BR102017019220A2 - Alimentador de antena configurado para alimentar uma antena integrada dentro de um dispositivo eletrônico - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a uma proposta de um alimentador de antena configurado para alimentar uma antena de ranhura integrada dentro de um alojamento de um dispositivo eletrônico compreendendo uma placa de circuito impresso. a placa de circuito impresso compreende um circuito de excitação para o alimentador de antena. a antena de ranhura compreende uma ranhura (1001) compreendendo primeira e segunda bordas longitudinais (310, 320). o alimentador de antena compreende uma linha de transmissão (300) formando pelo menos um circuito de corrente de rf, uma parte de uma superfície do pelo menos um circuito de corrente de rf virada para a ranhura para acoplar de forma eletromagnética o alimentador de antena na ranhura.

Description

(54) Título: ALIMENTADOR DE ANTENA CONFIGURADO PARA ALIMENTAR UMA ANTENA INTEGRADA DENTRO DE UM DISPOSITIVO ELETRÔNICO (51) Int. Cl.: H01Q 13/10; H01Q 1/40; H01Q 1/22 (52) CPC: H01Q 13/10,H01Q 1/40,H01Q 1/22 (30) Prioridade Unionista: 09/09/2016 EP 16306134.4 (73) Titular(es): THOMSON LICENSING (72) Inventor(es): DOMINIQUE LO HINE TONG; PHILIPPE MINARD; ANTHONY AUBIN (74) Procurador(es): DANIEL ADVOGADOS (ALT.DE DANIEL & CIA) (57) Resumo: A presente invenção refere-se a uma proposta de um alimentador de antena configurado para alimentar uma antena de ranhura integrada dentro de um alojamento de um dispositivo eletrônico compreendendo uma placa de circuito impresso. A placa de circuito impresso compreende um circuito de excitação para o alimentador de antena. A antena de ranhura compreende uma ranhura (1001) compreendendo primeira e segunda bordas longitudinais (310, 320). O alimentador de antena compreende uma linha de transmissão (300) formando pelo menos um circuito de corrente de RF, uma parte de uma superfície do pelo menos um circuito de corrente de RF virada para a ranhura para acoplar de forma eletromagnética o alimentador de antena na ranhura.

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ALIMENTADOR DE ANTENA CONFIGURADO PARA ALIMENTAR UMA ANTENA INTEGRADA DENTRO DE UM DISPOSITIVO ELETRÔNICO

1. CAMPO DA REVELAÇÃO [001]O campo da revelação é esse das técnicas para alimentar antenas integradas em dispositivos eletrônicos.

[002]Mais especificamente, a revelação refere-se a um alimentador de antena para alimentar as antenas de ranhura ou entalhe formadas no invólucro de tais dispositivos eletrônicos.

[003]A revelação pode ser de interesse em qualquer campo onde dispositivos eletrônicos integram características sem fio, tais como WiFi, Bluetooth, RF4CE, ZigBee, Zwave, LTE, etc. como, por exemplo, em dispositivos eletrônicos de rede residencial, tais como portas de ligação da Internet, conversores de sinal de frequência, roteadores e dispositivos residenciais inteligentes.

2. FUNDAMENTO TECNOLÓGICO [004]Essa seção é planejada para apresentar ao leitor vários aspectos da técnica, que podem estar relacionados com vários aspectos da presente revelação que são descritos e/ou reivindicados abaixo. Acredita-se que essa discussão seja útil para munir o leitor com informação de antecedentes para facilitar um melhor entendimento dos vários aspectos da presente revelação. Dessa forma, deve ser entendido que essas declarações devem ser lidas nesse sentido e não como admissões da técnica anterior.

[005]Dispositivos de rede residenciais, tais como portas de ligação da Internet, conversores de sinal de frequência, roteadores e dispositivos residenciais inteligentes integram numerosos sistemas sem fio, de modo a oferecer múltiplos serviços e aplicações. Esses incluem sistemas diferentes em concordância com várias normas de comunicação, tais como, por exemplo, WiFi, Bluetooth, RF4CE, ZigBee, Zwave, LTE, etc..

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2/21 [006]Aparenta que o invólucro de tais dispositivos tende a evoluir para material de metal por várias razões, por exemplo:

•para propor um produto estético com uma superfície de metal para acabamento de topo de linha de metal, •para propor um produto forte com uma alta estabilidade, •para propor um produto mais fino enquanto sendo robusto, •para propor um produto com um controle térmico mais eficiente, •para propor um isolamento maior do ruído embutido no produto eletrônico, •para controlar quaisquer problemas de compatibilidade eletromagnética (EMC).

[007]Entretanto, tal ambiente exige um alto nível de integração da antena, de modo a preservar os desempenhos da antena.

[008]Antenas de ranhura ou entalhe, bem como antenas de ranhura ou entalhe de cavidade inversa são amplamente usadas no contexto dos dispositivos eletrônicos. Classicamente, a alimentação de tais antenas pode ser feita usando chapa de metal de mola que precisa ser conectada em uma maneira eficiente da placa de circuito impresso (PCB) para a antena, de modo a maximizar a eficiência da antena.

[009]Em particular, Knorr, J.B. descreveu o aspecto teórico da técnica clássica para alimentar uma ranhura de irradiação em “Slotline transitions”, IEEE Trans., 1974. Por extensão, essa técnica de alimentação pode ser aplicada para alimentar uma antena de ranhura, onde a antena de ranhura é terminada com um plano de circuito aberto (como, por exemplo, uma antena de ranhura cônica) ou com um plano de curto-circuito com um comprimento de ranhura, por exemplo, para almejar o modo fundamental de um meio comprimento de onda guiado. De modo a maximizar o acoplamento entre a ranhura de irradiação e a linha de transmissão, que define o plano de transição, o campo elétrico na ranhura tem que ser maximizado e o campo magnético na linha de transmissão tem que ser maximizado. Para maximizar o camPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 11/42

3/21 po magnético da linha de transmissão no plano de transição, existem dois métodos principais:

•O primeiro método usa uma linha de transmissão estendida depois do plano de transição por um comprimento de onda guiado de um quarto de comprimento, •O segundo método usa uma linha de transmissão em curto-circuito para a massa logo depois de cruzar a linha da ranhura.

[010]Deve ser observado que o primeiro método tem um comportamento de largura da banda de frequência mais estreita do que o segundo método devido à dependência da frequência da linha de transmissão estendida. O segundo método precisa de uma boa conexão de massa com uma conexão no lado oposto da ranhura do orifício de alimentação da linha de transmissão.

[011]Técnicas de alimentação similares são classicamente usadas com uma antena de entalhe.

[012]Entretanto, no invólucro da tendência atual como discutido acima, a antena de ranhura ou entalhe pode ser formada no invólucro de metal ou por ambas as partes mecânicas de metal do invólucro. Por exemplo, uma primeira subparte do invólucro forma uma primeira borda da ranhura e uma segunda subparte forma uma segunda borda da ranhura.

[013]Porém, nesse último caso, a alimentação da antena precisa ser garantida enquanto a antena é formada quando a montagem do invólucro é executada. Em outras palavras, a alimentação da antena precisa ser feita em uma maneira cega, já que a própria antena não existe antes que o invólucro seja montada e o interior do invólucro pode ficar não acessível depois dessa montagem do invólucro.

[014]O mesmo problema surge quando a antena é formada diretamente no invólucro de metal já que a PCB incorporando os componentes produzindo (respectivamente recuperando) os sinais para (respectivamente de) a antena pode ser colocada no lugar durante a montagem do dispositivo eletrônico, e o interior do invólucro

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4/21 pode ficar inacessível depois da montagem do invólucro. Dependendo da localização da antena no invólucro e da localização da PCB dentro do invólucro, técnicas clássicas para alimentar a antena de ranhura ou entalhe como discutido acima podem não ser utilizáveis.

[015]Mais particularmente, quando a antena de ranhura ou entalhe não é alinhada com o ponto de alimentação, o alimentador pode acoplar fracamente na antena por muitas razões quando o invólucro é montado e fechado em uma maneira cega. Por exemplo:

•a alimentação pode não respeitar a distância com a antena, •a alimentação pode não ser corretamente conectada na placa de circuito impresso.

[016]Assim, existe uma necessidade por um sistema que permita alimentar eficientemente uma antena de ranhura ou entalhe localizada no invólucro de um dispositivo eletrônico de uma PCB incorporada no invólucro.

[017]Existe uma necessidade que esse sistema resulte em uma alimentação eficiente enquanto sendo montado em uma maneira cega durante a montagem do invólucro.

3. SUMÁRIO [018]Um aspecto particular da presente revelação se refere a um dispositivo eletrônico compreendendo uma antena de ranhura formada por uma ranhura compreendendo primeira e segunda bordas longitudinais, um alimentador de antena configurado para alimentar a dita antena de ranhura, um circuito de excitação para o dito alimentador de antena, caracterizado em que a antena de ranhura compreende uma linha de transmissão formando pelo menos um circuito de corrente de RF, uma parte de uma superfície do dito pelo menos um circuito de corrente de RF virada para a dita ranhura para acoplar de forma eletromagnética o dito alimentador de antena na dita ranhura.

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5/21 [019]Assim, a presente revelação propõe uma solução nova e inventiva para a alimentação de antenas de ranhura ou entalhe integradas no invólucro de um dispositivo eletrônico, assim permitindo a montagem cega do alimentador que acopla de forma eletromagnética a antena no conjunto de circuitos eletrônicos dispostos em uma placa de circuito impresso dentro do invólucro. Para isso, pelo menos um circuito de corrente de RF é formado (pela linha de transmissão, isto é, o alimentador), uma parte do qual fica virada para a ranhura.

[020]Em uma modalidade particular, o dito alojamento é metálico ou metalizado e a dita ranhura é formada no dito alojamento metálico ou metalizado.

[021]Em uma modalidade alternada, o dito alojamento é não metálico e a dita ranhura é formada em uma superfície elétrica de um elemento diferente do dito alojamento (por exemplo, esse elemento é realizado de acordo com uma tecnologia de placa de circuito impresso ou uma tecnologia de estampagem de metal).

[022]Em uma modalidade particular, o dito alojamento compreende uma primeira parte do alojamento integrando a dita primeira borda longitudinal e uma segunda parte do alojamento integrando a dita segunda borda longitudinal e a dita linha de transmissão é configurada para ser mantida mecanicamente por um suporte integrado a ou preso e eletricamente conectado na dita primeira parte do alojamento.

[023]Assim, desde que não existe conexão mecânica nem elétrica entre o alimentador e a segunda parte do alojamento, é fácil obter um posicionamento correto do alimentador em relação à ranhura para garantir um bom acoplamento eletromagnético, mesmo embora a montagem da primeira parte do alojamento e da segunda parte do alojamento seja executada de maneira cega.

[024]De acordo com uma característica particular, a dita linha de transmissão compreende pelo menos dois circuitos de corrente de RF, uma parte de uma superfície de cada um dos ditos pelo menos dois circuitos de corrente de RF virada para a dita ranhura para acoplar de forma eletromagnética, em uma banda de frePetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 14/42

6/21 quência particular, o dito alimentador de antena na dita ranhura.

[025]Assim, o dispositivo eletrônico pode operar como um dispositivo de múltiplas bandas.

[026]Em uma primeira execução particular, a dita linha de transmissão compreende:

•uma parte comum configurada para ser conectada eletricamente no dito circuito de excitação, •uma primeira parte de extensão, estendida da dita parte comum e terminando por um primeiro curto-circuito de RF via uma conexão elétrica em um elemento condutor e •pelo menos uma segunda parte de extensão, estendida da dita parte comum e terminando por um segundo curto-circuito de RF via uma conexão elétrica no dito elemento condutor, o dito primeiro e segundo curtos-circuitos de RF estando localizados em um mesmo lado da dita primeira borda longitudinal.

[027]Assim, a linha de transmissão (isto é, o alimentador) é fácil para executar.

[028]De acordo com uma característica particular, a dita primeira parte de extensão não cruza a dita primeira borda longitudinal e a dita pelo menos uma segunda parte de extensão cruza um número igual de vezes a dita primeira borda longitudinal.

[029]Assim, a linha de transmissão (isto é, o alimentador) pode ser realizada com muitos padrões diferentes para o pelo menos um circuito de corrente de RF.

[030]De acordo com uma característica particular, a dita primeira parte de extensão tem um comprimento menor do que um décimo de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho f1.

[031]Essa característica participa para um acoplamento eletromagnético ótiPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 15/42

7/21 mo.

[032]De acordo com uma característica particular, a dita pelo menos uma segunda parte de extensão tem um comprimento menor do que um quarto de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho f1.

[033]Essa característica participa para um acoplamento eletromagnético ótimo.

[034]De acordo com uma característica particular, a dita linha de transmissão compreende pelo menos duas segundas partes de extensão, cada uma participando para um circuito de corrente de RF particular e em que cada segunda parte de extensão tem um comprimento maior do que metade de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho particular (f2, f3,...fi).

[035]Essa característica participa para um acoplamento eletromagnético ótimo, para cada um da pluralidade de circuitos de corrente de RF.

[036]De acordo com uma característica particular, a dita pelo menos uma segunda parte de extensão cruza um número igual de vezes a dita segunda borda longitudinal.

[037]Assim, a linha de transmissão (isto é, o alimentador) pode ser realizada com muitos padrões diferentes para o pelo menos um circuito de corrente de RF. Essa característica também participa para um acoplamento eletromagnético ótimo, desde que a parte do pelo menos um circuito de corrente de RF que está virada para a ranhura aumenta.

[038]Em uma segunda execução particular, a dita linha de transmissão compreende:

•uma primeira parte eletricamente conectada no dito circuito de excitação e •uma segunda parte estendida da primeira parte e tendo uma forma de um circuito configurada para virar parcialmente para a dita ranhura.

[039]Nessa segunda execução particular, não existe necessidade dos curPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 16/42

8/21 tos-circuitos (via conexões elétricas no alojamento metálico) entre partes da linha de transmissão.

[040]Em uma execução particular, a dita linha de transmissão é realizada de acordo com uma tecnologia de placa de circuito impresso.

[041]O uso da tecnologia de PCB permite realizar facilmente a linha de transmissão (isto é, o alimentador).

[042]Em uma execução alternada, a dita linha de transmissão é um pedaço de metal ou um elemento plástico metalizado.

[043]Assim, a execução da linha de transmissão (isto é, o alimentador) não é limitada à tecnologia da PCB.

[044]De acordo com uma característica particular, a dita linha de transmissão compreende pelo menos um componente ativo para realizar uma antena de ranhura sintonizável de padrão de frequência e/ou irradiação.

[045]Assim, as funcionalidades da antena e, portanto, do dispositivo eletrônico aumentam.

4. LISTA DAS FIGURAS [046]Outras características e vantagens das modalidades aparecerão com a descrição seguinte, fornecida por meio de exemplos indicativos e não exaustivos e a partir dos desenhos anexos, dos quais:

- A figura 1a ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo de comunicação sem fio de acordo com uma modalidade da presente revelação,

- A figura 1b ilustra a montagem das partes diferentes do dispositivo de comunicação sem fio da figura 1a, compreendendo o alojamento superior, o espaçador, a blindagem opcional, a placa de circuito impresso e o alojamento inferior,

- As figuras 2a, 2b, 2c e 2d ilustram, respectivamente, uma vista em perspectiva do alojamento superior, do espaçador, da placa de circuito impresso e do alojamento inferior revelados na figura 1b,

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- As figuras 3a, 3b e 3c ilustram um alimentador de antena de acordo com modalidades de uma primeira variação da presente revelação,

- As figuras 4a, 4b, 4c, 4d e 4e ilustram alimentadores de antena de acordo com modalidades de uma segunda variação da presente revelação.

5. DESCRIÇÃO DETALHADA [047]Em todas as figuras do presente documento, os mesmos sinais de referência numéricos indicam elementos e etapas similares.

[048]O princípio geral do método revelado consiste em um alimentador de antena para alimentar uma antena de ranhura compreendendo primeira e segunda bordas longitudinais e integrada dentro de um alojamento metálico de um dispositivo eletrônico. Tal alimentador compreende uma linha de transmissão formando pelo menos um circuito de corrente de RF, uma parte de uma superfície desse pelo menos um circuito de corrente de RF virada para a ranhura (isto é, a abertura de irradiação da antena de ranhura) para acoplar de forma eletromagnética o alimentador da antena na ranhura.

[049]Com referência agora à figura 1a, nós apresentamos uma vista em perspectiva de um dispositivo de comunicação sem fio de acordo com modalidades da presente revelação.

[050]Na presente modalidade, o dispositivo 100 é um conversor de sinal de frequência. Ele compreende quatro antenas de 5 GHz para WiFi e uma antena de 2,4 GHz para comunicações sem fio de Bluetooth, embora não ilustrado na figura 1A. A conectividade para outros dispositivos, tal como uma televisão para renderização, é propiciada através de vários conectores, tais como barramento serial universal tipo C (USB-C) ou interface de multimídia de alta definição (HDMI). O dispositivo integra capacidades de decodificação de sinais audiovisuais recebidos através da comunicação sem fio ou através dos conectores físicos, bem como a interação com o usuário através de uma interface do usuário. O alojamento do dispositivo é princiPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 18/42

10/21 palmente feito de metal, portanto, tornando desafiador integrar capacidades de comunicação sem fio com bons desempenhos.

[051]Uma antena de ranhura 1010 está presente em cada um dos quatro cantos do invólucro do dispositivo 100. Como revelado abaixo em relação com a figura 1b, a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura (isto é, a própria ranhura, no significado da abertura de ranhura física no invólucro de metal) é cheia com uma parte 1202 de um espaçador (120) feito de material dielétrico, assim permitindo reduzir o comprimento elétrico da abertura da ranhura de irradiação.

[052]Em outras modalidades, antenas de ranhura podem estar presentes ou adicionadas em outras localizações criando outras aberturas. Antena(s) de entalhe pode também ser considerada além de ou no lugar da antena(s) de ranhura como revelado abaixo em relação com a figura 5.

[053]Com referência agora à figura 1b, nós apresentamos uma vista explodida mostrando a montagem das partes diferentes do dispositivo de comunicação sem fio 100 da figura 1a.

[054]Um alojamento superior 110 é realizado em metal, usando técnicas de fundição em matriz ou usinagem e forma a primeira parte da antena de cavidade inversa. Um espaçador 120 permite a formação de uma lacuna entre o alojamento superior 110 e o alojamento inferior 150, resultando, por exemplo, em uma das quatro antenas de ranhura 1010. Esse espaçador é realizado, de preferência, em material dielétrico (material ABS, por exemplo) que reduz os tamanhos da antena, mas pode também ser uma zona cheia com ar que pode aumentar a eficiência da antena. A largura da lacuna controla tanto a largura de banda da antena quanto a eficiência. Na presente modalidade, a parte 1202 do espaçador 120 é configurada para encher a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura, assim permitindo reduzir o comprimento elétrico da abertura da ranhura de irradiação. Essa parte mecânica pode ser realizada por técnica de injeção moldada. Uma blindagem opcional 130 é solPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 19/42

11/21 dada ou fixada em uma placa de circuito impresso 140 para reduzir o ruído no dispositivo. Um bloco térmico opcional pode ser aplicado entre um componente eletrônico e uma ou ambas as partes de metal do alojamento. Os lados internos do alojamento superior e / ou inferior podem ser unidos mecanicamente, de modo a reduzir a altura do bloco térmico por razões de economia de custo. A placa de circuito impresso 140 forma a segunda parte da antena de cavidade inversa. Nessa área de superfície da cavidade, a placa de circuito impresso compreende pelo menos uma camada condutora. Um alojamento inferior 150 é realizado em metal, usando técnicas de fundição em matriz ou usinagem e forma a terceira parte da antena de cavidade inversa. As cavidades, portanto, são formadas pela montagem do alojamento superior, da placa de circuito impresso e do alojamento inferior. Cada cavidade é vinculada do conjunto de circuitos de RF em um alimentador do condutor de antena que é conectado diretamente com o alojamento superior e/ou inferior formando a antena (ranhura) ou acoplado de forma eletromagnética na antena (ranhura).

[055]Com referência agora à figura 2a, 2b, 2c e 2d, nós apresentamos vistas em perspectiva do alojamento superior 110, do espaçador 120, da placa de circuito impresso 140 e do alojamento inferior revelado 150 na figura 1 b.

[056]Mais particularmente, as áreas 111, 112, 113, 114 estão representando as cavidades das antenas de 5 GHz. Tomando o exemplo da cavidade 111, a primeira parte da cavidade é formada pela superfície do alojamento superior 110, completada pelas paredes laterais 111A, 111B e pela parede traseira 111C. Essas paredes são formadas na superfície superior ou fixadas na superfície superior como uma parte metálica separada. De modo a possibilitar aplicações de frequência de banda larga, o fator de qualidade da cavidade deve ser minimizado. As paredes laterais permitem o ajuste da frequência ressonante da antena de cavidade inversa. A forma e a dimensão das paredes são determinadas por simulações de acordo com a forma geral do dispositivo. As quatro cavidades de 5 GHz são dispostas para propor uma

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12/21 diversidade de padrão de irradiação de modo a, por exemplo, propor um padrão de irradiação complementar no plano horizontal do dispositivo. MIMO de ordem mais elevada pode ser tratado com essa disposição adicionando abertura de ranhura na mesma borda do dispositivo (entre antenas de 5 GHz atuais em cada canto) ou criando a abertura adicional na primeira parte do alojamento de metal. A cavidade 115 é dedicada para 2,4 GHz. Os princípios descritos acima se aplicam para essa cavidade.

[057]O espaçador 120 compreende múltiplos cortes e aberturas no dielétrico. As aberturas 121A, 122A, 123A, 124A são dispostas para suportar o alimentador de antena. Os cortes 121B, 121C, 122B, 122C, 123B, 123C, 124B, 124C são dispostos para inserir o alojamento superior e são particularmente adaptados para se ajustar nas paredes integradas no alojamento superior. Opcionalmente, furos 125A, 125B são dispostos para permitir a inserção do alojamento superior e para fornecer orientação para posicionar e manter o espaçador em direção ao alojamento superior.

[058]A placa de circuito impresso 140 hospeda os componentes eletrônicos que fornecem a funcionalidade do dispositivo. Esses componentes não são mostrados na figura. Ele compreende blocos condutores 141, 142, 143, 144, 145 permitindo o contato de um alimentador da antena (não representado) na antena de ranhura, circuitos de excitação da antena 141A, 142A, 143A, 144A, 145A. As áreas da cavidade 141B, 142B, 143B, 144B usam condutor cheio e furos vazados galvanizados podem ser adicionados para aumentar a transferência de energia da placa de circuito impresso para a antena. Planos de massa 149A, 149B, 149C são dispostos na camada superior da placa de circuito impresso, sem revestimento, para garantir uma boa conexão de massa com as paredes da cobertura superior. Na realidade, os contatos elétricos entre a placa de circuito impresso e as paredes da cobertura superior garantem uma vedação eletromagnética da cavidade. Os pontos de contato entre a placa de circuito impresso e a parede do alojamento superior ficam distantes por

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13/21 menos do que um quarto do comprimento de onda e de preferência os contatos são quase contínuos, por exemplo, através do uso de espuma metálica. A pessoa versada na técnica verificará que várias soluções podem ser usadas para garantir a conexão elétrica entre a parede da cobertura superior e o plano de massa na placa de circuito impresso, tais como contatos de mola, pasta de solda ou espuma metálica.

[059]A parte vertical 151 e a parte horizontal 153 do alojamento inferior 150 formam a terceira parte das cavidades para cada uma das antenas de cavidade inversa. Na realidade, a parte horizontal precisa fechar a cavidade desde que a placa de circuito impresso não se ajusta perfeitamente na parte vertical: algum espaço livre precisa ser providenciado ao redor da placa de circuito impresso para permitir a sua montagem. Opcionalmente, furos 155A, 155B, 155C são usados para fixar a placa de circuito impresso sobre o alojamento inferior 150 e furos 157A, 157B são usados para fazer a interface do dispositivo com os elementos externos pela conexão de cabos ou dispositivos, tais como unidade de força DC, HDMI, USB, USB-C, etc.. Opcionalmente, o alojamento inferior pode também integrar paredes similares às paredes integradas no alojamento superior, de modo a melhorar o isolamento das cavidades.

[060]A pessoa versada na técnica verificará que outras disposições dos elementos diferentes que compõem o dispositivo são possíveis. Por exemplo, quando o dispositivo está em pé (estando principalmente vertical e não principalmente horizontal como descrito na figura 1A), os alojamentos superior e inferior são substituídos por alojamentos esquerdo e direito ou alojamentos frontal e traseiro, sem alterar o princípio da invenção. A posição das antenas pode também ser alterada com impacto menor dos desempenhos. Por exemplo, as antenas de 5 GHz poderiam ser colocadas no meio de cada lado do dispositivo e a antena de 2,4 GHz poderia ser colocada em um canto do dispositivo. Qualquer outro número de antenas (ranhura ou entalhe) poderia ser usado. Por exemplo, dobrando o número de antenas da modaliPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 22/42

14/21 dade preferida usando 8 antenas para os 5 GHz e 2 para os 2,4 GHz, as antenas sendo distribuídas através dos lados, canto e topo do alojamento.

[061]Com referência agora às figuras 3a e 3b, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com uma modalidade de uma primeira variação da presente revelação.

[062]Na presente variação, o alimentador de antena 300 é um elemento eletricamente condutor (um elemento plástico metalizado ou um elemento feito de qualquer metal adequado conhecido pelo versado na técnica) configurado para ficar em contato com os blocos condutores 141, 142, 143, 144, 145, de modo a acoplar de forma eletromagnética o sinal entregue por um circuito de excitação de antena 141A, 142A, 143A, 144A, 145A (presente na PCB 140) para a abertura de irradiação (ranhura) 1001 da antena de ranhura 1010 e vice-versa.

[063]Uma primeira 310 e uma segunda 320 bordas longitudinais delimitam a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[064]Em uma execução particular, com um alojamento metálico de duas partes, a primeira parte do alojamento 110 integra a primeira borda longitudinal 310 e a segunda parte do alojamento 150 integra a segunda borda longitudinal 320. Como tal, a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010 é formada durante a montagem do invólucro do dispositivo 100, como revelado acima em relação com as figuras 1a e 1b. O alojamento do dispositivo assim se comporta como o plano de massa para a antena de ranhura.

[065]O alimentador de antena 300 de acordo com a presente modalidade compreende uma linha de transmissão configurada para ser mantida mecanicamente por um suporte 305 integrado ou preso e eletricamente conectado na primeira parte do alojamento 110. Consequentemente, não existe conexão mecânica nem elétrica entre o alimentador de antena 300 e a segunda parte do alojamento 150. Assim, é fácil obter um posicionamento correto do alimentador de antena 300 em relação à

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15/21 abertura de irradiação 1001 para garantir um bom acoplamento eletromagnético, mesmo embora a montagem da primeira parte 110 do alojamento e da segunda parte do alojamento 150 seja executada de maneira cega.

[066]A linha de transmissão do alimentador de antena 300 compreende:

•uma parte comum 350 configurada para ser conectada eletricamente no circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A presente na PCB 140, •uma primeira parte de extensão 351, estendida da parte comum 350 e terminando por um primeiro curto-circuito de RF 353 via uma conexão elétrica nos suportes metálicos (“elemento condutor”) 305 (mais particularmente, no presente caso, toda a primeira parte de extensão 351 fica em curto-circuito como estando em contato com o suporte metálico 305; o comprimento elétrico da primeira parte de extensão 351 fica assim perto de zero no presente caso) e •uma segunda parte de extensão 352, estendida da parte comum 350 e terminando por um segundo curto-circuito de RF 354 via uma conexão elétrica no suporte metálico (“elemento condutor” acima citado) 305.

[067]O primeiro 353 e o segundo 354 curtos-circuitos de RF ficam localizados, além disso, em um mesmo lado da primeira borda longitudinal 310. Consequentemente, a corrente de RF alimentada por (ou recuperada de) o circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A passando através da parte comum 350 e da segunda parte de extensão 352 pode retornar para a parte comum 350 via o suporte metálico e via a primeira parte de extensão 351. Um circuito de corrente de RF é formado assim como tal, permitindo o acoplamento eletromagnético do alimentador de antena 300 com a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[068]A segunda parte de extensão 352 é estendida ao longo de uma área em vista da abertura de irradiação 1001, de modo que somente uma fração da superfície elétrica do circuito de corrente de RF virada para a abertura de irradiação 1001 participa efetivamente do acoplamento eletromagnético entre o alimentador de

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16/21 antena e a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[069]Com as presentes definições da primeira 351 e da segunda 352 partes de extensão, aparenta que a primeira parte de extensão 351 não cruza a primeira borda longitudinal 310 e que a segunda parte de extensão 352 cruza um número igual de vezes a primeira borda longitudinal 310.

[070]De modo a atingir um ótimo acoplamento eletromagnético do alimentador de antena 300 com a abertura de irradiação 1001, a primeira parte de extensão 351 pode ter um comprimento menor do que um décimo de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho f1 (isto é, na frequência da portadora do sinal de RF entregue/recuperado pelo circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A).

[071]Da mesma maneira, a segunda parte de extensão 352 tem preferivelmente um comprimento menor do que um quarto de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho f1, sabendo que um aumento desse comprimento cria uma mudança de frequência para uma frequência mais baixa da frequência de acoplamento ótima entre o alimentador de antena 300 e a abertura de irradiação 1001.

[072]Com referência agora à figura 3c, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com outra modalidade de uma primeira variação da presente revelação.

[073]Na presente modalidade, a primeira parte de extensão 351 se estende para o fim da primeira parte de extensão 352, assim permitindo a criação de um circuito elétrico independentemente da natureza do suporte 305. Consequentemente, mesmo se o suporte é feito de material dielétrico, a corrente de RF alimenta por (ou recuperada de) o circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A passando através da parte comum 350 e da segunda parte de extensão 352 pode retornar para a parte comum 350 diretamente via a primeira parte de extensão 351. Um circuito

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17/21 de corrente de RF é assim formado no alimentador de antena independentemente do suporte 305 e da parte inferior do invólucro 150, permitindo o acoplamento eletromagnético do alimentador de antena 300 na abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[074]Com referência agora à figura 4a, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com uma modalidade de uma segunda variação da presente revelação.

[075]Na presente variação, o alimentador de antena 400 é feito em tecnologia de PCB e pode ser parte da PCB 140 incorporando os componentes eletrônicos do dispositivo 100 ou ser realizado em uma PCB separada conectada na PCB 140.

[076]Nos dois casos, o alimentador de antena 400 é configurado para ficar em contato com os blocos condutores 141, 142, 143, 144, 145, de modo a acoplar de maneira eletromagnética o sinal entregue por um circuito de excitação da antena 141A, 142A, 143A, 144A, 145A presente na PCB 140 para a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010 e vice-versa, via uma linha de transmissão.

[077]A linha de transmissão do alimentador de antena 400 compreende:

•uma parte comum 450 configurada para ser eletricamente conectada no circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A presente na PCB 140, •uma primeira parte de extensão 451, estendida da parte comum 450 e terminando por um primeiro curto-circuito de RF 453 via uma conexão elétrica no plano de massa (“elemento condutor”) da PCB da qual o alimentador de antena 400 é feito e

•uma segunda parte de extensão 452, estendida da parte comum 350 e terminando por um segundo curto-circuito de RF 454 via uma conexão elétrica no plano de massa (“elemento condutor” acima citado).

[078]Os curtos-circuitos de RF 453 e 454 podem ser realizados usando qualquer tecnologia bem conhecida do versado na técnica, por exemplo, furos vazaPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 26/42

18/21 dos galvanizados conectando as partes de extensão impressas no plano de massa.

[079]Quanto à modalidade revelada em relação com as figuras 3a e 3b, o primeiro 453 e o segundo 454 curtos-circuitos de RF ficam localizados no mesmo lado da primeira borda longitudinal 310, de modo que a corrente de RF alimentada por (ou recuperada de) o circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A passando através da parte comum 450 e da segunda parte de extensão 452 pode retornar para a parte comum 450 via o plano de massa e via a primeira parte de extensão 451. Um circuito de corrente de RF é formado dessa forma como tal, permitindo o acoplamento eletromagnético do alimentador de antena 400 na abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[080]As mesmas orientações de projeto como reveladas em relação com as figuras 3a e 3b para os comprimentos de primeira parte de extensão 451 e da segunda parte de extensão 452 se aplicam na presente modalidade que conta com a tecnologia de PCB.

[081]Com referência agora à figura 4b, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com outra modalidade da segunda variação da presente revelação.

[082]Na presente modalidade, a segunda parte de extensão 552 do alimentador de antena 500 se estende além da segunda borda longitudinal 320 delimitando a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[083]Consequentemente, quase toda a superfície elétrica do circuito de corrente de RF (permitindo que a corrente de RF alimentada por (ou recuperada de) o circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A passando através da parte comum 450 e da segunda parte de extensão 552 retorne para a parte comum 450 via o plano de massa e via a primeira parte de extensão 451) virada para a abertura de irradiação 1001 participa efetivamente do acoplamento eletromagnético entre o alimentador de antena e a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010. O

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19/21 acoplamento eletromagnético, portanto, é maximizado.

[084]Com referência à figura 4c, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com outra modalidade da segunda variação da presente revelação.

[085]Na presente modalidade, a segunda parte de extensão 652 do alimentador de antena 600 apresenta uma transição em formato de “U” 6520 permitindo adaptar ambas a impedância do circuito de corrente geral (composta da parte comum 450, da segunda parte de extensão 652 e da trajetória elétrica de RF no plano de massa para voltar para a parte comum 450 via a primeira parte de extensão 451), bem como a eficiência no acoplamento com a abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010.

[086]A transição em formato de “U” 6520 cruza a primeira borda longitudinal 310 da antena de ranhura 1010 um número igual de vezes de modo que, com nossas definições presentes, a segunda parte de extensão 652 ainda cruza a primeira borda longitudinal 310 um número igual de vezes também.

[087]Nas variações, outro tipo de transição de micro-ondas bem conhecido pelo versado pode também ser considerado para sintonizar as características da segunda parte de extensão 652 (seções cônicas, etc.).

[088]Com referência agora à figura 4d, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com ainda outra modalidade da segunda variação da presente revelação.

[089]Na presente modalidade, duas segundas partes de extensão 752a e 752b estão presentes no alimentador de antena 700. Consequentemente, existem dois circuitos de corrente de RF quando a corrente de RF alimentada por (ou recuperada de) o circuito de excitação 141A, 142A, 143A, 144A, 145A passa através da parte comum 450:

•um primeiro circuito de corrente de RF passa através da 1^â segunda parte de extensão 752a e através da trajetória elétrica de RF no plano de massa (através

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20/21 do curto-circuito de RF 454) para retornar para a parte comum 450 via a primeira parte de extensão 451;

•um segundo circuito de corrente de RF passa através da 2^â segunda parte de extensão 752b e através da trajetória elétrica de RF no plano de massa (através do curto-circuito de RF 454') para retornar para a parte comum 450 via a primeira parte de extensão 451.

[090]Assim, isso resulta que duas frequências ressonantes existem para acoplar o alimentador de antena 700 na abertura de irradiação 1001 da antena de ranhura 1010, assim levando a uma capacidade de banda dupla para o alimentador de antena 700.

[091]As mesmas orientações de projeto reveladas acima em relação com a figura 3b se aplicam aqui igualmente para sintonizar as características de ambos os circuitos de corrente de RF.

[092]Nas variações, segundas partes de extensão adicionais podem ser consideradas para obter frequências ressonantes adicionais.

[093]Com referência agora à figura 4e, nós apresentamos um alimentador de antena de acordo com outra modalidade da segunda variação da presente revelação.

[094]Na presente modalidade, a 1^â segunda parte de extensão 752a compreende um componente ativo 500 (por exemplo, um varator, um diodo, um transistor) permitindo mudar o seu comprimento elétrico de acordo com um sinal de comando.

[095]Consequentemente, uma antena sintonizável de padrão de frequência e/ou irradiação pode ser realizada dessa maneira.

[096]Nas variações, tal componente ativo pode ser executado em segundas partes de extensão diferentes quando existentes, assim permitindo tornar sintonizáveis as diferentes frequências ressonantes correspondendo com as segundas partes

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21/21 de extensão diferentes.

[097]Em todas as modalidades reveladas acima em relação com as figuras 3a, 3b, 3c e 4a, 4b, 4c, 4d e 4e, o alojamento pode ser metálico e a abertura de irradiação (ranhura) 1001 é formada no alojamento metálico, ou não metálico, e a abertura de irradiação (ranhura) 1001 é formada em uma superfície elétrica de um elemento diferente do alojamento (por exemplo, realizada de acordo com uma tecnologia de placa de circuito impresso ou uma tecnologia de estampagem de metal).

[098]O dispositivo eletrônico 100 pode também ser qualquer outro dispositivo eletrônico compreendendo uma antena ou alimentador de antena como descrito, tais como uma porta de ligação, um tablet, um telefone inteligente, uma tela montada na cabeça, por exemplo.

[099]Embora a descrição tenha sido feita com um alojamento realizado em metal, a pessoa ordinariamente versada na técnica entenderá que o alojamento pode também ser realizado em materiais não metálicos (tais como plástico, cerâmica, vidro, materiais orgânicos, etc.), cuja superfície está sendo metalizada, portanto obtendo os mesmos efeitos, exceto a robustez maior e a eficiência térmica para alguns materiais.

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1/4

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo eletrônico (100) compreendendo:

   uma antena de ranhura formada por uma ranhura (1001) compreendendo primeira e segunda bordas longitudinais (310, 320), um alimentador de antena configurado para alimentar a dita antena de ranhura, um circuito de excitação (141A a 145A) para o dito alimentador de antena,

   CARACTERIZADO em que a antena de ranhura compreende uma linha de transmissão (300, 300', 400, 500, 600, 700, 700') formando pelo menos um circuito de corrente de RF, uma parte de uma superfície do dito pelo menos um circuito de corrente de RF virada para a dita ranhura para acoplar de forma eletromagnética o dito alimentador de antena na dita ranhura.
2. 2. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito alojamento é metálico ou metalizado e em que a dita ranhura é formada no dito alojamento metálico ou metalizado.
3. 3. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito alojamento é não metálico e em que a dita ranhura é formada em uma superfície elétrica de um elemento diferente do dito alojamento.
4. 4. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito alojamento compreende uma primeira parte do alojamento (110) integrando a dita primeira borda longitudinal e uma segunda parte do alojamento (150) integrando a dita segunda borda longitudinal e em que a dita linha de transmissão é configurada para ser mantida mecanicamente por um suporte (305) integrado a ou preso e eletricamente conectado na dita primeira parte do alojamento.
5. 5. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicaPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 31/42

   2/4 ções 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão (450, 451,752a, 752b) compreende pelo menos dois circuitos de corrente de RF, uma parte de uma superfície de cada um dos ditos pelo menos dois circuitos de corrente de RF virada para a dita ranhura para acoplar de forma eletromagnética, em uma banda de frequência particular, o dito alimentador de antena na dita ranhura.
6. 6. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão compreende:

   •uma parte comum (350, 450) configurada para ser conectada eletricamente no dito circuito de excitação, •uma primeira parte de extensão (351, 451), estendida da dita parte comum e terminando por um primeiro curto-circuito de RF (353, 453) via uma conexão elétrica em um elemento condutor (305) e •pelo menos uma segunda parte de extensão (352, 452, 552, 652, 752a, 752b), estendida da dita parte comum e terminando por um segundo curto-circuito de RF (354, 454, 454') via uma conexão elétrica no dito elemento condutor (305), o dito primeiro e segundo curtos-circuitos de RF estando localizados em um mesmo lado da dita primeira borda longitudinal.
7. 7. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita primeira parte de extensão não cruza a dita primeira borda longitudinal e em que a dita pelo menos uma segunda parte de extensão cruza um número igual de vezes a dita primeira borda longitudinal.
8. 8. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita primeira parte de extensão tem um comprimento menor do que um décimo de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho f1.
9. 9. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicaPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 32/42

   3/4 ções 6 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita pelo menos uma segunda parte de extensão tem um comprimento menor do que um quarto de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho f1.
10. 10. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão compreende pelo menos duas segundas partes de extensão (752a, 752b), cada uma participando para um circuito de corrente de RF particular e em que cada segunda parte de extensão tem um comprimento maior do que metade de um comprimento de onda guiado em uma frequência de trabalho particular.
11. 11. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita pelo menos uma segunda parte de extensão cruza um número igual de vezes a dita segunda borda longitudinal.
12. 12. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão (300') compreende:

    •uma primeira parte eletricamente conectada no dito circuito de excitação e •uma segunda parte estendida da primeira parte e tendo uma forma de um circuito configurada para virar parcialmente para a dita ranhura.
13. 13. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão (400, 500, 600, 700, 700') é realizada de acordo com uma tecnologia de placa de circuito impresso.
14. 14. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão (300, 300') é um pedaço de metal ou um elemento plástico metalizado.
15. 15. Dispositivo eletrônico (100), de acordo com qualquer uma das reivindicaPetição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 33/42

    4/4 ções 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita linha de transmissão (700') compreende pelo menos um componente ativo (500) para realizar uma antena de ranhura sintonizável de padrão de frequência e/ou irradiação.

    Petição 870170066698, de 08/09/2017, pág. 34/42

    Figure la

    100

    Figure lb

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    2/7

    Figure 2a

    111B

    115 113

    121C

    Figure 2b

    Petição 870170082267, de 26/10/2017, pág. 32/37

    3/7

    Figure 2c

    Figure 2d

    Petição 870170082267, de 26/10/2017, pág. 33/37

    4/7

    320

    Petição 870170082267, de 26/10/2017, pág. 34/37

    320

    310

    Figure 4a

    Petição 870170082267, de 26/10/2017, pág. 35/37

    6/7

    600

    450

    6520

    454

    310

    450 451

    Figure 4c

    Petição 870170082267, de 26/10/2017, pág. 36/37

    7/7

    Figure 4d

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    1/1