Antena multicapa de tipo constructivo planar.

Antena multicapa de tipo constructivo planar, en particular antena patch,

preferiblemente excluyendo una antena F invertida, con varias superficies y/o capas dispuestas a lo largo de un eje axial (Z) con o sin decalaje lateral entre sí, con las siguientes características:

-está prevista una superficie de masa (3) eléctricamente conductora,

-está prevista una superficie de radiación (7) conductora, dispuesta a una cierta distancia lateral respecto a la superficie de masa (3) y que preferiblemente discurre en paralelo a la misma,

-está previsto un soporte dieléctrico (5), dispuesto entre la superficie de masa (3) y la superficie de radiación (7) al menos en una altura parcial y/o en una zona parcial, dado el caso además del aire,

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

-con un equipo de soporte (19), previsto directa o indirectamente en el lado de la superficie de radiación (7) opuesto a la superficie de masa (3),

-con una configuración patch (13) eléctricamente conductora, que incluye un elemento patch primario (13), previsto sobre el lado del equipo de soporte (19) opuesto a la superficie de radiación (7),

-el equipo de soporte (19) presenta un espesor o altura (17) que es inferior al espesor o altura (114) de la configuración patch (13), -la configuración patch (13) está dividida al menos en dos partes e incluye dos elementos patch (53, 55), que son el elemento patch primario (53) y un elemento patch adicional secundario (55),

- el elemento patch primario (53) o el elemento patch adicional secundario (55) está configurado con forma de caja o similar a una caja con un tramo de base o central (153) y en transversal al mismo sobreelevaciones, bordes y/o nervios (53b) salientes que configuran un espacio interior abierto (53a), estando configurado el correspondiente otro elemento patch, es decir, el elemento patch adicional secundario (55) o el elemento patch primario (53), igualmente con forma de caja o similar a una caja o como cuerpo con volumen,

- el elemento patch secundario adicional (55) está fijado a la cara interior de una campana (61) que abarca toda la configuración de antenas y/o allí sujeto mediante un equipo de sujeción y soporte (61) separado, y

- el elemento patch primario (53) y el elemento patch secundario adicional (55) están dimensionados tal que cuando hay desviaciones de tolerancia en cuanto a la altura de la estructura completa de la antena patch, inclusive del elemento patch primario (53) y del elemento patch secundario adicional (55), así como a la altura de la campana (61) y a la dimensión interior disponible dentro de esta campana (61), el elemento patch adicional secundario (55) configurado como cuerpo con volumen o con forma de caja puede introducirse en el espacio interior (53a) del elemento patch primario (53) configurado con forma de caja o bien puede introducirse el elemento patch primario (55) configurado como cuerpo con volumen o con forma de caja en el espacio interior del elemento patch secundario adicional (55) con forma de caja.

Antena multicapa de tipo constructivo planar La invención se refiere a una antena multicapa de tipo constructivo planar según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una antena multicapa creadora de tipo se conoce por el documento DE 10 2006 027 694 B3.

La antena multicapa de tipo constructivo planar incluye al respecto una superficie de masa eléctricamente conductora, una superficie de radiación conductora (dispuesta a una cierta distancia en paralelo a la superficie de masa) , así como un soporte dieléctrico, previsto entre la superficie de masa y la superficie de radiación a modo de sandwich. Por encima de la superficie de radiación está dispuesto un equipo de soporte, sobre el que está posicionado un elemento patch (parche) eléctricamente conductor. El equipo de soporte para el elemento patch presenta un espesor o altura inferior al espesor o altura del elemento patch.

El propio elemento patch puede estar configurado como cuerpo con volumen, es decir, como material macizo. También es posible que el elemento patch esté compuesto por una placa metálica o una chapa metálica, que está dotada por ejemplo mediante corte o estampado de nervios, bordes o similares, que van alrededor y que discurren saliendo del soporte dieléctrico.

Una tal antena es adecuada en particular como antena para vehículos automóviles, por ejemplo también para los servicios SDARS. Para ello puede estar dotada una tal antena patch, además de otros emisores de antena para otros servicios, sobre una configuración de zócalo común de estructuras de antenas separadas respecto a la configuración del zócalo por lo general sobresaliendo hacia arriba verticalmente.

Una tal configuración de antenas completa se encuentra entonces debajo de una campana, tal como se conoce por ejemplo por el documento EP 1 616 367 B1.

En tales configuraciones de antenas, que utilizan por ejemplo una antena patch conocida por el documento DE 10 2006 027 694 B3 citado al principio, ha de prestarse atención a que deben mantenerse ciertas tolerancias. Esto exige desde luego, para evitar un espacio interior insuficiente dentro de una campana, disponer de una pequeña dimensión adicional de 1-2 mm como compensación de tolerancias. En cubiertas con forma de campana esto da lugar no obstante en su conjunto a un aumento perceptible de toda la campana, ya que ya un pequeño aumento de la altura mínima da lugar, debido a una determinada configuración de la curva de la campana, en su conjunto a un indeseado ensanchamiento y alargamiento de la carcasa de la campana.

Una antena compacta de banda ancha se conoce además por el documento EP 1 793 451 A1. Según las figuras 4 y 5 de esta publicación previa, incluye la configuración de antenas patch una superficie de masa, una antena patch activa con forma plana dispuesta encima de la superficie de masa y separada de la misma mediante un substrato dieléctrico, por encima de la que está dispuesta a una cierta distancia una antena patch plana parasitaria. Esta antena patch parasitaria igualmente plana está fijada a la cara inferior o interior de un radom, que incluye también el substrato dieléctrico por encima de la superficie de masa con el contorno de conversión.

Por la publicación previa Anguera, J.; Boada, L.; Puente, C.; Borja, C.; Soler, J.: "Stacked H-shaped microstrip patch antenna" (antena microcinta patch apilada con forma de H) , IEEE Transactions on Antennas and Propagation (actas IEEE sobre antenas y propagación) , vol. 52, núm. 4, 983-993, abril 2004, se conocen configuraciones de antenas patch con forma de H y también por la publicación previa Moussa, I.K.; Mohamed, D.A.E.; Badran, I.: "Analysis of Stacked Rectangular Microstrip Antenna" (análisis de antenas microcinta rectangulares apiladas) , National Radio Science Conference, 2007.1-11, 13-15 marzo 2007. De la última publicación previa citada puede tomarse también el efecto de distancias variables de elementos patch respecto a la superficie de radiación.

Una batería de antenas de microcinta se conoce también por el documento EP 0 279 050 A1. El mismo incluye un elemento de antena patch activo, por encima del cual a una cierta distancia e intercalando un dieléctrico está dispuesto un primer elemento parasitario con forma de placa y sobre él y a otra distancia adicional, un segundo elemento parasitario con forma de placa. De esta manera puede realizarse una configuración de antenas de banda ancha.

Es tarea de la presente invención no obstante desarrollar una antena multicapa mejorada de tipo constructivo planar mejorada aún más, que incluso con una recepción de antena óptima permita una reducción de las tolerancias a observar.

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

La antena multicapa de tipo constructivo planar corresponde básicamente a la estructura que se conoce por el documento DE 10 2006 027 694 B3. En este sentido remitimos al contenido publicado en la antes citada publicación previa y al contenido de la presente solicitud.

La mejora puede realizarse ahora estando el patch parasitario previsto sobre la antena planar patch por encima del equipo de soporte 19, dividido ahora al menos en dos partes e incluyendo un primer elemento patch así como un elemento patch adicional. Para permitir una altura total diferente, pueden encajar ambos elementos patch de forma similar a la telescópica en diferente medida uno dentro de otro, es decir, que puede introducirse a distinta profundidad uno de los elementos patch en el otro. Uno de los elementos patch puede entonces tener preferiblemente forma de caja o forma similar a una caja, preferiblemente configurado con un borde que va alrededor y abierto hacia la parte superior. El segundo elemento patch, denominado a continuación en parte también elemento patch adicional, puede estar compuesto por un cuerpo con volumen o por ejemplo por un elemento emisor configurado igualmente con forma de caja o incluir el mismo, con lo que ambos elementos patch pueden posicionarse uno sobre otro en posición diferente, en la que uno de los elementos patch casi se "sumerge" en el otro en una cierta altura. Con otras palabras, debería presentar por lo tanto preferiblemente al menos uno de ambos elementos patch una longitud y/o una anchura que preferentemente sea al menos ligeramente inferior a la dimensión interior libre del segundo elemento patch dotado de un borde cerrado que va alrededor o que por lo general va alrededor y que en caso necesario puede introducirse en una cierta medida. Entonces puede estar previsto el otro elemento patch adicional perteneciente a la configuración parasitaria de emisor, tal como se ha mencionado, como cuerpo con volumen o también como elemento configurado con forma de caja, que preferiblemente está abierto hacia abajo. En particular en este caso pueden obstante estar configurado también el elemento patch inferior como cuerpo con volumen o incluso por ejemplo como elemento patch con forma de caja abierto hacia abajo, que puede introducirse en el elemento patch adicional superior, en particular cuando está dimensionado ligeramente inferior (es decir, en las direcciones longitudinal y transversal) al elemento patch adicional superior.

Este equipo patch adicional se fija ahora a la cara interior de la campana que abarca la configuración completa de la antena y/o se mantiene sobre la misma, precisamente tal que este equipo patch adicional se asienta directamente por encima de la configuración patch que se encuentra sobre el equipo de soporte. En vista lateral no debe preverse entonces preferiblemente ningún espacio de distancia entre los bordes o nervios de la configuración patch que se encuentra sobre el equipo de soporte y el equipo adicional patch que se encuentra encima. Cuando hay desviaciones de tolerancia puede no obstante introducirse sin problemas el equipo adicional patch superior en el elemento patch con forma de caja que se encuentra sobre el equipo de soporte a distinta profundidad, o bien resulta entre ambos un intersticio.

Básicamente puede ser la configuración también a la inversa, tal que por ejemplo el elemento patch fijado a la campana sea de mayores dimensiones y esté dotado del borde o nervio mencionado que va alrededor y por lo general cerrado y entonces, caso necesario, abarca en una magnitud diferente el elemento patch que se encuentra debajo sujeto mediante la antena patch propiamente dicha.

Mediante esta configuración correspondiente... [Seguir leyendo]

1. Antena multicapa de tipo constructivo planar, en particular antena patch, preferiblemente excluyendo una antena F invertida, con varias superficies y/o capas dispuestas a lo largo de un eje axial (Z) con o sin decalaje lateral entre sí, con las siguientes características: -está prevista una superficie de masa (3) eléctricamente conductora, -está prevista una superficie de radiación (7) conductora, dispuesta a una cierta distancia lateral respecto a la superficie de masa (3) y que preferiblemente discurre en paralelo a la misma, -está previsto un soporte dieléctrico (5) , dispuesto entre la superficie de masa (3) y la superficie de radiación (7) al menos en una altura parcial y/o en una zona parcial, dado el caso además del aire, -la superficie de radiación (7) está unida eléctricamente con una línea de alimentación (9) eléctricamente conductora, -con un equipo de soporte (19) , previsto directa o indirectamente en el lado de la superficie de radiación (7) opuesto a la superficie de masa (3) , -con una configuración patch (13) eléctricamente conductora, que incluye un elemento patch primario (13) , previsto sobre el lado del equipo de soporte (19) opuesto a la superficie de radiación (7) , -el equipo de soporte (19) presenta un espesor o altura (17) que es inferior al espesor o altura (114) de la configuración patch (13) , -la configuración patch (13) está dividida al menos en dos partes e incluye dos elementos patch (53, 55) , que son el elemento patch primario (53) y un elemento patch adicional secundario (55) ,

- el elemento patch primario (53) o el elemento patch adicional secundario (55) está configurado con forma de caja o similar a una caja con un tramo de base o central (153) y en transversal al mismo sobreelevaciones, bordes y/o nervios (53b) salientes que configuran un espacio interior abierto (53a) , estando configurado el correspondiente otro elemento patch, es decir, el elemento patch adicional secundario (55) o el elemento patch primario (53) , igualmente con forma de caja o similar a una caja o como cuerpo con volumen,

- el elemento patch secundario adicional (55) está fijado a la cara interior de una campana (61) que abarca toda la configuración de antenas y/o allí sujeto mediante un equipo de sujeción y soporte (61) separado, y

- el elemento patch primario (53) y el elemento patch secundario adicional (55) están dimensionados tal que cuando hay desviaciones de tolerancia en cuanto a la altura de la estructura completa de la antena patch, inclusive del elemento patch primario (53) y del elemento patch secundario adicional (55) , así como a la altura de la campana (61) y a la dimensión interior disponible dentro de esta campana (61) , el elemento patch adicional secundario (55) configurado como cuerpo con volumen o con forma de caja puede introducirse en el espacio interior (53a) del elemento patch primario (53) configurado con forma de caja o bien puede introducirse el elemento patch primario (55) configurado como cuerpo con volumen o con forma de caja en el espacio interior del elemento patch secundario adicional (55) con forma de caja.

2. Antena multicapa según la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento patch adicional (55) está dispuesto con su plano delimitador inferior (55') tal que el plano delimitador inferior (55') llega a la altura o por debajo del plano delimitador superior (53') del elemento patch primario (53) .

3. Antena multicapa según la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento patch adicional (55) está dispuesto con su plano delimitador inferior (55') tal que el plano delimitador inferior (55') llega por encima del plano delimitador superior (53') del elemento patch primario (53) , precisamente con una distancia máxima que es inferior a 5 veces la altura (114b) , preferiblemente inferior a 4 veces, 3 veces, 2 veces y en particular es inferior a la altura (114b) del elemento patch adicional (55b) y preferiblemente inferior a la mitad de la altura (114b) del elemento patch adicional (55) .

4. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la longitud y/o anchura del elemento patch adicional (55) está dimensionada tal que puede introducirse en el espacio interior (53a) del elemento patch (53) , que está delimitado por la superficie central (153) y las sobreelevaciones, bordes y/o nervios (53b) que preferiblemente van alrededor del elemento patch primario (53) .

5. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la longitud y la anchura del elemento patch adicional (55) son al menos ligeramente inferiores a la dimensión interior libre del espacio interior (53a) del elemento patch (53) .

6. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la altura (114a) del elemento patch (53) y la altura (114b) del elemento patch adicional

(55) son iguales o se diferencian entre sí en menos del 50%, en particular en menos del 40%, 30%, 20% y en particular en menos del 10%.

7. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la longitud y/o la anchura del elemento patch primario (53) se diferencian de la longitud y/o anchura del elemento patch adicional (55) en menos del 40%, en particular en menos del 30%, 20%, 10% y en menos del 5% y en particular en menos del 2%.

8. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la altura total (114) de la configuración patch (13) es inferior al espesor o altura (15) del soporte dieléctrico (5) entre la superficie de masa (3) y la superficie de radiación (7) .

9. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la altura total (114) de la configuración patch (13) es mayor que el espesor o la altura del soporte dieléctrico (5) entre la superficie de masa (3) y la superficie de radiación (7) , correspondiendo el espesor

o altura (114) del elemento patch (13) a hasta 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10 veces y más el espesor o altura (15) del soporte dieléctrico (5) .

10. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el elemento patch (53) y/o el elemento patch adicional (55) presentan una extensión longitudinal y/o transversal de la superficie de radiación (7) que es mayor o igual que la extensión longitudinal y/o transversal del soporte dieléctrico (5) y/o mayor que la extensión longitudinal o transversal de la superficie de masa (3) .

11. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el espesor total o la altura total (144) de la configuración patch (13) es mayor que el doble, mayor que 3, 4 ó 5 veces, en particular mayor que 6, 7, 8, 9 ó 10 veces y en particular mayor que 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o 100 veces y más el espesor de la superficie de masa (3) y/o el espesor de la superficie de radiación (7) .

12. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el elemento patch (53) y/o el elemento patch adicional (55) están compuestos por un material eléctricamente conductor, en particular metal.

13. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el elemento patch (53) y/o el elemento patch adicional (55) están compuestos por un material no conductor eléctricamente y están recubiertos total o parcialmente por una capa eléctricamente conductora, estando dotados los tramos centrales o de base y/o las delimitaciones laterales que van alrededor y/o los bordes o nervios previstos de una capa eléctricamente conductora.

14. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el elemento patch (53) está configurado al menos aproximadamente con forma de caja, precisamente con un tramo central (153) , que está rodeado por un borde o nervio (53b) que va alrededor cerrado

o configurado por tramos, estando orientada la cara anterior del elemento patch (53) así configurado con forma de caja alejándose de la superficie de radiación (7) o de la superficie de masa (3) .

15. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el elemento patch adicional (55) está configurado al menos aproximadamente con forma de caja, precisamente con un tramo central (153) que está rodeado por un borde o nervio (55b) que va alrededor cerrado o configurado por tramos, estando orientado el lado de la abertura del elemento patch adicional (55) así configurado con forma de caja preferiblemente hacia la superficie de radiación (7) o la superficie de masa (3) .

16. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque ambos elementos patch (53) y elementos patch adicionales (55) que pueden posicionarse entre sí de manera diferente uno dentro de otro adaptando su altura total (114) , se introducen sin contacto o en contacto mutuo entre sí.

17. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque sobre el equipo de soporte (19) está dispuesto el elemento patch (53) que presenta un tramo central (153) que está rodeado por un borde o nervio (53b) , orientado alejándose de la superficie de radiación (7) y porque el elemento patch adicional, que está sujeto mediante un equipo de soporte (61, 61') separado, se introduce allí con dimensiones externas inferiores.

18. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque al menos uno de ambos elementos patch (53, 55) , preferiblemente el elemento patch adicional (55) , está fijado a la cara inferior de la campana (61) , en particular mediante pegado o mediante un equipo mecánico de fijación, retención o apriete.

19. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque sobre la cara inferior de la campana (61) está previsto un equipo separado de soporte y/o fijación (63) para fijar el elemento patch contiguo, preferiblemente en forma del elemento patch adicional (55) .

20. Antena multicapa según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque en el elemento patch adicional (55) , en su superficie de base o central (155) , está configurada una escotadura (55") , preferiblemente una escotadura con forma circular.