ES2269193T3 - Antena de material textil mejorada. - Google Patents

Abstract

Antena (10) de parche para su uso en telecomunicaciones móviles que comprende: capas (12) primera y (16) segunda de material eléctricamente conductor; una capa (14) de material eléctricamente aislante entre las capas primera y segunda; primeros medios (17) de conexión mediante los que se establece contacto eléctrico entre las capas primera y segunda; y segundos medios (18) de conexión mediante los que pueden conectarse las capas primera y segunda al equipo de telecomunicaciones; caracterizada porque el material eléctricamente conductor es un material textil flexible conductor, y porque la capa de material eléctricamente aislante es un material textil flexible aislante.

Description

Antena de material textil mejorada.

La presente invención se refiere a una antena de material textil mejorada, especialmente una antena para la incorporación en una prenda.

Se conoce el proporcionar una antena en una prenda, por ejemplo, para su uso en un sistema de telecomunicaciones móviles. Un ejemplo de esto se da en el documento EP-A-0 637 094 concedido a Matsushita, el cual describe una antena que comprende elementos de antena metálicos en forma de placas conductoras formadas en lados opuestos de una franja dieléctrica; la antena está diseñada para el montaje sobre un hombro humano, y la rigidez de la franja dieléctrica evita la deformación de la antena. Sin embargo, la rigidez también da como resultado que la antena sea incómoda y poco práctica de llevar. El documento EP-A-0 637 094 da a conocer el preámbulo de la reivindicación 1.

También se conoce el proporcionar una antena en forma de una construcción de material textil al menos en parte. En la patente de los EE.UU. número 5.771.027 el material textil conductor para una antena comprende una rejilla de conductores eléctricos tejidos en la urdimbre de una tela reforzada con resina que forma una capa de una estructura laminada de múltiples capas, particularmente una rejilla de polarización integrada en la estructura laminada de un reflector de una antena parabólica de poco peso, sin embargo una antena de este tipo no es adecuada para el uso en las telecomunicaciones. Esta inadecuación es cuestión, hasta cierto punto, de la configuración y el tamaño generalmente voluminoso de una antena parabólica, pero también se debe a su inadecuación en situaciones en las que existe una necesidad de una antena con una capacidad omnidireccional.

Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar una antena de material textil capaz de una incorporación no demasiado prominente en una prenda y adecuada para el uso en telecomunicaciones móviles.

Según la invención se proporciona una antena para el uso en telecomunicaciones móviles que comprende:

primera y segunda capas separadas de material eléctricamente conductor;

una capa de material eléctricamente aislante entre las capas primera y segunda;

primeros medios de conexión mediante los que se establece contacto eléctrico entre las capas primera y segunda; y

segundos medios de conexión mediante los que pueden conectarse las capas primera y segunda al equipo de telecomunicaciones;

caracterizada porque el material eléctricamente conductor es un material textil flexible conductor, y porque la capa de material eléctricamente aislante es un material textil flexible aislante.

En una realización, la antena se incorpora en una parte del hombro de una prenda, por ejemplo, una hombrera. En otra realización, la antena se incorpora en una solapa de una prenda. En ambas realizaciones es muy preferible que la capa de material textil eléctricamente conductor adyacente al usuario de la prenda sea de un área sustancialmente superior a la de la otra capa de material textil eléctricamente conductor y esté conectada como un plano de masa de modo que el usuario esté aislado de los campos eléctricos más fuertes emitidos por la antena.

En una disposición preferida, la antena comprende una única pieza de material textil eléctricamente conductor plegada alrededor del material textil aislante, mediante la que el pliegue en el material textil conductor constituye los primeros medios de conexión.

Mediante el uso de la invención como la antena en un equipo de telecomunicaciones móviles, el resto del aparato telefónico puede hacerse más pequeño y más ligero de lo que era posible previamente mediante la separación de las partes componentes, particularmente dado que el tamaño total de muchos aparatos de teléfono móvil está limitado por el tamaño del montaje de antena utilizado. Una antena de este tipo es flexible y de poco peso y no impide los movimientos del usuario. El equipo de telecomunicaciones móviles puede ser un teléfono móvil o un buscapersonas o una red de área local inalámbrica (LAN).

La invención se describirá a continuación a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 ilustra una primera realización de la invención en la forma de una antena de hombrera;

la figura 2 ilustra la parte de material textil de la antena de la figura 1;

la figura 3 ilustra una segunda realización de la presente invención en forma de una antena de solapa;

la figura 4 ilustra una antena de solapa en uso;

la figura 5 ilustra la antena de hombrera de la figura 1 alimentada mediante una alimentación de microbanda; y

la figura 6 ilustra la antena de hombrera de la figura 1 alimentada por una alimentación de triplaca.

En la figura 1, una antena 10 de parche (patch) de hombrera comprende una capa 12 inferior de material textil conductor en forma de "D", una serie de capas 14 de material textil aislante del mismo tamaño y forma que la capa 12 inferior, y una capa 16 superior de material textil conductor que es aproximadamente de forma rectangular y sustancialmente más pequeña que la capa 12 inferior. Las capas superior e inferior están conectadas mediante un cuello 17 de material textil conductor.

Un cable 18 coaxial alimenta la antena, estando conectado el núcleo a la capa 16 superior en 20, y estando conectado el conductor exterior a la capa 12 inferior en la posición 22 en la que las capas 14 aislantes se han recortado. El cable 18 está conectado a un elemento de equipo de telecomunicaciones móvil (no mostrado).

La capa 12 inferior debe situarse en una prenda de modo que sea adyacente al usuario. La capa 12 inferior está conectada como el plano de masa de la antena 10, y las formas relativas de las capas 16 y 12 superior e inferior son tales que el plano de masa se extiende sustancialmente más allá del borde radiante de la capa 16 superior, y esto aísla al usuario de la prenda de los campos eléctricos más fuertes. Además se incrementa el ancho de banda total de la antena de parche y se reduce la cantidad de señal absorbida por el usuario.

Se comprenderá que la antena 10 puede flexionarse en uso para ajustarse al hombro del usuario la prenda y para que sea por tanto cómoda durante el uso, sin embargo, la antena seguirá siendo completamente operativa.

La figura 2 ilustra las capas de material textil antes de plegarse en una antena de hombrera. El material textil conductor se corta para tener una parte A en forma de "D", una parte B rectangular más pequeña unida mediante un cuello C corto. Las capas 14 aislantes también se cortan para tener únicamente una parte A en forma de "D", con un recorte en 22 para permitir la conexión eléctrica. La parte B rectangular de la capa conductora se pliega sobre las capas aislantes para formar la capa 16 conductora superior, y por tanto se garantiza una buena conexión eléctrica entre las capas 16 superior y 12 inferior.

Normalmente, la antena 10 será de 240 milímetros a lo largo de su dimensión d, y de 130 milímetros a lo largo de su dimensión e; el electrodo 16 superior tendrá dimensiones f y g, tal como se muestra, de 80 milímetros y 72 milímetros respectivamente. El espesor es normalmente de 10 milímetros. Una antena de este tipo tiene un ancho de banda de 3 dB de más de 200 MHz y una frecuencia nominal de 925 MHz; por tanto es adecuada para su uso como la antena de un teléfono de sistema global de comunicaciones móviles (GSM) y forma un resonador de parche con amplitud de un cuarto de onda.

Un material textil conductor adecuado es un nylon tejido cubierto con una capa de cobre o plata o níquel; es adecuado el material textil conocido como "Shieldex" (marca comercial). Para las capas aislantes, son adecuados materiales típicos de prendas y/u hombreras, tales como acrílico, crin, algodón, poliéster, lana y espuma para confección (tailor’s foam).

Se observará a partir de la figura 1 que la región radiante de la antena, es decir, el extremo 4 abierto del parche, se encontrará sobre el hombro del usuario de modo que esté más alejado de la cabeza del usuario que el extremo curvado del parche en la conexión 17.

Como alternativa al uso de una capa plegada del material conductor, las capas 16 y 12 superior e inferior pueden formarse de manera separada y establecerse una conexión eléctrica cosiéndolas con un hilo eléctricamente conductor, o mediante encolado de manera conductora, o cosiendo las capas conductoras usando una costura que las sitúe en contacto a presión.

Considerando ahora el cable 18 coaxial y su conexión a las capas 12, 16 conductoras, se comprenderá que la localización de la conexión 20 a lo largo del borde de la capa 16 conductora superior se determina mediante la impedancia de la línea de alimentación; tal como se conoce bien, para líneas de líneas de alimentación de impedancia inferior la conexión entre las capas 16 y 12 superior e inferior debería estar más próxima, mientras que para líneas de alimentación de impedancia superior, la conexión debería estar más alejada de esta conexión.

Una alternativa al cable 18 coaxial como una conexión de alimentación es una microbanda o una línea de banda o una línea doble o una triplaca, todas las cuales comprenden capas de conductores paralelos separados mediante un material dieléctrico. Por tanto, es posible usar capas de material textil conductor y aislante, similares al material textil de la antena, para elaborar la conexión de alimentación. Una conexión de este tipo podría unirse a las capas 12, 16 conductoras mediante adhesivos conductores.

Sea cual sea el tipo de conexión de alimentación usado, la conexión de las capas 16 y 12 superior e inferior puede realizarse mediante soldadura a baja temperatura o, para una flexibilidad mejorada, mediante el uso de cosido conductor, colas conductoras y/o unión a presión.

La figura 3 ilustra una antena 30 de solapa de forma generalmente rectangular y que comprende capas 32, 36 conductoras superior e inferior separadas mediante capas 33, 34 aislantes. Las capas 33, 32 aislante y conductora superiores son más estrechas y cortas que las capas 36, 34 conductora y aislante inferiores. En este ejemplo, la antena se forma mediante una banda de material 31 textil conductor plegado alrededor de una capa plegada de guateado aislante. Normalmente el guateado comprende una serie de capas del material conocido en la industria de la moda como "fieltro fundible" ("fusible felt"); pueden unirse varias capas de filtro fundible calentando con una plancha doméstica para proporcionar el espesor requerido.

Normalmente, la antena 30 de solapa es de 100 milímetros de largo siendo las capas superiores de 72 milímetros de longitud; la anchura total es de 20 milímetros siendo la capa superior de 10 milímetros de anchura. El espesor de cada una de las capas 33, 34 aislantes es de 8 milímetros en el presente ejemplo. Una antena de parche de este tipo tiene un ancho de banda de 3 dB de aproximadamente 150 MHz y una frecuencia nominal de unos 930 MHz. Su rendimiento es suficiente para el uso en un teléfono móvil de GSM, y forma un resonador de parche con amplitud de un cuarto de onda.

Cuando el parche 30 se dispone en la solapa de una prenda de usuario, la región radiante de la antena, es decir el extremo 38 abierto del parche, puede disponerse para apuntar hacia abajo, es decir, para estar más alejada de la cabeza del usuario que el extremo plegado.

En la figura 3, la conexión eléctrica a un aparato de telecomunicaciones móviles se realiza mediante una sonda 40 de prueba conectada al núcleo de un cable 42 de prueba coaxial; un saliente 44 emisor sma se pone en contacto con la capa 36 conductora inferior y la sonda 40 se pone en contacto con la capa 32 conductora superior. Una sonda de prueba de este tipo puede usarse para establecer un desajuste de impedancia en posiciones a lo largo del lateral de la antena. Puede realizarse una conexión permanente a la antena 30 de solapa mediante un cable coaxial permanentemente fijado o una línea de microbanda o una línea doble, etc., como con la antena de hombrera.

La figura 4 muestra un usuario 50 de un teléfono móvil utilizando una antena según la invención. El usuario 50 lleva una chaqueta 52 que tiene una solapa 54 dentro de la cual hay una antena 30 de parche de solapa, mostrada en línea punteada. La antena 30 está conectada mediante una línea 56 doble de material textil a un auricular de teléfono de poco peso que comprende un soporte 58, un auricular 60 y un micrófono 62.

Se apreciará que, en la ropa normal, tanto una hombrera, como una solapa son sustancialmente más gruesas que otras partes de la prenda, así pues el espesor de una antena según la invención se acomoda fácilmente. La colocación de la antena en la parte superior del cuerpo es muy ventajosa porque existe mucho menos riesgo de que las señales se obstruyan por el cuerpo del usuario de la prenda.

Tal como se mencionó anteriormente, los cables 18, 42 coaxiales de las realizaciones de las figuras 1, 2 y 3 no son las únicas opciones de alimentación. La figura 5 muestra una versión 70 modificada de la antena de hombrera con una alimentación de microbanda. La alimentación consiste en una delgada cinta 72 de material textil conectada a la capa 16 conductora superior y por encima una continuación de la capa 12 conductora inferior conectada a masa.

La figura 6 muestra otra versión 80 modificada de la antena de hombrera con una alimentación de triplaca. La alimentación de triplaca es similar a la alimentación de microbanda de la figura 5 al tener la delgada cinta 72 de material textil conectada a la capa 16 conductora superior. Además, hay una capa 82 superior de material textil de lámina conductora que, tal como se indica por 84, termina antes de alcanzar el parche 16 superior. La capa 82 superior se sitúa por encima de la cinta 72 de microbanda pero está separada de la misma mediante una capa adicional de relleno 86 dieléctrico.

Cualquiera de las alimentaciones ilustradas en las figuras 1, 2, 5 ó 6 (u otras opciones adicionales tales como una línea doble) pueden usarse como la conexión para una antena de parche con el resto del sistema de telecomunicaciones. Una ventaja de las alimentaciones tales como la microbanda y la triplaca es la flexibilidad y poco peso en situaciones en las que se requiere una alimentación ancha (de forma que el cable coaxial tendría un volumen y rigidez inaceptables) aunque para potencias más bajas el volumen de tipos de cable individual es insignificante en comparación con el espesor del material textil.

Claims (9)

1. Antena (10) de parche para su uso en telecomunicaciones móviles que comprende:

capas (12) primera y (16) segunda de material eléctricamente conductor;

una capa (14) de material eléctricamente aislante entre las capas primera y segunda;

primeros medios (17) de conexión mediante los que se establece contacto eléctrico entre las capas primera y segunda; y

segundos medios (18) de conexión mediante los que pueden conectarse las capas primera y segunda al equipo de telecomunicaciones;

caracterizada porque el material eléctricamente conductor es un material textil flexible conductor, y porque la capa de material eléctricamente aislante es un material textil flexible aislante.

2. Antena según la reivindicación 1 formada para su incorporación en una hombrera de una prenda.

3. Antena según la reivindicación 1 formada para su incorporación en una solapa de una prenda.

4. Antena según la reivindicación 2 ó 3 en la que la capa (12 ó 36) de material textil eléctricamente conductor adyacente al usuario de la prenda es de área sustancialmente superior a la de la otra capa (16 ó 32) de material textil eléctricamente conductor y está conectada como el plano de masa de la antena.

5. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 ó 4, en la que la región (24, 38) radiante de la antena está dispuesta en la prenda del usuario para estar alejada de la cabeza del usuario.

6. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una única pieza (A, B, C) de material textil eléctricamente conductor plegada alrededor de una capa de material textil aislante, comprendiendo dicho pliegue los primeros medios (17) de conexión.

7. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que la capa de material textil aislante comprende múltiples capas del mismo o diferente material textil aislante.

8. Antena según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que los segundos medios (56) de conexión comprenden al menos una capa de material textil conductor y al menos una capa de material textil aislante dispuestas como una microbanda o una línea de banda o una línea doble o una triplaca.

9. Sistema (50) de telecomunicaciones móviles que comprende un transmisor (64), un receptor (629 y caracterizado por una antena (10 ó 30) de parche según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.