera banda de frecuencias; antena donde el plano de masa comprende una primera superficie (11a, 21a) unida a la masa y al menos una segunda superficie (11b, 21b), siendo las primera y segunda superficies conectables por al menos una unión conmutable (15, 25).

2. Antena según la reivindicación 1, donde los medios para modificar las dimensiones de la parte que forma referencia de masa están previstos para desconectar del plano de masa toda o una parte de la superficie del plano de masa que se extiende enfrentada a la superficie de radiación.

3. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, donde dicha segunda superficie se extiende enfrentada a una parte al menos de la superficie de radiación (12, 22a, 22b), siendo dichos medios para modificar las dimensiones de la parte que forma referencia de masa medios de mando (Pc) de dicha unión conmutable previstos para desconectar dicha segunda superficie (11b, 21b) de dicha primera superficie (11a, 21a).

4. Antena según la reivindicación 3, donde la segunda superficie (11b) está dimensionada de modo que se extiende enfrentada a una parte solamente de la superficie de radiación (12), de modo que dicha superficie de radiación dispone ya sea de una referencia de masa completa, o bien de una referencia de masa parcial.

5. Antena según la reivindicación 3, donde la segunda superficie (21b) está dimensionada de modo que dicha superficie de radiación dispone ya sea de una referencia de masa completa, o bien de ninguna referencia de masa.

6. Antena según una de las reivindicaciones 2 a 5, donde la superficie de radiación comprende una ranura abierta (F) colocada a nivel de una parte de dicha superficie de radiación frente a la cual no se extiende la segunda superficie (11b), de modo que la ranura dispone siempre de una referencia de masa.

7. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, donde la superficie de radiación comprende una primera (22a) y al menos una segunda zona (22b) de radiación unida a dicha primera zona (22a) por al menos una unión conmutable (26), con medios de control de dicha unión conmutable

(26) previstos para modificar las dimensiones de la superficie de radiación desconectando dicha segunda zona (22b) de la primera zona (22a).

8. Antena según una de las reivindicaciones anteriores, donde los medios aptos para desconectar del plano de masa toda o parte de la superficie del plano de masa que se extiende enfrentada a la superficie de radiación son activados para reducir dichas dimensiones cuando la antena está en fase de recepción.

9. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 7, integrada en un terminal de telefonía móvil, donde los medios aptos para desconectar son

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activados en función de una información relativa a la conformación de dicho terminal.

10. Terminal de telefonía móvil, caracterizado porque comprende una 5 antena según una de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Procedimiento de control de una antena según una de las reivindicaciones 1 a 9, que activa un control de los medios para modificar las dimensiones de dicha parte que forma referencia de masa, para que la antena adopte una primera configuración según la cual la superficie de radiación dispone de una referencia de masa completa de modo que resuena en una primera banda de frecuencias, o una segunda configuración según la cual la superficie de radiación dispone de una referencia de masa parcial de modo que resuena en una segunda banda de frecuencias más ancha que la primera banda de frecuencias; antena donde el plano de masa comprende una primera superficie (11a, 21a) unida a la masa y al menos una segunda superficie (11b, 21b), con las primera y segunda superficies conectables por al menos una unión conmutable (15, 25).