BRPI0617703A2

BRPI0617703A2 - disposição de antena

Info

Publication number: BRPI0617703A2
Application number: BRPI0617703-4A
Authority: BR
Inventors: Risto Kalevi Savolainen
Original assignee: Bluesky Positioning Ltd
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2011-08-02
Also published as: AU2010227004A1; EP1777781B1; JP2009513048A; WO2007045725A1; NZ583920A; EP2124291B1; ES2439627T3; AU2006303180A2; US8600399B2; CN101331645A; US20140051376A1; US20080316109A1; RU2008114780A; IL190921A0; NZ567518A; EP2124291A1; CA2626582A1; ZA200908091B; RU2395873C2; US20100328158A1

Abstract

<B>DISPOSIçáO DE ANTENA <D>A presente invenção se refere a uma antena (2-10> para uso em um dispositivo móvel (1-1) A antena (2-10) compreende dispositivos receptores de sinal (2-5, 3-1, 4-1, 5-1, 6-5, 7-6> de um sistema de posicionamento por satélite; uma primeira camada de material dielétrico (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2., 5-3, 6-4, 6-15) ; e uma segunda camada de material dielétrico (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15); em que os dispositivos receptores de sinal (2-5, 3-1, 4-1, 5-1, 6-5, 7-6) estão pelo menos parcialmente entre a primeira camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) e a segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15)

Description

DISPOSIÇÃO DE ANTENA"

Campo Técnico da Invenção

A presente invenção se refere a sistemas decomunicações e, mais particularmente, a uma antena e ummódulo para localização de um equipamento de um usuário emum sistema de comunicações.

Antecedentes da Invenção

A localização precisa de um equipamento deusuário, tal como, um dispositivo móvel GSM (Sigla emInglês de "Global System for Mobile Communications"Sistema Global para Comunicações Móveis), não podedeterminada usando a informação de uma rede celular. Ainformação possibilita a localização apenas de uma precisãode cerca de 100-300 metros em áreas rurais e de 50-100metros em áreas urbanas. Por exemplo, no caso de umachamada de emergência, é importante se descobrir a exatalocalização de onde a chamada foi feita, para que possa serpossível obter ajuda para o local o mais rápido possível.

Para a obtenção de uma melhor precisão, uma daspossibilidades é o uso de receptores GPS (Sigla em Inglêsde "Global Positioning System" - Sistema de PosicionamentoGlobal), que oferecem uma melhor precisão. No entanto, taisreceptores são caros e ainda não amplamente conduzidosutilizados pelo público. Além disso, os receptores GPS nãofuncionam de modo confiável em ambientes internos e emambientes estreitos, como, por exemplo, entre altosedifícios.Outra possibilidade é se adicionar funcionalidadea sistemas de posicionamento por satélite de alta precisãoaos equipamentos de usuários existentes que não possuemsistema de posicionamento por satélite, sem quaisquermodificações executadas nos equipamentos em si, apenasinserindo um módulo de identidade de assinante, um cartãoSIM, compreendendo o receptor do sistema de posicionamentopor satélite e uma antena.

Entretanto, o problema com o cartão SIM tendo talreceptor e, especialmente, uma antena, é a recepção dosinal de rádio. Uma das desvantagens associadas com adisposição acima é que o receptor e a antena se encontramno interior do dispositivo móvel, na proximidade de umplano terra e de outras partes metálicas e, normalmente,cobertos com uma bateria. Nesse tipo de circunstância, asantenas tradicionais são demasiadamente grandes e nãofuncionam.

Breve Descrição da Invenção

Portanto, constitui um objeto da presenteinvenção proporcionar um dispositivo para solucionar osproblemas acima. Os objetivos da presente invenção sãoalcançados através de uma disposição, a qual écaracterizada pelo que se encontra indicado nasreivindicações independentes. As modalidades preferidas dainvenção são divulgadas nas reivindicações dependentes.

A invenção se fundamenta na idéia de proporcionaruma antena para uso em um dispositivo móvel, a antena sendocaracterizada por compreender meios para receber um sinalde um sistema de posicionamento de satélite, uma primeiracamada de material dielétrico e uma segunda camada dematerial dielétrico, em que os meios de recepção do sinalse encontram, pelo menos parcialmente, entre a primeiracamada dielétrica e a segunda camada dielétrica.

Constitui uma vantagem da disposição da invençãoque o receptor de GPS possa ser usado nas circunstâncias emque as antenas tradicionais não funcionam.

Breve Descrição dos Desenhos

A seguir, a invenção será descrita em maioresdetalhes mediante apresentação de algumas modalidadespreferidas, fazendo-se referência aos desenhos anexos, nosquais:

- a figura 1 mostra uma vista em seção transversal de um dispositivo móvel;

- a figura 2A mostra um módulo de identidade de assinante,de acordo com a invenção e suas modalidades;

- a figura 2B mostra uma vista em seção transversal domódulo de identidade de assinante, de acordo com a invençãoe suas modalidades;

- a figura 3 ilustra uma estrutura de antena, de acordo coma invenção e suas modalidades;

- a figura 4 ilustra uma estrutura de antena, de acordo coma invenção e suas modalidades;

- a figura 5 ilustra uma estrutura de antena, de acordo coma invenção e suas modalidades;

- a figura 6A mostra um módulo de identidade de assinante,de acordo com a invenção e suas modalidades;- a figura 6B mostra uma vista em seção transversal domódulo de identidade de assinante, de acordo com a invençãoe suas modalidades;

- a figura 7 mostra uma antena de ressonador não-radiante,de acordo com a invenção e suas modalidades; e

- a figura 8 mostra uma antena de ressonador não-radiante,de acordo com a invenção e suas modalidades.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com o principio de imagem refletida dateoria de antena, a antena deve ter uma distância de 1/4 docomprimento de onda (no caso da freqüência de GPS, de 1,575GHz, cerca de 47,6 mm) de um metal ou um nivel de terracondutor ou outra(s) parte(s) de metal para ser eficiente.

Em uma modalidade, ao se adicionar cuidadosamentecamadas medidas de material dielétrico em ambos os lados deum elemento de antena, o elemento pode ser distanciadoeletronicamente das partes de metal, dessa forma, tornandoa antena eficiente, sem necessidade de aumento dasdimensões físicas, especialmente, da espessura.

O dispositivo móvel da invenção e suasmodalidades, pode ser qualquer dispositivo móvel, como osdispositivos móveis 2G (Geração), 2,5G, 3G ou 4G. Ele podeser, por exemplo, uma estação móvel, uma estação celularmóvel, um dispositivo comunicador ou um computador. Aestrutura e operação detalhadas do dispositivo móvel e dossistemas de comunicações não são importantes para ainvenção e, portanto, são descritas apenas na proporção emque auxiliem o entendimento da invenção. Além disso, deveser observado que a invenção pode ser aplicada a diferentestipos de sistemas de posicionamento e sistemas de satélitese a diferentes tipos de sistemas e redes de comunicações,como as redes fixas e as redes comutadas de pacote oucombinações das mesmas e/ou a redes de transmissão de dadossem fio, tais como, redes de IP-Móvel (protocolo Internet)e equipamentos de usuários das mesmas.

Para a invenção e suas modalidades, um cartão SIM(Sigla em Inglês de "Subscriber Identity Module" - Módulode Identidade de Assinante) pode ser definido como sendo umcartão removível, que pode ser inserido dentro doequipamento do usuário, contendo dados para identificaçãodo assinante e/ou codificação de radiocomunicação e/ououtras informações correlacionadas à segurança. Entretanto,deve ser observado que o cartão SIM, de acordo com ainvenção e suas modalidades, pode não ser capaz deidentificar o assinante. O cartão pode ser, por exemplo, umcartão SIM ou um cartão USIM (Sigla em Inglês de "UniversalSubscriber Identity Module" - Módulo Universal deIdentidade de Assinante). A estrutura, tamanho, dimensõesfísicas, peso e leiaute do cartão podem ser conformedescrito adiante, podendo também apresentar esses aspectosde forma diferente.

Um processador no cartão SIM ou funcionando com ocartão SIM, pode controlar o acesso à memória do cartão SIMou à memória funcionando com o cartão SIM, usada para alocalização do dispositivo do usuário, por exemplo, emresposta à identidade do iniciador de solicitação delocalização. 0 controle pode significar, por exemplo, aprevenção de ura iniciador de localização de obter ainformação da memória. Isso significa que em um modo de usodo cartão SIM, não existe nenhum acesso direto à memória docartão SIM, embora possa existir um. 0 cartão SIM podetambém reconhecer o iniciador de localização sendoautorizado a obter a informação diretamente da memória docartão SIM, sem qualquer solicitação de autorização paralocalização do equipamento do usuário. É também possívelque o usuário tenha dado autorização prévia para algumaspessoas e/ou autoridades, para o acesso direto à memória.

O cartão SIM pode ser também chamado dedispositivo a prova de falsificação, oferecendo suficienteproteção em relação à localização de uma única pessoa.

O cartão SIM pode ser também adaptado para seadequar a diferentes tipos de equipamento de usuário, adiferentes tipos de dispositivos móveis, de modo que quandoinserido, por exemplo, em uma estação móvel celularconvencional, ele possa adaptar o sistema da estação móvelconvencional e fazer com que ela opere para localizar aestação móvel.

0 cartão SIM pode também compreender e/ou sedispor em cooperação com meio(s) lógico(s), programa(s) ouaplicação(ões) e/ou com softwares, os quais podem controlara operação da invenção e suas modalidades. 0(s) meio(s)lógico(s), o(s) programa(s) e/ou a(s) aplicação(ões) podemse dispor no cartão SIM, estar em comunicação com o cartãoSIM e/ou serem introduzidas no cartão SIM e/ou noequipamento do usuário, para concretizar a realização dainvenção e suas modalidades. As aplicações ou aplicativosincluem, por exemplo, as linguagens Java e Symbian.

Em outras palavras, o cartão SIM pode compreendermeios, por exemplo, um programa, para calcular alocalização em questão, como as coordenadas, do equipamentodo usuário. Assim, todo o processamento dos dados deposicionamento e/ou da localização em questão pode serfeito com o chip de GPS e o processador de SIM. 0(s)processador(es) do equipamento do usuário não é/sãonecessário(s) no cálculo, porém, pode(m) também serusado(s).

As linguagens Java e Symbian podem processar ainformação da localização recebida do cartão SIM e/ou doservidor, de diversas maneiras. A linguagem Java pode obtera informação da localização mediante a rede GPRS (Sigla emInglês de "General Packet Radio Service" = Serviço Geral deRádio em Pacote), através do servidor MSLC (Sigla em Inglêsde "Mobile Serving Location Center" - Centro de Localizaçãode Servidor Móvel).

0 cartão SIM pode ser um cartão independente,virtual ou separado. Para a presente invenção e suasmodalidades, o cartão SIM pode ser parcial ou totalmentefixado ao equipamento do usuário ou pode ser parcial outotalmente inserido de modo removível no equipamento dousuário. Portanto, ele pode compreender uma ou mais partes.0 cartão SIM pode também apresentar diferentes tamanhos,espessuras e volumes. Embora o nome SIM seja usado emseguida, deverá ser entendido que tal nome também se referea diferentes tipos de cartões inteligentes, como um cartãoICC ("Integrated Circuit Card" - Cartão de CircuitoIntegrado) ou a um cartão de chip. O importante para a invenção e suas modalidades é que a mesma se constitui deum módulo com um receptor e/ou antena de informaçãoembutida.

O elemento de antena e outros blocos funcionaispode receber informação para localizar ou para ajudar a localização do equipamento. Portanto, eles podem estar emcomunicação, por exemplo, com um sistema GPS (Sistema dePosicionamento Global) ou um sistema AGPS (um sistema GPSauxiliado) ou outros sistemas de posicionamento porsatélite, como NAVSTAR ("NAVigation System using Timing and Ranging"), GLONAS ("Global Navigation Satellite Service")ou GALILEO. Deve ser observado que o módulo podecompreender um ou mais receptores e/ou antenas, cada um dosquais sendo adaptado para, por exemplo, diferentes sistemase/ou freqüências de posicionamento.

Em outras palavras, a localização precisa de umdispositivo móvel pode ser detectada mediante uso de umsistema de posicionamento por satélite, tal como, o sistemaGPS ou outro radiorreceptor ou radiotransmissor. O receptorde GPS pode ser embutido em um cartão SIM. A antena ou elemento de antena pode se dispordentro do módulo ou pode ser provida como um componenteseparado. Igualmente, pode ser usado a antena e/ou umcondutor terra do dispositivo do usuário. Se a unidadereceptora estiver no módulo, a sensibilidade do sistemapoderá ser aumentada, comparada à situação em que ambosreceptor e antena se encontrem dispostos no módulo. Isso,entretanto, poderá requerer o uso de um novo dispositivo deusuário.

A invenção e suas modalidades se fundamentam naidéia de se adicionar funcionalidade através de um sistemade posicionamento por satélite de alta precisão, como, porexemplo, o sistema GPS, a um equipamento de usuário queutiliza um sistema de posicionamento existente sem uso desatélite, como o sistema não-GPS, sem necessidade dequaisquer modificações para o dispositivo em si, apenasinserindo um novo módulo de sistema de posicionamento, comoo módulo de AGPS habilitado com cartão SIM. Também épossível inserir a funcionalidade do sistema deposicionamento por satélite de alta precisão ao equipamentoexistente de usuário de sistema de posicionamento porsatélite.

É possível que o usuário possa localizar suaposição por sua própria iniciativa ou o usuário possa serlocalizado por iniciativa de uma terceira pessoa ou atravésde um serviço prestado. Entretanto, antes que uma terceirapessoa ou um serviço externo possa localizar o equipamentodo usuário, é possível que o usuário aceite ou rejeite ainiciativa de posicionamento externo, a menos que sejagerado por serviços de emergência, com autorização por leipara tal procedimento, ou mediante uma aplicação ou serviçoque seja autorizado pelo usuário. Nesses casos, o emissorda solicitação de localização remota pode ser autenticadopor uma aplicação de posicionamento, como a aplicação AGPSno cartão SIM antes da solicitação de um subsistema deposicionamento, como o subsistema AGPS, para gerar os dadosde localização. A autenticação pode usar assinatura digital(PKI) ou outros métodos seguros de autenticação disponíveispara controlar o acesso à funcionalidade do subsistemaAGPS. A autenticação pode também ser usada para controlar oacesso à informação de localização para aplicaçõesprocessadas no cartão SIM ou no dispositivo móvel.

O módulo SIM pode também compreender meios paracontrolar o acesso aos dados de posicionamento. Quando érecebida uma indagação para dados de posicionamento, osditos meios podem verificar o direito de usar e/ou odireito de obter os ditos dados de posicionamento, baseado,por exemplo, na identidade do emissor da indagação. 0módulo SIM pode transmitir os dados de posicionamento ounegar sua transmissão. 0 módulo SIM pode também calcular alocalização e transmitir, por exemplo, as coordenadas parao iniciador da indagação. 0 cartão SIM pode tambémsolicitar ao usuário do dispositivo de usuário para aceitara transmissão dos ditos dados.

A figura 1 mostra uma vista em seção transversal,com vista lateral de um dispositivo móvel (1-1). Elecompreende um plano terra (1-2) do dispositivo móvel, cujoplano pode ser, por exemplo, uma camada metálica plana ouum fio com diferentes tamanhos e formatos, no dispositivoe/ou no painel de circuito a ser fixado ao dispositivomóvel. O dito dispositivo compreende uma antena (1-5) dedispositivo móvel e uma bateria (1-3). A figura 1 tambémmostra um elemento (1-4), de acordo com a invenção e suasmodalidades. 0 elemento (1-4) pode ser, por exemplo, ocartão SIM e pode ser usado para recepção de sinais de RFde diferentes sistemas de posicionamento, como de umsistema de posicionamento por satélite, para determinaçãode dados de posicionamento, pelo menos parcialmente, emresposta aos ditos sinais. 0 elemento pode compreenderreceptor/transmissor de RF, que pode ser embutido em umcartão SIM e/ou em um cartão USIM (Sigla de "UniversalSubscriber Identity Module" - Módulo Universal deIdentidade de Assinante). Conforme mostrado na figura 1, oelemento, módulo(s) de assinante, é tipicamente inserido nodispositivo móvel, na proximidade do plano terra (1-2) epotencialmente coberto por uma bateria (1-3).

O chassi do dispositivo consiste, tipicamente, deum painel de circuito impresso (PCB), dispositivoseletrônicos e um plano terra metálico. A estrutura emedições podem variar, dependendo do modelo do dispositivo.

O cartão SIM incluindo a antena e tendo a espessura de 0,76mm, pode ser localizado em posição próxima (aproximadamente

1mm) do plano terra e em outras partes contendo metal,como a bateria.

A figura 2A mostra o elemento (1-4) da figura 1,sendo denominado de módulo de identidade de assinante, ocartão SIM, embora, conforme indicado acima, possa sertambém outro tipo de cartão, um painel de circuito,dispositivos eletrônicos e/ou um software, que podemreceber dados de um sistema de posicionamento e/ouprocessar os ditos dados para determinação de dados deposicionamento e/ou transporte de dados de posicionamento.

O elemento (2-1) pode compreender um ou mais módulos, quepodem ser módulos separados ou módulos integrados e cujosmódulos possam processar uma ou mais funções independentesou intercorrelacionadas. 0 elemento (2-1) compreende um oumais contatos (2-2) e um receptor/transmissor de RF, ouseja, elemento transceptor (2-3). 0 elemento (2-3) pode serum painel de circuito com funções para receber e/outransmitir sinais. O elemento (2-3) pode manipulardiferentes tipos de sinais, como sinais de RF(radiofreqüência), IF (Freqüência Intermediária) e sinaisde faixa de freqüência, por exemplo, para e proveniente detransmissões sem fio, transmissões com fio e rede de árealocal. Um ou mais elementos de antena são indicados por(2-5) e o elemento que pode se adaptar a diferentesfreqüências é indicado por (2-4). Os meios de adaptaçãopodem compreender uma ou mais diferentes camadasdielétricas. Uma ou mais camadas dielétricas (2-4) podemenvolver o elemento de antena (2-5) total ou parcialmente.

As camadas podem ser implementadas, de tal modo que sobreum lado do elemento de antena é disposta uma primeiracamada dielétrica e sobre o outro lado do elemento deantena é disposta uma segunda camada dielétrica. As camadasdielétricas podem também ser dispostas sobrepondo-se entresi. A primeira camada dielétrica e/ou segunda camadadielétrica podem também estar em contato com outro materialcondutor, com um material semi-isolante ou outro materialque apresente certas propriedades eletromagnéticas. Aantena (2-10) pode compreender elementos de antena (2-5) emeios de adaptação (2-4). Os meios de recepção podem seradaptados para receber o sinal de um sistema deposicionamento por satélite. Pelo menos uma das camadasdielétricas pode ser adaptada à freqüência do sinal.

A camada de condutor terra do transceptor de RFrelativa à antena pode ser conectada ao contato elétrico doterra de um módulo de identidade de assinante.

A figura 2B mostra uma vista em seção transversaldo módulo de acordo com a figura 2A.

A figura 3 ilustra uma antena e os meios deadaptação, de acordo com a invenção e suas modalidades. Aestrutura pode ser denominada como Antena SIM SimétricaDielétrica. A estrutura pode consistir de três camadas: umacamada dielétrica de base (3-3), um ou mais elementos deantena (3-1) e uma camada dielétrica de topo (3-2) . Ambasas camadas dielétricas de base e de topo podem ser feitasde um material de cerâmica fino ou outro material com altaconstante dielétrica e/ou baixa perda dielétrica. Ascamadas dielétricas podem ser feitas do mesmo material oude materiais diferentes. A espessura das camadasdielétricas pode ser de tal modo projetada, que seja iguala 1/4 do comprimento de onda de sinal de RF no materialdielétrico usado, dessa forma, maximizando o ganho desinal. A estrutura (3-1, 3-2, 3-3) não apresenta forma,construção metálica ou outro plano terra, mas,alternativamente, pode usar o plano terra (3-6) dodispositivo móvel como seu próprio plano terra.

Como resultado, a estrutura, ou seja, a antena,pode ser de grande volume eletrônico, mas, fisicamente,fina e de pequeno volume, atendendo a desejada distância de1/4 de comprimento de onda das partes metálicas paraobtenção de um máximo ganho. Entretanto, a perda dielétricado(s) material(is) usado(s) (3-2) e (3-3) e o pequenotamanho físico da antena podem ocasionar alguma redução dedesempenho da antena. 0 elemento de antena pode seralimentado (3-8) ao painel de circuito (3-9). A bateria(3-7) pode cobrir a estrutura.

A estrutura da antena pode ser, por exemplo,monopolar, dipolar, estrutura tipo F invertido, estruturade PIFA, estrutura fractal, estrutura de chip cerâmico euma estrutura de antena tipo emplastro, proporcionandodiferentes padrões de radiação e sendo desenvolvida parauso em dispositivos móveis.

Também, uma ou mais camadas de plástico (3-4),(3-5) podem cobrir a dita estrutura. A cobertura deplástico pode ser, por exemplo, para fins de embalagem epara evitar o desgaste.

A antena e o transceptor de RF podem serintegrados no mesmo substrato de um circuito integrado ouum painel de circuito ou podem ser circuitos ou componentesintegrados separados.

A figura 4 ilustra uma antena e os meios deadaptação de acordo com a invenção e suas modalidades. 0elemento de antena (4-1) e o painel de circuito (4-9) podemformar uma estrutura integral (4-8). 0 elemento de antenapode apresentar a mesma extensão (4-10) dentro do materialdielétrico que o próprio material dielétrico (4-11).Alternativamente, a extensão do elemento de antena pode sermaior ou menor que a extensão do material dielétrico. Oelemento de antena pode ser envolvido por camada(s)dielétrica (s) (4-2), (4-3) e toda a estrutura pode sercoberta por uma camada fina de plástico (4-4), (4-5). Omódulo de identidade de assinante pode ser coberto, pelomenos parcialmente, por pelo menos uma camada de plástico,possivelmente, excluindo os contatos.

O plano terra (4-6) pode ser o plano terra dodispositivo ou um plano fixado ao cartão.

A figura 5 ilustra uma antena (5-1) e os meios deadaptação (5-2), (5-3) de acordo com a invenção e suasmodalidades. Tal antena pode ser denominada de Antena SIMSimétrica Dielétrica. A estrutura foi ajustada de tal modoque a espessura de camada e a espessura de camada de basedo material dielétrico são diferentes. 0 ajuste pode sertal, que, por exemplo, a espessura da camada de topo ou aespessura da camada de base sejam exatamente ouaproximadamente 2 vezes mais espessas que a da outracamada. A camada mais espessa pode ser, por exemplo, ^ docomprimento de onda do material dielétrico, enquanto aespessura da outra camada permanece como 1/4 do comprimentode onda. Com base no principio da imagem refletida, essadisposição pode substancialmente cancelar a radiação de RFou reflexões de um lado da antena e tornar a mesma imune daproximidade de partes de metal naquele lado.

Essa estrutura pode ser também envolvida porcamadas de plástico (5-4), (5-5). A figura também mostra abateria (5-7) e o plano terra (5-6).

Ao invés de um elemento de antena com fio, podemser usados um elemento ressonador dielétrico e/ou umelemento ressonador não-radiante para detectar e recebero(s) sinal (is) de RF. O elemento ressonador podecompreender uma camada metálica, um plano (6-5). A figura 6mostra o dito módulo de identidade de assinante e uma vistaem seção transversal do módulo. O módulo (6-1) consiste deum ou mais contatos (6-2) e um elementoreceptor/transmissor de RF (6-3). 0 módulo também consistede camada(s) dielétrica(s) (6-4), um plano terra (6-6) e umou mais contatos (6-7) do cartão SIM para o plano terra.Mediante essa estrutura, um elemento capacitivo pode serimplementado entre a(s) camada(s) dielétrica(s) e o planoterra. A antena da figura 6 pode ser denominada de umRessonador Não-Radiante na forma de uma Antena SIM.

Na presente modalidade, um elemento ressonador(6-5) é usado nos elementos de antena e/ou no cartão SIM emconjunto com o plano terra (6-6) e chassi dos dispositivosmóveis, que podem atuar como o outro elemento doressonador. 0 elemento ressonador no cartão SIM pode sercapacitivo, indutivo ou dielétrico. A conexão ao elementoressonador no cartão SIM pode ser facilmente dispostainternamente e a conexão ao outro elemento , isto é, oplano terra (6-6) do dispositivo móvel, através de um oumais contatos (6-2), (6-7) do cartão SIM.

O elemento ressonador no cartão SIM pode formarjuntamente com o plano terra do dispositivo móvel, umelemento ressonador com faixa de freqüência suficientementeampla, para funcionar com modelos de dispositivo móvel dediferentes tamanhos de placas do condutor terra elocalizadas em diferentes locais no fone.

O elemento ressonador pode formar um acoplamentocapacitivo ou indutivo com o plano terra do dispositivomóvel, utilizando um campo eletromagnético (6-8) entre osmesmos. Entretanto, a distância (6-9) entre o ressonador (ocartão SIM) e o plano terra pode variar, dependendo domodelo e da estrutura mecânica do dispositivo móvel usado.Os valores da distância são, tipicamente, de cerca de0,5 mm - 5 mm. A distância (6-9) entre os elementoscapacitivos causa efeito sobre a capacitância e,conseqüentemente, sobre a impedância, como também sobre afaixa de freqüência e a freqüência de sintonia. Paradiminuir o efeito causado sobre a sintonia, podem serdispostas camadas dielétricas (6-4) sobre ambos os lados doelemento ressonador no cartão SIM. /além disso, aoselecionar o material com alta constante dielétrica, oefeito sobre a variação da distância entre o cartão SIM e oplano terra no desempenho do elemento ressonador pode serreduzido para um nivel aceitável. Em outras palavras, asegunda camada de metal pode ser disposta no cartão SIM, nodispositivo móvel e/ou no painel de circuito a ser fixadono dispositivo móvel.

O elemento ressonador pode também se apresentarsem acoplamento ao plano terra. Ele pode ser, por exemplo,um circuito ressonador simples (RLC), conectado entre aentrada da antena do receptor e o terra do cartão SIM e/oude um filtro, para isolar o subsistema receptor (incluindoo processador SIM) de correntes de freqüências de RF noplano terra do dispositivo móvel.

As figuras 7 e 8 mostram uma antena ressonadoranão-radiante de acordo com a invenção e suas modalidades. Aantena ressonadora não-radiante pode consistir de umcircuito ressonador (7-4) sintonizado adequadamente àfreqüência (7-6) do receptor, dentro da faixa defreqüências do receptor, conectado à entrada (7-5) daantena receptora e ao terra do dispositivo móvel (7-1), quepode ser conectado através dos contatos de SIM (2-2), (8-7)ao plano terra (1-2), (8-6) do dispositivo móvel . Ocircuito ressonador pode ser, por exemplo, um oscilador deLC. O circuito ressonador pode ser também implementado comoum meio de filtração, por exemplo, um filtro de passa-faixa. Os condutores terra do receptor e outros circuitosno cartão SIM podem ser conectados ao condutor terrafiltrado, o terra do cartão SIM (7-3), que pode serconectado ao terra (7-1) através do filtro (7-2), que podepermitir a passagem da corrente continua (DC), mas que nãoé sintonizado para filtrar pelo menos a faixa de freqüênciado receptor (7-6). Um segundo ou alternativo filtro (7-2)pode ser implementado para filtrar a Voltagem de Suprimentode SIM (7-8) . O contato de entrada/saída (1/0) do cartãoSIM é mostrado pelas referências (7-7), (7-10), mostrandooutros blocos possíveis de serem usados, por exemplo, parafins de processamento. 0 terra (7-3) pode ser tambémchamado de terra virtual.

Em outras palavras, um ou mais filtros (7-2)podem ser usados para separar aquelas freqüênciasprovenientes da placa terra, de modo que a freqüência deinteresse é passada através da entrada do receptor. Paracorrente contínua (DC) e correntes de retorno de baixafreqüência, pode existir um filtro de baixa passagem, a fimde apresentar uma operação de baixo ruído do cartão SIM. 0filtro (7-2) pode, dessa forma, passar baixas freqüências evoltagem de corrente contínua, mas, entretanto, podebloquear o sinal de RF.

Na figura 7, a única placa de antena pode ser acamada de aterramento do dispositivo móvel e o ressonadorpode detectar o sinal desta camada.

Nessa disposição, a radiação do sinal de RF (8-1)pode ocasionar correntes de alta freqüência e subseqüentesvoltagens (8-2) dentro do plano terra (1-2), (8-6) dodispositivo móvel, que podem ser conectadas ao terra (7-1)do dispositivo móvel através dos contatos de SIM (2-2),(8-7) . 0 terra (7-1) pode, dessa forma, ser dito como sendoruidoso, contendo diversos componentes de radiofreqüência.0 filtro (7-2) pode remover o componente de alta freqüênciae passar a corrente contínua para o terra filtrado limpo(7-3). Δ diferença do terra ruidoso (7-1) e do terrafiltrado limpo (7-3) pode conter o sinal recebido, o qual épassado para a entrada de antena receptora (7-5) através doressonador (7-4). Os locais do filtro (7-2) e do ressonador(7-4) podem ser modificados.

O ressonador (7-4) pode ser implementado dediversas maneiras. Tal ressonador pode compreender, porexemplo, um ou mais componentes dielétricos e/ou um ou maisde um resistor, e/ou um ou mais de um capacitor, e/ou um oumais de um indutor.

Também, os meios de filtração (7-2) podem serimplementados de diversas maneiras. Eles podem consistir deum ou mais de um componente dielétrico e/ou um ou mais deum resistor, e/ou um ou mais de um capacitor, e/ou um oumais de um indutor, e/ou um ou mais de um transcondutor.Esses meios podem ser ativos ou passivos, digitais ouanalógicos, simétricos ou assimétricos e ser implementadospor diversas e diferentes técnicas, como, por exemplo, atécnica gm-C.

O elemento ressonador, os meios de recepção e osmeios de filtração podem ser implementados por um ou maisblocos funcionais.

O cartão SIM é representado pela referência (8-3), o painel de circuito do dispositivo móvel é25 representado por (8-4), a conexão do plano terra (8-2) dodispositivo móvel ao painel de circuito (8-4) érepresentado por (8-5) e o plano terra do dispositivo móvelé representado por (8-6) .A antena ou disposição de antena de acordo com ainvenção e suas modalidades pode ser implementada dediversas maneiras. A primeira e segunda camadas de metalpodem, alternativamente, ou aditivamente, serem camadascondutoras ou semi-condutoras de outros materiaisdiferentes de metal, por exemplo, de plástico. 0 nivel docondutor terra do cartão SIM pode ser conectado ao nivel docondutor terra do dispositivo móvel. A antena podecompreender um primeiro plano de metal, o qual está pelomenos parcialmente entre a primeira camada dielétrica e/oua segunda camada dielétrica, a primeira camada do plano demetal do módulo de identidade de assinante e/ou dodispositivo móvel, em que um elemento ressonador é formadoentre a primeira camada de metal (6-5) e a segunda camadade metal. Quando é usada a camada de metal do dispositivomóvel, o elemento ressonador é formado quando a disposiçãode antena for instalada no dispositivo móvel.

A antena pode ser fabricada de diversas maneiras.Por exemplo, ela pode ser feita como um componentecerâmico, com o(s) elemento (s) de antena embutido(s) (3)usando um método de LTCC, ou como um Painel de CircuitoImpresso (PCB) (flexível) (4), com camadas cerâmicasfixadas em ambos os lados do mesmo. Alternativamente, omaterial dielétrico pode ser crepitado sobre a superfíciede uma antena de chip cerâmico.

De acordo com a invenção e suas modalidades,podem ser usados diversos e diferentes tipos de materiaisdielétricos. Esses materiais compreendem, por exemplo,SrTiO3 e BaxSr1-XTiO3. Os materiais podem apresentarconstantes dielétricas acentuadamente altas (Er ~ 300 ouaté mais) e baixa perda dielétrica.

Se o material dielétrico, tal como, SrTiO3, com constante dielétrica Er ~ 300, for usado para as camadas(3-2), (4-2) e (3-3) (4-3), o comprimento de ondaeletromagnética nesse material é substancialmente de 1/300do comprimento de onda em espaço livre. Como exemplo, osistema GPS Ll pode usar a freqüência de 1, 575 GHz com comprimento de onda em espaço livre de cerca de 190 mm. Nodito material dielétrico, o comprimento de onda é de1/300 χ 190 mm = 0, 633 mm e 1/4 do comprimento de onda é0,158 mm, respectivamente.

A invenção e suas modalidades apresentam diversas vantagens. É de baixo custo e fácil de fabricar,possibilitando o uso do receptor de GPS em circunstânciasem que antenas tradicionais não funcionariam.

Assim, é óbvio para um especialista versado natécnica, na medida em que a tecnologia se desenvolve, que o conceito inventivo pode ser implementado de diversasmaneiras. A invenção e suas modalidades não são limitadasaos exemplos descritos acima, podendo variar dentro doescopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Antena (2-10, 6-10) para uso em um dispositivomóvel (1-1), caracterizada pelo fato de que a antenacompreende:- dispositivos receptores adaptados para receber (2-5, 3-1,-4-1, 5-1, 6-5, 7-6) um sinal de um sistema deposicionamento por satélite;- uma primeira camada de material dielétrico (2-4a, 2-4b,-3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15); e- uma segunda camada de material dielétrico (2-4a, 2-4b,-3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15);em que os dispositivos receptores (2-5, 3-1, 4-1, 5-1, 6-5,-7-6) estão pelo menos parcialmente entre a primeira camadadielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4,-6-15) e a segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3,-5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15).

2. Antena (2-10), de acordo com a reivindicação-1, caracterizada pelo fato de que a primeira camadadielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4,-6-15) e a segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3,-5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) apresentam as mesmasconstantes dielétricas.

3. Antena (2-10), de acordo com a reivindicação-1, caracterizada pelo fato de que a primeira camadadielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4,-6-15) e a segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3,-5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) apresentam diferentesconstantes dielétricas.

4. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que pelomenos uma das camadas dielétricas (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3,-5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) é adaptada para a freqüênciado sinal.

5. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que aconstante dielétrica e/ou a perda dielétrica e/ou aespessura de pelo menos uma das camadas dielétricas (2-4a,-2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) é adaptadapara a freqüência do sinal.

6. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que aespessura da primeira camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2,-3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) substancialmente seiquala à espessura da segunda camada dielétrica (2-4a, 2--4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15).

7. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que aespessura das camadas dielétricas (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3,-5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) é um quarto ou a metade docomprimento de onda do sinal recebido.

8. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que aprimeira camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2,-4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) é substancialmente duas vezesmais espessa que a segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b,3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15)..

9. Antena (2-10), de acordo com a reivindicação-8, caracterizada pelo fato de que a espessura da primeiracamada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2,-5-3, 6-4, 6-15) é substancialmente a metade do comprimentode onda do sinal recebido e a espessura da segunda camadadielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4,-6-15) é substancialmente um quarto do comprimento de ondado sinal recebido.

10. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que odispositivo receptor (2-5, 3-1, 4-1, 5-1, 6-5) de sinalcompreende um fio (2-5, 3-1, 4-1, 5-1).

11. Antena (2-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que odispositivo receptor (2-5, 3-1, 4-1, 5-1, 6-5) de sinalcompreende uma primeira camada plana de metal (6-5), queestá pelo menos parcialmente entre a primeira camadadielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4,-6-15) e/ou a segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2,-3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15), a primeira camadaplana de metal sendo adaptada para ser acoplada a umasegunda camada plana de metal, em que um elementoressonador (6-5, 6-6) é formado entre a primeira camada demetal (6-5) e a segunda camada de metal (6-6).

12. Antena (2-10), de acordo com a reivindicação-11, caracterizada pelo fato de que o elemento ressonador(6-5, 6-6) é capacitivo, indutivo, dielétrico e/ou não-radiante.

13. Antena (2-10), de acordo com asreivindicações 11 ou 12, caracterizada pelo fato de que asegunda camada plana de metal (6-6) é uma camada deaterramento (1-3, 3-6, 4-6, 5-6, 6-6) disposta em um·dispositivo móvel.

14. Módulo de identidade de assinante (1-4, 2-1),compreendendo um ou mais contatos para conexão com umdispositivo móvel, caracterizado pelo fato de compreenderuma antena (2-10, 6-10), de acordo com quaisquer dasreivindicações 1 a 13, a antena compreendendo ainda umaprimeira camada plana de metal (6-5) como dispositivosreceptores, os quais estão pelo menos parcialmente entre aprimeira camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3,- 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) e a segunda camada dielétrica (2-4a,- 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15), a primeiracamada plana de metal sendo adaptada para ser acoplada comuma segunda camada plana de metal (6-6) do módulo deidentidade de assinante, em que um elemento ressonador(6-5, 6-6) é formado entre a primeira camada de metal (6-5)e a segunda camada de metal (6-6).

15. Módulo (2-1), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o elemento ressonador(6-5, 6-6) é capacitivo, indutivo, dielétrico e/ou não-radiante.

16. Módulo (2-1), de acordo com as reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que a segunda camadaplana de metal (6-6) é uma camada de aterramento.

17. Módulo (2-1), de acordo com as reivindicações-14 a 16, caracterizado pelo fato de que a distância (6-9)entre as camadas planas de metal (6-5, 6-6) é adaptada combase na freqüência a ser recebida.

18. Módulo de identidade de assinante (2-1), deacordo com as reivindicações 14 a 17, caracterizado pelofato de compreender meios para determinação de dados deposicionamento, pelo menos parcialmente, com base no sinal.

19. Módulo de identidade de assinante (2-1), deacordo com as reivindicações 14 a 18, caracterizado pelofato de compreender meios para conduzir o sinal de umsistema de posicionamento por satélite e/ou dados deposicionamento através de um ou mais contatos (2-2).

20. Disposição de antena (6-10) para receber umsinal de um sistema de posicionamento por satélite,caracterizada pelo fato de compreender uma antena (2-10,-6-10), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 7, aantena compreendendo ainda uma primeira camada plana demetal (6-5) como dispositivos receptores, os quais estãopelo menos parcialmente entre a primeira camada dielétrica(2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2, 4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15) e/oua segunda camada dielétrica (2-4a, 2-4b, 3-2, 3-3, 5-2,-4-3, 5-2, 5-3, 6-4, 6-15), a primeira camada plana de metalsendo adaptada para ser acoplada com uma segunda camadaplana de metal (6-6) de um dispositivo móvel, em que umelemento ressonador (6-5, 6-6) é formado entre a primeiracamada plana de metal (6-5) e a segunda camada plana demetal (6-6), quando a disposição de antena é instalada nodispositivo móvel.

21. Disposição (2-10), de acordo com areivindicação 20, caracterizada pelo fato de que o elementoressonador (6-5, 6-6) é capacitivo, indutivo, dielétricoe/ou não-radiante.

22. Disposição (2-10), de acordo com asreivindicações 20 ou 21, caracterizada pelo fato de que asegunda camada plana de metal (6-6) é uma camada deaterramento.

23. Disposição (2-10), de acordo com asreivindicações 20 a 22, caracterizada pelo fato de que oefeito da variação da distância entre a primeira camada demetal (6-5) e a segunda camada de metal (6-6) é controladocom base na constante dielétrica do material dielétrico, demodo a minimizar o efeito da falta de sintonia.

24. Dispositivo móvel (1-1) compreendendo umaprimeira antena para receber um sinal de um sistema decomunicações móveis, caracterizado pelo fato de compreenderainda uma segunda antena (2-10, 6-10) conforme quaisquerdas reivindicações 1 a 13, um módulo de identidade deassinante (6-1) conforme quaisquer das reivindicações 14 aou uma disposição de antena (6-10) conforme asreivindicações 20 a 23, para receber um sinal de um sistemade posicionamento por satélite.

25. Disposição de antena (6-10) para receber umsinal de um sistema de posicionamento por satélite,caracterizada pelo fato de que a disposição de antenacompreende:- dispositivos receptores (7-1, 8-6) adaptados para recebero sinal, os dispositivos receptores (7-2, 8-6) seconstituindo em um aterramento (7-1) de um dispositivomóvel;- dispositivos ressonadores (7-4) sendo adaptados para afreqüência do sinal; e- dispositivos de filtração (7-2) adaptados para passarfreqüências abaixo da freqüência do sinal.

26. Disposição de antena (6-10), de acordo com areivindicação 25, caracterizada pelo fato de que odispositivo ressonador (7-4) e o dispositivo de filtração(7-2) são acoplados aos dispositivos receptores (7-1, 8-6).

27. Disposição de antena (6-10), de acordo com asreivindicações 25 ou 26, caracterizada pelo fato de que odispositivo ressonador (7-4) e o dispositivo de filtração(7-2) são acoplados juntos.

28. Disposição de antena (6-10), de acordo comquaisquer das reivindicações 25 ou 27, caracterizada pelofato de que o dispositivo ressonador (7-4) e o dispositivode filtração (7-2) são acoplados com um módulo deidentidade de assinante.

29. Disposição, de acordo com quaisquer dasreivindicações 25 ou 28, caracterizada pelo fato de que oelemento ressonador (7-4) compreende um ou mais de umcomponente dielétrico, e/ou um ou mais de um resistor, e/ouum ou mais de um capacitor, e/ou um ou mais de um indutor.

30. Disposição, de acordo com quaisquer dasreivindicações 25 a 29, caracterizada pelo fato de que odispositivo de filtração (7-2) compreende um ou mais de umcomponente dielétrico, e/ou um ou mais de um resistor, e/ouum ou mais de um capacitor, e/ou um ou mais de um indutor,e/ou um ou mais de um transcondutor.

31. Disposição (2-10), de acordo com quaisquerdas reivindicações 20 a 23, caracterizada pelo fato de quea distância entre o elemento ressonador (6-5, 7-4) éadaptada com base na freqüência a ser recebida.

32. Módulo, de acordo com quaisquer dasreivindicações 14 a 19, caracterizado pelo fato de que oefeito da variação da distância (6-9) entre a primeiracamada de metal (6-5) e a segunda camada de metal (6-6) écontrolado com base na constante dielétrica do materialdielétrico (6-4), de modo a minimizar o efeito da falta desintonia.