ES2222510T3

ES2222510T3 - Acoplador de antena para un radiotelefono portatil.

Info

Publication number: ES2222510T3
Application number: ES97917159T
Authority: ES
Inventors: David Maldonado
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1997-04-01
Publication date: 2005-02-01
Anticipated expiration: 2017-04-01
Also published as: CA2222649A1; IL122324A; MX9709334A; IL122324A0; BR9702166A; EP0829107A1; WO1997037399A1; DE69729518T2; FI974398A0; KR19990022182A; ATE269590T1; HK1010943A1; CN1107991C; CA2222649C; RU2204185C2; JPH11507195A; CN1188565A; FI974398A; EP0829107B1; US5812094A

Abstract

UN ACOPLADOR DE UNA ANTENA NUEVO Y MEJORADO (100) QUE ES UTIL EN UN ADAPTADOR PARA UN RADIOTELEFONO PORTATIL (200). EN UNA PRIMERA MATERIALIZACION DE LA IDEA, UNA PLURALIDAD DE BANDAS CURVADAS (204A-204C) DE METAL, ESTAN POSICIONADAS SOBRE UN PLANO DE TIERRA (102), CON POR LO MENOS UNA DE LAS BANDAS, DE LA PLURALIDAD DE BANDAS CURVADAS DE METAL (204A-204C), AISLADA ELECTRICAMENTE DEL PLANO DE TIERRA (102) PARA ACOPLAR LAS SEÑALES DE RF A Y DE LA ANTENA (204) DE UN TELEFONO PORTATIL (200). POR LO MENOS, UNA PATILLA DE TIERRA (206A, 206B, 206C) ESTA MONTADA TAMBIEN SOBRE EL PLANO DE TIERRA (102). CUANDO UN RADIOTELEFONO PORTATIL (200) SE ENCARA CON EL ACOPLADOR DE LA ANTENA (100) LA, POR LO MENOS UNA, PATILLA DE TIERRA (206A, 206B, 206C) HACE CONTACTO ELECTRICO CON LOS TORNILLOS DEL ENSAMBLADO (202A, 202B) O CON UNA ARANDELA DE TIERRA EXTERNA (208) DE UN PUERTO DE CARGA DE BATERIA DEL RADIOTELEFONO PORTATIL (200). EN UNA SEGUNDA MATERIALIZACION DE LA IDEA, UNA PATILLA DE ACOPLAMIENTO (404) HACE CONTACTO DIRECTO CON UN COMPONENTE DE LA CADENA DE RF DEL RADIOTELEFONO PORTATIL (200). EN UNA TERCERA MATERIALIZACION DE LA IDEA, UN ACOPLADOR HELICOIDAL (504) RODEA LA ANTENA (204) DEL RADIOTELEFONO PORTATIL (200).

Description

Acoplador de antena para un radioteléfono portátil.

Antecedentes de la invención I. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a los acopladores de antena. Más particularmente, la presente invención se refiere a un acoplador de antena nuevo y mejorado para un radioteléfono portátil.

II. Descripción de la técnica relacionada

En el campo de las comunicaciones celulares, se utilizan radioteléfonos portátiles para comunicarse con estaciones de base a través de frecuencias de radio (RF). Habitualmente, estos radioteléfonos portátiles funcionan a niveles de potencia relativamente bajos para ahorrar energía de la batería e incrementar el tiempo de conversación. No obstante, cuando se dispone de medios de potencia alternativos, tal como la batería de un vehículo o un enchufe eléctrico convencional, el usuario del teléfono portátil a menudo emplea adaptadores especiales para aprovechar este mayor suministro de energía disponible. Por ejemplo, existen muchos adaptadores vehiculares que transforman el suministro de energía generado por el vehículo en un suministro con un nivel adecuado para el teléfono portátil, y que además acoplan las señales RF con origen y destino en el radioteléfono portátil para su utilización con un generador de energía auxiliar externo y una antena. Además, estos adaptadores pueden incluir un accesorio de "manos libres" que comprende un micrófono y un altavoz auxiliar. De esta forma, el usuario podrá beneficiarse de una transmisión de potencia superior y de la capacidad de conversación "manos libres" sin desperdiciar tiempo de la batería, y podrá llevarse consigo el mismo radioteléfono portátil cuando abandone el coche.

Para acoplar la señal RF con origen y destino en el radioteléfono portátil, un adaptador vehicular corriente utiliza un acoplador inductivo situado cerca de la antena del radioteléfono portátil. No obstante, esta técnica puede provocar una pérdida significativa de energía de la señal RF, en particular, cuando se proporciona una trayectoria de retorno RF o una puesta a tierra insuficiente para el radioteléfono portátil mientras se halla en el adaptador. Puesto que los componentes internos de un radioteléfono portátil corriente están protegidos por un blindaje contra interferencia electromagnética (EMI) para impedir que la caja del radioteléfono sufra pérdidas de energía electromagnética parásita, los adaptadores vehiculares de técnica anterior no han sido capaces de proporcionar una trayectoria de retorno de RF suficiente para el radioteléfono portátil.

La patente U.S. n.º 5.493.702 describe un adaptador en el que un conector recibe un radioteléfono portátil y su antena. La antena se acopla a una antena más alejada, externa a la estructura dentro de la cual se utiliza el adaptador, por medio de un cable de transmisión blindado. Las señales RF pueden enviarse y recibirse sin causar ningún daño al usuario del radioteléfono. Con esta finalidad, se proporciona una caja de blindaje para proteger el adaptador contra cualquier pérdida de energía EM parásita del radioteléfono.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un acoplador de antena para un radioteléfono portátil según la reivindicación 1. En consecuencia, se proporciona un acoplador de antena nuevo y mejorado que resulta útil para un adaptador de un radioteléfono portátil. En un primer ejemplo de realización, se sitúa una pluralidad de bandas metálicas curvadas sobre una base de plano de tierra, estando por lo menos una de las bandas metálicas curvadas de la pluralidad aislada eléctricamente del plano de tierra para acoplar las señales RF con origen y destino en la antena de un teléfono portátil. También se monta por lo menos una patilla de tierra sobre la base del plano de tierra. Cuando se interconecta un radioteléfono portátil con el acoplador de antena, la patilla o las patillas de tierra establecen contacto eléctrico con los tornillos de montaje del radioteléfono portátil. Puesto que los tornillos de montaje penetran en el blindaje EMI, se proporciona una trayectoria RF de retorno a tierra completa para el radioteléfono portátil. De forma opcional, la patilla de tierra establece contacto eléctrico directo con una placa de tierra externa de un conector de carga de batería del radioteléfono portátil, proporcionando de ese modo medios alternativos para acoplar la toma de tierra del radioteléfono con el plano de tierra del acoplador de antena.

En un segundo ejemplo de realización, una patilla de acoplamiento establece contacto directo con un componente de la cadena RF del radioteléfono portátil, tal como la antena del radioteléfono portátil. En el segundo ejemplo de realización, no es necesario acoplar la señal a través del aire mediante las bandas metálicas curvadas. En un tercer ejemplo de realización, la antena del radioteléfono portátil presenta a su alrededor un acoplador helicoidal que acopla las señales RF a través del aire.

Las señales RF de la antena del radioteléfono portátil acopladas por el acoplador de antena de la presente invención pasan a través de un circuito de adaptación de impedancia y, de forma opcional, a un amplificador de potencia, antes de ser transmitidas finalmente por una antena auxiliar externa. De forma inversa, las señales recibidas por la antena auxiliar externa se acoplan al radioteléfono portátil mediante el acoplador de antena de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

Las características, objetivos y ventajas de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada, considerada conjuntamente con los dibujos, en los que se utilizan caracteres de referencia equivalentes para efectuar identificaciones correspondientes, y en los que:

la Fig. 1A es una ilustración de un radioteléfono portátil ejemplificativo adecuado para utilizar con la presente invención;

la Fig. 1B es una ilustración de un primer ejemplo de realización del acoplador de antena de la presente invención que se interconecta con un radioteléfono portátil ejemplificativo;

la Fig. 2A es una ilustración de un ejemplo de realización de los elementos de acoplamiento de la presente invención;

la Fig. 2B es una ilustración de un ejemplo de realización alternativo de los elementos de acoplamiento de la presente invención;

la Fig. 3A es una ilustración de un segundo ejemplo de realización del acoplador de antena de la presente invención, que se interconecta mediante una conexión directa con una antena de radioteléfono portátil ejemplificativa, mostrada en una vista parcialmente seccionada;

la Fig. 3B es una ilustración de un segundo ejemplo de realización de los elementos de acoplamiento de la presente invención, que se interconectan mediante una conexión directa con un componente interno de un radioteléfono portátil ejemplificativo;

la Fig. 4A es una ilustración de un tercer ejemplo de realización del acoplador de antena de la presente invención que se interconecta con un radioteléfono portátil ejemplificativo y

la Fig. 4B es una ilustración del acoplador helicoidal del tercer ejemplo de realización de la presente invención, que se interconecta con una antena de un radioteléfono portátil ejemplificativo.

Descripción detallada de los ejemplos de realización preferidos

En relación con la Fig. 1B, un primer ejemplo de realización del acoplador de antena 100 de la presente invención comprende un plano de tierra 102, elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c, patillas de tierra 206a y 206b y (opcionalmente) 206c. Los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se construyen preferentemente a partir de bandas curvadas y verticalmente confrontadas de un material conductor, tal como el cobre, el acero o un material similar. Cuando el radioteléfono portátil 200 se interconecta con el acoplador de antena 100, los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c reciben la antena de hélice retráctil 204 del radioteléfono portátil 200 y acoplan las señales RF con destino y origen en la antena 204. Los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se construyen y sitúan de tal forma que, cuando el radioteléfono portátil 200 se interconecta con el acoplador de antena 100, los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se extienden formando una estructura semicircular, cada una de las cuales abarca una cuarta parte de la circunferencia de la antena 204. Debe resaltarse que no es necesario que la antena 204 tenga una construcción helicoidal como bien se sabe dentro del ámbito de la técnica, sino que puede ser una antena de varilla o de cuadro. También debe destacarse que el radioteléfono portátil 200 puede ser en general cualquier tipo de dispositivo de comunicación móvil, tal como un radioteléfono celular o de PCS o un dispositivo de comunicación de bucle local inalámbrico.

Los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se montan en una respectiva base de acoplamiento con el plano de tierra 102. En el ejemplo de realización preferido, el plano de tierra 102 es una placa de circuito impreso (PWB) de dos caras. No obstante, una PWB de una sola cara también puede constituir una construcción adecuada para el plano de tierra 102, así como cualquier base grande revestida con una capa de material conductor. Para acoplar energía RF de la antena 204, por lo menos uno de los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c está aislado eléctricamente del plano de tierra 102. El plano de tierra 102 también se utiliza para acoplar eléctricamente las patillas de tierra 206a y 206b y (de forma opcional) 206c con por lo menos uno de los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c. Es decir, cada una de las patillas de tierra 206a a 206c, el plano de tierra 102 y por lo menos uno de los elementos de acoplamiento 204a a 204c comparten el mismo potencial eléctrico de tierra. Así pues, puede proporcionarse una trayectoria de señales RF completa para el acoplamiento de señales RF con origen y destino en la antena 204, conectando las patillas de tierra 206a, 206b y (de forma opcional) 206c a una toma de tierra adecuada del radioteléfono portátil 200.

En la Fig. 2A, puede observarse un esquema de conexión ejemplificativo de los elementos de acoplamiento 204a a 204c de la presente invención. En la Fig. 2A, los elementos de acoplamiento 204a y 204b se conectan entre sí y se aíslan eléctricamente del plano de tierra 102, mientras que el conector 204c se conecta directamente con el plano de tierra 102. Para la transmisión de señales mediante la presente invención, las señales RF del radioteléfono portátil 200 (véase la Fig. 1B) se transmiten a través del aire mediante la antena 204. Los elementos de acoplamiento 204a y 204b desacoplan la energía RF de la antena 204 y la pasan al circuito de adaptación 110 que proporciona la adaptación de impedancia entre el amplificador de potencia 302 y el acoplador de antena 100. El amplificador de potencia opcional 302 aumenta la potencia de la señal RF acoplada de la antena 204 y pasa la señal de alta potencia resultante a la antena externa 304 para la transmisión a través del aire. En la recepción, se produce el flujo de señales inverso. Las señales RF recibidas por la antena externa 304 pasan opcionalmente a través del amplificador de potencia 302 y el circuito de adaptación 110 hasta los elementos de acoplamiento 204a y 204b, donde la energía de señal se acopla a la antena 204 del radioteléfono portátil 200.

En la Fig. 2B, se ilustra un esquema de conexión alternativo de los elementos de acoplamiento 204a a 204c. La Fig. 2B es similar a la Fig. 2A, excepto porque los elementos de acoplamiento que se conectan al plano de tierra 102 son los dos externos 204a y 204c y sólo el elemento de acoplamiento interno 204b se aísla eléctricamente del plano de tierra 102 y conecta con el circuito de adaptación 110. Esta disposición alternativa de la Fig. 2B tiene características RF diferentes a las de la Fig. 2A y puede ser más adecuada para los diferentes rangos de frecuencias operativas o las diferentes estructuras de antena.

En relación con la Fig. 1B, las patillas de tierra 206a y 206b establecen contacto eléctrico con los tornillos de montaje 202a y 202b (véase la Fig. 1A) del radioteléfono portátil 200. Puesto que los tornillos de montaje penetran en el blindaje electromagnético interno (no mostrado) que rodea los componentes internos del radioteléfono portátil 200, éstos mejoran el contacto entre la toma de tierra del acoplador de antena 100 y el radioteléfono portátil 200. Aunque habitualmente no hay contacto directo entre los tornillos de montaje 202a y 202b del radioteléfono portátil 200 y el blindaje interno contra la interferencia electromagnética (EMI) (no mostrado), los tornillos pasan a través de los bordes del blindaje proporcionando suficiente potencial de tierra. En el ejemplo de realización preferido, las patillas de tierra 206a y 206b tienen resortes de presión para asegurar un contacto fiable con los tornillos de montaje 202a y 202b. Por otra parte, el radioteléfono 200 puede estar diseñado de tal forma que los tornillos de montaje 202a y 202b establezcan contacto físico directo con el blindaje interno contra EMI.

También puede establecerse un contacto directo entre el plano de tierra 102 y la toma de tierra interna del radioteléfono portátil 200, a través de la patilla de tierra 206c, que establece contacto con el conector de tierra de la batería 208 del radioteléfono portátil 200. En esta configuración opcional, también puede tener lugar el acoplamiento entre la toma de tierra interna del radioteléfono portátil 200 y el plano de tierra 102. Debe sobrentenderse que aunque el ejemplo de realización ilustrado en la Fig. 1 comprende tres patillas de tierra 206a, 206b y 206c, los ejemplos de realización alternativos pueden comprender más o menos patillas para llevar a cabo la misma función.

En un segundo ejemplo de realización del acoplador de antena de la presente invención mostrado en las Fig. 3A y 3B, los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c de la Fig. 1 se sustituyen por una patilla de acoplamiento de contacto directo 404. La patilla de acoplamiento de contacto directo 404 está montada sobre el plano de tierra 102 y aislada eléctricamente de éste. La patilla de acoplamiento de contacto directo 404 establece contacto físico con un componente interno de la cadena RF del radioteléfono 200. Por ejemplo, si la antena 204 está rodeada por un material aislante, tal como el plástico, la patilla de acoplamiento de contacto directo 404 establece contacto físico con la parte interna conductora de electricidad 408 de la antena 204, a través de una pequeña abertura 406 de la cubierta protectora externa de la antena 204, como se muestra en la Fig. 3A. Como alternativa, el radioteléfono portátil 200 puede presentar una pequeña abertura en su cubierta protectora para que la patilla de acoplamiento de contacto directo 404 establezca contacto físico con la tuerca de la antena 414 o el clip de la antena 412, o cualquier componente adecuado de la cadena RF de la placa de circuito 410, la totalidad de los cuales se halla en el interior del radioteléfono portátil 200. El contacto directo de la patilla de acoplamiento 404 con un componente interno de la cadena RF del radioteléfono 200 como el mostrado en la Fig. 3A o 3B evita la necesidad de disponer de una configuración de varios acopladores asociada al acoplamiento a través del aire, como la mostrada en la Fig. 1 y 2. De nuevo, debe observarse que la antena 204 puede tener un diseño no helicoidal, es decir, puede ser una antena de varilla o de cuadro o puede ser una antena con otro diseño conocido dentro de la técnica.

En un tercer ejemplo de realización del acoplador de antena 100 mostrado en las Fig. 4A y 4B, los elementos de acoplamiento 204a a 204c pueden sustituirse por un acoplador helicoidal 504. En este ejemplo de realización, cuando el radioteléfono portátil 200 se interconecta con el acoplador de antena 100, la antena 204 se introduce dentro del acoplador helicoidal 504 a lo largo del eje longitudinal. El acoplador helicoidal 504 se crea preferentemente a partir de un hilo conductor (por ejemplo, un hilo de cobre, acero o un material similar). El acoplamiento RF se lleva a cabo a través del aire de forma similar a la de los elementos de acoplamiento 204a a 204c. No obstante, en contraposición a la disposición semicircular de los elementos de acoplamiento 204a a 204c mostrada en la Fig. 1, el acoplador helicoidal 504 rodea por completo la antena 204. Asimismo, el acoplador helicoidal 504 está aislado eléctricamente del plano de tierra 102. El ejemplo de realización de las Fig. 4A y 4B tiene características RF distintas a las de las Fig. 1 ó 3A y 3B, y puede ser más adecuado para los diferentes rangos de frecuencias operativas o las diferentes estructuras de antenas.

En cada uno de los ejemplos de realización anteriores, el acoplador de antena 100 puede hallarse dentro de una caja de plástico o de otro material no conductor 300 o similar para proteger los elementos de acoplamiento 204a a 204c, las patillas de tierra 206a a 206c y el plano de tierra 102 contra los daños, y proporcionar apoyo a la estructura del acoplador de antena 100. Preferentemente, la caja 300 que contiene el acoplador de antena 100 tendrá un receptáculo en el lado superior para recibir y sujetar con firmeza el radioteléfono portátil 200, de tal forma que la antena 204 quedará situada muy cerca de los elementos de acoplamiento 204a a 204c, y las patillas de tierra 206a a 206c quedarán físicamente alineadas con las tomas de tierra de acceso externo del radioteléfono portátil 200 (tornillos de montaje 202 o conector de tierra de batería 206) y se acoplarán con éstas. Evidentemente, es posible utilizar muchos diseños diferentes para la caja 300, sin apartarse del concepto inventivo de la presente invención. Por ejemplo, la caja 300 puede estar montada de forma permanente en el salpicadero de un vehículo. Como alternativa, la caja 300 puede presentar un diseño más portátil y puede mantenerse en la proximidad de la cabeza del usuario.

Claims

1. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) para acoplar señales de radiofrecuencia de un dispositivo de comunicación (200) provisto de una antena (204) y por lo menos un punto de toma de tierra de acceso externo (202a, 202b y 208), comprendiendo dicho adaptador de dispositivo de comunicación (100):

un plano de tierra (102);

medios (204a, 204b, 204c, 404 y 504) para acoplar señales de radio con origen y destino en dicha antena (204); y

por lo menos una patilla de tierra (206a, 206b y 206c) para entrar en contacto con dicho punto de toma de tierra de acceso externo (202a, 202b y 208);

caracterizado porque

dichos medios (204a, 204b, 204c, 404 y 504) para acoplar señales de radio con origen y destino en dicha antena (204) están montados sobre el lado superior de dicho plano de tierra (102),

dicha patilla de tierra por lo menos (206a, 206b y 206c) está acoplada a dicho lado superior de dicho plano de tierra (102) y

dicho por lo menos un punto de toma de tierra de acceso externo es un tornillo de montaje (202a, 202b y 208) que penetra en el blindaje electromagnético interno de dicho dispositivo de comunicación (200) para mejorar el contacto entre la toma de tierra (102) del adaptador (100) y el dispositivo de comunicación (200).

2. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 1, en el que dicho tornillo de montaje (202a y 202b) establece contacto físico directo con dicho blindaje electromagnético interno.

3. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un punto de toma de tierra de acceso externo (202a, 202b y 208) es una placa de tierra de un conector de carga de batería (208) para llevar a cabo el acoplamiento entre una toma de tierra interna del dispositivo de comunicación (200) y el plano de tierra (102).

4. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de acoplamiento comprenden una pluralidad de bandas metálicas curvadas y orientadas hacia arriba (204a, 204b y 204c), por lo menos una de dichas bandas metálicas curvadas (204a, 204b y 204c) está aislada eléctricamente de dicho plano de tierra (102) y por lo menos otra de dichas bandas metálicas curvadas (204a, 204b y 204c) comparte el mismo potencial eléctrico de tierra que dicho plano de tierra (102) y dicha por lo menos una patilla de tierra (206a, 206b y 206c).

5. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos medios de acoplamiento (204a, 204b, 204c, 404 y 504) comprenden un hilo helicoidal (504) que rodea dicha antena (204).

6. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos medios de acoplamiento (204a, 204b, 204c, 404 y 504) comprenden una patilla metálica (404) para entrar en contacto físico con dicha antena (204).

7. Dispositivo de comunicación (100) según la reivindicación 3, en el que dicha antena (204) presenta una parte interna conductora de electricidad (408) rodeada por un material aislante, y dicha patilla metálica (404) establece contacto físico con dicha parte interna conductora de electricidad (408) a través de una pequeña abertura (406) de la cubierta protectora externa de la antena (204).

8. Adaptador de dispositivo de comunicación (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho adaptador del dispositivo de comunicación (100) comprende:

un elemento base que presenta dicho plano de tierra (102); y

una caja (300) que contiene dicho elemento base, presentando dicha caja (300) un receptáculo en el lado superior para recibir dicho dispositivo de comunicación (200), de tal modo que dicha antena (204) se sitúa en la proximidad de dichos medios (204a, 204b, 204c, 404 y 504) para acoplar señales de radio.