BRPI0803648B1 - ANTENNA APPARATUS FOR A RADIO DEVICE AND METHOD FOR TRANSDUCING A SIGNAL ENERGY FROM A RADIO DEVICE - Google Patents
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Abstract
antena de laço de fita múltipla dual-polarizada e metodologia associada para um dispositivo de áudio. uma antena dual-polarizada e uma metodologia associada são providas para um dispositivo de rádio, tal como uma estação móvel. a antena é formada por uma pluralidade de fitas de laço dispostas sobre um substrato. as fitas de laço são configuradas em um par de antenas de canto em l, com os laços compartilhando um conjunto compartilhado de fitas de laço. uma fita de laço do conjunto compartilhado provê uma conexão de alimentação única posicionada para permitir uma excitação simétrica da antena.dual-polarized multiple ribbon loop antenna and associated methodology for an audio device. a dual-polarized antenna and associated methodology are provided for a radio device, such as a mobile station. the antenna is formed by a plurality of loop tapes arranged on a substrate. the loop ribbons are configured on a pair of L-corner antennas, with the loops sharing a shared set of loop ribbons. a loop strip of the shared set provides a unique power connection positioned to allow symmetrical excitation of the antenna.
Description
A presente invenção se refere geralmente a uma antena para um dispositivo de rádio portátil, tal como um dispositivo capaz de Bluetooth ou de IEEE 802.11, que opera na banda de freqüência de IMS (Indústria, Área Médica e Científica). Mais particularmente, a presente invenção se refere a uma antena dual-polarizada e a uma metodologia associada de construção compacta, capaz de posicionamento em ou dentro de um alojamento de rádio do dispositivo de rádio portátil.The present invention generally relates to an antenna for a portable radio device, such as a Bluetooth or IEEE 802.11 capable device, which operates in the frequency band of IMS (Industry, Medical and Scientific Area). More particularly, the present invention relates to a dual-polarized antenna and an associated methodology of compact construction, capable of positioning on or within a radio housing of the portable radio device.
Os laços de antena de canto em L formados por fitas de laço são dispostos sobre um substrato. As fitas de laço se estendem em uma primeira direção de polarização ou em uma segunda direção de polarização. As fitas de laço são de dimensões e são conectadas em conjunto para serem ressonantes na banda de freqüência de IMS, ou outra selecionada em direções de polarização ortogonais.L-shaped corner antenna loops formed by loop tapes are disposed on a substrate. Loop tapes extend in a first bias direction or a second bias direction. The loop tapes are of dimensions and are connected together to be resonant in the frequency band of IMS, or other selected in orthogonal polarization directions.
Os sistemas de comunicação por rádio são usados por muitos na sociedade moderna para se comunicarem. Serviços de comunicação muito variados, serviços de comunicação por voz e serviços de comunicação de dados, são regularmente efetuados por meio de sistemas de comunicação por rádio. E, conforme os avanços tecnológicos permitem, os tipos de serviços de comunicação efetuáveis por meio de sistemas de comunicação por rádio devem aumentar da mesma forma.Radio communication systems are used by many in modern society to communicate. A wide range of communication services, voice communication services and data communication services, are regularly carried out by means of radio communication systems. And, as technological advances allow, the types of communication services effectable through radio communication systems are likely to increase accordingly.
Os sistemas de comunicação celulares são um exemplo de sistemas de comunicação por rádio que têm altos níveis de uso. Os sistemas de comunicação celulares tipicamente são construídos para proverem uma cobertura de área ampla. E, suas infra-estruturas foram instaladas por porções significativas das áreas com população do mundo. Um usuário se comunica por meio de um sistema de comunicação por rádio através do uso de um dispositivo sem fio, um transceptor de rádio, às vezes referido como uma estação móvel ou um equipamento de usuário (UE). Tipicamente, um acesso a um sistema de comunicação celular é provido em consonância para a aquisição de uma assinatura, em uma base renovada, por exemplo, mensal, ou em uma base de uso de tempo, pré- paga. Os sistemas de comunicação celulares, operáveis em consonância para padrões de operação diferentes, definem interfaces de ar de rádio em bandas de freqüência diferentes, por exemplo, na banda de freqüência de 800 MHz, na banda de freqüência de 900 MHz e nas bandas localizadas entre 1,7 GHz e 2,2 GHz.Cellular communication systems are an example of radio communication systems that have high levels of usage. Cellular communication systems are typically built to provide wide area coverage. And, its infrastructure has been installed by significant portions of the world's populated areas. A user communicates through a radio communication system through the use of a wireless device, a radio transceiver, sometimes referred to as a mobile station or user equipment (UE). Typically, an access to a cellular communication system is provided in line with the purchase of a subscription, on a renewed basis, eg, monthly, or on a time-use, pre-paid basis. Cellular communication systems, operable in line with different operating standards, define radio air interfaces in different frequency bands, for example, in the 800 MHz frequency band, in the 900 MHz frequency band and in the bands located between 1.7 GHz and 2.2 GHz.
Outros tipos de sistemas de comunicação por rádio também são amplamente usados, por exemplo, sistemas baseados em Bluetooth™ e IEEE 802.11, implementados, por exemplo, como sistemas de WLAN (Rede de Área Local Sem Fio), também provêem comunicações de voz e dados, geralmente por áreas de cobertura menores do que suas contrapartes celulares. As WLANs são regularmente operadas como redes privadas, provendo a usuários que tenham acesso a essas redes a capacidade de se comunicarem através dali pelo uso de dispositivos sem fio com capacidade de Bluetooth ou 802.11. As WLANs às vezes são configuradas para serem conectadas a redes públicas, tal como a Internet e, por sua vez, a outras redes de comunicação, tais como PSTNs (Redes Telefônicas Comutadas Públicas) e PLMNs (Redes Móveis em Terra Públicas). As entidades de trabalho em cooperação às vezes são providas para a provisão de uma conexão mais direta entre redes de área pequena e uma PLMN. Vários dos sistemas mencionados anteriormente são implementados na banda de freqüência de 2,4 GHz.Other types of radio communication systems are also widely used, for example, systems based on Bluetooth™ and IEEE 802.11, implemented, for example, as WLAN (Wireless Local Area Network) systems, also provide voice and data communications. , usually by coverage areas smaller than their cellular counterparts. WLANs are regularly operated as private networks, providing users who have access to these networks the ability to communicate over there through the use of wireless devices with Bluetooth or 802.11 capability. WLANs are sometimes configured to be connected to public networks such as the Internet and in turn to other communication networks such as PSTNs (Public Switched Telephone Networks) and PLMNs (Public Land Mobile Networks). Cooperative working entities are sometimes provided for the provision of a more direct connection between small area networks and a PLMN. Several of the systems mentioned above are implemented in the 2.4GHz frequency band.
Os sistemas de comunicação por rádio geralmente são de largura de banda restrita. Quer dizer, as alocações de largura de banda para sua operação são limitadas. E essa alocação de largura de banda limitada impõe limites à capacidade de comunicação do sistema de comunicação. Esforços significativos foram feitos e a atenção dirigida a maneiras pelas quais se utilizar eficientemente a largura de banda limitada alocada em sistemas de largura de banda restrita. Técnicas de comunicação de polarização dupla às vezes são utilizadas. Em uma técnica de polarização dupla, os dados comunicados na mesma freqüência são comunicados em planos polarizados separados. Perto de uma duplicação da capacidade de comunicação é possível através do uso de técnicas de polarização dupla. Para a transdução de energia de sinal em consonância com um esquema de polarização dupla, é requerido que o dispositivo sem fio utilize uma antena polarizada dupla, operável nos planos de polarização separados. O uso de técnicas de polarização dupla também é vantajoso pela razão de os efeitos de transmissão de percurso múltiplo e outra interferência serem geralmente reduzidos, desse modo se melhorando a qualidade de transmissão e recepção de sinal.Radio communication systems are generally bandwidth-constrained. That is, the bandwidth allocations for your operation are limited. And this limited bandwidth allocation imposes limits on the communication capacity of the communication system. Significant efforts have been made and attention has been directed towards ways in which to efficiently utilize the limited bandwidth allocated in constrained bandwidth systems. Dual polarization communication techniques are sometimes used. In a dual polarization technique, data communicated on the same frequency is communicated in separate polarized planes. Close to a doubling of communication capacity is possible through the use of dual polarization techniques. For signal energy transduction in line with a dual polarization scheme, the wireless device is required to use a dual polarized antenna, operable in separate polarization planes. The use of dual polarization techniques is also advantageous because the effects of multipath transmission and other interference are generally reduced, thereby improving signal transmission and reception quality.
Uma antena dual-polarizada é realizável, por exemplo, pela alimentação de uma antena de patch quadrada em duas bordas ortogonais da mesma por meio de uma alimentação de borda ou uma alimentação de sonda. Geralmente, as antenas de patch polarizadas duplas existentes são usadas em conjunto com dois circuitos de rede de alimentação. Essas antenas existentes sofrem de várias limitações. Por exemplo, é requerido que as distâncias de separação entre as conexões de alimentação sejam grandes o bastante para se impedir uma ocorrência de acoplamento entre as respectivas linhas de alimentação. Quantidades excessivas de acoplamento resultam em níveis de polarização cruzada altos.A dual-polarized antenna is achievable, for example, by feeding a square patch antenna on two orthogonal edges thereof via an edge feed or a probe feed. Existing dual polarized patch antennas are generally used in conjunction with two mains supply circuits. These existing antennas suffer from several limitations. For example, it is required that the separation distances between the supply connections are large enough to prevent a coupling from occurring between the respective supply lines. Excessive amounts of coupling result in high levels of cross polarization.
Conforme os dispositivos sem fio são de dimensões crescentemente menores, acondicionados em alojamentos de dimensões crescentemente menores, problemas associados a níveis de polarização cruzada têm probabilidade de se tornarem mais significativos. Uma antena dual-polarizada melhorada construída de uma maneira a reduzir esses problemas deletérios é necessária.As wireless devices are increasingly smaller, housed in increasingly smaller housings, problems associated with levels of cross polarization are likely to become more significant. An improved dual-polarized antenna constructed in a way to reduce these deleterious problems is needed.
É à luz desta informação de antecedentes relacionada a antenas para dispositivos de rádio que os melhoramentos significativos da presente invenção se desenvolveram.It is in light of this background information relating to antennas for radio devices that the significant improvements of the present invention have been developed.
A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos funcional de um sistema de comunicação por rádio no qual uma modalidade da presente invenção é operável.Figure 1 illustrates a functional block diagram of a radio communication system in which an embodiment of the present invention is operable.
A Figura 2 ilustra uma vista plana de uma antena de laço de fita múltipla dual-polarizada de uma modalidade da presente invenção.Figure 2 illustrates a plan view of a dual-polarized multiple ribbon loop antenna of an embodiment of the present invention.
A Figura 3 ilustra uma representação gráfica mostrando perdas de retorno simuladas e medidas plotadas como uma função de freqüência de uma antena que faz parte de um dispositivo sem fio de uma modalidade de exemplo da presente invenção.Figure 3 illustrates a graphical representation showing simulated and measured return losses plotted as a function of frequency of an antenna that is part of a wireless device of an exemplary embodiment of the present invention.
A Figura 4 ilustra uma representação de uma distribuição de corrente simulada de exemplo de uma antena de uma modalidade da presente invenção.Figure 4 illustrates a representation of an example simulated current distribution of an antenna of an embodiment of the present invention.
A Figura 5 ilustra uma representação gráfica de padrões de radiação simulada de uma antena de uma modalidade da presente invenção a 2,47 GHz.Figure 5 illustrates a graphical representation of simulated radiation patterns of an antenna of an embodiment of the present invention at 2.47 GHz.
A Figura 6 ilustra uma representação gráfica similar àquela mostrada na Figura 5, mas de padrões de radiação medidos exibidos por uma antena de uma modalidade da presente invenção a 2,47 GHz.Figure 6 illustrates a graphical representation similar to that shown in Figure 5, but of measured radiation patterns displayed by an antenna of an embodiment of the present invention at 2.47 GHz.
A Figura 7 ilustra uma representação gráfica mostrando um ganho simulado como uma função de uma antena de uma modalidade da presente invenção.Figure 7 illustrates a graphical representation showing a simulated gain as a function of an antenna of an embodiment of the present invention.
A Figura 8 ilustra um método de fluxograma representativo do método de operação de uma modalidade da presente invenção.Figure 8 illustrates a flowchart method representative of the method of operation of an embodiment of the present invention.
A presente invenção, assim sendo, vantajosamente, provê um aparelho de antena e um método associado para um dispositivo de rádio portátil, tal como um dispositivo compatível com Bluetooth ou compatível com 802.11, que opera na banda de freqüência de IMS (Indústria, Área Médica e Científica).The present invention, therefore, advantageously provides an antenna apparatus and an associated method for a portable radio device, such as a Bluetooth-compatible or 802.11-compatible device, which operates in the IMS (Industry, Medical Area) frequency band. and Scientific).
Através da operação de uma modalidade da presente invenção, uma antena dual-polarizada de construção compacta é provida. A antena é capaz de posicionamento em ou dentro de um alojamento de rádio do dispositivo de rádio portátil.By operating an embodiment of the present invention, a dual-polarized antenna of compact construction is provided. The antenna is capable of positioning on or within a radio housing of the portable radio device.
Em um aspecto da presente invenção, a antena é formada por fitas de laço atacadas quimicamente sobre um substrato, configurada de maneira a ser ressonante a uma banda de freqüência selecionada, tal como uma banda de freqüência localizada em 2,47 GHz. O substrato é de dimensões que permitem seu posicionamento, em conjunto com as fitas de laço atacadas nele, dentro do alojamento de um dispositivo de rádio portátil, tal como um dispositivo sem fio operado em um sistema compatível com Bluetooth ou compatível com 802.11. A energia de sinal é polarizada em direções ortogonais ou em outras. A energia de sinal transduzida gerada no dispositivo sem fio é transduzida para uma forma eletromagnética pela antena e propagada a partir dali nas direções polarizadas. E a energia eletromagnética comunicada para o dispositivo sem fio nas direções polarizadas é transduzida em forma elétrica para operações subseqüentes nela por um circuito do dispositivo de rádio.In one aspect of the present invention, the antenna is formed from chemically etched loop tapes on a substrate, configured so as to be resonant to a selected frequency band, such as a frequency band located at 2.47 GHz. of dimensions that allow its placement, together with the loop tapes attacked on it, within the housing of a portable radio device, such as a wireless device operated on a Bluetooth-compatible or 802.11-compatible system. Signal energy is polarized in orthogonal or other directions. The transduced signal energy generated in the wireless device is transduced into an electromagnetic form by the antenna and propagated from there in polarized directions. And the electromagnetic energy communicated to the wireless device in the polarized directions is transduced into electrical form for subsequent operations on it by a circuit of the radio device.
Em um outro aspecto da presente invenção, um primeiro grupo das fitas de laço atacadas quimicamente no substrato é configurado para formar um laço de antena de canto em L. O laço de canto em L é formado pela configuração de fitas de laço adjacentes de modo que as extremidades das fitas de laço adjacentes se interceptem em ângulos substancialmente perpendiculares. As fitas de laço do primeiro grupo assim configuradas são todas, portanto, posicionadas de forma variada para se estenderem em uma primeira direção de polarização ou uma segunda direção de polarização, a segunda direção de polarização ortogonal à primeira direção de polarização.In another aspect of the present invention, a first group of the loop tapes chemically attacked on the substrate is configured to form an L-corner antenna loop. The L-corner loop is formed by shaping adjacent loop tapes so that the ends of adjacent loop tapes intersect at substantially perpendicular angles. The loop tapes of the first group thus configured are all, therefore, variably positioned to extend in a first bias direction or a second bias direction, the second bias direction orthogonal to the first bias direction.
Em um outro aspecto da presente invenção, um segundo grupo de fitas de laço atacadas quimicamente no substrato define um segundo laço de canto em L. As fitas adjacentes das fitas de laço são configuradas para serem conectadas em suas extremidades em ângulos substancialmente perpendiculares de interseção, desse modo para serem de canto retangular. E cada fita de laço assim configurada se estende de forma variada em uma primeira direção de polarização ou uma segunda direção de polarização, ortogonal à primeira direção de polarização. Uma energia de sinal é transduzida pelo segundo laço também nas duas direções de polarização.In another aspect of the present invention, a second group of tie tapes chemically etched into the substrate defines a second L-shaped corner loop. Adjacent tapes of the loop tapes are configured to be connected at their ends at substantially perpendicular angles of intersection, in this way to be of rectangular corner. And each loop tape so configured extends variably in a first bias direction or a second bias direction, orthogonal to the first bias direction. A signal energy is transduced by the second loop also in both polarization directions.
Em um outro aspecto da presente invenção, o primeiro grupo e o segundo grupo das fitas de laço incluem um conjunto compartilhado de fitas de laço, isto é, fitas de laço que são comuns a ambos o primeiro grupo e o segundo grupo. O conjunto compartilhado de fitas de laço faz parte do primeiro laço de antena e parte do segundo laço de antena. Pelo menos uma das fitas de laço do conjunto compartilhado se estende na primeira direção de polarização e pelo menos uma das fitas de laço do conjunto compartilhado se estende na segunda direção de polarização. E, mais especificamente, o conjunto compartilhado inclui pelo menos duas fitas de laço que se estendem na primeira direção de polarização e pelo menos uma fita de laço que se estende na segunda direção de polarização. As fitas de laço que se estendem na primeira direção de polarização são conectadas em conjunto por meio de uma fita de laço que se estende na segunda direção de polarização.In another aspect of the present invention, the first group and the second group of bow tapes include a shared set of bow tapes, that is, bow tapes that are common to both the first group and the second group. The shared set of loop tapes is part of the first antenna loop and part of the second antenna loop. At least one of the shared set loop tapes extends in the first bias direction and at least one of the shared set loop ribbons extends in the second bias direction. And more specifically, the shared set includes at least two loop tapes extending in the first bias direction and at least one loop tape extending in the second bias direction. The loop tapes extending in the first bias direction are connected together by means of a loop tape extending in the second bias direction.
Em um outro aspecto da presente invenção, uma conexão de alimentação única é provida para ambas as direções de polarização. A conexão de alimentação única é formada ou definida de outra forma em uma fita de laço do conjunto compartilhado. A conexão de alimentação é posicionada para se permitir uma excitação simétrica dos dois laços de antena. Através do uso da conexão de alimentação única, problemas associados a uma polarização cruzada são reduzidos. Uma antena dual-polarizada de ganho alto, alta eficiência e compacta é provida dessa forma.In another aspect of the present invention, a single power connection is provided for both polarization directions. The single feed connection is formed or otherwise defined in a loop tape of the shared set. The power connection is positioned to allow symmetrical excitation of the two antenna loops. Through the use of the single power connection, problems associated with cross polarization are reduced. A high-gain, high-efficiency and compact dual-polarized antenna is provided in this way.
Nestes e em outros aspectos, portanto, um aparelho de antena e uma metodologia associada são providos para um dispositivo de rádio. Um substrato é provido. E um primeiro grupo de fitas de laço é disposto sobre o substrato. As fitas de laço do primeiro grupo são configuradas para formarem um primeiro laço que tem pelo menos uma fita de laço se estendendo em uma primeira direção de polarização e pelo menos uma fita de laço se estendendo em uma segunda direção de polarização. Um segundo grupo de fitas de laço é disposto sobre o substrato. As fitas de laço do segundo grupo são configuradas para formarem um segundo laço que tem pelo menos uma fita se estendendo na segunda direção de polarização. Os primeiro e segundo grupos de fitas de laço têm, cada um, fitas de laço que se estendem nas primeira e segunda direções de polarização, respectivamente, e exibem uma operação de polarização dupla.In these and other aspects, therefore, an antenna apparatus and an associated methodology are provided for a radio device. A substrate is provided. And a first group of loop tapes is laid out on the substrate. The loop tapes of the first group are configured to form a first loop having at least one loop tape extending in a first bias direction and at least one loop ribbon extending in a second bias direction. A second group of loop tapes is laid out on the substrate. The loop ribbons of the second group are configured to form a second loop that has at least one ribbon extending in the second bias direction. The first and second groups of loop ribbons each have loop ribbons that extend in the first and second bias directions, respectively, and exhibit a dual bias operation.
Voltando-nos, primeiramente, portanto, para a Figura 1, um sistema de comunicação por rádio, mostrado geralmente em 10, provê comunicações com uma estação móvel 12. A estação móvel, na implementação de exemplo, opera em consonância com um padrão Bluetooth ou um padrão IEEE 802.11 (b) ou (g), operável para o envio e a recepção de sinais na banda de 2,4 GHz. Mais geralmente, a estação móvel 12 é representativa de qualquer um de vários dispositivos sem fio, e o sistema de comunicação por rádio é representativo de quaisquer sistemas de comunicação por rádio variados operáveis em conformidade com qualquer um dos vários padrões de comunicação ou permitindo uma operação em bandas de freqüência não reguladas. Assim sendo, embora a descrição a seguir descreva uma operação de exemplo de um sistema em conformidade com Bluetooth ou IEEE 802.1, operável na banda de freqüência de 2,4 GHz, deve ser entendido que a descrição a seguir é meramente de exemplo e que a descrição de operação do sistema de comunicação por rádio operável em conformidade com uma outra maneira é análoga.Turning first, therefore, to Figure 1, a radio communication system, shown generally at 10, provides communications with a
O sistema de comunicação por rádio inclui uma parte de rede, aqui representada por uma estação de rede 14. A estação de rede compreende, por exemplo, um ponto de acesso de uma WLAN ou uma entidade análoga que transcepta sinais com dispositivos sem fio, tal como a estação móvel 12. A estação de rede a qual forma aqui um ponto de acesso faz parte de uma estrutura de rede local (WLAN) 16 que, por sua vez, é acoplada a uma rede externa, aqui uma rede de dados de pacote pública (PDN) 18, tal como a Internet.The radio communication system includes a network part, here represented by a
O padrão de operação em conformidade com a qual as estações móveis e de rede são operáveis é permitir e aqui prover comunicações polarizadas duplas na banda de freqüência operacional do sistema de comunicação, aqui uma banda de IMS que se estende entre 2,40 e 2,485 GHz.The operating standard in accordance with which mobile and network stations are operable is to allow and here provide dual polarized communications in the operating frequency band of the communication system, here an IMS band extending between 2.40 and 2.485 GHz .
A estação móvel 12 inclui um circuito de transceptor, aqui representado por uma parte de recepção (RX) 26 e uma parte de transmissão (TX) 28. As partes de recepção e transmissão são acopladas, tal como por meio de um acoplador de antena ou uma outra entidade que provê um isolamento entre as partes de transceptor para uma antena 32 de uma modalidade da presente invenção. O circuito de transceptor é capaz de uma operação de polarização dupla. Quer dizer, as partes de transmissão e recepção são capazes de gerarem sinais para transmissão em ambas as direções de polarização e também de operarem sobre sinais comunicados para a estação móvel em ambas as direções de polarização.The
Correspondentemente, a antena 32 forma uma antena polarizada dupla, capaz de transduzir uma energia de sinal de ambas as direções de polarização. Quer dizer, a energia de sinal é detectada pela antena em ambas as direções de polarização. E a energia de sinal gerada na estação móvel é transduzida em forma eletromagnética e irradiada em ambas as direções de polarização duplas. Na implementação de exemplo, a antena 32 é disposta sobre um substrato geralmente plano de dimensões que permitem seu posicionamento dentro de um alojamento da estação móvel.Correspondingly,
A Figura 2 ilustra em maiores detalhes a antena 32 de uma modalidade da presente invenção e que faz parte da estação móvel 12, mostrada na Figura 1. A antena é formada por uma pluralidade de fitas de laço 42 dispostas sobre um substrato 44. As fitas de laço são atacadas quimicamente, pintadas ou formadas de outra forma sobre o substrato. As fitas de laço são configuradas de modo que as fitas de laço adjacentes das fitas de laço se confinem umas contra as outras em conexão elétrica entre elas. As fitas de laço são de comprimentos e larguras e são conectadas em conjunto de modo a serem ressonantes em uma banda de freqüência desejada, aqui a banda de freqüência de 2,4 GHz.Figure 2 illustrates in greater detail the
As fitas de laço são dispostas em uma estrutura de laço retangular compreendida por um primeiro grupo 46 de fitas de laço e um segundo grupo 48 de fitas de laço. As fitas de laço adjacentes se interceptam em suas extremidades em ângulos de interseção substancialmente perpendiculares. Os grupos 46 e 48 formam laços de antena nos quais, devido aos ângulos de interseção perpendiculares de fitas de laço adjacentes, os cantos dos laços são configurados em L, quer dizer, são de canto em L.The loop ribbons are arranged in a rectangular loop structure comprised of a first group 46 of loop ribbons and a
As fitas de laço dos laços 46 e 48 incluem um conjunto compartilhado 52 de fitas de laço. As fitas de laço do conjunto compartilhado são compartilhadas entre os grupos, quer dizer, as fitas de laço do conjunto compartilhado formam partes de ambos os grupos 46 e 48.The loop ribbons of
O conjunto compartilhado na implementação de exemplo e conforme mostrado inclui três fitas de laço, conectadas extremidade com extremidade, incluindo duas porções de canto em L.The set shared in the example implementation and as shown includes three loop tapes, connected end to end, including two L-corner portions.
A Figura 2 ilustra as referências 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66 e 68. Em cada um destes pontos de referência, um canto em formato de L de um laço é formado. Devido às interseções substancialmente perpendiculares das fitas de laço adjacentes, cada uma das fitas de laço se estende em uma de duas direções de polarização. As direções de polarização são ortogonais, definidas pelos eixos geométricos 72 e 74. O eixo geométrico 74 define uma primeira direção de polarização e o eixo geométrico 72 define uma segunda direção de polarização. As fitas de laço que se estendem entre os pontos de referência 64 e 54, entre os pontos de referência 60 e 58, entre os pontos de referência 62 e 68 e entre os pontos de referência 66 e 56 todas se estendem na primeira direção de polarização. As fitas de laço se estendendo entre os pontos de referência 64 e 62, entre os pontos de referência 62 e 60 e entre os pontos de referência 66 e 68 todas se estendem na segunda direção de polarização. Na implementação de exemplo e conforme mostrado, os comprimentos definindo um perímetro externo de uma configuração retangular definida pelas fitas de laço são todos os mesmos. Adicionalmente, as fitas de laço definidas pelos pontos 54-56, 66-72 e 62-60 também são todas de comprimentos correspondentes. E, na implementação de exemplo, as larguras de cada uma das fitas de laço é a mesma largura, w.Figure 2 illustrates
A antena 32 inclui uma conexão de alimentação única 82 provendo um ponto de conexão de alimentação, conectável ao circuito de transceptor (mostrado na Figura 1) da estação móvel (mostrada na Figura 1). A conexão de alimentação única provê uma alimentação que, posicionada conforme ilustrado em um ponto médio da fita de laço 66-68, provê uma excitação simétrica dos laços formados dos grupos 46 e 48 de fitas de laço. Devido ao fato de apenas uma única conexão de alimentação ser necessária, os problemas associados a exigências de espaçamento requerido entre múltiplas conexões de alimentação, convencionalmente requeridas, são eliminados.
A configuração geométrica da implementação de exemplo da antena 32 mostrada na Figura 2 provê três fitas paralelas em fase em cada uma das direções de polarização 72 e 74. As fitas 54-58, 66-68 e 64-60 se estendem na segunda direção de polarização. E as fitas paralelas 54-64, 58-60 e 56-66/68-62 se estendendo na primeira direção de polarização permitem que a antena exiba ganho alto e eficiência alta.The geometric configuration of the example implementation of
Os dois grupos 46 e 48 de fitas de laço são atacados quimicamente em uma placa de circuito impresso ou um outro substrato. As fitas de laço são consideradas como uma combinação de duas fitas de laço retangulares de formato de L múltiplo conectadas eletricamente que têm um conjunto comum de fitas compartilhadas. Em uma implementação adicional, a antena ainda inclui um refletor de metal 84 disposto no plano de abertura de laço de fita, aqui disposto abaixo de uma superfície de fundo do substrato 44.The two
Uma radiação de polarização dupla ortogonal é realizada pela disposição das fitas de laço para se estenderem em direções paralelas a um dos eixos geométricos 72 ou 74. A conexão de alimentação 82 localizada no centro da fita de laço 66-68 provê uma excitação simétrica, desse modo para redução dos níveis de polarização cruzada dos componentes de polarização dupla. As fitas de laço se estendendo em cada uma das direções de polarização são dispostas em um arranjo de três elementos em fase que provê altos níveis de ganho. A direção de corrente, isto é, fluxo de carga, durante uma operação da antena reverte em intervalos de meio comprimento de onda devido a distribuições de onda permanente ao longo das fitas. Adicionalmente, cada lado do laço de perímetro externo é dividido de forma equivalente em três seções para se produzir, desse modo, uma distribuição de corrente em fase em todas as seções de fita, se o comprimento do laço de perímetro for apropriadamente escolhido.Orthogonal dual polarizing radiation is accomplished by arranging the loop tapes to extend in directions parallel to one of the
A Figura 3 ilustra uma representação gráfica 92 que ilustra gráficos 94 e 96 que são representativos de perdas de retorno simuladas e medidas, respectivamente, plotadas como uma função de freqüência. Na implementação de exemplo, a antena é ressonante na banda de freqüência de 2,4 GHz e os gráficos são indicativos disso.Figure 3 illustrates a
A Figura 4 de novo ilustra a antena 32 de uma modalidade de exemplo da presente invenção. Aqui, uma distribuição de corrente simulada exibida pela antena em sua freqüência ressonante de 2,47 GHz. As partes cruzadas de antena representam a corrente na antena. Uma análise da distribuição de corrente indica que a distribuição de corrente é nas direções paralelas aos eixos geométricos de polarização 72 e 74 mostrados na Figura 2.Figure 4 again illustrates the
As Figuras 5 e 6 ilustram, respectivamente, padrões de radiação bidimensionais, simulados e medidos, respectivamente da antena 32 de uma modalidade da presente invenção em sua freqüência ressonante de 2,47 GHz. Em cada representação, representações em plano de zero e noventa graus 102 e 104 são plotadas.Figures 5 and 6 illustrate, respectively, two-dimensional radiation patterns, simulated and measured, respectively, of the
A Figura 7 ilustra uma representação gráfica 106 que ilustra um ganho simulado como uma função de freqüência, exibido pela antena 32 de uma modalidade da presente invenção. O ganho é centrado em ou próximo da freqüência ressonante de 2,47 GHz.Figure 7 illustrates a
A Figura 8 ilustra um fluxograma de método, mostrado geralmente em 112, representativo do método de operação de uma modalidade da presente invenção. O método é para a transdução de energia de sinal em um dispositivo de rádio.Figure 8 illustrates a method flowchart, shown generally at 112, representative of the method of operation of an embodiment of the present invention. The method is for transducing signal energy in a radio device.
Em primeiro lugar, e conforme indicado pelo bloco 114, um primeiro grupo de fitas de laço é disposto sobre um substrato. As fitas de laço do primeiro grupo são configuradas para formarem um primeiro laço que tem pelo menos uma fita que se estendem em uma primeira direção de polarização e pelo menos uma fita que se estende em uma segunda direção de polarização. E, conforme indicado pelo bloco 116, um segundo grupo de fitas de laço é disposto sobre o substrato. As fitas de laço do segundo grupo são configuradas para formarem um segundo laço que tem pelo menos uma fita que se estende na primeira direção de polarização e pelo menos uma fita que se estende na segunda direção de polarização.First, and as indicated by
Uma vez formadas sobre o substrato, as fitas de laço são usadas para a transdução de energia de sinal, polarizadas na direção de polarização e na segunda direção de polarização, nos primeiro e segundo grupos, respectivamente, das fitas de laço.Once formed on the substrate, loop tapes are used for signal energy transduction, polarized in the polarization direction and in the second polarization direction, in the first and second groups, respectively, of the loop tapes.
Desse modo, uma antena dual-polarizada de dimensões compactas é provida. Através do uso de fitas de laço dispostas sobre um substrato, configuradas de maneira a se permitir o uso de uma conexão de alimentação única para excitação simétrica da antena, assim configurada, eliminam- se os problemas associados a conexões de alimentação múltipla usadas por antenas polarizadas duplas convencionais.In this way, a dual-polarized antenna of compact dimensions is provided. Through the use of loop tapes arranged on a substrate, configured to allow the use of a single feed connection for symmetrical antenna excitation, thus configured, the problems associated with multi-feed connections used by polarized antennas are eliminated conventional doubles.
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