BRPI0709100A2

BRPI0709100A2 - antena tipo f invertido modificada para cominicação sem fio

Info

Publication number: BRPI0709100A2
Application number: BRPI0709100-1A
Authority: BR
Inventors: Je Woo Kim; Kyung Sup Han; Volodymyr Rakytyanskyy; Oleksandr Sulima
Original assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2011-06-28
Also published as: US20070229366A1; EP2005518A4; WO2007126897A3; CN101443957A; CA2644946A1; KR20120084770A; CN101443957B; EP2005518A2; KR101204508B1; US7450072B2; RU2386197C1; KR20080112346A; CA2644946C; WO2007126897A2; JP2012120191A; JP2009531978A; JP5653946B2

Abstract

ANTENA TIPO F INVERTIDO MODIFICADA PARA COMUNICAçãO SEM FIO. Uma modalidade da presente invenção é uma antena tipo F invertido modificada para a comunicação sem fio. O circuito de antena inclui um substrato dielétrico possuindo uma primeira superfície, um estube irradiante na primeira superfície do substrato dielétrico, e uma primeira placa terra na primeira superfície do substrato dielétrico para acoplar ao terra. A primeira placa terra inclui um ou mais estubes capacitivos aterrados espaçados do estube irradiante. Os um ou mais estubes capacitivos aterrados sintonizam os parâmetros de desempenho para o circuito de antena.

Description

"ΑΝΤΕΝΑ TIPO F INVERTIDO MODIFICADA PARA COMUNICAÇÃO SEMFIO"

PEDIDO RELACIONADO

Esse pedido reivindica os benefícios do pedidoprovisório, intitulado "MODIFIED INVERTED-F ANTENNA FORWIRELESS COMMUNICATION", depositado em 28 de março de 2006,No. 60/786.896.

FUNDAMENTOS

CAMPO DA INVENÇÃO

As modalidades da invenção se referem geralmentea antenas de rádio para sistemas de comunicação sem fio.Mais particularmente, as modalidades da invenção se referema antenas de placa de circuito impresso (PCB) compacta debaixo custo para unidades assinantes de sistemas decomunicação de banda larga sem fio e sistemas decomunicação sem fio celular.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

É amplamente sabido que as antenas podem serutilizadas pára transmitir e receber irradiaçãoeletromagnética de determinadas freqüências para portarsinais. Isso é, uma antena é tipicamente projetada paratransmitir e receber sinais através de uma faixa defreqüências portadoras. A antena é uma parte crítica detodos os dispositivos de comunicações sem fio. Tipicamente,as antenas devem corresponder a exigências muito rígidasreferentes a tamanho, eficiência, largura de banda deoperação, capacidade de funcionamento eficiente quando oespaço é um fator crítico e um custo de fabricação baixo.Um espaço pequeno, normalmente disponível para uma antena,dita a escolha da antena, que pode ser uma antena de póloúnico impressa, uma antena em formato de L, uma antena Finvertida plana, uma antena tipo disco impressa ou umaantena patch.O tamanho reduzido das antenas impressas,normalmente correspondendo a um quarto do comprimento deonda de operação, é o resultado do efeito de placa de terra 'utilizado no desenho da antena. As correntes induzidasformam uma imagem espelhada de um elemento de irradiação naplaca terra. Eventualmente o tamanho efetivo da antena deveincluir uma parte da placa terra que inclui uma partesignificativa das correntes induzidas. Por outro lado, ascorrentes induzidas são muito suscetíveis a quaisquer"elementos de condução localizados nas proximidades daantena. A abordagem comumente utilizada para aperfeiçoar odesempenho da antena impressa é se manter a antena longe dequaisquer componentes condutores do dispositivo. Adistância mínima entre a antena e as componentes de RF,considerada segura na banda de freqüência de 3 GHz é iguala cerca de 1 cm. A violação dessa regra resulta em umafalta de combinação de impedância significativa entre umaantena e uma linha de transmissão, perda de eficiência euma mudança de freqüência ressonante.

Outro fator, com efeitos significativos nodesempenho da antena, é o envoltório plástico dodispositivo de comunicações. 0 envoltório plástico afeta deforma significativa a eficiência da antena. Não obstante,em uma tentativa de se reduzir o tamanho de um dispositivo,os projetistas praticamente não deixam muito espaço entreum PCB e uma cobertura de plástico.

Todos os fatores descritos acima tornam oprocedimento de desenho de antena extremamente complicado edifícil. Em cada caso particular, não apenas um tamanho dePCB e posição de componentes de freqüência de rádio (RF)devem ser levados em consideração, mas também o formato docorpo plástico dos dispositivos e a constante dielétrica domaterial. Outros critérios de desenho de uma antena podemprecisar ser considerados, tal como custos, portabilidade e-possivelmente estética. Esses critérios de desenho sãoparticularmente relevantes para os dispositivos decomunicação sem fio portáteis que devem ser comercializadospara o público em geral. Ademais, o fator de tamanho ouforma dos dispositivos de comunicação sem fio portáteisimpõe desafies particulares no desenho da antena.Adicionalmente, os consumidores estão exigindo maiorportabilidade, maior largura de banda de dados, e melhorqualidade de sinal nos dispositivos dè comunicação sem fioe sistemas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As modalidades da invenção podem sercompreendidas pela referência à descrição a seguir e aosdesenhos em anexo que são utilizados para ilustrar asmodalidades da invenção. Nos desenhos:

A figura Ia é uma vista superior de uma primeiramodalidade de uma antena tipo F invertido modificada em umcanto de uma placa de circuito impresso;

A figura Ib é uma vista superior de uma segundamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada em umcanto de uma placa de circuito impresso;

A figura Ic.. é uma vista transversal do guia deonda co-planar aterrado ilustrado nas figuras Ia e lb;

A figura 2a é uma vista superior de uma terceiramodalidade de uma antena tipo F invertido modificada em umcanto de uma placa de circuito impresso;

A figura 2b é uma vista transversal da terceiramodalidade da antena tipo F invertido modificada ao longodo estube irradiante;

A figura 2c é uma vista superior de uma quartamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada em umcanto de uma placa de circuito impresso;A figura 2d é uma vista superior de uma quintamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada em umcanto de uma placa de circuito impresso;

A figura 3a é uma vista superior de uma sextamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada aolongo de uma borda de uma placa de circuito impresso;

A figura 3b é uma vista transversal da sextamodalidade da antena tipo F invertido modificada ao longodo estube irradiante;

A figura 3c é uma vista superior de uma sétimamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada aolongo de uma borda de uma placa de circuito impresso;

A figura 4 é uma vista superior de uma oitavamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada aolongo de uma borda de uma placa de circuito impresso;

A figura 5 é uma vista, superior de um par deantenas tipo F invertido modificadas nos cantos do PCB comlinhas de alimentação de guia de onda co-planares aterradaspara uso em um aplicativo CardBus;

A figura 6 é um conjunto de antena linear dequatro antenas tipo F invertido modificadas extrudadas apartir das placas de terra com linhas de alimentação deguia de onda co-planares aterradas;

A figura 7 é um diagrama em bloco de alto nivelincluindo o desenho de antena da figura 5 e um sistemautilizando a tecnologia de diversidade de comutação;

A figura 8 é um diagrama em bloco de alto nivelincluindo o desenho de antena da figura 5 e um sistemautilizando tecnologia MIMO 2x2;

A figura 9 ilustra um gráfico de perda de retornode uma antena tipo F invertido modificada para uma placa decircuito impresso CardBus tal como ilustrado na figura 5;A figura 10 ilustra um gráfico do padrão deradiação do campo distante em um plano horizontal para ,aantena tipo F invertido modificada de CardBus ilustrada nafigura 5;

A figura 11 ilustra um gráfico do padrão deradiação de campo distante em um plano vertical para aantena tipo F invertido modificada para CardBus ilustradana figura 5;

A figura 12 ilustra uma rede de comunicação semfio com unidades de assinante empregando as modalidades dainvenção;

A figura 13a ilustra um adaptador de barramentoserial universal (USB) sem fio incluindo uma placa decircuito impresso com modalidades da antena tipo Finvertido modificada para uso por uma unidade de assinante;

A figura 13b ilustra outro cartão sem fio ouadaptador incluindo uma placa de circuito impresso commodalidades da antena tipo F invertido modificada;

A figura 14 ilustra um diagrama em blocofuncional de um cartão sem fio incluindo uma placa decircuito impresso com modalidades da antena tipo Finvertido modificada;

A figura 15 é um fluxograma ilustrando umprocesso para formar uma antena tipo F invertido modificadade acordo com uma modalidade da invenção.

Referências numéricas similares e designações..similares nos desenhos . indicam elementos similaresfornecendo funcionalidade similar. Adicionalmente, écompreendido que todos os desenhos das figuras fornecidosaqui são para fins ilustrativos apenas e não refletemnecessariamente o tamanho, formato ou dimensões reais doselementos.

DESCRIÇÃOUma modalidade da presente invenção é uma antenatipo F invertido modificada para a comunicação sem fio. Aantena tipo F invertido modificada inclui um substrato, umestube irradiante, uma ou mais seções capacitivasaterradas, uma extensão de encurtamento, uma placa terra emuma camada externa do substrato, uma tira de alimentaçãoestendida, e uma linha de transmissão de alimentação. Alinha de transmissão de alimentação pode ser implementadacomo uma linha de micro tira, uma linha de tira, um guia deonda co-planar (CPW) ou um guia de onda co-planar aterrado(GCPW), e colocados juntos com a tira de alimentaçãoestendida na mesma camada externa ou em uma camada internadiferente ou outra camada externa de um substrato demúltiplas camadas e conectados ao estube irradiantediretamente através da tira de alimentação estendida para amesma localização de camada ou através da tira dealimentação estendida e através do furo para outraslocalizações de camada. Uma camada interna e outras camadasde substrato externas não possuem qualquer tira metálica emqualquer área da antena tipo F invertido modificadaexcluindo uma camada com a tira de alimentação estendida.Os um ou mais stubes capacitivos aterrados sintonizam osparâmetros de desempenho da antena.

Na descrição a seguir, inúmeros detalhesespecíficos são apresentados. No entanto, é compreendidoque as modalidades da invenção podem ser praticadas semesses detalhes específicos. Em outros casos, circuitos,estruturas e técnicas bem conhecidos não foram ilustradospara evitar obscurecer a compreensão dessa descrição.

Uma modalidade da invenção pode ser descrita comoum processo que é normalmente representado como umfluxograma, um diagrama de fluxo, um diagrama de estruturaou um diagrama em bloco. Apesar de um fluxograma poderdescrever as operações como um processo seqüência, muitasdas operações podem ser redispostas. Um processo éencerrado quando suas operações são completadas. Um.processo pode corresponder a um método, um programa, umprocedimento, um método de fabricação, etc.

As modalidades da invenção incluem uma antenatipo F invertido modificada para irradiar e/ou recebersinais eletromagnéticos de comunicação sem fio em umsistema de comunicação sem fio. Em contraste com uma,.estação base (BS), a antena tipo F invertido modificada éprojetada para comunicação sem fio de antenas assinantes(SS) que podem ser estações fixas (FS) ou estações móveis(MS). Em uma estação de assinante típica, as dimensões e odesempenho são críticos, devido ao conjunto de circuitos deRF empacotados de forma justa e a exigência de uma ou mais-antenas para comutação de diversidade, aplicativos detecnologia de conjunto de antenas de múltiplas-entradas emúltiplas-saídas (MIMO) ou antenas adaptativas. Aplicativosilustrativos com um pequeno fator de forma incluemadaptadores sem fio tal como CardBus, AssociaçãoInternacional de Cartão de. Memória para Computador Pessoal-(PCMCIA), e adaptadores de terminal USB além decomputadores laptop (por exemplo, antena tipo F invertidoimpressa (PIFA) para MiniPCI SS), telefones celulares, eassistentes diçjitais pessoais (PDA).

A antena de placa de circuito impresso tipo Finvertido modificada tem boa combinação e é projetada paratais aplicativos onde o conjunto de circuitos de RF ativo eoutras estruturas estão próximos. Em várias modalidades dainvenção, a antena tipo F invertido modificada é formada emum ou mais cantos da placa de circuito impresso. Em váriasoutras modalidades da invenção, a antena tipo F invertidomodificada é formada ao longo de uma borda da placa decircuito impresso.

Cada modalidade da antena tipo F invertidomodificada inclui uma linha de transmissão de alimentação euma tira de alimentação estendida que pode ser implementadade formas diferentes. A linha de transmissão de alimentaçãopode ser implementada como uma linha de micro tira, umalinha de tira, um CPW ou um GCPW. A tira de alimentaçãoestendida é formada na mesma camada que a linha detransmissão de alimentação e acoplada à mesma. O tipo delinha de transmissão de alimentação selecionado possuipouca ou nenhuma influência no desempenho da antena tipo Finvertido modificada. Ao invés disso, o tipo de linha detransmissão de alimentação escolhido é baseado em como oPCB RF como um todo é projetado, tal como em que camadas doPCB os sinais dos amplificadores estão disponíveis. Emalgumas modalidades da invenção, a linha de alimentação, atira de alimentação estendida, e o estube irradiante estãona mesma camada de uma placa de circuito impresso e podem,portanto, ser prontamente conectados juntos. Em outrasmodalidades da invenção, a linha de alimentação e a tira dealimentação estendida estão em camadas diferentes do estubeirradiante. Nesse caso, a linha de alimentação e a tira dealimentação estendida em uma camada podem acoplar o estube.irradiante por meio de um via (VIA) , um furo com paredesmetalizadas.

Com referência agora à figura la, uma vistasuperior de uma primeira modalidade de uma antena tipo Finvertido modificada 100a é ilustrada. A antena tipo Finvertido modificada 100a é uma parte integral de uma placa,,de circuito impresso 100, incluindo uma camada dielétricade substrato 101 e uma camada metálica condutora externa102. O padrão na camada metálica condutora externa 102através da camada dielétrica de substrato 101 geralmenteforma a antena tipo F invertido modificada 100a em uma áreade uma janela dielétrica 109 com dimensões AxB comoilustrado. Em uma modalidade da invenção, a dimensão de A éde 9,4 milímetros e a dimensão de B é de 20,8 milímetros. Aantena tipo F invertido modificada 100a é projetada commúltiplos estubes capacitivos aterrados e uma linha dealimentação de guia de onda co-planar aterrada na mesmacamada metálica condutora externa 102 formada na camadadielétrica de substrato 101. A janela dielétrica nasuperfície do substrato dielétrico é parcialmente cobertapelo padrão e uma ou mais seções capacitivas aterradas.Isso é, o padrão e um ou mais estubes capacitivos aterradosse estendem para dentro da janela dielétrica 109.

A antena tipo F invertido modificada 100a incluia camada dielétrica de substrato 101, um estube irradiante..112, um ou mais estubes capacitivos aterrados 105a a 105b,uma extensão de encurtamento 115, e uma ou mais placas deterra 104a e 104b formadas na camada metálica 102 em umacamada externa do substrato 101, como ilustrado na figurala. As uma ou mais placas de terra 104a e 104b devem seracopladas ao terra.

O estube irradiante 112 possui uma primeira bordalateral 122R, e uma segunda borda lateral 122L, e uma bordasuperior 122T. A placa terra 104a é formada espaçada aolongo da primeira borda lateral 122R e a borda superior122T do estube irradiante 112.

Os um ou mais estubes capacitivos aterrados 105a-e 105b se estendem a partir de uma primeira borda 108a daplaca terra 104a que é paralela à primeira borda lateral122R do estube irradiante. A altura h dos um ou maisestubes capacitivos aterrados 105a e 105b aponta na direçãodo estube irradiante. Uma segunda borda 108b da placa terra104a é substancialmente perpendicular à primeira borda108a. A segunda borda 108b da placa terra 104a é,.substancialmente paralela à borda superior 122T do estubeirradiante e espaçada da mesma pela dimensão X comoilustrado na figura la. f>

A antena tipo F invertido modificada 100a incluiadicionalmente uma tira de alimentação estendida 113b comoilustrado na figura Ia. Nesse caso, o GCPW 110 é a linha de.transmissão de alimentação.

O GCPW 110 inclui uma tira central 113a limitadanos lados esquerdo e direito pelas placas de terra 104a e104b, cada uma sendo separada por um espaço 114. Paracompletar o GC.PW 110, a placa de circuito impresso 100'possui uma placa terra 125 (ilustrada na figura lc) em uma ··segunda camada metálica 103 (ilustrada na figura lc) e soba tira central 113a e os espaços 114. A placa terra 125 éisolada da tira central 113a pela camada dielétrica dosubstrato 101. A tira central 113a é acoplada à tira dealimentação estendida 113b. A largura da tira central 113a e os espaços 114 são uma função do comprimento de onda das"freqüências portadoras dos canais de comunicação sem fio eo desempenho das camadas dielétricas do substrato 101.

A tira de alimentação estendida 113b acopla aoestube irradiante 112 em uma extremidade e à tira central113a em uma extremidade oposta. A extensão de encurtamento115 é acoplada à placa terra 104b em uma extremidade e ao"estube irradiante 112 em uma extremidade oposta. 0comprimento da extensão de encurtamento 115 é escolhidopara fornecer uma impedância de entrada ativa de 50 Ohmpara a antena, na junção do GCPW 110 com a tira dealimentação estendida 113b. Visto que a antena se apresentacomo um estube indutor aterrado, a impedância de entrada daantena possui alguma reatância indutora do metal formando oestube irradiante 112 e a extensão de encurtamento 115. Astentativas da técnica anterior de se reduzir essa reatânciaindutora, tal como pelo estreitamento de um espaço entre aextremidade do estube irradiante e a placa terra e peladobra do estube irradiante na direção da placa terra forámamplamente mal sucedidas devido a seu efeito limitado naimpedância de entrada da antena.

Com referência agora à figura lb, uma vistasuperior de uma segunda modalidade de uma antena tipo Finvertido modificada 100b é ilustrada. A antena tipo Finvertido modificada 100b possui uma linha de transmissãode alimentação formada na mesma camada externa do substratono qual a antena é formada.

A antena tipo F invertido modificada 100b ésimilar à antena tipo F invertido modificada 100a maspossui apenas um estube capacitivo aterrado 105, possuindouma largura g e um espaço. S com a placa terra 104a. Nessamodalidade ilustrativa, a borda 122R do estube irradiante112 é paralela ao estube capacitivo aterrado 105 de formaque uma borda superior 122T do estube irradiante se estendaalém da largura g do estube capacitivo aterrado 105 dentrodo espaço S.

Do contrário, a antena tipo F invertidomodificada 100b possui elementos similares à antena tipo Finvertido modificada 100a e utiliza referências numéricas enomenclaturas similares. De acordo, a descrição doselementos da antena tipo F invertido modificada 100b não érepetida por motivos de brevidade, sendo compreendido que adescrição dos elementos da antena 100a é igualmenteaplicável aos elementos da antena 100b.

Várias dimensões para elementos da antena tipo Finvertido modificada são ilustradas nos desenhos. Aextensão de encurtamento 115 possui uma largura Wl ecomprimento Ll como ilustrado. 0 estube irradiante 112possui um comprimento L2 e uma largura W2 como ilustrado.Em uma distância F até o estube irradiante 112 a partir da.extensão de encurtamento 115, a tira de alimentaçãoestendida 113b é acoplada ao estube irradiante 112 comoilustrado. O posicionamento da antena na janela dielétrica109 ao longo da dimensão A é estabelecido pelo comprimentoLl da extensão de encurtamento 115. O posicionamento daantena na janela dielétrica 109 ao longo da dimensão B é ..estabelecido pelo comprimento L2 do estube irradiante e asdimensões S4, gl, S5, g2, S6 e Wl da borda da janeladielétrica.

Para dessas ou outras dimensões, um espaço X podeser formado entre a borda superior 122T do estubeirradiante 112 e a placa terra 104a ou borda da janeladielétrica 10 9 em um número de modalidades da invenção.

Os um ou mais estubes capacitivos aterrados 105,105a e 105b podem, cada uma, possuir uma altura h; umalargura g, gl e g2; e um espaço ou espaçamento S, S4, S5.Em alguns desenhos de antena, o espaço ou espaçamento S4fornece pouca informação de posição, caso no gual um espaçoou espaçamento Sl entre o estube capacitivo aterrado 105b ea tira central 113a, ou um espaço ou espaçamento S6 entre oestube capacitivo aterrado 105b e a extensão deencurtamento 115, pode ser utilizado para fornecer ainformação de posição.

Sabendo-se a altura h das seções capacitivas'aterradas, o comprimento Ll e a largura W2 do estubeirradiante 112,, a distância D entre os um ou mais estubescapacitivos aterrados e o estube irradiante 112 pode serdeterminada a partir da equação D = Ll - W2 - h. Em adiçãoàs dimensões h e D, um comprimento total efetivo de um oumais dentre os estubes capacitivos aterrados (por exemplo'S4+S5+gl+g2; ou S+g) ao longo da borda da placa terra e 'paralelo ao comprimento do estube irradiante 112 pode serum valor importante na sintonia da antena.

Em uma modalidade ilustrativa da antena tipo Finvertido modificada 100a ilustrada na figura la, umaantena de 3,5 GHz para um aplicativo de Inter-operacionalidade Mundial de CardBus para Acesso porMicroondas (WiMAX), as dimensões são como se segue:

A= 9,4 mm; B = 20,8 mm; L2 = 14,2 mm; F = 4,4mm; Ll = 5,1 mm; Wl=W2 = 1,8 mm; S4 = 2,3 mm; S5 = 0,8 mm;g2 - 4 mm; gl = 2,4 mm; e h = 1,8 mm.

Nesse caso, a camada dielétrica de substrato 101é um material dielétrico FR-4 com uma espessura dielétricade 0,7 mm. Adicionalmente, a linha de alimentação possuiuma impedância de 50 Ohms. Isso é, a linha de micro tira,guia de onda co-planar, ou guia de onda co-planar aterrado,qualquer que seja selecionado, tem as dimensões calculadaspara o substrato especifico, o material dielétrico FR-4 comuma espessura de 0,7 mm., de forma que tenha uma impedânciade 50 Ohm.

Na môdalidade ilustrativa ilustrada na figura la,a borda superior 122T do estube irradiante se estende alémda largura g2 do estube capacitivo aterrado 105b, o espaçoS5 entre as primeira e segunda seções capacitivasaterradas, e até um ponto intermediário na largura gl doestube capacitivo aterrado 105a.

O estube irradiante 112, a extensão deencurtamento 115, e a tira de alimentação estendida 113bformam o formato de um F invertido na camada metálica 102,dessa forma, o nome de antena tipo F invertido. A antenatipo F invertido é utilizada para transmitir e receberirradiação eletromagnética de determinadas freqüências paraportar sinais de comunicação sem fio.Os um ou mais estubes capacitivos aterrados 105,105a e 105b (ver seções 105a e 105b na figura Ia e estube105 na figura lb) modificam ou sintonizam o desempenho daantena tipo F invertido agindo como um elemento de sintoniapara sintonizar os parâmetros de desempenho da antena. Ôsparâmetros de desempenho incluem pelo menos dentre areatância da impedância de entrada, combinação de perdabaixa, efeito de plano terra, radome de antena, efeito decomponentes de RF, múltiplas influencias de acoplamentomútuo, freqüência ressonante de antena, combinação deimpedância entre a antena e a linha de alimentação,magnitude de ganho, e padrão de radiação de antena. Outrosparâmetros também podem ser sintonizados pelos um ou maisestubes capacitivos aterrados 105, 105a e 105b paraaperfeiçoar o desempenho da antena. Os um ou mais estubescapacitivos aterrados 105, 105a e 105b introduzem uma reatância capacitiva que é transformada em impedância deentrada da antena. Os um ou mais estubes capacitivosaterrados 105, 105a e 105b compensam as reatâncias daimpedância de entrada da antena para (1) reatância indutoraintrínseca de seus componentes, e (2) a reatância externaque é induzida pelas influências externas diferentes. Os umou mais estubes capacitivos aterrados 105, 150a e 105bsintonizam o desempenho da antena tipo F invertido de formasem perda.

Com os um ou mais estubes capacitivos aterradosagindo como elementos de sintonia, a antena alcança bomdesempenho de combinação de perda baixa. A sintoniafornecida pelos um ou mais estubes capacitivos aterradosconsidera as cercanias reais do desenho e compensa umefeito de plano terra, um radome de antena posicionadopróximo, um efeito das componentes de RF, e uma influênciade acoplamento mútuo de múltiplas antenas na freqüênciaressonante da antena.

A sintonia fornecida para a antena tipo Finvertido pode ser ajustada pelo número de um ou maisestubes capacitivos aterrados 105, 105a e 105b que sãoutilizadas, além de pelas dimensões circundantes dasestubes capacitivos aterrados 105/ 105a e 105b, incluindoas dimensões previamente descritas de altura h; largura g,gl, g2; espaço ou espaçamento S, S4, S5, e distância D.

Os um ou mais estubes capacitivos aterrados 105,105a e 105 alcançam uma combinação de impedânciasubstancial entre a antena e a linha de alimentaçãoescolhida através de uma banda de freqüência relativa largade até 22%. Isso é, uma ou mais das estubes capacitivosaterrados 105, 105a e 105b fornecem combinação deimpedância substancial em uma faixa de freqüência de maisou menos 11% em torno da freqüência portadora do sistema decomunicação desejado. Ademais, enquanto os um ou maisestubes capacitivos aterrados 105, 105a e 105b fornecemcombinação de impedância substancial, os mesmos tambémmaximizam substancialmente a magnitude de ganho da antenasem influenciar de forma significativa o padrão de radiaçãoda antena. As figuras de 9 a 11 descritas abaixo ilustram odesempenho ilustrativo de uma antena tipo F invertidomodificada.

O GCPW de 50 Ohm 110, que inclui a tira central113a, e a tira de alimentação estendida 113b permite que ossinais se propaguem para/do estube irradiante 112 daantena. A impedância da antena é substancialmentecombinada, pelo uma ou múltiplas estubes capacitivosaterrados 105, 105a e 105b, com impedância de 50 Ohm doGCPW 110.A impedância de 50 Ohm do guia de onda co-planaraterrado 118 também é combinada por uma impedância de 50Ohm de conjunto de circuitos de RF ativo e passivo, talcomo o comutador de antena, filtros de sinal, a impedânciade entrada do amplificador de ruido baixo, e a impedânciade saida do amplificador de potência.

Como descrito em maiores detalhes abaixo, umamplificador de potência de transmissão pode acoplar àextremidade do GCPW 110 e amplificar os sinais sem fio paratransmissão a partir do estube irradiante 112. Umamplificador de ruido baixo de recebimento (LNA) podeacoplar à extremidade da extremidade do GCPW 110 paraamplificar os sinais recebidos pelo estube irradiante 112.

Como descrito em maiores detalhes abaixo, um comutador deantena, um filtro de passagem de banda de RF, ou um filtrode passa baixa de RF podem ser acoplados entre a antena e oamplificador de potência de transmissão e o amplificador derecebimento de ruído baixo para multiplexar o uso da antenapara transmissão e recepção de sinais além de seleção deuma dentre a pluralidade de antenas para a transmissão eoutra para a recepção.

Com referência agora às figuras 2a e 2b, umavista superior, e uma vista transversal de uma terceiramodalidade de uma antena tipo F invertido modificada 200asão ilustradas. A seção transversal do PCB ilustrado nafigura 2b se dá ao longo do estube irradiante 112. Nessaterceira modalidade de uma antena tipo F invertidomodificada 200a, a linha de alimentação está em uma camadadiferente de uma placa de circuito impresso 200' da camadada antena. Isso é, a linha de alimentação está na camadaexterna oposta de um PCB de múltiplas camadas à da antena.Nesse caso, a antena pode ser considerada como formada emum substrato de múltiplas camadas.Como ilustrado na figura 2b, o estube irradiante112 da antena tipo F invertido modificada 200a é formada naprimeira camada metálica 102 formada em uma primeirasuperficie externa da camada dielétrica do substrato 101.

Uma linha de alimentação 213a e uma tira de alimentaçãoestendida 213b são formadas na segunda camada metálica 202em uma segunda superficie externa do substrato 101, opostaà primeira superficie externa.

Com a linha de alimentação 213a e a tira dealimentação estendida 213b formadas em uma camada e oestube irradiante 112 formada em uma camada diferente, alinha de alimentação 213a e a tira de alimentação estendida213b podem ser acopladas ao estube irradiante 112 por meiode um furo via (VIA) 217 da placa de circuito impresso200'. O contato VIA 216 é um furo metalizado no substrato e·é acoplado entre a tira de alimentação estendida 213b e oestube irradiante 112 como é ilustrado na figura 2b.

Com a linha de alimentação 213a e a tira dealimentação estendida 213b formadas em uma camada e oestube irradiante 112 formada em uma camada diferente, aplaca terra única 204 pode ser fornecida pela camada"metálica 102 em torno da antena como é ilustrado na figura2a. Nesse caso, a linha de alimentação 213a sob a placaterra 204 separada pela camada dielétrica 101 formaefetivamente uma linha de micro tira 210 ao longo docomprimento da linha de alimentação 213a.

A fim de que a antena tipo F invertido modificada200a possa efetivamente irradiar, não existem quaisquertiras metálicas ou placas metálicas em qualquer outracamada na área do estube irradiante 112 e a extensão deencurtamento 115 formando uma parte da antena tipo Finvertido modificada, mas para a tira de alimentaçãoestendida 213b que é acoplada ao estube irradiante 112 eforma uma parte da antena. Na figura 2b, a segunda placaterra 205 na camada metálica 202 é substancialmenteespaçada da tira de alimentação estendida 213b por umespaçamento 214. A segunda placa terra 205 pode se sobrepçràs partes da primeira placa terra 204. O metal pode serformado na camada metálica 202 quase que em qualquer localmas não sob a antena ou na abertura da janela dielétrica daantena formada· pela ausência do metal na camada metálica102, a menos que a sintonia adicional seja fornecida.Sintonia adicional da antena pode ser fornecida pelasegunda placa terra externa 205 incluindo um ou maisestubes capacitivos aterrados formados na camada metálica202 sob e em paralelo com os um ou mais estubes capacitivosaterrados 105, 105a e 105b.

Outros elementos da antena tipo F invertidomodificada 200a são similares à antena tipo F invertidomodificada 100a e possuem as mesmas referências numéricas enomenclatura. De acordo, a descrição desses elementos daantena tipo F invertido modificada 200a não é repetida pormotivos de brevidade, sendo compreendido que a descriçãodos elementos da antena 100a é igualmente aplicável a esseselementos da antena 200a.

Com referência agora às figuras 2c e 2d, umavista superior das quarta e quinta modalidades de umaantena tipo F invertido modificada 200c a 200d é ilustrada.Em cada antena tipo F invertido modificada 200c e 200d, alinha de alimentação 213a é similar à da antena tipo Finvertido modificada 200a formando efetivamente uma linhade micro tira 210 ao longo do comprimento da linha dealimentação 213a devido às placas de terra 204c e 204d e acamada de substrato dielétrico 101.

As antenas tipo F invertido modificadas 200c e200d são similares à antena tipo F invertido modificada200a, mas possuem apenas um estube capacitivo aterrado 105,205. O estube capacitivo aterrado 105 da figura 2c possuiuma largura g e um espaço S para a área de superfíciegrande da placa terra 204c. 0 estube capacitivo aterrado205 da figura 2c possui uma largura g com a placa terça204c. O estube capacitivo aterrado 205 da figura 2c possuiuma largura g sem qualquer espaço S (isso é, S=0) para -aárea de superfície grande da placa terra 204d. Namodalidade ilustrativa ilustrada na figura 2d, enquantoespaçado por D, a borda superior 122T do estube irradiantese estende substancialmente para dentro da largura g doestube capacitivo aterrado 205 com apenas um espaço X entrea borda superior 122T e a placa terra 204d não sendosobreposto. Isso é, a primeira borda 122R do estubeirradiante 112 é paralela a uma borda superior do estubecapacitivo aterrado 205 através de uma parte substancial desua largura g, mas para o espaço X.

Do contrário, as antenas tipo F invertidomodificadas 200c e 200d possuem elementos similares àantena tipo F invertido modificada 200a e utilizamreferências numéricas similares e nomenclatura similar. Deacordo, a descrição dos elementos das antenas tipo Finvertido modificadas 200c e 200d não é repetida pormotivos de brevidade, sendo compreendido que a descriçãodos elementos de antenas 200a é igualmente aplicável aoselementos das antenas 200b.a 200d.

Previamente, as modalidades das antenas tipo Finvertido modificadas foram formadas em um canto da placade circuito impresso. No entanto as antenas tipo Finvertido modificadas também podem ser formadas ao longo deuma borda da placa de circuito impresso.

Com referência agora às figuras 3a e 3b, umavista superior e uma vista transversal de uma sextamodalidade de uma antena tipo F invertido modificada 300asão ilustradas. A seção transversal do PCB ilustrado nafigura 3b é ao longo do estube irradiante 112.

Nessa modalidade de uma antena tipo F invertidomodificada 300a, a linha de alimentação está em uma camadadiferente de uma placa de circuito impresso 300' comrelação à da antena. Isso é, a linha de alimentação está emuma camada interna do substrato de um PCB de múltiplascamadas enquanto a antena é formada em uma superfícieexterna do substrato. Nesse caso, a antena pode serconsiderada como sendo formada em um substrato de múltiplascamadas.

Como ilustrado na figura 3b, o estube irradiante112 da antena tipo F invertido modificada 300a é formada na..primeira camada metálica 102 em uma primeira superfícieexterna da camada de substrato 101a. Uma linha dealimentação 313a e uma tira de alimentação estendida 313bpodem ser formadas em outra camada metálica 302 entre ascamadas dielétricas de substrato 101b e 101c e conectadasao estube irradiante por um VIA como ilustrado.

A figura 3b ilustra uma seção transversal do PCB300' ao longo do estube irradiante 112. Mas para a linha dealimentação, a tira de alimentação estendida, e a camadasuperior formando a antena, as placas metálicas em outrascamadas devem ser evitadas sob o estube irradiante 112.Isso é, metal, desnecessário deve ser evitado na janela-dielétrica. No entanto, na área fora da janela dielétricasob a placa aterrada 304a, outras placas metálicas podemser formadas entre as camadas dielétricas ou na segundacamada metálica externa a fim de completar o desenho do PCB300' para um dispositivo sem fio.

Como ilustrado na figura 3a, a antena é formada*ao longo de uma borda da placa de circuito impresso 300'.Os estubes capacitivos aterrados 105a e 105b acopladas àplaca terra 304a são fornecidas para sintonizar a antenatipo F invertido modificada. No entanto, visto que a antenaé formada ao longo de uma borda, o espaço S4 ésubstancialmente grande, mesmo se estendendo além do PCB300'. Visto que o espaço S4 não fornece qualquer informação-de posição para os estubes capacitivos aterrados nessedesenho, o espaço S6 entre o estube capacitivo aterrado105b e a extensão de encurtamento 1135 é utilizado.

Os elementos da antena tipo F invertidomodificada 300a, 300c incluindo a extensão de encurtamento115, o estube irradiante 112, e os um ou mais estubes"capacitivos aterrados 105a e 105b parecem ser extrudadas apartir da placa terra 304a. O estube irradiante 112 possuiuma primeira borda lateral 122R, uma segunda borda lateral122L, e uma borda superior 122T. Nesse caso, a placa terra304a é formada espaçada ao longo da primeira borda lateral122R, mas não a borda superior 122T do estube irradiante112.

Com a linha de alimentação 313a e a tira dealimentação estendida 313b formadas em uma camada interna eo estube irradiante 112 formada em uma camada externa dosubstrato 101', a linha de alimentação 313a e a tira dealimentação estendida 313b podem acoplar o estubeirradiante 112 por meio de um VIA que é um furo metalizadono substrato 101' acoplado entre a tira de alimentaçãoestendida 313b e o estube irradiante 112 como ilustrado nafigura 3b.

Com a linha de alimentação 313a e a tira dealimentação estendida 313b formadas em uma camada e oestube irradiante 112 formada em uma camada diferente, umaou mais placas de terra 304a, 304b podem ser fornecidaspela camada metálica 102 em torno da antena.Adicionalmente, outras camadas internas adicionais daestrutura do PCB além de uma camada externa podem serformadas no substrato 101 e não são ilustradas nas figuras3a e 3c. Nesse caso, a linha de alimentação 313a entre aslacas de terra de 304a e 304b e outra camada externa eseparada pelas camadas dielétricas IOla a IOlc formaefetivamente uma linha de tira 310 ao longo do comprimentoda linha de alimentação 313a.

De forma que a antena tipo F invertido modificada300a a 300c possa irradiar efetivamente, não existemquaisquer tiras metálicas ou placas metálicas em qualqueroutra camada na área do estube irradiante 112 e a extensãode encurtamento 115 formando uma parte da antena tipo Finvertido modificada, mas para a tira de alimentaçãoestendida 313b que é acoplada ao estube irradiante 112 eforma uma parte da antena. No entanto, uma segunda placaterra (não ilustrada), pode ser fornecida na superfícieexterna oposta e pode se sobrepor às partes da primeiraplaca terra 304a, 304b. A segunda placa terra 205 podeincluir adicionalmente um ou mais estubes capacitivosaterrado sem uma camada metálica para sintonizaradicionalmente a antena.

Com referência agora à figura 3c, uma vistasuperior da sétima modalidade de uma antena tipo Finvertido modificada 300c é ilustrada. Na antena tipo Finvertido modificada 300c, a linha de alimentação 313a ésimilar à da antena tipo F invertido modificada 300aformando efetivamente uma linha de tira 310 ao longo docomprimento da linha de alimentação 313a devido às placasde terra 304c e à camada de substrato dielétrico 101'.

A antena tipo F invertido modificada 300c ésimilar à antena tipo F invertido modificada 300a, maspossui apenas um estube capacitivo aterrado 105. O estubecapacitivo aterrado 105 da figura 2c possui uma largura g eum espaço S que é muito maior, similar ao de S4 da antena300a.

Do contrário, a antena tipo F invertidomodificada 300c possui elementos similares à antena tipo Finvertido modificada 300a e utilizam números de referênciae nomenclatura similares. De acordo, a descrição dos,,elementos das antenas tipo F invertido modificadas 300a nãoé repetida por motivos de brevidade, sendo compreendido quea descrição dos elementos da antena 300a é igualmenteaplicável aos elementos da antena 300c.

Com referência agora à figura 4, uma vistasuperior de uma oitava modalidade de uma antena tipo Finvertido modificada 400 é ilustrada. Na antena tipo Finvertido modificada 400, um guia de onda co-planaraterrado 110 é utilizado como a linha de alimentação para oestube irradiante 112. Os elementos da antena 400 sãoformados na mesma camada metálica 102 na mesma superfícieexterna da camada de substrato 101. As placas metálicas deárea grande 404a, 404b são aterradas e existe pelo menosuma placa metálica na camada interna e outra na camadaexterna do substrato para formar o guia de onda co-planaraterrado.

Os elementos da antena tipo F invertidomodificada 400 parecem ser extrudados a partir das placas-de terra 404a e 404b. A extensão de encurtamento 115 e oestube irradiante 112 parecem ser extrudados a partir daplaca terra 404b. Os um ou mais estubes capacitivosaterrados 105a e 105b parecem ser extrudados a partir daplaca terra 404a.

Como ilustrado na figura 4, a antena 400 éformada ao loncfo de uma borda da placa de circuito impresso400'. Os estubes capacitivos aterrados 105a e 105bacopladas à placa terra 404a são fornecidas para sintonizara antena tipo F invertido 400. No entanto, visto que aantena é formada ao longo de uma borda, o espaço S4 ésubstancialmente grande, se estendendo até mesmo além doPCB 400'. Isso é, a placa terra 404a se dá ao longo de uipaborda lateral do estube irradiante 112 e não uma bordasuperior do estube irradiante 112. Visto que o espaço S4não fornece qualquer informação de posição para os estubescapacitivos aterrados nesse desenho, o espaço Sl entre oestube capacitivo aterrado 105b e a · tira central 113a éutilizado.

Detalhes da utilização do guia de onda co-planaraterrado 110 como a linha de transmissão de alimentaçãoforam descritos anteriormente com referência às figuras 1ae 1b.

Ademais, outros elementos da antena tipo Finvertido modificada 400 são similares à antena tipo Finvertido modificada 100a e possuem as mesmas referênciasnuméricas e a mesma nomenclatura. De acordo, a descriçãodesses elementos da antena tipo F invertido modificada 400não é repetida por motivos de brevidade, sendo compreendidoque e descrição dos elementos da antena 100a é igualmenteaplicável a esses elementos da antena 400.

Adicionalmente, enquanto a figura 4 ilustra umapluralidade de estubes capacitivos aterrados 105a e 105bpara sintonizar a antena 400 ao longo da borda do PCB 400',um estube capacitivo aterrado 105 pode ser utilizado aoinvés, tal como ilustrado na figura lb.

Com referência agora à figura 5, um circuito deantena como uma parte de uma placa de circuito impressor500 para uso em um adaptador sem fio Cardbus é ilustrado. 0PCB 500 ilustra um par de antenas tipo F invertidomodificadas 501a e 501b em cantos opostos do PCB. Asantenas 501a e 501b são, cada um, um caso de antena 100adescrito previamente com relação à figura Ia e incluemlinhas de alimentação de guia de onda co-planar aterradas510a e 510b para cada antena respectiva. As linhas dealimentação de guia de onda co-planar aterradas 510a e 510bsão formadas na mesma camada metálica e na mesma superfíciede substrato que as antenas tipo F invertido modificadas501a e 501b. Note-se que as antenas tipo F invertidomodificadas 501a e 501b compartilham uma placa terra 504acoplada às seções de radiação 112a e 112b para conservarespaço. As placas de terra adicionais 505a e 505b acoplam oterra aos stubes capacitivos aterrados 105a e 105b de cadaantena.

Com referência agora à figura 6, um circuito deantena como uma parte da placa de circuito impresso 600 éilustrado incluindo um conjunto de antena linear 602 dequatro antenas tipo F invertido modificadas 400a a 400d emum substrato 601. As quatro antenas tipo F invertidomodificadas 400a a 400d são extrudadas a partir das placasde terra 604a-604b, 605a-605b, 606a-606b e são, cada uma,um caso da antena 400 descrito anteriormente com relação àfigura 4. Cada antena 400a a 400d inclui respectivamente aslinhas de alimentação de guia de onda co-planar aterradas610a-610d. O conjunto de antena linear é localizado em umaextremidade do PCB 600 com antenas 400a e 400d ao longo deuma borda. Nesse caso, o parâmetro S4 para cada antena émuito grande.

As linhas de alimentação de guia de onda co-planar aterradas 610a a 610d são formadas na mesma camadametálica e na mesma superfície de substrato que as dasantenas tipo F invertido modificadas 400a a 400d. Note-seque as antenas tipo F invertido modificadas 400a e 400bcompartilham a placa terra 604a acoplada às seções deradiação 112a e 112b para conservar espaço. As antenas tipoF invertido modificadas 400c e 400d compartilham a placaterra 604b acopladas às seções de radiação 112c e 112d.

Com referência agora às figuras 7 e 8, diagramasem bloco de alto nivel de sistemas incluindo o circuito deantena da figura 5 são agora descritos. 0 sistema ilustradona figura 7 utiliza a comutação da tecnologia dediversidade enquanto o sistema ilustrado na figura 8emprega tecnologia MIMO 2x2.

Na figura 7, as antenas tipo F invertidomodificadas 501a e 501b são formadas como parte da placa decircuito impresso 700. Um plano terra grande 705 é acopladoàs placas de terra 505a e 505b e a placa terracompartilhada 504 sem interrupção às linhas de alimentaçãode guia de onda co-planares aterradas 501a e 510b.

O sistema de assinante sem fio passível deconexão inclui adicionalmente um corautador de antena (SW)710, um transceptor de RF (TRX) 712, e um circuitointegrado específico de aplicação de banda de base (ASIC)ou processador 714 acoplados juntos como ilustrado. Ocomutador de antena 710 é um comutador de RF de Interruptorde dois circuitos duas posições (double-pole-double-throw).0 comutador de antena 710 comuta entre o sinal de.transmissão e o sinal de recepção. O transceptor RF 712inclui em particular, um amplificador de potência (PA) 720para transmitir sinais e um amplificador de ruído baixo(LNA) 722 para receber sinais. O ASIC de banda de base 714é um circuito integrado de sinal misturado interfaceando otransceptor de RF 720 por meio de sinais analógicos por umlado e um sistema digital por meio de sinais digitais poroutro lado.

Um filtro de passagem de banda de RF adicional ouum filtro de passa baixa de RF pode ser acoplado entre aantena e o amplificador de potência de transmissão 720 e oamplificador de ruido baixo receptor 722.

Como mencionado anteriormente, o sistema dafigura 7 utiliza a tecnologia de diversidade de comutação que é suportada pelo ASIC 714 e o comutador de antena 710que é controlado pelo ASIC. Como discutido anteriormente, otransceptor de RF 712 inclui um amplificador de potência(PA) 720 para transmitir sinais e um amplificador de ruidobaixo (LNA) 722 para receber sinal. O comutador 710 é utilizado para selecionar a antena fornecendo a melhorqualidade de sinal para transmitir sinais e receber sinais.O comutador 710 é então utilizado para articular entre oacoplamento do PA 720 e o LNA 722 para a antena selecionadaa fim de transmitir e receber sinais através da mesma antena.

Na figura 8, as antenas tipo F invertidomodificadas 501a e 501b também são formadas como parte deuma placa de circuito- impresso 800. Um grande plano terra805 é acoplado às placas de terra 505a e 505b e a placaterra compartilhada 605 sem interrupção das linhas dealimentação de guia de onda co-planar aterrado 510a e 510b.

O sistema de assinante sem fio passível deconexão inclui adicionalmente pares respectivos decomutadores de antena (SW) 810a e 810b e transceptores de RF (TRX) 812a e 812b juntamente com um ASIC de banda debase MIMO 814 acoplados juntos como ilustrado. O par decomutadores de antena 810a e 810b são comutadores de RFInterruptor com um circuito e duas posições (single-pole-double-throw). Cada um dos transceptores de RF 812a e 812b inclui, em particular, um PA 720 para transmitir sinais eum LNA 722 para receber sinais. O ASIC de banda de baseMIMO 814 é um circuito integrado de sinal misturadointerfaceando com os transceptores de RF 820a e 820b pormeio de sinais analógicos por um lado e um sistema digitalpor meio de sinais digitais por outro lado.

Como mencionado anteriormente, o sistema dafigura 8 utiliza a tecnologia MIMO 2><2 que é suportada peloASIC 814 e os comutadores de antena 810a e 810b que sãocontrolados pelo ASIC. Nesse caso, ambas as antenas 501a „e501b são utilizadas simultaneamente para transmitir oureceber sinais. O ASIC de banda de base MIMO 814 combina deforma profunda esses sinais para gerar um sinal melhor doque uma antena poderia fornecer individualmente.

A antena 501a é acoplada ao comutador de antena810a através do guia de onda co-planar aterrado 510a. Aantena 501b é acoplada ao comutador de antena 810b atravésdo guia de onda co-planar aterrado 510b. O transceptor 812aé acoplado ao comutador de antena 810a. O transceptor 812bé acoplado ao comutador de antena 810b. Nesse caso, oscomutadores de antena 810a e 810b não comutam entre asantenas 501a e 501b. Ao invés disso, os comutadores nessecaso comutam apenas entre a transmissão e o recebimento noacoplamento do amplificador de potência 720 ou ;oamplificador de ruido baixo 722 para a antena a fim detransmitir ou recebermos sinais. Isso é, os comutadores810a e 810b são utilizados para articular entre oacoplamento do PA 720 e o LNA 722 para a antena selecionadaa fim de transmitir e receber os sinais através da mesmaantena.

A figura 9 ilustra um gráfico da perda de retornode entrada de uma antena tipo F invertido modificada parauma placa de circuito impresso CardBus tal como ilustradona figura 5. As antenas tipo F invertido modificadas 501a e501b da figura 5 são projetadas para uma banda defreqüência WiMAX de 3,5 GHz no fator de forma de um cartãopassível de conexão CardBus.A curva 901 ilustra a perda de retorno de entradada antena apenas. A curva 902 ilustra a perda de retorno deentrada da antena com um radome montado sobre a mesma.

Um radome é um envoltório ou alojamento que ,..étransparente à radiação de freqüência de rádio que éfreqüentemente, utilizada para cobrir e proteger uma antenacontra elementos ambientais. A figura 13b ilustra um radome1316 sobre urna parte da antena 1315 de um cartão deadaptador sem fio passível de conexão 1300b. Na figura 13a,o radome é um alojamento 1306 cobrindo todo a placa de-circuito impresso incluindo a parte de antena 1305 doadaptador USB passível de conexão 1300a.

Na comparação das curvas de perda de entrada 901e 902 da figura 9, a presença de um radome sobre a antenatipo F invertido modificada não degrada seu desempenho decombinação. Ao contrário, a presença de um radome sobre a·antena tipo F invertido modificada aperfeiçoa o desempenhode combinação da antena.

Com referência agora às figuras 10 e 11, osgráficos dos padrões de radiação de campo distante para umdesenho de antena tipo CardBus são ilustrados. A figura 10ilustra um gráfico do padrão de radiação de campo distante"em um plano horizontal para o desenho de CardBus incluindoas antenas tipo F invertido modificadas como ilustrado na figura 5.

O desenho da antena CardBus da figura 5 foiutilizado para realizar essas medições. Cada antena foimedida utilizando-se a linha de alimentação de guia de onda co-planar aterrado formada na mesma camada externa que asseções de radiação. Foi determinado que o ganho medido ecalculado do desenho de Antena CardBus da figura 5,incluindo as antenas tipo F invertido modificadas, foisubstancialmente de 3,1 decibéis (dBi).Com referência agora à figura 12, uma rede decomunicação sem fio 1200, tal como a baseada em um padrão802.16 IEEE, com unidades de assinante empregando asmodalidades da invenção é ilustrada. A rede de comunicaçãosem fio 1200 inclui uma ou mais estações base (BS) 1201 euma ou mais estações de assinante móveis ou fixas (SS)1204a a 1204c para comunicar ambos os sinais de voz e dadosentre as mesmas e através da rede de Protocolo deInternet/Rede de Telefonia Pública'Permutada (IP/PSTN). Umavez que uma SS 1204a a 1204c é registrada na BS 1201, amesma pode conectar a Internet através da BS que éconectada à nuvem de rede 1203.

As antenas descritas aqui são projetadas paraserem utilizadas com os sistemas de comunicação sem fiooperando com bandas de freqüência de acordo com IEEE802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.16-2004, IEEE 802.16e, epadrões de comunicação celular. Os padrões IEEE 802.16-2004e 802.16e descrevem interfaces aéreas para sistemas deacesso sem fio de banda larga fixos e móveisrespectivamente e esses são para MAN (Rede de ÁreaMetropolitana) ou WAN (Rede de Área Ampla) enquanto existempadrões diferentes para PAN (Rede de Área Pessoal) sem fioe LAN (Rede de Área Local) sem fio, tal como IEEE 802.15que é conhecido como Bluetooth e IEEE 802.11 que éconhecido como Wi-Fi para o público.

Os painéis de circuito impresso com as antenasdescritas aqui podem ser fixos e projetados em uma unidadede assinante. Alternativamente, os painéis de circuitoimpresso com as antenas descritas aqui podem ser conectadosà unidade de assinante para se tornarem uma parte da mesmaalém de serem desconectados e utilizados com uma unidade deassinante diferente. Isso é, o dispositivo de rádio com ospainéis de circuito impresso possuindo as antenas descritasaqui podem ser conectados. No sistema de comunicação semfio 1200 ilustrado pela figura 12, a estação de assinante1204a inclui um adaptador sem fio passível de conexão 1210.

Com referência agora às figuras 13a e 12b, osdispositivos de rádio passíveis de conexão são ilustradosincluindo painéis de circuito impresso possuindo as antenastipo F invertido modificadas descritas aqui. Essesdispositivos de rádio passíveis de conexão e suas antenassão particularmente úteis para operar as estações deassinante de acordo com os padrões IEEE 802.16 que incluemespecificações WiMAX, WiMAX Móvel e Banda Larga Sem Fio(WiBro).

A figura 13a ilustra um adaptador USB 1300aincluindo uma placa de circuito impresso 1304 commodalidades da antena tipo F invertido modificada para usocomo parte de uma unidade de assinante. 0 adaptador 1300ainclui uma parte de rádio passível de conexão 1301 e umaparte de tampa 1302. 0 rádio passível de conexão 1301inclui a placa de circuito impresso 1304 que possui uma parte de antena 1305 em uma extremidade e um conector USB1303 em uma extremidade oposta. O rádio 1301 possuiadicionalmente um alojamento 1306 que cobre a placa decircuito impresso interno 1304 que inclui a antena tipo Finvertido modificada. O alojamento 1306 é transparente asinais de rádio e age como um radome para proteger a antenano PCB 1304.

A figura 13b ilustra outro cartão sem fio ouadaptador 1300b incluindo uma placa de circuito impresso1314 com modalidades da antena tipo F invertido modificada.O cartão 1300b inclui a placa de circuito impresso 1314 comuma parte de antena 1315 em uma extremidade e um conector1313 em uma extremidade oposta Um alojamento metálico 1316aencerra uma parte do PCB enquanto um alojamento de radome1316b cobre as antenas tipo F invertido modificadas.Dependendo do tipo de adaptador ou cartão, o conector 1313pode ser de vários tipos tal como conector PCMCIA, conectorCardBus, etc.

Cada um dos adaptadores 1300a e 1300b é muitolimitado em tamanho ou forma do dispositivo de rádio deforma que são muito portáteis. A antena tipo F invertidomodificada que é formada como parte da placa de circuito __impresso como descrito anteriormente (algumas vezesreferida como sendo "impressa" no PCB como uma "antenaimpressa") é bem adequada para esses aplicativos de formapequena.

Com referência agora à figura 14, um diagrama embloco funcional de um cartão sem fio 1400 incluindo uma.placa de circuito impresso 1401 com antenas tipo Finvertido modificadas 501a e 501b é ilustrado. O diagramaem bloco funcional do cartão sem fio 1400 inclui umdiagrama em bloco funcional do ASIC de banda de base MIMO814 previamente descrito com referência à figura 8. O ASICde banda de base MIMO 814 possui uma interface para acoplar ·a um conector, 1402 do cartão 1400. 0 conector 1400 éconectável a uma ampla variedade de dispositivos digitaispara fornecer comunicação sem fio.

A figura 15 é um fluxograma ilustrando umprocesso 1500 para formar uma antena tipo F invertidomodificada de acordo com uma modalidade da invenção.

Depois de START, o processo 1500 forma uma camadadielétrica em uma primeira camada metálica possuindo umaprimeira superfície (bloco 1510). A seguir, o processo 1500forma um padrão de uma segunda camada metálica na camadadielétrica para expor uma janela dielétrica sendo parte dacamada dielétrica (bloco 1520). 0 padrão possui um estube"irradiante e um ou mais estubes capacitivos aterradosespaçadas do estube irradiante. Os um ou mais estubescapacitivos aterrados se estendem a partir de uma primeiraborda da primeira placa terra em paralelo com uma bordalateral do estube irradiante.

Então, o processo 1500 forma uma primeira placaterra acoplada a um ou mais estubes capacitivosaterrados(bloco 1530). A primeira placa terra é parte dasegunda camada metálica e acoplada ao terra. A seguir, oprocesso 1500 forma uma extensão de encurtamento possuindouma primeira extremidade acoplada a um fundo do estubeirradiante (bloco 1540). A extensão de encurtamento possuiuma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e éacoplada à primeira placa terra. Então, o processo 1500forma uma tira de alimentação estendida acoplada à bordalateral do estube irradiante espaçada da extensão deencurtamento (bloco 1550). O estube irradiante, a extensãode encurtamento, e a tira de alimentação estendida sãoacoplados juntos para formar um formato de F.

A seguir, o processo 1500 forma uma segunda placaterra espaçada da primeira placa terra (bloco 1560) . Asegunda placa terra é acoplada ao terra e uma segundaextremidade da extensão de encurtamento oposta à primeiraextremidade. Então, o. processo 1500 forma uma linha dealimentação acoplada à tira de alimentação estendida (bloco1570) . A linha de alimentação é um guia de onda co-planaraterrado possuindo uma tira central espaçada da primeiraplaca terra e da segunda placa terra formando um par deespaços. O processo 1500 é então encerrado.

O processo 1500 é um processo representativo paraformar o circuito de antena tipo F invertido modificada. Osprocessos adicionais podem ser utilizados para formar asvárias modalidades do circuito de antena tipo F invertidomodificada como descrito abaixo.Enquanto a invenção foi descrita em termos devárias modalidades, os versados na técnica reconhecerão quea invenção não está limitada às modalidades descritas, maspode ser praticada com modificação e alteração dentro doespirito e escopo das reivindicações em anexo. A descriçãoé, dessa forma, considerada como ilustrativa ao invés delimitadora.

Claims

1. Equipamento, compreendendo:um substrato dielétrico possuindo uma primeirasuperfície;um estube irradiante na primeira superfície dosubstrato dielétrico; euma primeira placa terra na primeira superfície .·do substrato dielétrico para acoplar ao terra, a primeiraplaca terra incluindo um ou mais estubes capacitivosaterrados espaçados do estube irradiante, os um ou maisestubes capacitivos aterrados para sintonizar os parâmetrosde desempenho.

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, -no qual os um ou mais estubes capacitivos aterrados seestendem a partir de uma primeira borda da primeira placaterra em paralelo com uma borda lateral do estubeirradiante.

3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente:uma extensão de encurtamento possuindo umaprimeira extremidade acoplada a iam fundo do estubeirradiante; euma tira de alimentação estendida acoplada àborda lateral do estube irradiante espaçada da extensão deencurtamento; onde o estube irradiante, a extensão de"encurtamento, e a tira de alimentação estendida sãoacoplados juntos para formar um formato de F.

4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 3,no qual a extensão de encurtamento possui uma segundaextremidade oposta à primeira extremidade e é acoplada àprimeira placa terra.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente:uma segunda placa terra espaçada da primeiraplaca terra, a segunda placa terra para acoplar ao terra, eonde a extensão de encurtamento possui uma segundaextremidade oposta à primeira extremidade que é acoplada àsegunda placa terra.

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 3,compreendendo adicionalmente:uma linha de alimentação acoplada à tira dealimentação estendida.

7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 6,no qual a linha de alimentação é um guia de onda co-planaraterrado possuindo uma tira central espaçada a partir daprimeira placa terra e a segunda placa terra formando umpar de espaços.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 7,compreendendo adicionalmente:uma terceira placa terra em uma segundasuperfície do substrato dielétrico oposto à primeirasuperfície, a terceira placa terra para acoplar ao terra, aterceira placa terra sob a tira central e o par de espaços.

9. Equipamento, de acordo com a reivindicação 8,no qual a tira de alimentação estendida é formada em umasegunda camada metálica na segunda superfície do substratodielétrico oposto à primeira superfície, e a linha dealimentação é uma linha de micro tira acoplada à tira dealimentação estendida e formada na segunda camada metálicana segunda superfície do substrato dielétrico.

10. Equipamento, de acordo com a reivindicação 9,compreendendo adicionalmente:um condutor metálico dentro de um furo dosubstrato dielétrico acoplado entre a tira de alimentaçãoestendida e o estube irradiante.

11. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,no qual a primeira placa terra possui uma segunda bordaperpendicular à primeira borda da primeira placa terraespaçada de e paralela com relação a uma borda superior doestube irradiante.

12. Equipamento, de acordo com a reivindicação í',no qual um ou mais estubes capacitivos aterrados formam umunido estube capacitivo aterrado se estendendo a partir daprimeira borda da primeira placa terra apontando na direçãodo estube irradiante, e o estube irradiante sendo paralelaà único estube capacitivo aterrado de forma que uma bordasuperior do estube irradiante se estenda além da largura daúnica seção aterrada para dentro de um espaço com aprimeira placa terra.

13. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,no qual os um ou mais estubes capacitivos aterrados formamuma primeiro estube capacitivo aterrado e um segundo estubecapacitivo aterrado em paralelo, espaçadas, e se estendendoa partir da primeira borda da primeira placa terraapontando na direção do estube irradiante, e o estubeirradiante sendo paralela às primeira e segunda estubescapacitivos aterrados de forma que uma borda superior doestube irradiante se estenda além da largura da primeiroestube capacitivo aterrado e um espaço entre as primeira esegunda seções capacitivas aterradas, até um pontointermediário na largura do segundo estube capacitivoaterrado.

14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,no qual a primeira placa terra forma uma janela dielétricana superfície do substrato dielétrico que é invadida peloestube irradiante e as uma ou mais seções capacitivasaterradas.

15. Equipamento, de acordo com a reivindicação 5,no qual a primeira placa terra e a segunda placa terraformam uma janela dielétrica na superfície do substratodielétrico que é invadida pelo estube irradiante e as umaou mais seções capacitivas aterradas.

16. Método, compreendendo:a formação de uma camada dielétrica em umaprimeira camada metálica possuindo uma primeira superfície;a formação de um padrão de uma segunda camada,metálica na camada dielétrica para expor uma janeladielétrica sendo parte da camada dielétrica, o padrãopossuindo um estube irradiante e um ou mais estubescapacitivos aterrados espaçados do estube irradiante; ea formação de uma primeira placa terra acoplada auma ou mais seções capacitivas aterradas, a primeira placa-terra sendo parte da segunda camada metálica e acoplada aoterra.

17. Método, de. acordo com a reivindicação 16, noqual os um ou mais estubes capacitivos aterrados seestendem a partir de uma primeira borda da primeira placaterra em paralelo com uma borda lateral do estube-irradiante.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16,compreendendo adicionalmente:a formação de uma extensão de encurtamentopossuindo uma primeira extremidade acoplada a um fundo doestube irradiante; ea formação de uma tira de alimentação estendidaacoplada à borda lateral do estube irradiante espaçada apartir da extensão de encurtamento; onde o estubeirradiante, a extensão de encurtamento, e a tira dealimentação estendida são acoplados juntos para formar umformato de F.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, noqual a extensão de encurtamento possui uma segundaextremidade oposta à primeira extremidade que é acoplada àprimeira placa terra.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16,compreendendo adicionalmente:a formação de uma segunda placa terra espaçada da..primeira placa terra, a segunda placa terra acoplando aoterra, e onde a extensão de encurtamento possui uma segundaextremidade oposta à primeira extremidade que é acoplada àsegunda placa terra.

21. Método, de acordo com a reivindicação 18,compreendendo adicionalmente:a formação de uma linha de alimentação acoplada àtira de alimentação estendida.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, noqual a linha de alimentação é um guia de onda co-planaraterrado possuindo uma tira central espaçada da primeiraplaca terra e a segunda placa terra formando um par de-espaços.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22,compreendendo adicionalmente:a formação de uma terceira placa terra em uma segundasuperfície da camada dielétrica oposta à primeirasuperfície, a terceira placa terra acoplando ao terra, aterceira placa terra sob a tira central e o par de espaços.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, noqual a tira de alimentação estendida é formada em umasegunda camada metálica na segunda superfície do substratodielétrico oposta à primeira superfície, e a linha dealimentação é uma linha de micro tira acoplada à tira dealimentação estendida e formada na segunda camada metálicana segunda superfície do substrato dielétrico.

25. Método, de acordo com a reivindicação 24,compreendendo adicionalmente:a formação de um condutor metálico dentro de umfuro do substrato dielétrico acoplado entre a tira dealimentação estendida e o estube irradiante.

26. Sistema, compreendendo:um processador de banda de base para processar ossinais de banda de base, o processador de banda de basegerando um sinal de transmissão e processando um sinal derecebimento;um transceptor acoplado ao processador de bandade base para processar o sinal de transmissão e o sinal derecebimento;um comutador acoplado ao transceptor para comutarentre o sinal de transmissão e o sinal de recebimento; eum circuito de antena acoplado ao comutador paratransmitir o sinal de transmissão e para receber o sinal derecebimento, o circuito de antena compreendendo:um substrato dielétrico possuindo uma primeirasuperfície;um estube irradiante na primeira superfície dosubstrato dielétrico; euma primeira placa terra na superfície dosubstrato dielétrico para acoplar ao terra, a primeiraplaca terra incluindo um ou mais estubes capacitivosaterrados espaçados do estube irradiante, os um ou maisestubes capacitivos aterrados servindo para sintonizar osparâmetros de desempenho.

27. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, noqual os um ou mais estubes capacitivos aterrados seestendem a partir de uma primeira borda da primeira placaterra em paralelo com uma borda lateral do estubeirradiante.

28. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, noqual o circuito de antena compreende adicionalmente:uma extensão de encurtamento possuindo umaprimeira extremidade acoplada a um fundo do estubeirradiante; euma tira de alimentação estendida acoplada ãborda lateral do estube irradiante espaçado da extensão deencurtamento; onde o estube irradiante, a extensão de.encurtamento, e a tira de alimentação estendida sãoacoplados juntos para formar um formato de F.

29. Sistema, de acordo com a reivindicação 28, noqual a extensão de encurtamento possui uma segundaextremidade oposta à primeira extremidade que é acoplada àprimeira placa terra.

30. Sistema, de acordo com a reivindicação 26, noqual o circuito de antena compreende adicionalmente:uma segunda placa terra espaçada da primeiraplaca terra, a segunda placa terra sendo acoplada ao terra,e onde a extensão de encurtamento possui uma segundaextremidade oposta à primeira extremidade e é acoplada àsegunda placa terra.