ES2262118T3 - Dispositivo de antena. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de antena con las siguientes características: un primer electrodo (12) de radiación que presenta un extremo (12a) abierto y un extremo (12b) cortocircuitado conectado a tierra (22) y que está acoplado en un punto (16) de alimentación con una línea (14) de alimentación, definiendo la línea (14) de alimentación y una sección del primer electrodo de radiación un bucle de excitación entre el punto (16) de alimentación y el extremo (12b) cortocircuitado, un segundo electrodo (24) de radiación que presenta un extremo (24a) abierto y un extremo (24b) cortocircuitado conectado a tierra (22), siendo una sección del segundo electrodo de radiación parte de un bucle conductor que puede fluir desde una corriente alterna, en el que el bucle de excitación y el bucle conductor están dispuestos espacialmente adyacentes uno a otro de tal manera que una corriente alterna que fluye a través de la línea (14) de alimentación hacia un extremo (12b) cortocircuitado del primer electrodo (12) de radiación induce una corriente alterna al bucle conductor para alimentar el segundo electrodo (24) de radiación mediante un acoplamiento magnético, en el que el segundo electrodo (24) de radiación se dispone sobre una superficie (10b) de un sustrato (10; 52) en la que se dispone además una superficie (22) de tierra a la que está conectado el extremo (24b) cortocircuitado del segundo electrodo (24) de radiación, estando conectado además un punto (28) de acoplamiento del segundo electrodo de radiación mediante un conducto (26) de acoplamiento con la superficie (22) de tierra, de manera que la parte del segundo electrodo (24) de radiación que se encuentra entre el extremo (24b) cortocircuitado y el punto (28) de acoplamiento, el conductor (26) de acoplamiento y la superficie (22) de tierra definen el bucle conductor a través del cual puede fluir una corriente alterna.
Description
Dispositivo de antena.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de antena y especialmente a un dispositivo de antena que
es apropiado para un funcionamiento multibanda. La presente
invención se refiere a una antena para la transmisión de datos
inalámbrica, lo que puede incluir también, dado el caso una
transmisión de voz.
Para la conexión inalámbrica de aparatos de
procesamiento de datos móviles, por ejemplo en redes locales
inalámbricas (WLAN, WLAN = Wiresless Local Area Network, red de
área local inalámbrica) se necesitan pequeñas antenas compactas que
con frecuencia deben ser de banda dual o multibanda.
Para este propósito, en la práctica pueden
utilizarse antenas independientes para cada franja de frecuencia.
Estas antenas independientes están conectadas a un diplexor, por
ejemplo en forma de filtro de banda (filtro direccional) o a un
multiplexor a través del cual se distribuyen las señales que van a
transmitirse en las antenas individuales respectivas según las
franjas de frecuencia utilizadas. La desventaja de la utilización de
antenas independientes para cada franja de frecuencia es el tamaño
estructural de las antenas individuales, aumentando la superficie
necesaria para las antenas con el número de las antenas necesarias.
Además, el circuito de distribución necesario en forma de un
diplexor o un multiplexor ocupa también un espacio considerable.
Un planteamiento de solución conocido adicional
radica en utilizar antenas de banda ancha o multibanda. En
Kin-Lu Wong "Planar Antennas for Wireless
Communications", John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey,
2003, páginas 26 a 53 se presentan algunas antenas de banda dual o
multibanda, especialmente también para la utilización en redes
locales inalámbricas. En este documento se describen, entre otros,
antenas integradas IFA (Inverted F Antenna, antena en F invertida) y
PIFA (Planar inverted F Antenna, antena planar invertida en F).
En el documento mencionado anteriormente las
antenas FIFA de banda dual comprenden diferentes campos de antena en
una superficie principal de un sustrato que están realizados
mediante hendiduras en un electrodo formado en la superficie,
alimentándose los campos de antena a través de un punto de
alimentación común y estando conectados a tierra mediante un punto
común de cortocircuito. Las antenas de este tipo se describen
también en Zi Dong Liu et al.
"Dual-Frequency Planar Inverted-F
Antenna", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, tomo
45, número 10, octubre de 1997, páginas 1451 a 1458.
A partir del documento de Kin-Lu
Wong se describe además una antena de banda dual integrada en la
forma de una antena IFA de elementos superpuestos (páginas 226 y
siguientes del documento). En este caso dos antenas IFA "se
apilan" y las dos se excitan de manera galvánica mediante una
línea de microcinta. Esta antena puede emplearse también para redes
locales inalámbricas.
Además por el documento mencionado se describen
antenas PIFA de banda dual en las que un campo de antenas se
alimenta de manera galvánica a través de un punto de alimentación,
mientras que un segundo campo de antena se alimenta mediante un
acoplamiento capacitivo con el campo de antenas alimentado de manera
galvánica. Los campos de antena de este tipo con acoplamiento
capacitivo se describen también en Yong-Xin Guo
et al., "A Quarter Wave U-shaped
Patch Antenna With Two Unequal Arms for Wideband and
Dual-Frequency Operation", IEE Transactions on
Antennas and Propagation, tomo 50, número 8, agosto de 2002, páginas
1082 a 1087.
Una posibilidad adicional para implementar una
antena de banda dual en la que el campo de antenas (conexión de
antenas) se alarga o se acorta seleccionando la frecuencia mediante
un resonador LC conectado de manera intermedia o un chip inductor
conectado de manera intermedia se conoce también a partir del
documento mencionado anteriormente de Kin-Lu Wong y
también en Gabriel K.H. Lui et al., "Compact
Dual-Frequency PIFA Designs Using LC Resonators",
IEEE Transactions on Antennas and Propagation, tomo 49, número 7,
julio de 2001, páginas 1016 a 1019.
Una antena de banda ancha, no planar que emplea
una técnica de acoplamiento por radiación se describe en Louis F.
Fei et al., "Method Boosts Bandwidths of IFAs for
5-Gz WLAN NICs, Microwaves and RF", septiembre de
2002, páginas 66 a 70. Allí, en el caso de una antena IFA integrada
no planar se amplia el ancho de banda de la antena mediante la
resonancia acoplada por radiación de otra antena IFA.
En general ha de determinarse que las antenas
IFA presentan la mayoría de las veces un ancho de banda superior con
respecto a las antenas PIFA, presentando la mayoría de conceptos de
banda dual que pueden integrarse desventajas debido a su ancho de
banda reducido o debido a su gran demanda de espacio.
Por el documento US 2002/024466 A1 se conocen
dispositivos de antena en los que sobre una primera superficie de un
sustrato se forma un patrón de antena de una forma en F invertida o
de una forma en L invertida, mientras que sobre una segunda
superficie enfrentada del sustrato se forma un patrón de antena de
una forma en L invertida. El patrón de antena dispuesto sobre la
primera superficie se alimenta mediante una línea de alimentación,
mientras que el patrón de antena dispuesto sobre la segunda
superficie se activa mediante el patrón de antena sobre la primera
superficie.
Estructuras similares se conocen por el
documento US 2001/0043159 A1 en el que están realizadas antenas
alimentadas en una forma en F invertida, mientras que se forman
antenas acopladas conjuntamente en una forma en L invertida.
El documento JP 2002223108 A da a conocer una
disposición de antenas en la que un electrodo de radiación de línea
de microcinta se dispone en un sustrato dieléctrico. Un primer
extremo del electrodo de radiación está conectado a tierra. Un
segundo extremo está abierto y se dispone enfrentado a un electrodo
de masa a través de un espacio intermedio. Cerca del segundo extremo
se alimenta el electrodo de radiación.
El documento WO 01/33665 A1 da a conocer una
disposición de antenas que presenta un elemento alimentado con un
punto de alimentación, un primer brazo y un segundo brazo. Además
está previsto un elemento parásito que presenta un primer brazo y
un segundo brazo. El elemento alimentado y el elemento parásito
están conectados con un plano de tierra mediante sus respectivos
brazos o acoplados de manera capacitiva y se disponen en relación
separada con respecto al plano de tierra.
El objetivo de la presente invención radica en
crear un dispositivo de antena con una estructura sencilla y una
capacidad de banda dual o multibanda o un ancho de banda
superior.
Este objetivo se soluciona mediante un
dispositivo de antena según la reivindicación 1.
Los dos electrodos de radiación del dispositivo
de antena según la invención poseen preferiblemente diferentes
longitudes y por tanto diferentes frecuencias de resonancia de
manera que el dispositivo de antena según la invención puede
emplearse como antena de banda dual. Los electrodos de radiación
pueden sin embargo presentar también tales frecuencias de
resonancia, que se obtiene una antena con un ancho de banda superior
con respecto a una antena con solamente un electrodo de radiación.
El dispositivo de antena según la invención puede además presentar
más de dos electrodos de radiación y utilizarse por tanto como
antena multibanda.
La antena o el dispositivo de antena según la
invención puede integrarse de manera planar, lo que se facilita
debido al reducido tamaño estructural sobre todo con frecuencias de
transmisión en la gama de ondas de milímetros y centímetros. Campos
de aplicación preferidos de la antena según la invención se
encuentran en los emisores y receptores móviles que utilizan dos o
más bandas de frecuencia o requieren un ancho de banda alto. Por
tanto la presente invención es por ejemplo extraordinariamente
adecuada para la conexión LAN inalámbrica de aparatos de
procesamiento de datos móviles dado que, por ejemplo, aquí se
emplean franjas de frecuencia de 2400 a 2483,5 MHz y 5150 a 5350
MHz (Europa). Además, dado el caso se emplean además las franjas de
frecuencia de 5470 a 5725 MHz y la banda ISM de 5725 a 5825 MHz
(EE.UU.). Además, la antena según la invención es adecuada para el
empleo en teléfonos móviles o multibanda o de banda dual (900
MHz/1800 MHz, etcétera). Debido al reducido tamaño estructural y la
capacidad de integración en circuitos planares, la antena según la
invención es muy adecuada, entre otros, para integrar tarjetas
adaptadoras PCMCIA para WLAN en ordenadores portátiles.
En un ejemplo de realización preferido, en el
caso de una antena según la invención para una transmisión de datos
inalámbrica se trata de una antena de banda dual integrada que está
prevista, por ejemplo, para el empleo en la franja de la WLAN 2,45
GHz y 5,2 GHz. El principio según la invención puede ampliarse sin
embargo a más de dos bandas y otras frecuencias.
El dispositivo de antena según la invención se
implementa preferiblemente como antena IFA integrada en la que en
contraposición a las antenas IFA integradas convencionales solamente
se alimenta de manera galvánica un único elemento, concretamente el
primer electrodo de radiación. El otro elemento o los otros
elementos (el segundo electrodo de radiación y adicionales) están
acoplados de manera inductiva. De esto resulta una reducción en el
gasto de fabricación y demanda de espacio, sobretodo cuando la
antena se implementa utilizando un concepto de multicapa. La
demanda de superficie de toda la antena se determina solamente por
el tamaño del elemento de antena para la frecuencia más baja. Tal
como es típico para antenas IFA, la antena según la invención se
caracteriza por un ancho de banda más alto que el promedio para
antenas planares.
El acoplamiento inductivo y la impedancia
característica de los elementos de antena, es decir de los
electrodos de radiación, pueden adaptarse de manera óptima mediante
el espesor de sustrato, el material de sustrato (su permitividad),
la forma de la línea de alimentación y a un desplazamiento del punto
de alimentación.
La antena según la invención destaca por su
adaptabilidad óptima, demanda de espacio mínima, ancho de banda alto
y gasto de fabricación reducido entre los conceptos de multibanda
conocidos hasta el momento. La antena puede integrarse
completamente de manera planar sobre un sustrato (banda dual) o
sobre un sustrato de varias capas (multibanda). En el caso de formas
de realización preferidas de la presente invención a este respecto
solamente es necesaria una masa mediante conexión en el lado del
cortocircuito de los electrodos de radiación.
En las reivindicaciones dependientes se exponen
variantes de la presente invención.
A continuación se explican detalladamente
ejemplos de realización preferidos de la presente invención con
referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1, una representación esquemática de
un primer ejemplo de realización de un dispositivo de antena según
la invención;
las figuras 2a y 2b, representaciones
esquemáticas para explicar el ejemplo de realización mostrado en la
figura 1;
la figura 3, una representación esquemática de
un ejemplo de realización alternativo de un dispositivo de antena
según la invención;
la figura 4, representaciones esquemáticas de
dos dispositivos de antena realizados según la invención; y
las figuras 5a y 5b, características medidas de
los dispositivos de antena mostrados en la figura 4.
En la figura 1 se muestra un ejemplo de
realización de un dispositivo de antena según la invención que está
implementado sobre un sustrato 10 de doble lado. En este punto ha de
indicarse que con propósitos de representación el sustrato en la
figura 1 se muestra transparente. El dispositivo de antena según la
invención mostrado en la figura 1 se compone en principio de dos
antenas IFA (antenas invertidas en forma de F) integradas, estando
formada una de las antenas sobre el lado 10a superior del sustrato,
mientras que la otra está formada en un lado 10b inferior.
En la superficie 10a principal del sustrato 10
que corresponde al lado superior se forma un primer electrodo 12 de
radiación que presenta un extremo 12a abierto y un extremo 12b de
cortocircuito. Además, sobre la superficie 10a principal está
previsto un conducto 14 de alimentación para alimentar de manera
galvánica el primer electrodo 12 de radiación. El conducto 14 de
alimentación está conectado a un punto 16 de alimentación con el
primer electrodo 12 de radiación. En vistas a la estructura de las
metalizaciones previstas sobre la superficie 10a principal, es
decir, de los electrodos o conductos allí previstos, ha de remitirse
adicionalmente a la figura 2a que muestra una vista desde arriba del
lado 10a superior de la parte relevante del sustrato 10.
El extremo 12b cortocircuitado del primer
electrodo 12 de radiación está conectado mediante una conexión 20 de
paso con un electrodo 22 de tierra (mostrado en la figura 1 con
rayas), que se forma sobre la superficie 10b principal del sustrato
10 enfrentada a la superficie 10a principal. Esta superficie 10b
principal enfrentada (el lado posterior de la figura 1) se muestra
en la figura 2 desde arriba como "imagen traslúcida",
omitiéndose la metalización prevista en el lado 10a anterior por
motivos de claridad y siendo el sustrato transparente. Tal como
puede observarse de la mejor manera en la figura 2b, sobre la
superficie 10b principal se forma un segundo electrodo 24 de
radiación que presenta un extremo 24a abierto y un extremo 24b
cortocircuitado. El extremo 24b cortocircuitado está conectado con
el electrodo 22 de tierra. Además, sobre la superficie 10b principal
se forma un conector 26 de acoplamiento que presenta un primer
extremo que está conectado con el electrodo 22 de tierra y que
presenta un segundo extremo, que está conectado a un punto 26 de
acoplamiento con el segundo electrodo 24 de radiación.
El electrodo de tierra está previsto como
metalización de lado posterior en el lado inferior del sustrato y
sirve además como plano de tierra para la línea 14 de microcinta y
las antenas. El primer electrodo 12 de radiación más largo,
alimentado de manera galvánica está previsto para la banda de
frecuencia inferior, mientras que la antena 24 más corta alimentada
de manera inductiva está prevista para la banda de frecuencia
superior.
La antena mostrada en la figura 1 se compone en
principio de dos antenas IFA integradas, alimentándose la primera
de las dos antenas para la primera banda de frecuencia de la línea
14 de alimentación en la forma de una línea de microcinta. La
segunda antena para la segunda banda de frecuencia que presenta el
segundo electrodo 24 de radiación es excitada de manera inductiva
mediante un bucle de corriente. Dicho de manera más exacta, en el
ejemplo de realización mostrado la línea 14 de alimentación y la
sección del primer electrodo 12 de radiación dispuesta entre el
extremo 12b cortocircuitado y el punto 16 de alimentación forman un
bucle de corriente que genera un flujo magnético. Además, el
conducto 26 de acoplamiento, la sección del segundo electrodo 24 de
radiación dispuesta entre el extremo 24b cortocircuitado y el punto
28 de acoplamiento y el electrodo 22 de tierra forman un circuito
eléctrico o un bucle de corriente. Este bucle de corriente se
dispone en el dispositivo de antena según la invención de tal
manera que es atravesado por un flujo magnético creado por el bucle
de corriente de excitación de modo que una corriente se induce en
este bucle de corriente. A través de esta corriente inducida se
alimenta el segundo electrodo 24 de
radiación.
radiación.
En el ejemplo de realización mostrado, para
conseguir un acoplamiento magnético lo mejor posible, las mediciones
del bucle de corriente excitado formado en el lado 10b posterior
corresponden aproximadamente a las mediciones del bucle de
excitación formado en el lado 10a anterior. El grosor del sustrato
10 puede ser de 0,5 mm, por ejemplo, de tal manera que la separación
de los bucles de corriente en el lado superior o en el lado inferior
del sustrato es pequeña (con respecto a la longitud de onda con la
frecuencia de resonancia del electrodo 24 de radiación) de modo que
puede conseguirse un buen acoplamiento magnético.
Por tanto, en el ejemplo de realización mostrado
el electrodo 24 de radiación se excita de manera inductiva mediante
el acoplamiento magnético, dependiendo la intensidad del
acoplamiento de la inductancia mutua entre el conductor de
excitación y el conductor excitado. El tamaño y la forma del bucle
de corriente de excitación y del bucle de corriente excitado pueden
adaptarse para conseguir un acoplamiento deseado. Además, el
acoplamiento depende de la separación de los bucles entre sí.
En este lugar ha de indicarse que el bucle de
corriente de excitación y el bucle de corriente excitado no
necesitan mostrar bucles de corriente cerrados formados en el
sustrato sino que pueden estar configurados como zonas conductoras
que forman conjuntamente con conductores formados no en el sustrato
un circuito de corriente alterna o un bucle de corriente. El bucle
de corriente de excitación debe presentar solamente un curso para
generar un campo magnético suficiente o un flujo magnético
suficiente de tal manera que una corriente que puede bastar como
corriente de alimentación puede inducirse en la parte del circuito
eléctrico del segundo elemento de antena que se dispone en el campo
magnético o en el flujo magnético. Además ha de determinarse que los
bucles de corriente o circuitos eléctricos respectivos están
configurados de manera apropiada para permitir un flujo de
corriente alterna de tal manera que dentro de estos bucles de
corriente pueden estar previstos acoplamientos capacitivos.
El punto 16 de alimentación se selecciona para
conseguir una adaptación de impedancia entre la línea 14 de
microcinta y el electrodo 12 de radiación. La posición
correspondiente para el punto 16 de alimentación debe determinarse
al diseñar la antena, pudiendo reducirse la impedancia de la antena
mediante un desplazamiento del punto 16 de alimentación hacia la
izquierda, mientras que la misma puede aumentarse mediante un
desplazamiento del punto 16 de alimentación hacia la derecha, tal
como se muestra mediante una flecha 30 en la figura 2a. Mediante una
elección correspondiente del punto 16 de alimentación puede
adaptarse por tanto la impedancia de la antena a la impedancia de
la alimentación galvánica.
De la misma manera puede conseguirse una
adaptación entre la impedancia de antena del segundo electrodo 24 de
radiación y el conducto 26 de acoplamiento mediante una elección
adecuada del punto 28 de acoplamiento, tal como se muestra mediante
una flecha 32 en la figura 2b. Mediante esta adaptación puede
conseguirse que la corriente inducida pueda aprovecharse de manera
óptima para alimentar el segundo electrodo de radiación.
Aunque en el ejemplo de realización mostrado en
las figuras 2a y 2b la alimentación 14 o el conducto 26 de
acoplamiento están acoplados con la parte del electrodo de radiación
correspondiente que discurre paralelo al borde del electrodo 22 de
tierra, cada uno de estos conductos podría estar acoplado también
con la parte del electrodo de radiación correspondiente que
discurre en cada caso perpendicular al borde del electrodo 22 de
tierra, en función de cuánta sea la necesidad de conseguir una
adaptación de impedancia.
La geometría global del dispositivo de antena
según la invención puede reducirse para conseguir, por ejemplo, una
minimización de la demanda de espacio, configurándose, por ejemplo,
los electrodos de radiación o al menos los más largos de los mismos
en forma de meandro.
La forma de la línea 14a de alimentación o del
conducto 26 de acoplamiento y la elección del punto de alimentación
o del punto 26 de acoplamiento pueden ser diferentes para alcanzar
una adaptación de impedancia para ambos electrodos de radiación,
para permitir una adaptación óptima para los dos elementos de antena
individuales. Por ejemplo, el pandeo 14a en la alimentación 14 y el
pandeo 26a en el conducto 26 de acoplamiento pueden estar previstos
en los ejemplos de realización mostrados en las figuras 1 y 2 para
conseguir una adaptación de impedancia.
Una representación esquemática para un ejemplo
de realización de una antena multibanda según la invención se
muestra en la figura 3.
La antena multibanda se implementa en un
sustrato 50 de varias capas que a su vez se muestra transparente por
motivos de claridad y presenta una primera capa 52 y una segunda
capa 54. En el lado superior de la primera capa 52 se forma un
primer elemento de antena que corresponde fundamentalmente al
elemento de antena formado en el lado 10a superior del sustrato 10
con el primer electrodo 12 de radiación, estando conectada a
diferencia del ejemplo de realización mostrado en la figura 1
solamente la alimentación 14 con la parte del electrodo 12 de
radiación que discurre perpendicular al borde de la superficie 12 de
tierra, y por tanto presentando una sección 14b correspondiente.
En el lado inferior de la primera capa 52 (o en
el lado superior de la segunda capa 54) se forma el segundo
electrodo 24 de radiación de manera análoga al ejemplo de
realización anteriormente descrito. En el lado inferior de la
segunda capa 54 se forma un tercer electrodo 56 de radiación con un
extremo 56a abierto y un extremo 56b cortocircuitado. El extremo
cortocircuitado está conectado con el electrodo 22 de tierra
mediante una conexión 58 de paso prevista en la segunda capa 54.
Además, está prevista una conexión 60 de paso adicional en la
segunda capa 54 mediante la cual un primer extremo de un conducto 62
de acoplamiento está conectado con el electrodo 22 de tierra. Un
segundo extremo del conducto 62 de acoplamiento está conectado a un
punto 64 de acoplamiento con el tercer electrodo 56 de
radiación.
El tercer elemento de antena que presenta el
electrodo 56 de radiación posee por tanto una estructura que puede
compararse con la estructura del segundo elemento de antena que
presenta el electrodo 24 de radiación.
En el ejemplo de realización mostrado en la
figura 3, el tercer electrodo 56 de radiación se alimenta induciendo
en primer lugar una corriente en el circuito eléctrico del segundo
elemento de antena, y a través de éste en el circuito eléctrico del
segundo elemento de antena se induce una corriente en el circuito
eléctrico del tercer elemento de antena. Este circuito eléctrico
del tercer elemento de antena se forma mediante un bucle conductor
que presenta la conexión 60 de paso, el conducto 62 de acoplamiento,
la sección del tercer electrodo 56 de radiación dispuesta entre el
punto 64 de acoplamiento y el extremo 56b cortocircuitado, la
conexión 58 de paso y el electrodo 22 de tierra.
Tal como puede observarse en la figura 3, los
puntos de alimentación o los puntos de acoplamiento correspondientes
para los diferentes elementos de antena se disponen en posiciones
diferentes para conseguir una adaptación en cada caso para los
diferentes elementos.
De manera alternativa al ejemplo de realización
mostrado en la figura 3, el elemento de antena alimentado de manera
galvánica podría estar dispuesto entre dos elementos de antena
alimentados de manera inductiva de tal manera que no sería
necesario ningún acoplamiento magnético doble para alimentar el
tercer elemento de antena.
En lugar de prever la conexión 60 de paso, en el
ejemplo de realización mostrado en la figura 3, el primer extremo
del conducto 64 de acoplamiento podría estar conectado con el
extremo cortocircuitado del tercer electrodo 56 de radiación
mediante una vía conductora (no mostrada) prevista en el lado
inferior de la segunda capa 54 para implementar el circuito
eléctrico del tercer elemento de antena. En un caso de este tipo
solamente sería necesaria en cada caso una conexión de paso tanto en
la primera capa 52 como en la segunda capa 54 de la placa de
circuitos impresos de varias capas.
Según la invención los diversos elementos de
antena pueden utilizarse para generar una antena multibanda o de
banda dual. De manera alternativa, los elementos de antena
adicionales respectivos pueden utilizarse también para extender el
ancho de banda de una franja de frecuencia individual,
seleccionándose por ejemplo las frecuencias de resonancia de dos
elementos de antena adyacentes unas a otros.
Los prototipos de dispositivos de antena según
la invención se simularon en primer lugar con medios HFSS y a
continuación se establecieron sobre un sustrato Ro4003 que presenta
una permitividad efectiva de \varepsilon_{r} \approx 3,38. En
el caso de un sustrato Ro4003 se trata de un sustrato de alta
frecuencia de la empresa Rogers Corporation y se compone de un
laminado de hidrocarburo/cerámica curado con vidrio reforzado. Los
medios HFSS es un software de simulación de campo electromagnético
de la empresa Ansoft-Corporation para calcular los
parámetros S y los desarrollos de campo, que se basa en el método de
elementos finitos.
La figura 4 muestra de manera puramente
esquemática fotografías de dos prototipos de este tipo en los cuales
la línea de microcinta correspondiente se alimenta mediante un cable
coaxial. Para una comparación de tamaños, en la figura 4 se muestra
además una moneda de 20 céntimos. Tal como puede observarse en la
figura 4 la antena izquierda muestra un electrodo de radiación un
poco más estrecho, mientras que la antena derecha posee un
electrodo de radiación más ancho.
La figura 5a muestra las características que se
obtuvieron con las mediciones de reflexión de la entrada de la
antena izquierda de la figura 4, mientras que la figura 5b muestra
las características obtenidas en la antena derecha mostrada en la
figura 4. Tal como puede desprenderse de las curvas en las figuras
5a y 5b puede conseguirse una modificación del ancho de banda
variando la geometría.
Aunque anteriormente únicamente se describieron
estructuras que se componen de dos o tres electrodos de radiación
está claro que el principio según la invención también puede
ampliarse a más de tres electrodos de radiación para conseguir una
capacidad de banda ancha o una capacidad de multibanda. Para este
fin puede utilizarse de manera apropiada un sustrato de varias
capas con más de dos capas. Además, la presente invención no está
limitada a las formas de realización descritas de dispositivos de
antena sino que comprende también antenas impresas por un sólo lado
(en las que están previstos dos o más electrodos de radiación sobre
una superficie de un sustrato) o disposiciones de antena de
hilo.
Claims (7)
1. Dispositivo de antena con las siguientes
características:
un primer electrodo (12) de radiación que
presenta un extremo (12a) abierto y un extremo (12b) cortocircuitado
conectado a tierra (22) y que está acoplado en un punto (16) de
alimentación con una línea (14) de alimentación, definiendo la
línea (14) de alimentación y una sección del primer electrodo de
radiación un bucle de excitación entre el punto (16) de alimentación
y el extremo (12b) cortocircuitado,
un segundo electrodo (24) de radiación que
presenta un extremo (24a) abierto y un extremo (24b) cortocircuitado
conectado a tierra (22), siendo una sección del segundo electrodo de
radiación parte de un bucle conductor que puede fluir desde una
corriente alterna,
en el que el bucle de excitación y el bucle
conductor están dispuestos espacialmente adyacentes uno a otro de
tal manera que una corriente alterna que fluye a través de la línea
(14) de alimentación hacia un extremo (12b) cortocircuitado del
primer electrodo (12) de radiación induce una corriente alterna al
bucle conductor para alimentar el segundo electrodo (24) de
radiación mediante un acoplamiento magnético,
en el que el segundo electrodo (24) de radiación
se dispone sobre una superficie (10b) de un sustrato (10; 52) en la
que se dispone además una superficie (22) de tierra a la que está
conectado el extremo (24b) cortocircuitado del segundo electrodo
(24) de radiación, estando conectado además un punto (28) de
acoplamiento del segundo electrodo de radiación mediante un conducto
(26) de acoplamiento con la superficie (22) de tierra, de manera
que la parte del segundo electrodo (24) de radiación que se
encuentra entre el extremo (24b) cortocircuitado y el punto (28) de
acoplamiento, el conductor (26) de acoplamiento y la superficie (22)
de tierra definen el bucle conductor a través del cual puede fluir
una corriente alterna.
2. Dispositivo de antena según la reivindicación
1, en el que el primer electrodo (12) de radiación y la línea (14)
de alimentación se disponen sobre una primera superficie (10a) de un
sustrato (10; 52) y en el que el segundo electrodo (24) de
radiación se dispone en una segunda superficie (10b) del sustrato
(10) enfrentada a la primera superficie (10a).
3. Dispositivo de antena según la reivindicación
1 ó 2, en el que el bucle de excitación y el bucle conductor a
través del cual puede fluir una corriente alterna se disponen
enfrentados uno a otro, estando dispuesto un sustrato (10; 52) entre
los mismos.
4. Dispositivo de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el punto (28) de acoplamiento se
selecciona de tal manera que se presenta una adaptación entre la
impedancia del segundo electrodo (24) de radiación y la impedancia
del conducto (26) de acoplamiento.
5. Dispositivo de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 4, que presenta adicionalmente un tercer
electrodo (56) de radiación que presenta un extremo (56a) abierto y
un extremo (56b) cortocircuitado conectado a tierra (22), siendo
una sección del tercer electrodo (56) de radiación parte de un
circuito eléctrico, en el que para alimentar el tercer electrodo
(56) de radiación mediante una corriente alterna que fluye a través
de la línea (14) de alimentación hacia el extremo (12b)
cortocircuitado del primer electrodo (12) de radiación, o mediante
una corriente alterna que fluye a través del circuito eléctrico
asociado al segundo electrodo (24) de radiación puede inducirse una
corriente alterna mediante acoplamiento magnético.
6. Dispositivo de antena según la reivindicación
5, en el que el primer, el segundo y el tercer electrodo (12, 24),
(56) de radiación se disponen sobre diferentes capas (52, 54) de un
sustrato (50) de varias capas.
7. Dispositivo de antena según una de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que el primer, el segundo y/o el
tercer electrodo (12, 24, 56) de radiación presentan diferentes
longitudes para definir elementos de antena con diferentes
frecuencias de resonancia.
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