BR112018016972B1 - Antena, sistema que compreende uma antena e método para fabricar uma antena - Google Patents

Abstract

Refere-se a uma camada base de antena com um lado inferior e um lado superior oposto que tem ao menos um orifício de passagem que se estende desde o lado inferior até o lado superior em uma direção de empilhamento, onde uma primeira seção no lado inferior da camada base de antena de cada um dos ao menos um orifício de passagem é configurado para acomodar uma porção terminal de uma guia de onda correspondente; camada principal de antena posicionada sobre o lado superior da camada base de antena na direção de empilhamento, onde a camada principal de antena compreende: primeira subcamada condutora como a camada mais inferior da camada principal de antena na direção de empilhamento compreendendo ao menos um primeiro sulco não-condutor disposto de modo que cada primeiro sulco se sobreponha ao menos parcialmente a um correspondente orifício de passagem do ao menos um orifício de passagem da camada base de antena na direção de empilhamento; segunda subcamada condutora posicionada acima da primeira subcamada na direção de empilhamento, a segunda subcamada compreendendo ao menos um primeiro circuito configurado para converter ondas eletromagnéticas vindas da camada base de antena em sinais eletromagnéticos para uma transmissão de linha (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a uma antena, a um sistema que compreende a antena e um bloco que compreende ao menos um guia de onda, e a um método para fabricação da antena.

ANTECEDENTES

[002] Sistemas de comunicação MIMO massivo (mMIMO) serão implantados no contexto de acesso móvel 5G para aumentar ainda mais a eficiência espectral obtida, e entregar a taxa de transferência sempre crescente demandada pelos usuários. Estes sistemas MIMO massivos são vislumbrados para operar tanto nas frequências de acesso móvel convencionais (sub-6 GHz) como em frequências de onda milimétrica (mmW) (por exemplo, 30 GHz), nas quais existem grandes pedaços de espectros subutilizados.

[003] Em estações base mMIMO, um número “massivo” de transceptores de RF será integrado diretamente atrás do conjunto de antena, e permitirá a formação e orientação de feixes de antena muito estreitos que adaptativamente seguirão usuários específicos (por meio de formação de feixes digitais). Os sistemas de antena de estações base mMIMO 5G serão razoavelmente diferentes quando comparados a painéis de antena de estações base convencionais. Os conjuntos completos de antena deverão ser preferivelmente fabricados por meio de um processo automatizado e ser entregues como uma peça única para a integração de sistema. Além disso, as múltiplas portas do conjunto deverão fazer interface com transceptores ativos das estações base em um modo altamente simplificado e miniaturizado com a finalidade de suportar esquemas de formação de feixes digitais. Além disso, poderá ser necessária a formação de alguns feixes analógicos básicos entre pequenos grupos de elementos de antena (alimentadas a partir do mesmo transceptor) a custo zero e zero aumento de complexidade para o sistema completo.

[004] Frequências de Onda Milimétrica (mmW) têm sido utilizadas até agora no contexto de comunicações móveis, principalmente para ligações ponto a ponto (backhaul). Em tais sistemas, os conjuntos de antena utilizados são antenas de ganho elevado, elétrica e fisicamente grandes em tamanho, alimentadas principalmente em uma porta única, e adequadamente instaladas com a finalidade de obter alinhamento perfeito entre quaisquer pares de tais sistemas. Estas tecnologias de antena são razoavelmente diferentes das antenas que serão necessárias em sistemas mMIMO 5G mmW. As tecnologias de antena que serão utilizadas dentro do contexto de sistemas mMIMO 5G mmW assemelham-se mais às tecnologias de antena utilizadas até agora em conjuntos de varredura eletronicamente ativos (sistemas de radar utilizados em uma ampla gama de aplicações), com a diferença de que os sistemas de antena para acesso móvel serão sempre necessárias para exibir menores fatores de forma, obter a maior integração possível com os transceptores ativos e devem ser produzidas confiável e reprodutivelmente em volumes elevados e mínimos custos possíveis.

[005] O maior desafio que necessita ser superado para os conjuntos de antena mMIMO 5G mmW é que o espaçamento físico entre os elementos do conjunto (preliminarmente prescrito pelo comprimento de onda operacional e geralmente fixado para estar entre 0,5À e 1À) é significativamente menor (1 ordem de magnitude) que o tamanho físico dos transceptores ativos disponíveis, e a área física necessária para extrair o calor dissipado nestes transceptores. Como resultado, a integração de um tal conjunto de antena (em frequências mmW) com os múltiplos transceptores ativos provou-se extremamente desafiadora. Portanto, grandes esforços e inovações de primeira linha serão necessários para solucionar este problema.

[006] Sistemas de acesso móvel mmW mMIMO 5G são até o presente momento um tópico quente e muito novo na área de pesquisa 5G e apenas um montante limitado de literatura foi publicado até agora sobre a tecnologia de antena para uma tal aplicação. Por exemplo, W. Roh, J.Y. Seol e outros, “Millimeter-Wave Beamforming as an Enabling Technology for 5G Cellular Communications: Theoretical Feasibility and Prototype Results” (Formação de Feixes de Onda Milimétrica como uma Tecnologia Habilitadora para Comunicações Celulares 5G: Confiabilidade Teórica e Resultados de Protótipo), IEEE Comm. Mag., fevereiro 2014 refere-se a uma área de antena baseada em PCB utilizada em nó de acesso mMIMO mmW 5G. A área de antena usada neste arranjo prototipado é baseada completamente em PCB (elementos radiantes (patches) impressos de PCB) e está localizada centralmente nos nós de acesso como mostrado na Figura 1, enquanto os circuitos ativos foram construídos ao redor do sistema de antena, na mesma PCB. As múltiplas portas de antena estão conectadas aos circuitos ativos de múltiplos transceptores usando linhas de transmissão baseadas em PCB. Contudo, tal técnica seria difícil de ser adotada em um sistema comercial, principalmente porque ambos, o próprio sistema de antena e o modo como é interconectado às partes restantes do sistema, são particularmente com perdas. É esperado que a eficiência de tal extremidade dianteira de RF seja baixa. Além disso, é esperado que as linhas de interconexão baseadas em PCB e a rede de alimentação corporativa de antena que foram usadas interajam com os radiadores de elemento radiante (patch), se irradiem parasiticamente, e eventualmente piorem o desempenho total de radiação do nó de acesso. Com a finalidade de solucionar algumas das questões de desempenho de antena do sistema de antena do documento do estado da técnica acima mencionado, podem ser utilizadas tecnologias alternativas de antena. Tais são, por exemplo, a tecnologia de antena apresentada em Yujian Li e Kwai-Man Luk, IEEE TAP. Vol. 62, No. 11, novembro 2014, e A.B. Guntupalli e Ke Wu, IEEE AWPL. Vol. 13, 2014, onde as Figuras 2 e 3 mostram os correspondentes arranjos nestes dois documentos do estado da técnica, respectivamente.

[007] Em relação ao arranjo mostrado na Figura 2, uma camada de alumínio (placa de alumínio) com cavidades de ar embutidas foi inserida entre as duas PCBs com a finalidade de que os elementos radiantes (patches) ressonantes que formam o conjunto (localizado na PCB superior) ressoem (parcialmente) no espaço livre, reduzindo deste modo a redução de eficiência provocada pelas perdas dielétricas do conjunto. Na PCB inferior, é usada uma rede de alimentação baseada em PCB (tecnologia de substrato de guia de onda integrado) para alimentar a área total a partir de uma única porta WG retangular.

[008] No arranjo mostrado na Figura 3, o uso de cavidades de ar abaixo dos elementos radiantes (patches) ressonantes é também proposto para a redução das perdas dielétricas da antena. Não obstante, nesta técnica da Figura 3, as cavidades de ar são formadas dentro de uma camada de PCB, eliminando deste modo a necessidade de utilização da camada de alumínio. A vantagem desta técnica na Figura 3 é que o processo de fabricação da antena é simplificado, mas os inconvenientes são que a altura das cavidades é prescrita preliminarmente pela espessura disponível dos núcleos dielétricos (e não os requisitos de projeto dos elementos radiantes (patches)) e que o desempenho é pior do que com as cavidades de ar baseadas em alumínio.

SUMÁRIO

[009] Consequentemente, um problema a ser solucionado pela presente invenção é fornecer uma antena adequada para integração com sistemas de acesso móvel mmW mMIMO 5G. Este problema é solucionado pelo assunto das reivindicações independentes. Implementações vantajosas são adicionalmente definidas nas respectivas reivindicações dependentes.

[0010] Em um primeiro aspecto, é fornecida uma antena que compreende: uma camada base de antena com um lado inferior e um lado superior oposto que tem ao menos um orifício de passagem que se estende desde o lado inferior até o lado superior em uma direção de empilhamento, onde uma primeira seção no lado inferior da camada base de antena de cada um dos ao menos um orifício de passagem é configurado para acomodar uma porção terminal de um guia de onda correspondente; uma camada principal de antena posicionada sobre o lado superior da camada base de antena na direção de empilhamento, onde a camada principal de antena compreende: uma primeira subcamada condutora como a camada mais inferior da camada principal de antena na direção de empilhamento compreendendo ao menos um primeiro sulco não-condutor disposto de modo que cada primeiro sulco se sobreponha ao menos parcialmente a um correspondente orifício de passagem do ao menos um orifício de passagem da camada base de antena na direção de empilhamento; uma segunda subcamada condutora posicionada acima da primeira subcamada na direção de empilhamento, a segunda subcamada compreendendo ao menos um primeiro circuito configurado para converter ondas eletromagnéticas vindas da camada base de antena em sinais eletromagnéticos para uma transmissão de linha em fita, onde cada um do ao menos um primeiro circuito se sobrepõe ao menos parcialmente a um correspondente primeiro sulco do ao menos um primeiro sulco, e a segunda subcamada compreende ainda ao menos uma linha de transmissão para transmissão de linha em fita, e ao menos um segundo circuito configurado para converter sinais de transmissão da transmissão de linha em fita em ondas eletromagnéticas irradiadas a partir da segunda subcamada, onde a linha de transmissão conecta um primeiro circuito do ao menos um primeiro circuito a um correspondente segundo circuito do ao menos um segundo circuito; uma terceira subcamada condutora posicionada acima da segunda subcamada na direção de empilhamento compreendendo ao menos um segundo sulco não-condutor, onde cada um do ao menos um segundo sulco está disposto para se sobrepor ao menos parcialmente a um correspondente segundo circuito do ao menos um segundo circuito na direção de empilhamento; uma camada de parede de antena posicionada acima da terceira subcamada condutora da camada principal de antena na direção de empilhamento, a camada de parede de antena compreendendo ao menos uma cavidade que se estende desde o lado inferior da camada de parede de antena até o lado superior da camada de parede de antena na direção de empilhamento, onde cada uma da ao menos uma cavidade está posicionada de modo que a cavidade se sobreponha a um correspondente segundo sulco da terceira subcamada na direção de empilhamento; uma camada superior que compreende ao menos um elemento radiante (patch) condutor posicionado sobre a camada de parede de antena, de modo que cada um do ao menos um elemento radiante (patch) se sobreponha a uma correspondente cavidade da camada de parede de antena na direção de empilhamento.

[0011] A invenção de acordo com o primeiro aspecto fornece a oportunidade para alimentar a antena com um número razoavelmente grande de portas de guias de onda dentro de uma pequena área de projeção, uma vez que todos os guias de onda estão fixados à camada base de antena. Pode ser implementada formação de feixes digitais entre as partes da antena que são alimentadas por diferentes portas de guias de onda. Além disso, modalidades podem implementar formação de feixes analógicos/estáticos em uma tecnologia PCB (tecnologia de linha em fita), a qual permite a miniaturização da antena (especialmente em relação à sua espessura), e a síntese de uma grande variedade de funções de formação de feixes (variação de amplitude e fase), e a excitação dos elementos radiantes (patches) em qualquer polarização requerida. Esta formação de feixes analógicos/estáticos pode ser implementada entre os elementos de antena (elementos radiantes (patches) condutores) que são alimentados a partir da mesma porta de guia de onda. Além disso, a rede de alimentação da antena não irradia, uma vez que pode ser completamente blindada do exterior. Além disso, o arranjo de acordo com o primeiro aspecto permite que as ressonâncias de irradiação dos elementos radiantes (patches) condutores possam ser suportadas em cavidades cheias de ar, aumentando deste modo a sua eficiência de potência e suprimindo efeitos parasíticos, como ondas superficiais. Além disso, o arranjo de acordo com o primeiro aspecto permite melhor isolamento entre seus elementos radiantes (patches) individuais, o que também melhora a sua eficiência total de potência, o seu desempenho de correspondência e sua pureza de polarização. Além disso, o arranjo de acordo com o primeiro aspecto permite a utilização de quaisquer elementos radiantes (patches) únicos ou empilhados, de qualquer formato, para obter o desempenho de radiação necessário. Além disso, o arranjo de acordo com o primeiro aspecto é também escalável (na região mmW). Além disso, o arranjo de acordo com o primeiro aspecto pode também ser produzido em volumes elevados em um processo completamente automatizado. Além disso, as modalidades da presente invenção fornecem uma elevada integração de antena e entregam um bom desempenho de radiação.

[0012] Em uma primeira forma de implementação da antena cada orifício de passagem dentro da camada base de antena compreende uma segunda seção, onde a primeira seção de cada orifício de passagem se estende desde o lado inferior da camada base de antena até a segunda seção do correspondente orifício de passagem, onde a segunda seção de cada orifício de passagem se estende desde a sua correspondente primeira seção até o lado superior da camada base de antena, onde as dimensões da segunda seção de cada orifício de passagem são adaptadas para corresponder à impedância da primeira seção até a impedância do correspondente primeiro sulco. Com isso, em um modo muito eficiente e fácil, um guia de onda correspondente pode ser fixado à camada base de antena da antena, onde uma extremidade de um correspondente guia de onda é fornecida dentro da primeira seção no lado inferior da camada base de antena. Além disso, devido à configuração das dimensões das primeira e segunda seções de modo que a impedância da primeira seção corresponda à impedância do correspondente primeiro sulco não-condutor da primeira subcamada condutora da camada principal de antena, pode ser garantida uma correspondência de impedâncias muito efetiva necessária para o arranjo.

[0013] Em uma segunda forma de implementação da antena, a camada principal de antena compreende uma primeira subcamada dielétrica posicionada entre as primeira e segunda subcamadas condutoras, onde a camada principal de antena compreende ainda uma segunda subcamada dielétrica posicionada entre a segunda subcamada condutora e a terceira subcamada condutora. Deste modo, é possível adaptar livremente a distância entre as primeira, segunda e terceira subcamadas apenas variando a espessura da primeira e/ou da segunda subcamadas dielétricas. Além disso, pela provisão das primeira e segunda subcamadas dielétricas o processo de fabricação pode também ser executado em um modo muito eficiente e barato, uma vez que na fabricação de todo o arranjo, e em particular da camada principal de antena, cada uma das primeira, segunda e terceira subcamadas condutoras pode ser fornecida sobre superfícies superior e inferior pré-montadas de correspondentes camadas dielétricas, que podem eventualmente ser coladas entre si em um processo totalmente automatizado e padronizado.

[0014] Além disso, em uma terceira forma de implementação da antena, a terceira subcamada condutora compreende dois ou mais segundos sulcos e entre cada um dos dois ou mais segundos sulcos na terceira subcamada condutora é fornecido um recorte, o qual se estende ao longo da direção de empilhamento ao menos através da segunda subcamada dielétrica. Neste arranjo os recortes são fornecidos entre os segundos sulcos não-condutores, onde os recortes podem servir para fixar e alinhar a terceira subcamada condutora, mediante engate com pinos de alinhamento correspondentes da camada de parede de antena, a todas as outras camadas da antena.

[0015] Em uma quarta forma de implementação da antena, sobre o lado inferior da camada de parede de antena, pinos de alinhamento são fornecidos e engatados nos correspondentes recortes na camada principal de antena. Consequentemente, estes pinos de alinhamento podem ser usados para ser inseridos nos correspondentes recortes da terceira subcamada condutora para fixar firmemente e alinhar a camada de parede de antena à camada principal de antena.

[0016] Em uma quinta forma de implementação da antena, entre os dois ou mais segundos sulcos da terceira subcamada é fornecida uma via, a qual se estende ao longo da direção de empilhamento através da camada principal de antena, onde uma superfície interna da via é revestida com um material eletricamente condutor. Deste modo, é possível que os primeiros e/ou segundos circuitos e/ou as linhas de transmissão de diferentes colunas de segundos circuitos sejam desacoplados uns dos outros.

[0017] Em uma sexta forma de implementação da antena, sobre o lado superior da camada de parede de antena, pinos de alinhamento são fornecidos e engatados nos correspondentes recortes na camada superior. Deste modo, pode ser garantida uma ligação e fixação da camada de parede de antena a todas as outras camadas da antena em um modo efetivo e fácil e ao mesmo tempo pode ser garantido o alinhamento da camada de parede de antena a todas as outras camadas da antena. Além disso, a camada de parede de antena serve em especial para definir uma determinada distância entre a camada principal de antena e a camada superior, de modo que pela definição de uma determinada espessura da camada de parede de antena, a distância entre a camada superior e a camada principal de antena possa ser livremente ajustada.

[0018] Em uma sétima forma de implementação da antena, a camada superior compreende um substrato dielétrico, onde os elementos radiantes (patches) condutores estão posicionados sobre tanto o lado superior como o lado inferior do substrato ou sobre ambos os lados do substrato. Com isto, é possível não apenas propiciar os elementos radiantes (patches) sobre uma superfície, mas também, por exemplo, sobre ambas as superfícies do substrato dielétrico, deste modo propiciando uma grande variedade de possibilidades de propiciar os elementos radiantes (patches) sobre a camada superior, por, por exemplo, impressão dos elementos radiantes (patches) sobre uma correspondente superfície da camada superior.

[0019] Em uma oitava forma de implementação da antena, a camada superior compreende dois ou mais elementos radiantes (patches) e entre os dois ou mais elementos radiantes (patches) são fornecidos recortes na camada superior. Pela provisão destes recortes entre os elementos radiantes (patches) é possível fixar a camada superior a todas as outras camadas da antena e ao mesmo tempo propiciar um alinhamento da camada superior com todas as outras camadas.

[0020] Em uma nona forma de implementação da antena, a camada superior compreende dois ou mais elementos radiantes (patches) e entre os dois ou mais elementos radiantes (patches) são fornecidas vias com uma superfície interna revestida. Pela provisão destas vias entre os elementos radiantes (patches), os elementos radiantes (patches) podem ser isolados uns dos outros e ondas superficiais podem também ser suprimidas.

[0021] Em uma décima forma de implementação da antena, ambas as extremidades das vias são cobertas com almofadas metalizadas. Ao propiciar estas almofadas, o isolamento entre os respectivos elementos radiantes (patches) pode ser adicionalmente melhorado.

[0022] Em uma décima primeira forma de implementação da antena, a camada base de antena e a camada de parede de antena são feitas de material eletricamente condutor, preferivelmente alumínio. Com isto, pode ser fornecida uma antena muito leve, a qual é fácil e barata de fabricar.

[0023] Em uma décima segunda forma de implementação da antena, para cada um do ao menos um primeiro circuito, o primeiro circuito é configurado para dividir um sinal, que é constituído pelas ondas eletromagnéticas que chegam da camada base de antena, em dois sinais, que constituem o sinal eletromagnético para a transmissão de linha em fita, para os dois lados opostos do primeiro circuito dentro de um plano perpendicular à direção de empilhamento, onde cada lado dos dois lados opostos compreende ao menos um segundo circuito, onde os ao menos dois circuitos sobre ambos os lados constituem juntos dentro do plano uma coluna de segundos circuitos.

[0024] Isto em particular serve para obter um arranjo no qual, em um modo muito efetivo, os sinais eletromagnéticos que chegam de baixo, que significa a partir do guia de onda por meio da camada base de antena, podem ser divididos nos sinais eletromagnéticos para a transmissão de linha em fita por um primeiro circuito, de modo que efetivamente o espaço fornecido pela segunda subcamada condutora possa ser usado para posicionar os primeiros e segundos circuitos. Portanto, é possível posicionar os primeiros e segundos circuitos de tal modo que não exista espaço sem uso dentro da segunda subcamada. Além disso, propiciar os primeiros e segundos circuitos daquele modo como nesta forma de implementação fornece um modo muito efetivo e fácil para fabricar os primeiros e segundos circuitos dentro da segunda subcamada condutora.

[0025] Em uma décima terceira forma de implementação, os dois sinais após divisão têm diferentes fases. Deste modo, é possível fornecer ondas eletromagnéticas irradiadas a partir da segunda subcamada na direção da camada superior com diversas frequências.

[0026] De acordo com uma décima quarta forma de implementação, são fornecidos dentro do plano mais de uma coluna de segundos circuitos, deste modo formando um conjunto de segundos circuitos. Em particular, esta disposição de propiciar um conjunto de segundos circuitos serve para fornecer uma disposição muito estruturada de primeiros e segundos circuitos, embora seja possível uma elevada densidade de primeiros/segundos circuitos, e a segunda subcamada possa ser usada tão efetivamente quanto possível para acomodar os primeiros e segundos circuitos. Além disso, também a fabricação dos primeiros e segundos circuitos dentro da segunda subcamada é melhorada devido à disposição muito estruturada dos segundos circuitos que constituem um tal conjunto.

[0027] De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um sistema que compreende uma antena como mencionado de acordo com o primeiro aspecto ou qualquer das formas de implementação do primeiro aspecto, e um bloco que compreende ao menos um guia de onda, onde o bloco é fixado à antena e o guia de onda tem um corpo com uma primeira extremidade que tem uma abertura e a primeira extremidade é envolvida pelo correspondente orifício de passagem da camada base de antena e uma direção principal de extensão, que é uma direção de uma maior extensão, do guia de onda coincide com uma direção principal de extensão do correspondente orifício de passagem. Deste modo, é fornecido um sistema que compreende a antena e o correspondente guia de onda, o qual serve para uma disposição muito compacta da antena e do guia de onda, permitindo as vantagens já mencionadas em relação ao primeiro aspecto.

[0028] Em um terceiro aspecto, é fornecido um método para fabricação de uma antena de acordo com o primeiro aspecto ou qualquer das formas de implementação do primeiro aspecto que compreende a etapa de empilhar na direção de empilhamento a camada base de antena, a camada principal de antena, a camada de parede de antena e a camada superior e montar estas camadas juntas por colagem destas camadas entre si mediante utilização de epóxis condutores ou não- condutores ou por aparafusamento destas camadas juntas mediante utilização de parafusos, em particular microparafusos. Deste modo, pode ser fornecido um método de fabricação, o qual utiliza técnicas fáceis e baratas para montagem da antena.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0029] Os aspectos e as formas de implementação acima mencionados da presente invenção serão explicados na descrição a seguir de modalidades específicas em relação aos desenhos anexos nos quais: a Figura 1 refere-se a um arranjo em um documento do estado da técnica; a Figura 2 refere-se a um arranjo em outro documento do estado da técnica; a Figura 3 refere-se a um arranjo em outro documento do estado da técnica; a Figura 4 mostra uma vista esquemática em seção transversal da antena, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a Figura 5 mostra uma vista explodida da antena da Figura 4; a Figura 6 mostra uma vista esquemática lateral mais detalhada da antena da Figura 4; a Figura 7 mostra uma vista em perspectiva da camada base de antena da antena das figuras precedentes; a Figura 8a mostra uma vista superior da primeira subcamada condutora da antena das figuras precedentes; a Figura 8b mostra uma vista superior da segunda subcamada condutora da antena das figuras precedentes; a Figura 8c mostra uma vista superior da terceira subcamada condutora da antena das figuras precedentes; a Figura 9 mostra uma vista superior de um estado montado no qual as primeira, segunda e terceira subcamadas condutoras estão montadas, deste modo formando a camada principal de antena da antena das figuras precedentes; a Figura 10a mostra uma vista em perspectiva da camada de parede de antena da antena das figuras precedentes; a Figura 10b mostra uma vista ampliada da camada de parede de antena, de acordo com a Figura 10a; a Figura 11 mostra uma vista lateral da camada de parede de antena da Figura 10a; a Figura 12 mostra uma vista em perspectiva da camada superior da antena das figuras precedentes; a Figura 13 mostra uma vista superior da antena das figuras precedentes; a Figura 14a mostra uma fotografia de uma antena montada, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a Figura 14b mostra uma fotografia da camada principal de antena, da camada de parede de antena e da camada superior da antena da Figura 14a; e a Figura 14c mostra uma fotografia em vista em seção transversal da antena da Figura 14b.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] Geralmente, tem sido observado que todos os arranjos, dispositivos, elementos, unidades e meios e assim por diante descritos no presente pedido de patente poderiam ser implementados por software ou elementos de hardware ou qualquer tipo de combinação destes. Todas as etapas são executadas pelas diversas entidades descritas no presente pedido de patente assim como a funcionalidade descrita a ser executada pelas diversas entidades destinam-se a significar que a respectiva entidade é adaptada para ser configurada para executar as respectivas etapas e funcionalidades. Mesmo se na descrição a seguir de modalidades específicas uma funcionalidade ou etapa específica tiver que ser executada por uma entidade geral e não refletida na descrição de um elemento detalhado específico daquela entidade, a qual executa aquela etapa ou funcionalidade específica, deverá ficar claro para aquele versado na técnica que estes elementos e funcionalidades podem ser implementados em elementos respectivos de hardware ou software ou qualquer tipo de combinação destes. Além disso, o método da presente invenção e suas diversas etapas são incorporadas nas funcionalidades dos diversos elementos de aparelho descritos.

[0031] A Figura 4 mostra uma vista em seção transversal de uma antena, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como pode ser visto, a antena 10 compreende quatro camadas, a saber a camada base de antena 20, a camada principal de antena 30, a camada de parede de antena 60 e a camada superior 70 na direção de empilhamento. Além disso, a camada principal de antena 30 compreende na direção de empilhamento a primeira subcamada condutora 32, seguida pela primeira subcamada dielétrica 31, a segunda subcamada condutora 40, a segunda subcamada dielétrica 31’ e a terceira subcamada condutora 50 na direção de empilhamento. Além disso, na modalidade da Figura 4, são fornecidos sobre o lado superior e o lado inferior da camada superior 70 elementos radiantes (patches) condutores 72, respectivamente. Além disso, é fornecido um bloco 90 debaixo da camada base de antena 20, o qual compreende neste exemplo oito guias de onda 100, cada um tendo um corpo 110, indicado na Figura 4 pelas linhas tracejadas. Neste contexto, uma extremidade de cada guia de onda 100 é fixada à camada base de antena 20. Neste contexto, a fixação específica pela primeira seção/segunda seção da camada base de antena ao guia de onda 100 não é mostrada na Figura 4. Portanto, a Figura 4 mostra apenas esquematicamente a ordem de empilhamento principal das correspondentes camadas da antena.

[0032] Além disso, a Figura 5 é uma vista explodida da antena mostrada na Figura 4 com todas as quatro camadas, a saber a camada base de antena 20, a camada principal de antena 30, a camada de parede de antena 60 e a camada superior 70. A camada superior 70 é mostrada como um elemento de duas peças, contudo, isto é apenas opcional e pode, evidentemente, também ser um elemento de uma peça. A camada base de antena 20 pode, por exemplo, ser um bloco sólido condutor (por exemplo, feito de um metal tal como alumínio ou plástico metalizado) com correspondentes diversos orifícios de passagem para conexão ao guia de onda 100, mas também para montagem da antena. A camada principal de antena 30 pode, por exemplo, ser uma PCB de múltiplas camadas. A camada de parede de antena pode, por exemplo, ser um quadro condutor (por exemplo, feito de um metal tal como alumínio ou plástico metalizado) com diversos orifícios de passagem para alojar os elementos radiantes (patches) da camada superior 70. A camada superior 70 pode, por exemplo, ser outra PCB.

[0033] Além disso, a Figura 6 mostra uma vista lateral esquemática com uma ênfase na camada base de antena 20, onde se pode ver claramente que na camada base de antena 20 são fornecidas uma primeira seção 27 e uma segunda seção 28. Portanto, cada orifício de passagem 26 da camada base 20 é feito de duas seções, a saber a primeira seção 27 e a segunda seção 28, onde a primeira seção 27 de cada orifício de passagem 26 se estende desde o lado inferior 22 da camada base de antena 20 até a segunda seção 28 do correspondente orifício de passagem 26, e a segunda seção 28 de cada orifício de passagem 26 se estende desde a sua correspondente seção 27 até o lado superior 24 da camada base de antena 20. Neste contexto, as dimensões da segunda seção 28 de cada orifício de passagem 26 são adaptadas para corresponder à impedância da primeira seção 27 até a impedância do correspondente primeiro sulco 34 da primeira subcamada condutora 32. Isto assemelha-se a um método efetivo para garantir a necessária correspondência de impedâncias entre o guia de onda e a camada principal de antena 30.

[0034] Além disso, a Figura 7 refere-se a uma vista em perspectiva da camada base de antena 20. A camada base de antena 20 é um elemento condutor, que é feito, por exemplo, de alumínio ou plástico metalizado. Ali podem ser vistos oito orifícios de passagem 26, os quais estão dispostos em uma fileira, onde em cada um destes orifícios de passagem pode ser fixada uma porção terminal de um correspondente guia de onda 100, de modo que sobre a camada base de antena 20 neste exemplo possam ser fixados oito guias de onda 100. Na modalidade mostrada na Figura 7, entre cada um dos orifícios de passagem 26 pode ser fornecido um orifício adicional 25 (possivelmente rosqueado) para fins de fixação para fixar e alinhar a camada base de antena 20 a todas as outras camadas de antena. Além disso, podem também ser fornecidos outros orifícios 25’ (possivelmente rosqueados), os quais podem ser vistos na Figura 7 sobre as extremidades da camada base de antena 20 dentro dos quais parafusos, como nos orifícios adicionais 25, podem ser inseridos para fixar e alinhar ainda mais a camada base de antena 20 com todas as outras camadas e restante sistema de RF (isto é, guias de onda de entrada 100). Portanto, a camada base de antena 20 pode ser usada para alinhar os guias de onda com a antena (isto é, as portas de antena) e também para instalar a antena nas restantes partes da unidade de rádio. Como já mencionado acima, os orifícios de passagem 26 mostrados na Figura 7 servem como transformadores de impedância, os quais são usados para interconectar os guias de onda à antena e transformar a impedância do guia de onda na impedância da antena. Deverá ser observado que na Figura 7, exatamente oito orifícios de passagem exemplificativos 26 são mostrados e evidentemente o número pode também ser arbitrário. Além disso, também o número e o tamanho dos orifícios adicionais 25, 25’ podem ser escolhidos livremente.

[0035] A Figura 8a mostra uma vista superior da primeira subcamada condutora 32 da camada principal de antena 30. Ali são fornecidos primeiros sulcos não-condutores 34 preferivelmente, como na Figura 8a, em uma fileira. Na forma de implementação da Figura 8a, estes primeiros sulcos não- condutores 34 podem ser configurados como sulcos alongados. Os sulcos podem estender-se desde um lado inferior da primeira subcamada condutora 32 até um lado superior da primeira subcamada condutora 32 na direção de empilhamento. Além disso, cada um dos primeiros sulcos não-condutores 34 está posicionado dentro da primeira subcamada condutora 32, de modo que cada primeiro sulco 34 se sobreponha ao menos parcialmente a um correspondente orifício de passagem 26 da camada base de antena 20 na direção de empilhamento, de modo que seja possível que uma onda eletromagnética possa ser transmitida desde o guia de onda 100 através da primeira subcamada condutora 32 até a segunda subcamada condutora 40 fornecida acima da primeira subcamada condutora 32 na direção de empilhamento.

[0036] Além disso, a Figura 8b mostra uma vista superior da segunda subcamada condutora 40 posicionada acima da primeira subcamada 32 na direção de empilhamento, onde a segunda subcamada 40 pode compreender, como na modalidade da Figura 8b, oito primeiros circuitos 42 dispostos em uma fileira, onde cada um destes oito primeiros circuitos 42 pode ser configurado para converter ondas eletromagnéticas recebidas do correspondente guia de onda 100 através dos sulcos 34 em sinais eletromagnéticos para uma transmissão de linha em fita, onde uma transmissão de linha em fita se refere a uma transmissão de correntes/tensões por uma linha (fio) de sinal e dois correspondentes planos de terra, adequadamente dispostos ao redor da linha de sinal. Além disso, cada um destes primeiros circuitos 42 é fornecido dentro da segunda subcamada condutora 40 até sobrepor-se ao menos parcialmente ao correspondente primeiro sulco 34 da primeira subcamada condutora 32. Na modalidade das Figuras 8a-8c, sãos fornecidos oito primeiros circuitos 42 correspondentes a oito primeiros sulcos não-condutores 34 da primeira subcamada condutora 32, de modo que cada primeiro sulco não-condutor 34 se sobreponha na direção de empilhamento ao menos parcialmente a um correspondente primeiro circuito 42 da segunda subcamada condutora 40. Portanto, cada primeiro sulco não-condutor 34 é designado a um correspondente primeiro circuito 42. Ainda, a segunda subcamada 40 compreende na Figura 8b linhas de transmissão para transmissão de linha em fita e correspondentes segundos circuitos 46 configurados para converter os sinais de transmissão da transmissão de linha em fita em ondas eletromagnéticas irradiadas a partir da segunda subcamada 40 para a terceira subcamada condutora 50, onde uma linha de transmissão 44 conecta um primeiro circuito 42 a um correspondente segundo circuito 46. No arranjo mostrado na Figura 8b, para cada primeiro circuito 42, o primeiro circuito 42 é configurado para dividir uma onda eletromagnética de entrada vinda do correspondente guia de onda 100 em dois sinais, que constituem os sinais eletromagnéticos para a transmissão de linha em fita para dois lados opostos do primeiro circuito 42 dentro de um plano perpendicular à direção de empilhamento, onde cada lado dos dois lados opostos compreende, na modalidade da Figura 8b, diversos segundos circuitos 46 conectados em série entre si. Cada um destes segundos circuitos sobre um lado do primeiro circuito 42 está conectado em série, de modo que todos os segundos circuitos 46 nos dois lados do primeiro circuito 42 se formem juntos dentro do plano perpendicular à direção de empilhamento uma coluna 46’ do segundo circuito 46. Na modalidade da Figura 8b, são fornecidas oito colunas de segundos circuitos 46 ao lado umas das outras, deste modo formando um conjunto de segundos circuitos 46 que se estende por todo o plano. Deste modo, no arranjo mostrado na Figura 8b, é fornecida uma fileira de primeiros circuitos 42 no meio da segunda subcamada condutora 40, onde são fornecidas colunas de segundos circuitos 46 perpendiculares à direção principal de extensão da fileira de primeiros circuitos 42. Deste modo, pode ser fornecida a estrutura mostrada na Figura 8b. No arranjo da segunda subcamada condutora 40, os segundos circuitos 42 são, respectivamente, constituídos de linhas de transmissão em forma de C, o que simetricamente excita uma polarização predefinida dos elementos radiantes (patches) de radiação 72 posicionados na camada superior 70. Ainda, devido ao arranjo dos primeiros circuitos 42 e do arranjo invertido dos segundos circuitos 46 sobre os dois lados dos primeiros circuitos 42, os sinais nos dois lados de um correspondente primeiro circuito 42 têm diferentes fases. Deste modo, é possível gerar um determinado padrão de radiação nos elementos radiantes (patches) de radiação 72. No arranjo da Figura 8b, um sinal de onda eletromagnética é transferido para a segunda subcamada condutora 40 a partir de um correspondente guia de onda 100 até um determinado primeiro circuito 42 e convertido no sinal de linha em fita, sendo o sinal transferido com uma determinada tensão/corrente, para todos os segundos circuitos 46 da correspondente coluna dos segundos circuitos 46. O que se assemelha à formação de feixes analógicos (estáticos) dentro de cada coluna. Ainda, a formação de feixes digitais pode ser também suportada entre as colunas. Como no arranjo da Figura 8b, a formação de feixes digitais é permitida na direção da fileira, que é a direção principal de extensão da pluralidade de primeiros circuitos na Figura 8b, e a formação de feixes analógicos é permitida na direção da coluna que é a direção principal de extensão dos segundos circuitos 46 de cada coluna. Deverá ser observado que o número de primeiros circuitos 42 (um por coluna) e segundos circuitos 46 pode ser escolhido arbitrariamente e a Figura 8b mostra apenas um exemplo de um arranjo de 8 colunas x 14 fileiras.

[0037] Ainda, a Figura 8c mostra uma vista superior da terceira subcamada condutora 50. A terceira subcamada condutora 50 compreende segundos sulcos não-condutores 52, onde cada um dos segundos sulcos não-condutores 52 está posicionado para ao menos parcialmente se sobrepor a um correspondente segundo circuito 46 na direção de empilhamento. Deste modo, como se pode claramente concluir a partir da Figura 8c, os segundos sulcos 52 estão dispostos em colunas e fileiras, deste modo formando um correspondente conjunto como aquele formado na segunda subcamada condutora 40 pelos segundos circuitos 46. Em particular, estes segundos sulcos 52 podem ser inclinados (a +/- 45o) como na Figura 8c, o que permite ainda propiciar uma polarização específica dos sinais irradiados a partir da antena 10. A orientação exata dos segundos sulcos 52 define a polarização do sinal irradiado a partir da antena 10. Além disso, entre os segundos sulcos 52, podem ser fornecidos recortes 53 (preferivelmente metalizados). Estes recortes 53 podem ser configurados como sulcos alongados e estendem-se na direção de empilhamento ao menos através da terceira subcamada condutora 50 e da segunda subcamada dielétrica 31’ e podem engatar correspondentes pinos de alinhamento 68 da camada de parede de antena 60, deste modo ajudando na fixação e alinhamento da camada principal de antena 30 às outras camadas da antena 10. Ainda, os recortes 53 e os pinos de alinhamento embutidos 68 podem também ajudar para fins de isolamento para desacoplamento futuro dos primeiros/segundos circuitos 42/46 uns dos outros. A metalização dos recortes pode ainda melhorar as propriedades de isolamento. Neste contexto observa-se que, evidentemente, os recortes 53 são apenas uma possibilidade formada como sulcos alongados, mas também podem ser formados como uma pluralidade de orifícios de passagem desde que estes orifícios de passagem possam servir para fins de fixação e alinhamento. A terceira subcamada condutora 50 pode também ser usada como um plano de terra para os elementos radiantes (patches) de radiação 72. Ainda, as primeira, segunda e terceira subcamadas condutoras 32, 40 e 50 podem ser feitas de cobre revestido ou similar.

[0038] Além disso, a Figura 9 mostra uma vista superior de uma camada principal de antena 30 montada que compreende a primeira subcamada condutora 32, a segunda subcamada condutora 40 e a terceira subcamada condutora 50. Ali, pode ser visto que os recortes 53 são fornecidos na terceira subcamada condutora 50. Observar que no estado montado da Figura 9 não apenas as primeira, segunda e terceira subcamadas condutoras 32, 40 e 50 estão montadas, mas a camada principal de antena 30 também compreende uma primeira subcamada dielétrica 31 posicionada entre a primeira subcamada condutora 32 e a segunda subcamada condutora 40 e a segunda subcamada dielétrica 31’ posicionada entre a segunda subcamada condutora 40 e a terceira subcamada condutora 50. Portanto, os recortes 53 podem estender-se não apenas através da terceira subcamada condutora 50, mas também ao menos através da segunda subcamada dielétrica 31’ debaixo da terceira subcamada condutora 50. Ainda, como na modalidade da Figura 9, podem ser fornecidas vias 54 entre segundos sulcos não-condutores 52 e também ao redor de cada um dos primeiros circuitos 42 para desacoplar os primeiros e segundos circuitos 46 uns dos outros. Uma superfície interna destas vias 54 pode ser revestida com um metal, por exemplo, cobre. Ainda, os segundos sulcos não-condutores 52 podem também ser vistos na vista superior da camada principal de antena 30 da Figura 9, que é uma PCB.

[0039] A Figura 10a mostra uma vista em perspectiva da camada de parede de antena 60 posicionada acima da terceira subcamada condutora 50 da camada principal de antena 30 na direção de empilhamento, onde a camada de parede de antena 60 pode compreender, como pode ser visto na Figura 10a, uma pluralidade de cavidades, onde cada uma das cavidades 62 está posicionada de modo que a cavidade 62 se sobreponha ao menos parcialmente ao correspondente segundo sulco 52 da terceira subcamada 50 na direção de empilhamento, de modo que seja fornecido um conjunto de cavidades 62 correspondentes aos conjuntos correspondentes da terceira subcamada condutora 50 e da segunda subcamada condutora 40. A camada de parede de antena 60 pode ser feita de um material eletricamente condutor, por exemplo, alumínio ou plástico metalizado. As cavidades 62 são usadas de modo que os campos ressonantes próximos à antena sejam suportados em ar, e a operação da antena não sofra de efeitos colaterais provocados pela utilização de materiais dielétricos (perdas, ondas superficiais, etc.). As paredes das cavidades 62 também servem para desacoplar os elementos radiantes (patches) individuais 72 fornecidos na camada superior 70 uns dos outros. Na modalidade das Figuras 10a-10b as cavidades 62 são mais com forma de um retângulo. Deverão, evidentemente, ser possíveis cavidades de formas diferentes (por exemplo, circular ou poligonal). Como pode ser visto na vista ampliada da Figura 10b, podem ser fornecidos orifícios de passagem 47 e pinos de alinhamento adicionais 67 entre as cavidades 62, os quais servem para fins de fixação e alinhamento da camada de parede de antena 60 às outras camadas da antena 10. Neste contexto, por exemplo, orifícios de passagem 47 podem ser configurados para aceitar um correspondente parafuso para fixar firmemente a camada de parede de antena 60 dentro da antena 10. Ainda, as paredes de cada cavidade 62 também desacoplam ressonadores adjacentes e melhoram a pureza de polarização cruzada irradiada.

[0040] A Figura 11 mostra uma vista lateral da camada de parede de antena 60. A camada de parede de antena 60 é configurada para se acoplar a correspondentes recortes 53 na camada principal de antena 30. Portanto, os pinos de alinhamento 68 no lado inferior 64 servem para fins de alinhamento para alinhar a camada de parede de antena 60 com a camada principal de antena 30 e servem para fins de fixação de montagem da camada de parede de antena 60 a outras camadas. Além disso, também opcionalmente como na Figura 11, podem também ser fornecidos pinos de alinhamento adicionais 67 no lado superior oposto 66 da camada de parede de antena 60, os quais são configurados para se acoplar a correspondentes recortes 74 fornecidos na camada superior 70. Em um estado montado, devido ao acoplamento de pinos de alinhamento adicionais 67 a correspondentes recortes 74 na camada superior e ao acoplamento de pinos de alinhamento adicionais 68 a correspondentes recortes 53 fornecidos na camada principal de antena 30, é definida uma distância hcav como também indicada na Figura 11 entre a camada superior 70 e a camada principal de antena 30. Portanto, ao utilizar a camada de parede de antena 60, a distância entre a camada superior 70 e a camada principal de antena 30 pode também ser livremente ajustada e definida.

[0041] A Figura 12 mostra uma vista em perspectiva da camada superior 70. Na modalidade da Figura 12 é fornecida uma pluralidade de elementos radiantes (patches) condutores 72, onde cada um dos elementos radiantes (patches) condutores 72 é fornecido de modo que cada um dos elementos radiantes (patches) se sobreponha a uma correspondente cavidade 62 da camada de parede de antena 60 na direção de empilhamento, por meio do que pode ser formado um conjunto correspondente aos conjuntos da camada de parede de antena 60 ou das segundas e terceiras subcamadas condutoras 40 e 50. Os elementos radiantes (patches) 72 podem ser impressos sobre uma superfície da camada superior 70. Na modalidade da Figura 12 cada um dos elementos radiantes (patches) 72 é um elemento radiante (patch) circular, mas também é concebível qualquer outra forma. Os elementos radiantes (patches) circulares 72 são impressos em ambos os lados da camada superior 70 sobre, por exemplo, uma PCB, mas poderiam também ser impressos apenas sobre um lado ou camada intermediária da PCB. As dimensões exatas destes elementos radiantes (patches) 72 assim como a distância entre eles (espessura do núcleo dielétrico que está sendo usado) são geralmente dependentes dos requisitos de frequência operacional e são determinados com precisão através de simulações eletromagnéticas. Em um caso geral, elementos radiantes (patches) 72 de qualquer forma podem ser usados em qualquer do lado superior e/ou lado inferior da camada superior 70. Além disso, uma vez que cada elemento radiante (patch) 72 é fornecido em tal posição em que ao menos parcialmente se sobreponha a uma correspondente cavidade 62 da camada de parede de antena 60, é possível que todos os elementos radiantes (patches) 72 de uma coluna 73 sejam alimentados por um único orifício de passagem 26 que serve como uma porta da antena. Ainda, cada elemento radiante (patch) 72 é excitado pela utilização de um correspondente sulco não-condutor 52 da terceira subcamada condutora 50, o que permite que os campos eletromagnéticos se acoplem e excitem a correspondente cavidade ressonante 62 de cada elemento radiante (patch) 72. Além disso, no arranjo da Figura 12, são fornecidas vias revestidas 76 ao redor dos elementos radiantes (patches) 72 para fins de isolamento entre elementos radiantes (patches) 72, onde as vias 76 formam cavidades retangulares ao redor dos elementos radiantes (patches) 72 para melhorar o isolamento entre elementos radiantes (patches) 72 e suprimir quaisquer ondas superficiais que possam ser mantidas. Ainda, pela mesma razão, são usadas almofadas metalizadas 78 (por exemplo, metalizadas com cobre) para isolar ainda mais todos os elementos radiantes (patches) 72 uns dos outros, em particular nos cantos dos elementos radiantes (patches) 72. As almofadas metalizadas 78 são fornecidas abaixo e/ou acima das correspondentes vias 76, de modo que cada extremidade de uma via correspondente 76 possa ser coberta por uma almofada metalizada 78. Ainda, são fornecidos recortes 74 na camada superior 70, que é uma PCB, os quais são configurados para engatar com as correspondentes protrusões 67 da camada de parede de antena 60. Estes recortes 74 servem para atingir um arranjo mecânico estável e também servem para fins de alinhamento da camada superior 70 com todas as outras camadas da antena. Na modalidade da Figura 12, 4 recortes retangulares 74 são fornecidos ao redor de cada um dos elementos radiantes (patches) circulares 72.

[0042] A Figura 13 mostra uma vista superior da antena 10 montada. Ali, o conjunto de elementos radiantes (patches) circulares 72 pode ser claramente visto. O conjunto nesta modalidade consiste em 8 colunas, cada uma sendo composta de 14 elementos radiantes (patches) circulares 72.

[0043] A Figura 14a mostra uma fotografia da antena montada, onde a Figura 14b mostra desde o lado esquerdo até o lado direito da Figura 14b a camada principal de antena 30, a camada de parede de antena 60 e a camada superior 70. Ainda, a Figura 14c mostra uma fotografia em uma vista em seção transversal de toda a antena montada, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0044] Além disso, deverá ser observado que toda a antena montada pode ser fabricada ao propiciar na direção de empilhamento, a camada base de antena 20, a camada principal de antena 30, a camada de parede de antena 60 e a camada superior 70, e montar estas camadas juntas por colagem destas camadas entre si pela utilização de epóxis condutores ou não-condutores ou por aparafusamento destas camadas juntas pela utilização de parafusos, em particular microparafusos.

[0045] A invenção foi descrita em conjunto com diversas modalidades neste documento. Contudo, outras variações das modalidades inclusas podem ser facilmente entendidas e realizadas por aqueles versados na técnica e que executem a invenção reivindicada a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações apensas. Nas reivindicações, a palavra “compreendendo” não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” não exclui a pluralidade. Um único processador da entidade pode preencher as funções de diversos itens mencionados nas reivindicações. O mero fato de que algumas medidas são mencionadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não origina que uma combinação destas medidas possa ser usada como vantagem. Um programa computacional pode ser armazenado/distribuído em um meio adequado, tal como um meio de armazenamento ótico ou um meio de estado sólido, fornecido junto com ou como parte de outro hardware, mas pode também ser distribuído em outras formas, tais como por meio da internet ou outros sistemas de telecomunicação por fio ou sem fio.

Claims (17)

1. Antena (10) caracterizada pelo fato de que compreende: • uma camada base de antena (20) com um lado inferior (22) e um lado superior oposto (24) que tem ao menos um orifício de passagem (26) que se estende desde o lado inferior (22) até o lado superior (24) em uma direção de empilhamento, onde uma primeira seção (27) no lado inferior (22) da camada base de antena (20) de cada um dos ao menos um orifício de passagem (26) é configurado para acomodar uma porção terminal de um guia de onda (100) correspondente; • uma camada principal de antena (30) posicionada sobre o lado superior (24) da camada base de antena (20) na direção de empilhamento, onde a camada principal de antena compreende: o uma primeira subcamada condutora (32) como a camada mais inferior da camada principal de antena (30) na direção de empilhamento compreendendo ao menos um primeiro sulco não- condutor (34) disposto de modo que cada primeiro sulco não condutor (34) se sobreponha ao menos parcialmente a um correspondente orifício de passagem (26) do ao menos um orifício de passagem (26) da camada base de antena (20) na direção de empilhamento; o uma segunda subcamada condutora (40) posicionada acima da primeira subcamada condutora (32) na direção de empilhamento, a segunda subcamada condutora (40) compreendendo ao menos um primeiro circuito (42) configurado para converter ondas eletromagnéticas vindas da camada base de antena (20) em sinais eletromagnéticos para uma transmissão de linha em fita, onde cada um do ao menos um primeiro circuito (42) se sobrepõe ao menos parcialmente a um correspondente primeiro sulco não condutor (34) do ao menos um primeiro sulco não condutor (34), e a segunda subcamada condutora (40) compreende ainda ao menos uma linha de transmissão (44) para transmissão de linha em fita, e ao menos um segundo circuito (46) configurado para converter sinais de transmissão da transmissão de linha em fita em ondas eletromagnéticas irradiadas a partir da segunda subcamada condutora (40), onde a linha de transmissão (44) conecta um primeiro circuito (42) do ao menos um primeiro circuito (42) a um correspondente segundo circuito (46) do ao menos um segundo circuito (46); o uma terceira subcamada condutora (50) posicionada acima da segunda subcamada condutora (40) na direção de empilhamento compreendendo ao menos um segundo sulco não- condutor (52), onde cada um do ao menos um segundo sulco não condutor (52) está disposto para se sobrepor ao menos parcialmente a um correspondente segundo circuito (46) do ao menos um segundo circuito (46) na direção de empilhamento; • uma camada de parede de antena (60) posicionada acima da terceira subcamada condutora (50) da camada principal de antena (30) na direção de empilhamento, a camada de parede de antena (60) compreendendo ao menos uma cavidade (62) que se estende desde o lado inferior (64) da camada de parede de antena (60) até o lado superior (66) da camada de parede de antena (60) na direção de empilhamento, onde cada uma da ao menos uma cavidade (62) está posicionada de modo que a cavidade (62) se sobreponha a um correspondente segundo sulco não condutor (52) da terceira subcamada condutora (50) na direção de empilhamento; • uma camada superior (70) que compreende ao menos um elemento radiante (patch) condutor (72) posicionado sobre a camada de parede de antena (60), de modo que cada um do ao menos um elemento radiante (patch) (72) se sobreponha a uma correspondente cavidade (62) da camada de parede de antena (60) na direção de empilhamento.

2. Antena (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada orifício de passagem (26) dentro da camada base de antena (20) compreende uma segunda seção (28); onde a primeira seção (27) de cada orifício de passagem (26) se estende desde o lado inferior (22) da camada base de antena (20) até a segunda seção (28) do correspondente orifício de passagem (26); onde a segunda seção (28) de cada orifício de passagem (26) se estende desde a sua correspondente primeira seção (27) até o lado superior (24) da camada base de antena (20); onde as dimensões da segunda seção (28) de cada orifício de passagem (26) são adaptadas para corresponder à impedância da primeira seção (27) até a impedância do correspondente primeiro sulco não condutor (34).

3. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a camada principal de antena (30) compreende uma primeira subcamada dielétrica (31) posicionada entre a primeira subcamada condutora (32) e a segunda subcamada condutora (40); onde a camada principal de antena (30) compreende ainda uma segunda subcamada dielétrica (31’) posicionada entre a segunda subcamada condutora (40) e a terceira subcamada condutora (50).

4. Antena (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a terceira subcamada condutora (50) compreende dois ou mais segundos sulcos não condutores (52) e entre cada um dos dois ou mais segundos sulcos não condutores (52) na terceira subcamada condutora (50) é fornecido um recorte (53), o qual se estende ao longo da direção de empilhamento ao menos através da segunda subcamada dielétrica (31’).

5. Antena (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que sobre o lado inferior (64) da camada de parede de antena (60), pinos de alinhamento (68) são fornecidos e engatados nos correspondentes recortes (53) na camada principal de antena (10).

6. Antena (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que entre os dois ou mais segundos sulcos não condutores (52) da terceira subcamada condutora (50) é fornecida uma via (54), a qual se estende ao longo da direção de empilhamento através da camada principal de antena (30), onde uma superfície interna da via (54) é revestida com um material eletricamente condutor.

7. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que sobre o lado superior (66) da camada de parede de antena (60), pinos de alinhamento (67) são fornecidos e engatados nos correspondentes recortes (74) na camada superior (70).

8. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a camada superior (70) compreende um substrato dielétrico, onde os elementos radiantes (patches) condutores (72) estão posicionados sobre tanto o lado superior como o lado inferior do substrato ou sobre ambos os lados do substrato.

9. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a camada superior (70) compreende dois ou mais elementos radiantes (patches) (72) e entre os dois ou mais elementos radiantes (patches) (72) são fornecidos recortes (74) na camada superior (70).

10. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a camada superior (70) compreende dois ou mais elementos radiantes (patches) (72) e entre os dois ou mais elementos radiantes (patches) (72) são fornecidas vias (76) com uma superfície interna revestida.

11. Antena (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que ambas as extremidades das vias (76) são cobertas com almofadas metalizadas (78).

12. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a camada base de antena (20) e a camada de parede de antena (60) são feitas de um material eletricamente condutor, preferivelmente alumínio.

13. Antena (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que para cada um do ao menos um primeiro circuito (42), o primeiro circuito (42) é configurado para dividir um sinal, que é constituído pelas ondas eletromagnéticas que chegam da camada base de antena (20), em dois sinais, que constituem os sinais eletromagnéticos para a transmissão de linha em fita, para dois lados opostos do primeiro circuito (42) dentro de um plano perpendicular à direção de empilhamento, onde cada lado dos dois lados opostos compreende ao menos um segundo circuito (46), onde os ao menos dois segundos circuitos (46) sobre ambos os lados constituem juntos dentro do plano uma coluna de segundos circuitos (46).

14. Antena (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que os dois sinais após a divisão têm diferentes fases.

15. Antena (10), de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizada pelo fato de que é fornecida dentro do plano mais de uma coluna (46’) de segundos circuitos (46), deste modo formando um conjunto de segundos circuitos (46).

16. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende uma antena (10) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 15 e um bloco (90) que compreende ao menos um guia de onda (100), onde o bloco (90) é fixado à antena (10) e o guia de onda (100) tem um corpo (110) com uma primeira extremidade que tem uma abertura e a primeira extremidade é envolvida pelo correspondente orifício de passagem (26) da camada base de antena (20) e uma direção principal de extensão, que é uma direção de uma maior extensão, do guia de onda (100) coincide com uma direção principal de extensão do correspondente orifício de passagem (26).

17. Método para fabricar uma antena (10) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de empilhar na direção de empilhamento a camada base de antena (20), a camada principal de antena (30), a camada de parede de antena (60) e a camada superior (70) e montar estas camadas juntas por colagem destas camadas entre si mediante utilização de epóxis condutores ou não-condutores ou por aparafusamento destas camadas juntas mediante utilização de parafusos, em particular microparafusos.

Images