BR112021014735A2

BR112021014735A2 - Matriz de antena de polarização dupla

Info

Publication number: BR112021014735A2
Application number: BR112021014735-7A
Authority: BR
Inventors: Alexander KHRIPKOV; Ville Viikari; Resti Montoya Moreno; Juha Ala-Laurinaho; Janne ILVONEN
Original assignee: Huawei Technologies Co., Ltd.
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2021-09-28
Also published as: KR20210100738A; CN113196565A; AU2019426399A1; JP7256276B2; KR102468914B1; CA3126365C; JP2022519059A; US20220102874A1; WO2020156650A1; US12009599B2; CN113196565B; EP3891842A1; CA3126365A1; AU2019426399B2

Abstract

matriz de antena de polarização dupla. uma matriz de antena de polarização dupla (1) compreendendo uma estrutura condutora (2) tendo um padrão de abertura compreendendo pelo menos uma primeira abertura (3) tendo uma primeira configuração e pelo menos uma segunda abertura (4) tendo uma segunda configuração. a primeira abertura (3) é diretamente interconectada com pelo menos uma segunda abertura (4). pelo menos um primeiro elemento de acoplamento (5) é conectado a uma primeira linha de alimentação de antena (6), e pelo menos um segundo elemento de acoplamento (7) é conectado a uma segunda linha de alimentação de antena (8). o primeiro elemento de acoplamento (5) é configurado para excitar um campo elétrico tendo uma primeira polarização, e o segundo elemento de acoplamento (7) é configurado para excitar um campo elétrico tendo uma segunda polarização. cada primeiro elemento de acoplamento (5) é pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura (3), permitindo o campo elétrico tendo uma primeira polarização ser transmitido e / ou recebido através da primeira abertura (3). cada segundo elemento de acoplamento (7) é pelo menos parcialmente justaposto com uma segunda abertura (4), permitindo o campo elétrico tendo uma segunda polarização ser transmitido e / ou recebido através da segunda abertura (4). uma matriz de antena de polarização dupla (1) disposta dentro do mesmo espaço de uma estrutura condutora reduz o volume necessário para fornecer uma matriz de antena eficiente tendo cobertura omnidirecional, ou cobertura quase omnidirecional.

Description

MATRIZ DE ANTENA DE POLARIZAÇÃO DUPLA CAMPO TÉCNICO

[0001] A divulgação se refere a uma matriz de antena de polarização dupla compreendendo uma estrutura condutora tendo um padrão de abertura compreendendo pelo menos uma primeira abertura tendo uma primeira configuração e pelo menos uma segunda abertura tendo uma segunda configuração.

ANTECEDENTES

[0002] Os futuros dispositivos eletrônicos móveis precisam suportar bandas de ondas milimétricas, por exemplo, 28 GHz e 42 GHz, bem como bandas sub-6 GHz para acomodar taxas de dados maiores. No entanto, o volume reservado para todas as antenas em um dispositivo eletrônico móvel é muito limitado e as antenas de ondas milimétricas adicionadas devem ser acomodadas no mesmo volume das antenas sub-6 GHz. Aumentar o volume reservado para antenas tornaria o dispositivo eletrônico maior, mais volumoso e menos atraente para os usuários. As antenas de ondas milimétricas atuais exigem esse volume adicional ou, se colocadas no mesmo volume, reduzem significativamente a eficiência das antenas sub-6 GHz.

[0003] Além disso, o movimento em direção a telas muito grandes, cobrindo o máximo possível do dispositivo eletrônico, torna o espaço disponível para a matriz de antena muito limitado, forçando o tamanho da matriz de antena a ser significativamente reduzido e seu desempenho prejudicado, ou uma grande parte da tela deve estar inativa.

[0004] Além disso, dispositivos eletrônicos móveis, como telefones celulares e tablets, podem ser orientados em qualquer direção arbitrária. Portanto, tais dispositivos eletrônicos precisam exibir uma cobertura de feixe esférica tão próxima de completa quanto possível. Essa cobertura é difícil de alcançar, por exemplo, devido ao feixe de radiação sendo bloqueado por um alojamento condutor, uma grande tela e / ou pela mão do usuário que segura o dispositivo.

SUMÁRIO

[0005] É um objeto fornecer uma matriz de antena de polarização dupla aprimorada. O anterior e outros objetos são alcançados pelos recursos das reivindicações independentes. Formas de implementação adicionais são evidentes a partir das reivindicações dependentes, da descrição e das figuras.

[0006] De acordo com um primeiro aspecto, é fornecida uma matriz de antena de polarização dupla compreendendo uma estrutura condutora com um padrão de abertura compreendendo pelo menos uma primeira abertura tendo uma primeira configuração e pelo menos uma segunda abertura tendo uma segunda configuração, a primeira abertura sendo diretamente interconectada com pelo menos uma segunda abertura, pelo menos um primeiro elemento de acoplamento sendo conectado a uma primeira linha de alimentação de antena, pelo menos um segundo elemento de acoplamento sendo conectado a uma segunda linha de alimentação de antena, o primeiro elemento de acoplamento sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo uma primeira polarização, o segundo elemento de acoplamento sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo uma segunda polarização, cada primeiro elemento de acoplamento sendo pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura, permitindo o campo elétrico tendo uma primeira polarização ser transmitido e / ou recebido através da primeira abertura, cada segundo elemento de acoplamento sendo pelo menos parcialmente justaposto com uma segunda abertura, permitindo o campo elétrico tendo uma segunda polarização ser transmitido e / ou recebido através da segunda abertura.

[0007] Tal solução, compreendendo uma sequência periódica de aberturas de formatos diferentes, facilita uma matriz de antena de polarização dupla arranjada dentro do mesmo espaço de uma estrutura condutora, que, por sua vez, reduz o volume necessário para fornecer uma matriz de antena eficiente tendo cobertura omnidirecional, ou cobertura quase omnidirecional. Uma vez que ambas as polarizações usam partes da mesma estrutura condutora, o comprimento total da matriz de antena de polarização dupla pode ser reduzido. Além disso, tal solução é relativamente fácil de fabricar, bem como esteticamente atraente, uma vez que pode ser projetada para se assemelhar às atuais ranhuras de grade de microfone e alto-falante. Os volumes de cada primeira abertura e cada segunda abertura são efetivamente aumentados por sua interconexão direta correspondente, aumentando assim efetivamente a eficiência e a largura de banda dos elementos de antena tendo a primeira polarização e os elementos de antena tendo a segunda polarização.

[0008] Em uma modalidade da matriz de antena de polarização dupla, o primeiro elemento de acoplamento e o segundo elemento de acoplamento são configurados para realizar a comunicação sem fio de diversidade e / ou polarização MIMO.

[0009] Em uma possível forma de implementação do primeiro aspecto, a primeira abertura tem uma área maior do que a segunda abertura, o primeiro elemento de acoplamento sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo polarização horizontal, o segundo elemento de acoplamento sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo polarização vertical, que permite que campos elétricos de polarização dupla irradiem através de uma janela de abertura total tão pequena quanto possível, tornando a estrutura condutora mecanicamente robusta. Com isso, o isolamento entre o primeiro elemento de acoplamento e o segundo elemento de acoplamento é melhorado pelos campos elétricos configurados ortogonalmente de polarização horizontal e vertical. Assim, a eficiência da matriz de antena de polarização dupla é adicionalmente melhorada. Esta modalidade adicionalmente habilita formação de feixe e moldagem de feixe da radiação eletromagnética de polarização horizontal independentemente e não correlacionada a partir da formação de feixe da radiação de polarização vertical.

[0010] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, uma primeira extremidade do segundo elemento de acoplamento é conectada à segunda linha de alimentação de antena em um lado da segunda abertura, uma segunda extremidade do segundo elemento de acoplamento sendo acoplada à estrutura condutora em um lado oposto da segunda abertura, permitindo que a polarização vertical seja excitada criando uma tensão através da segunda abertura. Assim, o segundo elemento de acoplamento habilita a operação de antena de alta eficiência de banda larga suprimindo modos eletromagnéticos parasitas e fornecendo controle de impedância.

[0011] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, a segunda extremidade do segundo elemento de acoplamento é pelo menos um de galvanicamente, indutivamente e capacitivamente acoplada à estrutura condutora, permitindo uma escolha entre um acoplamento mais seguro e uma fabricação mais simplificada da estrutura condutora.

[0012] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, uma primeira extremidade do primeiro elemento de acoplamento é conectada à primeira linha de alimentação de antena em um lado da segunda abertura e uma segunda extremidade do primeiro elemento de acoplamento é pelo menos parcialmente justaposta com a primeira abertura, a primeira abertura sendo adjacente à segunda abertura, adicionalmente facilitando uma estrutura condutora robusta com a menor área de abertura possível. Essa estrutura habilita a operação de antena de alta eficiência de banda larga, suprimindo os modos eletromagnéticos parasitas e fornecendo controle de impedância.

[0013] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, a segunda extremidade do primeiro elemento de acoplamento é deslocada a partir da primeira extremidade do primeiro elemento de acoplamento em uma direção em direção a uma segunda abertura adjacente adicional, permitindo que polarização horizontal seja excitada por uma primeira sonda justaposta com uma abertura mais ampla. Esta topologia suporta resposta de frequência ressonante dupla ou multirressonante, melhorando adicionalmente a largura de banda e a eficiência da operação de antena.

[0014] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, o primeiro elemento de acoplamento e o segundo elemento de acoplamento são conectados a um de uma linha de alimentação de antena balanceada e uma linha de alimentação de antena desbalanceada, permitindo que o elemento de acoplamento seja desconectado ou conectado a uma estrutura condutora. O elemento de acoplamento sendo desconectado da estrutura condutora habilita um processo de montagem mecanicamente estável de baixo custo, enquanto o elemento de acoplamento sendo conectado à estrutura condutora habilita uma redução da espessura de antena e melhoria de eficiência.

[0015] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, a matriz de antena de polarização dupla compreende pelo menos duas primeiras aberturas e pelo menos uma segunda abertura, as primeiras aberturas e a segunda abertura sendo dispostas em sequência periódica de modo que cada primeira abertura seja separada de uma primeira abertura adjacente por uma segunda abertura, e cada segunda abertura seja diretamente interconectada com duas primeiras aberturas adjacentes, permitindo que as duas polarizações sejam formadas através da mesma seção da estrutura condutora. Esta configuração habilita formação de feixe de polarização dupla. Cada elemento de antena de polarização dupla é isolado dos elementos de antena de polarização dupla adjacentes pela estrutura condutora, melhorando adicionalmente a eficiência e o desempenho de formação de feixe.

[0016] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, os primeiros elementos de acoplamento e os segundos elementos de acoplamento são dispostos de modo que cada outra segunda abertura seja pelo menos parcialmente justaposta com um segundo elemento de acoplamento, e cada outra segunda abertura seja pelo menos parcialmente justaposta com um primeiro elemento de acoplamento, e cada primeiro elemento de acoplamento sendo adicionalmente pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura adjacente à segunda abertura, o primeiro elemento de acoplamento e o segundo elemento de acoplamento sendo dispostos deslocados um do outro, o que permite o uso de alimentações desbalanceadas. Ao intercalar os primeiros elementos de acoplamento e os segundos elementos de acoplamento, uma redução adicional da espessura de antena é habilitada pela utilização de microtira ou linhas de alimentação coplanares. O isolamento entre os elementos de acoplamento adjacentes é adicionalmente melhorado por sua separação espacial.

[0017] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, um primeiro elemento de acoplamento e um segundo elemento de acoplamento são pelo menos parcialmente justapostos com uma segunda abertura, a sobreposição do primeiro elemento de acoplamento e o segundo elemento de acoplamento facilitando uma solução mais compacta. Ao colocalizar o primeiro elemento de acoplamento e o segundo elemento de acoplamento, o comprimento da matriz de antena de polarização dupla é reduzido. O isolamento entre os elementos de acoplamento colocalizados é configurado pelos modos ortogonais dos campos eletromagnéticos gerados pelos elementos de acoplamento.

[0018] Em uma outra forma de implementação possível do primeiro aspecto, o padrão de abertura compreende pelo menos um padrão H, cada padrão H compreendendo duas primeiras aberturas e uma segunda abertura, a segunda abertura interconectando diretamente as primeiras aberturas, facilitando uma estrutura condutora mais robusta devido à possibilidade de haver seções contínuas da estrutura condutora estendendo entre cada padrão H. O elemento de antena de polarização dupla configurado por cada abertura de padrão H habilita formação de feixe de polarização dupla. Cada elemento de antena de polarização dupla é isolado dos elementos de antena de polarização dupla adjacentes pela estrutura condutora, melhorando adicionalmente a eficiência e o desempenho de formação de feixe.

[0019] De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um dispositivo eletrônico compreendendo uma tela, um chassi de dispositivo, e uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com o acima, a estrutura condutora da matriz de antena de polarização dupla compreendendo um quadro de metal, o chassi de dispositivo sendo pelo menos parcialmente encerrado pela tela e pelo quadro de metal, os primeiros elementos de acoplamento e segundos elementos de acoplamento da matriz de antena de polarização dupla sendo acoplados ao quadro de metal. Tal solução facilita uma matriz de antena de polarização dupla a partir da qual os campos eletromagnéticos irradiam a partir das bordas do dispositivo eletrônico, melhorando a formação de feixe e cobertura de direcionamento de feixe da matriz de antena. O desempenho de comunicação do dispositivo eletrônico é adicionalmente melhorado pela formação de feixe direcionada ao longo das bordas do dispositivo eletrônico, uma vez que essas bordas permanecem expostas ao espaço livre em cenários típicos de usuário.

[0020] Em uma possível forma de implementação do segundo aspecto, a estrutura condutora compreende ainda uma placa de circuito impresso, a placa de circuito impresso se estendendo pelo menos parcialmente em paralelo com o quadro de metal, entre o quadro de metal e o chassi de dispositivo, o chassi de dispositivo sendo pelo menos parcialmente encerrado pela tela e pelo quadro de metal, os primeiros elementos de acoplamento e os segundos elementos de acoplamento da matriz de antena de polarização dupla sendo dispostos na placa de circuito impresso. O padrão de abertura fornecido no quadro de metal e na placa de circuito impresso (PCB) não só permite a polarização dupla, mas também facilita uma janela de abertura total tão pequena quanto possível, o que torna o quadro de metal mecanicamente robusto. Uma vez que ambas as polarizações usam partes da mesma estrutura condutora, o comprimento total da matriz de antena de polarização dupla pode ser reduzido. Além disso, a coexistência com antenas sub-6 GHz é habilitada, uma vez que o padrão de abertura não prejudica o desempenho de antena de banda baixa.

[0021] Em uma possível forma de implementação do segundo aspecto, o dispositivo eletrônico compreende ainda uma estrutura refletora estendendo em paralelo com a pelo menos uma primeira abertura e a pelo menos uma segunda abertura da estrutura condutora, aumentando o acoplamento ao quadro de metal. Além disso, a moldagem de feixe da matriz de antena de polarização dupla é melhorada direcionando a radiação eletromagnética a partir das bordas do dispositivo eletrônico.

[0022] Em uma outra forma de implementação possível do segundo aspecto, a matriz de antena de polarização dupla é configurada para gerar frequências de ondas milimétricas,

facilitando a introdução de antenas de ondas milimétricas sem afetar a aparência visual, robustez ou capacidade de fabricação do dispositivo eletrônico. Antenas de ondas milimétricas permitem a comunicação sem fio em dispositivos eletrônicos 5G e além de 5G.

[0023] Em uma outra forma de implementação possível do segundo aspecto, a matriz de antena de polarização dupla compreende pelo menos um elemento de antena de irradiação longitudinal (“end-fire”), facilitando um padrão de arranjo de irradiação longitudinal essencial para alcançar cobertura omnidirecional. O desempenho de comunicação do dispositivo eletrônico é adicionalmente melhorado pela formação de feixe direcionada ao longo das bordas do dispositivo eletrônico, uma vez que essas bordas permanecem expostas ao espaço livre em cenários típicos de usuário.

[0024] Em uma outra forma de implementação possível do segundo aspecto, o dispositivo eletrônico compreende pelo menos uma matriz de antena adicional, a matriz de antena adicional sendo configurada pelo chassi de dispositivo e o quadro de metal com linhas de alimentação estendendo parcialmente adjacentes à matriz de antena de polarização dupla e parcialmente através de uma lacuna entre o chassi de dispositivo e o quadro de metal, a matriz de antena adicional gerando frequências de ondas não milimétricas, permitindo que dois tipos de antenas sejam dispostos no mesmo espaço sem o desempenho de qualquer antena ser significativamente degradado. A coexistência de uma matriz de antena de polarização dupla de ondas milimétricas e uma matriz de antena adicional dentro do mesmo volume da lacuna entre o chassi de dispositivo e o quadro de metal reduz ainda mais o volume total da antena necessário dentro do dispositivo eletrônico e permite um aumento adicional da superfície de exibição. A coexistência da matriz de antena de polarização dupla com a matriz de antena adicional é habilitada, uma vez que o padrão de abertura do quadro de metal não degrada o desempenho da matriz de antena adicional.

[0025] Este e outros aspectos serão evidentes a partir das modalidades descritas abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] Na seguinte porção detalhada da presente divulgação, os aspectos, modalidades e implementações serão explicados em mais detalhes com referência às modalidades de exemplo mostradas nos desenhos, nos quais: as Figuras 1a a 1c mostram ilustrações esquemáticas de padrões de abertura usados em uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com modalidades da presente invenção; a Figura 2a mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com uma modalidade da presente invenção; a Figura 2b mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com uma outra modalidade da presente invenção; a Figura 3a é uma ilustração esquemática adicional da modalidade da Figura 1a; a Figura 3b mostra uma ilustração esquemática de um padrão de abertura usado em uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com uma outra modalidade da presente invenção; a Figura 4 é uma ilustração esquemática adicional da modalidade da Figura 3b, indicando uma possível relação entre as diferentes dimensões; a Figura 5a mostra uma vista em perspectiva parcial de uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com uma modalidade da presente invenção; a Figura 5b mostra uma vista de topo esquemática de uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com uma modalidade da presente invenção; a Figura 5c mostra uma vista em perspectiva parcial das modalidades das Figuras 5a e 5b em mais detalhes; a Figura 6a mostra uma vista em perspectiva parcial de uma matriz de antena de polarização dupla de acordo com uma outra modalidade da presente invenção; a Figura 6b mostra uma vista parcial explodida da modalidade da Figura 6a; a Figura 7 mostra uma vista de seção transversal esquemática de um dispositivo eletrônico de acordo com uma modalidade da presente invenção. a Figura 8a mostra uma vista em perspectiva parcial de um dispositivo eletrônico com uma estrutura condutora de acordo com uma outra modalidade da presente invenção; a Figura 8b mostra uma vista frontal da modalidade da Figura 8a; a Figura 9 mostra uma vista de seção transversal esquemática de um dispositivo eletrônico e a radiação do campo eletromagnético gerado pelo dispositivo eletrônico de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] As Figuras 8a e 8b mostram uma modalidade de um dispositivo eletrônico 9, como um telefone móvel ou um tablet, compreendendo uma tela 10, um chassi de dispositivo 11 e uma matriz de antena de polarização dupla 1 a qual inclui uma estrutura condutora 2, compreendendo um quadro de metal 14 e uma PCB 12, tendo um padrão de abertura.

[0028] O padrão de abertura, mostrado esquematicamente nas Figuras 1a a 1c, compreende pelo menos uma primeira abertura 3 tendo uma primeira configuração e pelo menos uma segunda abertura 4 tendo uma segunda configuração. Cada primeira abertura 3 é diretamente interconectada com pelo menos uma segunda abertura 4. O padrão de abertura pode compreender formas essencialmente retangulares, como mostrado na Figura 2a, de formas essencialmente elípticas, tendo cantos arredondados, como mostrado na Figura 2b, uma combinação de ambas, ou qualquer outra forma adequada.

[0029] A Figura 3a mostra uma matriz de antena de polarização dupla 1 compreendendo um maior número de primeiras aberturas 3, cada par de duas primeiras aberturas 3 sendo interconectado por uma segunda abertura 4 de modo que uma estrutura em forma de cadeia seja formada.

[0030] Em uma modalidade, a matriz de antena de polarização dupla 1 compreende pelo menos duas primeiras aberturas 3 e pelo menos uma segunda abertura 4, as primeiras aberturas 3 e a segunda abertura 4 sendo dispostas em sequência periódica de modo que cada primeira abertura 3 seja separada de uma primeira abertura 3 adjacente por uma segunda abertura 4, e cada segunda abertura 4 é diretamente interconectada com duas primeiras aberturas 3 adjacentes. A Figura 3b mostra uma matriz de antena de polarização dupla 1 compreendendo duas primeiras aberturas 3 e uma segunda abertura 4 interconectando diretamente as duas primeiras aberturas 3, isto é, o padrão de abertura da Figura 3b compreende dois padrões H. A matriz de antena de polarização dupla 1 pode compreender apenas um tal padrão H, ou vários padrões H subsequentes, como mostrado na Figura 4.

[0031] A matriz de antena de polarização dupla 1 compreende ainda pelo menos um primeiro elemento de acoplamento, ou seja, condutor 5, que está conectado a uma primeira linha de alimentação de antena 6, e pelo menos um segundo elemento de acoplamento, ou seja, condutor 7, que está conectado a uma segunda linha de alimentação de antena 8, como mostrado nas Figuras 5a a 5c e 8a a 8b.

[0032] Em uma modalidade, mostrada nas Figuras 5a a 5c, os primeiros elementos de acoplamento 5 e os segundos elementos de acoplamento 7 são dispostos de modo que cada outra segunda abertura 4 seja pelo menos parcialmente justaposta com um segundo elemento de acoplamento 7 e cada outra segunda abertura 4 seja pelo menos parcialmente justaposta com um primeiro elemento de acoplamento 5. Cada primeiro elemento de acoplamento 5 é adicionalmente pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura 3 adjacente à segunda abertura 4.

[0033] O primeiro elemento de acoplamento 5 é configurado para excitar um campo elétrico tendo uma primeira polarização e o segundo elemento de acoplamento 7 é configurado para excitar um campo elétrico tendo uma segunda polarização. Cada primeiro elemento de acoplamento 5 é pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura 3, que permite o campo elétrico tendo uma primeira polarização ser transmitido e / ou recebido através da primeira abertura

3. Correspondentemente, cada segundo elemento de acoplamento

7 é pelo menos parcialmente justaposto com uma segunda abertura 4, que permite que o campo elétrico tendo uma segunda polarização ser transmitido e / ou recebido através da segunda abertura 4.

[0034] Em uma modalidade, a primeira abertura 3 tem uma área maior do que a segunda abertura 4 e o primeiro elemento de acoplamento 5 é configurado para excitar um campo elétrico tendo polarização horizontal, enquanto o segundo elemento de acoplamento 7 é configurado para excitar um campo elétrico tendo polarização vertical, conforme mostrado na Figura 5c.

[0035] A primeira extremidade 7a do segundo elemento de acoplamento 7 pode ser conectada à segunda linha de alimentação de antena 8 em um lado da segunda abertura 4, enquanto a segunda extremidade 7b do segundo elemento de acoplamento 7 é acoplada à estrutura condutora 2 em um lado oposto da segunda abertura 4, como mostrado claramente na Figura 5c. A segunda extremidade 7b do segundo elemento de acoplamento 7 é pelo menos um de galvanicamente, indutivamente e capacitivamente acoplada à estrutura condutora 2.

[0036] Correspondentemente, a primeira extremidade 5a do primeiro elemento de acoplamento 5 pode ser conectada à primeira linha de alimentação de antena 6 em um lado da segunda abertura 4, enquanto a segunda extremidade 5b do primeiro elemento de acoplamento 5 é pelo menos parcialmente justaposta com uma das primeiras aberturas 3, cuja primeira abertura 3 está localizada adjacente à segunda abertura 4. A segunda extremidade 5b do primeiro elemento de acoplamento 5 é deslocada a partir da primeira extremidade 5a do primeiro elemento de acoplamento 5 em uma direção em direção a uma segunda abertura 4 adicional adjacente, como mostrado na Figura 5c.

[0037] A Figura 5c mostra um primeiro elemento de acoplamento 5, onde a segunda extremidade 5b se estende apenas em uma direção.

[0038] Uma linha de alimentação não balanceada 6a, 8a é conectada a diferentes tipos de condutores, isto é, elementos de acoplamento 5, 7, para correntes polarizadas diferentes. Por exemplo, a corrente de retorno pode fluir através de um aterramento comum ou outras partes condutoras. Uma linha de alimentação desbalanceada 6a, 8a se acopla inerentemente ao aterramento comum, o que normalmente resulta em um acoplamento mútuo significativo entre alimentações desbalanceadas localizadas próximas. Para diminuir o acoplamento mútuo entre as linhas de alimentação 6a, 8a, elas são tipicamente fisicamente deslocadas, como mostrado nas Figuras 5a a 5c). Por exemplo, se a separação de elemento de λ / 2 for desejada em uma matriz polarizada dupla, a distância entre as linhas de alimentação polarizadas de forma diferente 6a, 8a pode ser de λ / 4. Daqui em diante, λ é o comprimento de onda na frequência central da matriz de antena de polarização dupla 1.

[0039] A Figura 5b mostra as dimensões preferíveis da matriz de antena de polarização dupla 1. L1, λ / 4 ~ λ / 2, define o espaçamento interelemento que afetará a diretividade da matriz e define a faixa de direcionamento livre de lóbulo de grade (“grating-lobe”) máxima. L2, λ / 4 ~ λ / 2, define a frequência operacional mais baixa para a polarização horizontal. L3, aproximadamente λ / 4, define o comprimento de sonda que define a frequência ressonante para a polarização horizontal. L4, λ / 8 ~ λ / 4, define o comprimento de condutor que define a frequência ressonante para a polarização vertical, ou seja, o comprimento do segundo elemento de acoplamento 7 que estende através da segunda abertura 4. L5, λ / 15- λ / 4, define a lacuna entre dois "dentes" opostos da matriz de antena de polarização dupla 1, que é modificada para, por sua vez, modificar a frequência ressonante.

[0040] Em uma modalidade adicional, mostrada na Figura 6a, 6b, os primeiros elementos de acoplamento 5 e os segundos elementos de acoplamento 7 são dispostos de modo que ambos um primeiro elemento de acoplamento 5 e um segundo elemento de acoplamento 7 sejam pelo menos parcialmente justapostos com uma segunda abertura 4, o primeiro elemento de acoplamento 5 e o segundo elemento de acoplamento 7 sendo colocalizados.

[0041] O primeiro elemento de acoplamento 5 e o segundo elemento de acoplamento 7 também podem ser conectados a linhas de alimentação balanceadas 6b, 8b. Como mostrado na Figura 6a, 6b, o primeiro elemento de acoplamento 5 pode compreender dois condutores, isto é, duas segundas extremidades 5b estendendo em duas direções opostas, proporcionando excitação balanceada de duas primeiras aberturas 3 adjacentes. Geometricamente, uma linha de alimentação balanceada 6b, 8b é simétrica e, portanto, os condutores para correntes positivas e negativas são idênticos, como fica claro nas Figuras 6a, 6b. Além disso, ambos os condutores se acoplam igualmente à estrutura condutora 2 e às outras partes. Idealmente, o modo diferencial de uma linha de alimentação balanceada não se acopla à estrutura condutora 2 ou a outros objetos de metal próximos. Portanto, duas linhas de alimentação balanceadas polarizadas ortogonalmente 6b, 8b podem ser colocalizadas, ambas as linhas de alimentação sendo mutuamente desacopladas como mostrado na Figura 6b). Esta implementação melhora os níveis de isolamento e polarização cruzada de cada linha de alimentação. Uma solução balanceada pode contar com acoplamento capacitivo da segunda extremidade 7b do segundo elemento de acoplamento 7 para a estrutura condutora 2.

[0042] Um de primeiro elemento de acoplamento 5 e o segundo elemento de acoplamento 7 pode ser conectado a uma linha de alimentação balanceada 6a, 8a, enquanto o outro elemento de acoplamento está conectado a uma linha de alimentação desbalanceada 6a, 8a, independentemente do primeiro elemento de acoplamento 5 e do segundo elemento de acoplamento 7 sendo colocalizado ou não.

[0043] Independentemente de se a linha de alimentação 6, 8 e, portanto, o elemento de acoplamento 5, 7 é balanceada ou desbalanceada, o elemento de acoplamento 5, 7 pode acoplar à estrutura condutora 2 galvanicamente, capacitivamente ou indutivamente. No acoplamento galvânico, ambas as extremidades de uma linha de alimentação balanceada 6a, 8a ou condutores de sinal e aterramento no caso de uma linha de alimentação desbalanceada 6b, 8b, são galvanicamente conectadas à estrutura condutora 2. Esta opção é mais viável com uma linha de alimentação polarizada verticalmente desbalanceada, mas também pode ser usada em outros casos. Uma linha de alimentação polarizada verticalmente desbalanceada 8b também pode ser realizada com um acoplamento capacitivo. Neste caso, o sinal seria acoplado a certa área da estrutura condutora 2 através de um grande capacitor de placa paralela na segunda extremidade 7b, bem como o bloco (“pad”) de acoplamento de aterramento. Isso facilitaria o processo de fabricação, uma vez que nenhuma conexão galvânica é necessária.

[0044] Em uma outra modalidade, o acoplamento também pode ser feito utilizando campos magnéticos de modo que as correntes na linha de alimentação 6, 8 induzam correntes na estrutura condutora 2.

[0045] Como mencionado acima, e mostrado na Figura 7, o dispositivo eletrônico 9 compreende uma tela 10, um chassi de dispositivo 11 e uma matriz de antena de polarização dupla

1. A estrutura condutora 2 da matriz de antena de polarização dupla 1 compreende pelo menos um quadro de metal 14, e o chassi de dispositivo 11 é pelo menos parcialmente encerrado pela tela 10 e pelo quadro de metal 14. Os primeiros elementos de acoplamento 5 e os segundos elementos de acoplamento 7 da matriz de antena de polarização dupla 1 são acoplados ao quadro de metal 14.

[0046] A estrutura condutora 2 pode, além disso, compreender uma PCB 12. Os primeiros elementos de acoplamento 5 e os segundos elementos de acoplamento 7 da matriz de antena de polarização dupla 1 estão dispostos na PCB 12 que estende pelo menos parcialmente em paralelo com o quadro de metal 14, entre o quadro de metal 14 e o chassi de dispositivo

11. Os elementos de acoplamento 5, 7, quando realizados na PCB 12, são relativamente fáceis e baratos de fabricar.

[0047] Em uma modalidade, os primeiros elementos de acoplamento 5, os segundos elementos de acoplamento 7 e a estrutura condutora 2 são configurados usando pelo menos um dentre tecnologia de dispositivo de interconexão moldada, tecnologia de estruturação direta a laser, circuitos impressos flexíveis, técnicas de pulverização de metal e tecnologias relacionadas.

[0048] O padrão de abertura no quadro de metal 14 pode ser preenchido com material dielétrico, como plástico para fins de robustez e vedação.

[0049] Em uma modalidade, o dispositivo eletrônico 9 compreende uma estrutura refletora 13 estendendo em paralelo com a pelo menos uma primeira abertura 3 e a pelo menos uma segunda abertura 4 da estrutura condutora 2, como mostrado nas Figuras 5a e 7. A estrutura refletora 13 pode ser um componente existente do dispositivo eletrônico 9, tal como o chassi de dispositivo 11, uma bateria, uma estrutura de blindagem ou outro componente condutor. A estrutura refletora 13 pode estar localizada em aproximadamente λ / 4 do padrão de abertura na estrutura condutora 2, a fim de direcionar a radiação para fora do dispositivo eletrônico.

[0050] A matriz de antena de polarização dupla 1 pode ser configurada para gerar frequências de ondas milimétricas. Além disso, a matriz de antena de polarização dupla 1 pode compreender pelo menos um elemento de antena de irradiação longitudinal.

[0051] O dispositivo eletrônico 9 também pode compreender pelo menos uma matriz de antena adicional 16 configurada para gerar frequências de ondas não milimétricas, por exemplo, uma antena sub-6 GHz sendo parte do quadro de metal

14. A matriz de antena adicional 16 é configurada pelo chassi de dispositivo 11 e o quadro de metal 14 com linhas de alimentação 17 se estendendo parcialmente adjacentes à matriz de antena de polarização dupla 1 e parcialmente através de uma lacuna 15 formada entre o chassi de dispositivo 11 e o quadro de metal 14.

[0052] O desempenho de comunicação do dispositivo eletrônico 9 é adicionalmente melhorado pela formação de feixe direcionada ao longo das bordas do dispositivo eletrônico nas direções indicadas pelas setas na Figura 7. As bordas do quadro de metal 14 são expostas ao espaço livre em cenários de usuário típicos. Direcionar os feixes de polarização dupla nessas direções habilita a cobertura omnidirecional.

[0053] A presente divulgação permite que o tamanho das aberturas no quadro de metal 14 e a espessura de antena Lt, mostrada na Figura 7, sejam reduzidos, de como é comum na técnica anterior de λ / 2 (4-5 mm) e λ / 4 (2 mm) para λ / 20 (0,5 mm), ou seja, uma redução de cerca de 40% e 80%, respectivamente. Em uma modalidade, a altura de abertura necessária é de 3 mm. Em uma outra modalidade, a espessura de antena, na direção da lacuna 15, é Lt = 0,3 mm.

[0054] Como mencionado acima, a estrutura condutora 2 da matriz de antena de polarização dupla 1 pode ser configurada pelo quadro de metal 14 e a PCB 12, como mostrado nas Figuras 8a e Figura 8b, onde as estruturas dielétricas estão ocultas por uma questão de clareza. Os padrões de abertura da estrutura condutora 2 são configurados da seguinte forma: as segundas aberturas 4 são definidas por camadas de metalização da PCB 12, e as primeiras aberturas 3 são definidas por camadas de metalização da PCB 12 e uma abertura no quadro de metal 14. Esta solução permite a coexistência de antenas sub-6 GHz com antenas de ondas mm 5G: ambas as antenas sub-

6 GHz 16 e a matriz de antena de polarização dupla de ondas milimétricas 1 compartilham o mesmo volume do quadro de metal 14 e o mesmo volume da lacuna 15 entre o quadro de metal 14 e o chassi 11. O padrão de abertura do quadro de metal 14 não prejudica o desempenho das antenas sub-6 GHz 16.

[0055] A radiação do campo eletromagnético gerado pelo dispositivo eletrônico 9 é mostrada na Figura 9. Linhas de potencial elétrico igual são ilustradas para a radiação de polarização horizontal, que é gerada pelos primeiros elementos de acoplamento 5. Um campo elétrico reativo é gerado dentro da lacuna 15, entre o chassi de dispositivo 11 e o quadro de metal 14, ilustrando o uso eficiente do volume de lacuna 15 para melhoria de eficiência de largura de banda e da antena. Ao mesmo tempo, a matriz de polarização dupla 1 não requer quaisquer estruturas condutoras presentes dentro da lacuna 15, permitindo assim a coexistência com a matriz de antena adicional acima mencionada 16 que gera frequências de ondas não milimétricas, como mostrado na Figura 7.

[0056] Os vários aspectos e implementações foram descritos em conjunto com várias modalidades neste documento. No entanto, outras variações das modalidades divulgadas podem ser compreendidas e efetuadas por aqueles versados na técnica na prática do objeto reivindicado, a partir de um estudo dos desenhos, da divulgação e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a palavra "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido "um" ou "uma" não exclui uma pluralidade. O mero fato de que certas medidas são citadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser usada com vantagem.

[0057] Os sinais de referência usados nas reivindicações não devem ser interpretados como limitando o escopo.

Claims

REIVINDICAÇÕES EMENDADAS

1. Matriz de antena de polarização dupla (1), caracterizada pelo fato de que compreende: uma estrutura condutora (2) tendo um padrão de abertura compreendendo pelo menos uma primeira abertura (3) tendo uma primeira configuração e pelo menos uma segunda abertura (4) tendo uma segunda configuração, a (s) referida (s) primeira (s) abertura (s) (3) sendo diretamente interconectada (s) com pelo menos uma segunda abertura (4), pelo menos um primeiro elemento de acoplamento (5) sendo conectado a uma primeira linha de alimentação de antena (6), pelo menos um segundo elemento de acoplamento (7) sendo conectado a uma segunda linha de alimentação de antena (8), o referido primeiro elemento de acoplamento (5) sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo uma primeira polarização, o referido segundo elemento de acoplamento (7) sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo uma segunda polarização, cada primeiro elemento de acoplamento (5) sendo pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura (3), permitindo o referido campo elétrico tendo uma primeira polarização ser transmitido e / ou recebido através da referida primeira abertura (3), cada segundo elemento de acoplamento (7) sendo pelo menos parcialmente justaposto com uma segunda abertura (4), permitindo o referido campo elétrico tendo uma segunda polarização ser transmitido e / ou recebido através da referida segunda abertura (4).

2. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida primeira abertura (3) tem uma área maior do que a referida segunda abertura (4), o referido primeiro elemento de acoplamento (5) sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo polarização horizontal, o referido segundo elemento de acoplamento (7) sendo configurado para excitar um campo elétrico tendo polarização vertical.

3. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que uma primeira extremidade (7a) do referido segundo elemento de acoplamento (7) é conectada à referida segunda linha de alimentação de antena (8) em um lado da referida segunda abertura (4), uma segunda extremidade (7b) do referido segundo elemento de acoplamento (7) sendo acoplada à referida estrutura condutora (2) em um lado oposto da referida segunda abertura (4).

4. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a referida segunda extremidade (7b) do referido segundo elemento de acoplamento (7) é pelo menos um de galvanicamente, indutivamente e capacitivamente acoplada à referida estrutura condutora (2).

5. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que uma primeira extremidade (5a) do referido primeiro elemento de acoplamento (5) é conectada à referida primeira linha de alimentação de antena (6) em um lado da referida segunda abertura (4), e uma segunda extremidade (5b) do referido primeiro elemento de acoplamento (5) é pelo menos parcialmente justaposta com a referida primeira abertura (3), a referida primeira abertura

(3) sendo adjacente à referida segunda abertura (4).

6. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a referida segunda extremidade (5b) do referido primeiro elemento de acoplamento (5) é deslocada a partir da referida primeira extremidade (5a) do referido primeiro elemento de acoplamento (5) em uma direção em direção a uma segunda abertura (4) adjacente adicional.

7. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o referido primeiro elemento de acoplamento (5) e o referido segundo elemento de acoplamento (7) são conectados a um de uma linha de alimentação de antena desbalanceada (6a, 8a) e uma linha de alimentação de antena balanceada (6b, 8b).

8. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos duas primeiras aberturas (3) e pelo menos uma segunda abertura (4), as referidas primeiras aberturas (3) e a referida segunda abertura ( 4) sendo dispostas em sequência periódica de modo que cada primeira abertura (3) seja separada de uma primeira abertura (3) adjacente por uma segunda abertura (4), e cada segunda abertura (4) é diretamente interconectada com duas primeiras aberturas (3) adjacentes.

9. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que os referidos primeiros elementos de acoplamento (5) e os referidos segundos elementos de acoplamento (7) são dispostos de modo que cada outra segunda abertura (4) seja pelo menos parcialmente justaposta com um segundo elemento de acoplamento (7) e todas as outras segundas aberturas (4) são pelo menos parcialmente justapostas com um primeiro elemento de acoplamento (5), e cada primeiro elemento de acoplamento (5) sendo adicionalmente pelo menos parcialmente justaposto com uma primeira abertura (3) adjacente à referida segunda abertura (4).

10. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que um primeiro elemento de acoplamento (5) e um segundo elemento de acoplamento (7) são pelo menos parcialmente justapostos com uma segunda abertura (4).

11. Matriz de antena de polarização dupla (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o referido padrão de abertura compreende pelo menos um padrão H, cada padrão H compreendendo duas primeiras aberturas (3) e uma segunda abertura (4), a referida segunda abertura (4) interconectando diretamente as referidas primeiras aberturas (3).

12. Dispositivo eletrônico (9), caracterizado pelo fato de que compreende uma tela (10), um chassi de dispositivo (11) e uma matriz de antena de polarização dupla (1) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, a estrutura condutora (2) da referida matriz de antena de polarização dupla (1) compreendendo um quadro de metal (14), o chassi de dispositivo (11) sendo pelo menos parcialmente encerrado pela referida tela (10) e o referido quadro de metal (14), os primeiros elementos de acoplamento (5) e segundos elementos de acoplamento (7) da referida matriz de antena de polarização dupla (1) sendo acoplados ao referido quadro de metal (14).

13. Dispositivo eletrônico (9), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida estrutura condutora (2) compreende ainda uma placa de circuito impresso (12), a placa de circuito impresso (12) estendendo pelo menos parcialmente em paralelo com o referido quadro de metal (14), entre o referido quadro de metal (14) e o referido chassi de dispositivo (11), os referidos primeiros elementos de acoplamento (5) e os referidos segundos elementos de acoplamento (7) da referida matriz de antena de polarização dupla (1) sendo dispostos na referida placa de circuito impresso (12)

14. Dispositivo eletrônico (9), de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma estrutura refletora (13) estendendo em paralelo com a pelo menos uma primeira abertura (3) e a pelo menos uma segunda abertura (4) da referida estrutura condutora (2)

15. Dispositivo eletrônico (9), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a referida matriz de antena de polarização dupla (1) é configurada para gerar frequências de ondas milimétricas.

16. Dispositivo eletrônico (9), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a referida matriz de antena de polarização dupla (1) compreende pelo menos um elemento de antena de irradiação longitudinal ("end- fire").

17. Dispositivo eletrônico (9), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma antena adicional (16),

a referida antena adicional (16) sendo configurada pelo referido chassi de dispositivo (11) e o referido quadro de metal (14) com linhas de alimentação (17) se estendendo parcialmente adjacentes à referida matriz de antena de polarização dupla (1) e parcialmente através de uma lacuna (15) entre o referido chassi de dispositivo (11) e o referido quadro de metal (14), a referida antena adicional (16) gerando frequências de ondas não milimétricas.