Configuración de antenas multicapa.

Antena multicapa de tipo constructivo planar, que incluye una antena patch (de parche) A,

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

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

- está prevista una superficie de radiación (7) conductora, dispuesta tendida decalada en la dirección del eje en dirección axial (Z) respecto a la superficie de masa (3) y que preferiblemente discurre en paralelo al respecto,

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

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

- sobre la cara de la superficie de radiación (7) opuesta a la superficie de masa (3) está previsto un dispositivo de soporte dieléctrico (19),

- sobre la cara del dispositivo de soporte dieléctrico (19) opuesta a la superficie de radiación (7) está prevista una configuración patch parásita (13) eléctricamente conductora,

- el dispositivo de soporte (13) presenta un espesor o altura (17) inferior al espesor o altura (114) de la configuración patch parásita (13),

- la configuración patch parásita (13) está configurada con forma de caja o similar a una caja y/o incluye, al menos por segmentos, sobreelevaciones, segmentos de borde, nervio o pared (53b) que van alrededor y que se extienden transversalmente desde un segmento de base o central (53") de la configuración patch parásita (13), precisamente alejándose de la superficie de radiación (7),

caracterizado por las siguientes características adicionales:

- por encima del segmento de base o central (53") de la configuración patch parásita (13) está prevista otra antena patch (B) con un soporte dieléctrico (105) y una superficie de radiación (107), estando prevista la superficie de radiación (107) sobre la cara superior (105a) del soporte dieléctrico (105) opuesto al segmento de base o central (53"), y

- la otra antena patch (B) dispone de una superficie de masa (103) tendida sobre la cara inferior (105b) de su soporte dieléctrico (105) y se introduce al menos en parte en la configuración patch parásita (13) configurada con forma de caja o similar a una caja o bien la configuración patch parásita (13) configurada con forma de caja o similar a una caja está configurada como superficie eléctricamente conductora (253d) sobre la cara inferior (105b) y al menos en zonas parciales en el borde que va alrededor o en las superficie exteriores (105d) del soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B),

- para la antena patch (A) se prevé una conexión con una línea de alimentación (9) que conduce a la superficie de radiación (7) de la antena patch (A) y una conexión a masa que está unida con la superficie de masa (3) de la antena patch (A),

- para la otra antena patch (A) se prevé otra conexión con otra línea de alimentación (109) que conduce a la superficie de radiación (107) de la otra antena patch (B) y otra conexión a masa que está unida igualmente con la superficie de masa (3) de la antena patch (A).

Configuración de antenas multicapa.

La invención se refiere a una configuración de antenas multicapa en particular según el tipo constructivo planar, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Una antena multicapa creadora de tipo se ha dado a conocer por el documento DE 1 26 27 694 B3.

La antena multicapa conocida por esta publicación previa de tipo constructivo planar incluye 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 sándwich. Por encima de la superficie de radiación está previsto un dispositivo de soporte, sobre el que está posicionado un elemento patch (de parche) eléctricamente conductor. El dispositivo de soporte para el elemento patch presenta un espesor o altura menor que el espesor o altura del elemento patch.

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

Una tal antena es especialmente adecuada como antena para vehículos automóviles, por ejemplo también para servicios SDARS. Además puede estar dispuesta una tal antena patch junto a otros emisores de antenas para otros servicios sobre una configuración de zócalo común.

Una tal configuración de antenas con varias antenas, que se encuentran bajo una campana común, se conoce por ejemplo por el documento EP 1 616 367 B1.

Según la publicación previa antes citada se conoce una antena multifunción que presenta un zócalo, sobre el cual están dispuestas cuatro antenas diferentes decaladas entre sí en dirección longitudinal y cubiertas mediante una campana que cubre todas las antenas. Se trata aquí sólo de un ejemplo de una configuración de antenas en la que se utilizan cuatro antenas diferentes. Pero en muchos casos se necesitan por el contrario también configuraciones de antenas que necesitan por ejemplo sólo un equipo de antenas para el servicio SDARS y por ejemplo otra antena patch para averiguar la geoposición, es decir, una antena que a menudo se denomina también abreviadamente antena GPS, independientemente de sobre qué principio se basan y/o qué operador pone a disposición tales sistemas (se conoce el llamado sistema de localización GPS, el sistema Galileo, etc.).

Una antena patch mejorada y superior a antenas anteriores, en particular para recibir servicios SDARS o comparables a través de satélite y/o en paralelo a ello también servicios emitidos por vía terrestre, se ha dado a conocer por el documento DE 1 26 27 694 B3 creador de tipo citado al principio.

Las configuraciones de antenas patch con varias superficies de radiación dispuestas una sobre otra, se conocen igualmente. Al respecto se dispone usualmente una superficie patch sobre la otra, en cada caso intercalando un substrato. Así pueden realizarse también antenas que trabajan en distintas bandas de frecuencias. Tales configuraciones de antenas han de considerarse conocidas, por ejemplo por los documentos DE 1 24 35 64 A1, US 7,253,77 B2, US 6,85,191 B1 o por la publicación previa Pigaglio, O.jRaveu, N.; Pascal,.,"Design of multi-frequency band Circularly Polarized Stacked Microstrip patch Antenna" (diseño de banda multifrecuencia de antena de parche de microcinta apilada polarizada circularmente), Simposio Internacional de la IEE Antennas and Propagation Society, 5-11 julio 28, DOI 1.119/APS.28.461919, estando dispuestos por ejemplo en la "Stacked Patch Antenna" última citada uno sobre otro varios planos de substrato con forma de placa con superficies patch conductoras configuradas encima.

Por el documento US 28/218418 A1 se ha conocido por ejemplo una configuración de antenas con forma de carcasa con una carcasa exterior conductora, rellena interiormente con substrato y dotada en la cara superior de un parche (patch) parásito. Debajo de este parche parásito está prevista una superficie patch operada activamente alojada en el substrato, pudiendo estar configurada entre este parche activo y el parche parásito previsto sobre la cara superior del substrato, dado el caso, otra superficie patch intercalada.

Que las configuraciones de antenas con un parche activo y un parche parásito que se encuentra encima se conocen básicamente, también en relación con la conexión de un llamado "Horn" (bocina), resulta por ejemplo de la otra publicación previa Nasimuddin; Esselle, K.P.; Verma, A.K.; "Wideband High-Gain Circularly Polarized Stacked Microstrip Antennas With an Optimized C-Type Feed and a Short Horn" (antenas microcinta de banda ancha polarizadas circularmente apiladas con una alimentación optimizada tipo C y una bocina corta", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, feb. 28, vol. 56, núm. 2,578-581.

Independientemente de estas ejecuciones ya conocidas, puede y debe señalarse no obstante que a partir del documento DE 1 26 27 694 B3 creador de tipo y citado ya al principio, se conoce una antena patch (de parche) básicamente mejorada y superior a antenas anteriores, en particular para recibir servicios SDARS o similares a través de satélite y/o en paralelo al respecto también servicios emitidos por vía terrestre.

Si debe utilizarse una tal antena patch por ejemplo con otra antena patch prevista para el servicio GPS, entonces resulta básicamente una estructura tal como la que puede observarse en la figura 1 en representación esquemática en sección vertical.

En la figura 1 se muestra una antena con un zócalo S indicado sólo esquemáticamente en la figura 1, situado abajo y por lo general eléctricamente conductor, que está cubierto mediante una campana H permeable a la radiación electromagnética, con lo que quedan protegidas las antenas que se encuentran en el interior de la campana H.

En representación esquemática en sección se representa allí una antena multicapa A mejorada, que presenta una estructura conocida por ejemplo por el documento DE 1 26 27 694 B3 citado al principio, que corresponde al documento WO 27/14414 A1.

Adicionalmente está prevista en la configuración de antenas representada simplificadamente en la figura 1 en sección vertical en horizontal, usualmente cuando se monta en un vehículo en la parte anterior en la dirección de la marcha, una segunda antena B, que es una antena patch usual, que Incluye una superficie de masa M situada abajo y encima y distanciada verticalmente al respecto una superficie patch activa R e intercalado un substrato dieléctrico D. Esta antena patch se alimenta, tal como se sabe, mediante una línea de alimentación L, que conduce a través de un agujero desde abajo a través de la superficie de masa M y del substrato D hasta la superficie patch R y allí está conectada a la superficie patch R. El substrato D está compuesto aquí preferiblemente por cerámica, una sustancia con una elevada constante dieléctrica.

Es ahora tarea de la presente invención mejorar una tal configuración de antenas, dado el caso como tipo básico utilizando otras antenas para otros servicios (por ejemplo servicios de telefonía móvil en diversas gamas de frecuencias, etc.).

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

En el marco de la invención se logra una solución sorprendente, en la que se consigue una configuración de antenas comparable a la configuración de antenas de la figura 1, pero de estructura mucho más compacta que la del ejemplo de la figura 1.

En el marco de la solución correspondiente a la invención se propone que en la antena en un elemento patch conductor (pasivo o parásito) dispuesto por encima de la superficie de radiación de una antena patch primera o primaria y distanciado de la misma, que al menos por segmentos está dotado de un borde o pared que va alrededor y discurriendo alejándose de la superficie de radiación de la antena A, se coloque la antena patch B adicional mostrada en la figura 1.

En otras palabras, se asienta la antena patch adicional segunda o secundaria, prevista por ejemplo para los servicios GPS, en el elemento patch parásito configurado con forma de caja o similar a una caja, dispuesto respecto a la primera antena citada A por encima de la correspondiente superficie de radiación.

La otra antena patch puede introducirse en una parte de la altura en este elemento patch con forma... [Seguir leyendo]

1. Antena multicapa de tipo constructivo planar, que incluye una antena patch (de parche) A, preferiblemente con exclusión de una antena F invertida, con varias superficies y/o capas dispuestas con o sin decalaje lateral entre sí a lo largo de un eje en dirección axial (Z) , con las siguientes características: 5

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

- está prevista una superficie de radiación (7) conductora, dispuesta tendida decalada en la dirección del eje en dirección axial (Z) respecto a la superficie de masa (3) y que preferiblemente discurre en paralelo al respecto, 10

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

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

- sobre la cara de la superficie de radiación (7) opuesta a la superficie de masa (3) está previsto un 15 dispositivo de soporte dieléctrico (19) ,

- sobre la cara del dispositivo de soporte dieléctrico (19) opuesta a la superficie de radiación (7) está prevista una configuración patch parásita (13) eléctricamente conductora,

- el dispositivo de soporte (13) presenta un espesor o altura (17) inferior al espesor o altura (114) de la configuración patch parásita (13) , 20

- la configuración patch parásita (13) está configurada con forma de caja o similar a una caja y/o incluye, al menos por segmentos, sobreelevaciones, segmentos de borde, nervio o pared (53b) que van alrededor y que se extienden transversalmente desde un segmento de base o central (53â??) de la configuración patch parásita (13) , precisamente alejándose de la superficie de radiación (7) ,

caracterizado por las siguientes características adicionales: 25

- por encima del segmento de base o central (53â??) de la configuración patch parásita (13) está prevista otra antena patch (B) con un soporte dieléctrico (105) y una superficie de radiación (107) , estando prevista la superficie de radiación (107) sobre la cara superior (105a) del soporte dieléctrico (105) opuesto al segmento de base o central (53â??) , y

- la otra antena patch (B) dispone de una superficie de masa (103) tendida sobre la cara inferior (105b) de su 30 soporte dieléctrico (105) y se introduce al menos en parte en la configuración patch parásita (13) configurada con forma de caja o similar a una caja o bien la configuración patch parásita (13) configurada con forma de caja o similar a una caja está configurada como superficie eléctricamente conductora (253d) sobre la cara inferior (105b) y al menos en zonas parciales en el borde que va alrededor o en las superficie exteriores (105d) del soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) , 35

- para la antena patch (A) se prevé una conexión con una línea de alimentación (9) que conduce a la superficie de radiación (7) de la antena patch (A) y una conexión a masa que está unida con la superficie de masa (3) de la antena patch (A) ,

- para la otra antena patch (A) se prevé otra conexión con otra línea de alimentación (109) que conduce a la superficie de radiación (107) de la otra antena patch (B) y otra conexión a masa que está unida igualmente 40 con la superficie de masa (3) de la antena patch (A) .

2. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque la configuración patch parásita (13) incluye sobreelevaciones, bordes y/o nervios (53b) que discurren alejándose transversalmente del segmento de base o central (53â??) , cuya altura (117) corresponde 45 a la altura (115) de la otra antena patch (B) o bien es mayor.

3. Antena según la reivindicación 1, caracterizada porque la configuración patch parásita (13) incluye sobreelevaciones, bordes, nervios y/o paredes (53b) y/o superficies eléctricamente conductoras (253b) que discurren alejándose transversalmente del 50 segmento de base o central (53â??) , cuya altura (117) corresponde a la altura (115) de la otra antena patch (B) o bien es menor.

4. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque entre la superficie de masa (103) de la otra antena patch (B) y el segmento de base o 55 central (53â??) de la configuración patch parásita (13) está prevista una capa de soporte (111) , preferiblemente de material no conductor, en particular en forma de una capa adhesiva por ambos lados.

5. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) está dispuesto con su cara inferior 60 (105b) directamente sobre la cara superior del segmento de base o central (53â??) de la configuración patch parásita (13) .

6. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la extensión longitudinal y/o la extensión transversal de la otra antena patch (B) presenta 65 en paralelo al segmento de base o central (53â??) de la configuración patch parásita (13) una dimensión menor que la dimensión interior libre en dirección longitudinal y transversal entre las sobreelevaciones, bordes, nervios y/o superficies eléctricamente conductoras (53b) de la configuración patch parásita (13) .

7. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el segmento de base o central (53â??) de la configuración patch parásita (13) está previsto 5 como capa eléctricamente conductora o metalización (253b) directamente sobre la cara inferior del soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) .

8. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la sobreelevación, bordes, nervios y/o paredes (53b) de la configuración patch parásita 10 (13) están configurados como superficies eléctricamente conductoras o metalizaciones (253d) en las superficies exteriores (105d) en el soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) .

9. Antena según la reivindicación 8, caracterizada porque las capas eléctricamente conductoras o metalizaciones (253d) configuradas en las 15 superficies perimetrales exteriores (105d) del soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) , se extienden por una parte de la altura o por su altura total.

10. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque sobre la superficie (105a) del soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) están 20 previstas, separadas de la superficie de radiación (107) prevista sobre la cara superior (105a) , superficies eléctricamente conductoras o metalizaciones (253a) , que preferiblemente están unidas galvánicamente con las superficies eléctricamente conductoras o metalizaciones (253d) configuradas sobre las paredes exteriores (105d) del soporte dieléctrico (105) .

11. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la superficie de radiación (7) de la antena patch (A) , la superficie de radiación (107) de la otra antena patch (B) y/o el soporte dieléctrico (105) de la otra antena patch (B) , presentan aplanamientos (7â??, 107â??, 53â??) enfrentados.

12. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la metalización (253d) configurada al menos en zonas parciales de las superficies del borde o exteriores (105) de la otra antena patch (B) , al observarla lateralmente en paralelo a la superficie de masa (3) , sobrepasa los cantos o bordes (13â?) que salen de la superficie de masa (3) de la configuración patch parásita (13) con forma de caja o similar a una caja. 35

13. Antena según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la configuración patch parásita (13) con forma de caja o similar a una caja está dotada de un escotadura (13a) en una o preferiblemente en al menos dos zonas de las esquinas opuestas, presentando en estas zonas de las esquinas los bordes que van alrededor (53d) un escotadura o ausencia (13a) , sobresaliendo 40 libremente en esta zona las esquinas de la otra antena patch (B) .