ES2288161T3 - Antena cargada. - Google Patents

Abstract

Una antena cargada que comprende un elemento radiante que comprende al menos dos partes, una primera parte que consiste en al menos una superficie conductora (1c, 45a) y una segunda parte que es una estructura de carga (1A, 1B, 59), dicha estructura de carga consistiendo en al menos una tira conductora que tiene dos extremos, en la que al menos una de las mencionadas tiras está conectada por al menos uno de sus extremos a un punto sobre el perímetro de la mencionada superficie conductora, y en la que la anchura máxima de la mencionada tira o tiras es más pequeña que un cuarto del borde más largo de la mencionada superficie conductora, caracterizada porque la forma de la mencionada estructura de carga es una curva de relleno del espacio, dicha curva siendo una curva compuesta por al menos diez segmentos que están conectados de tal manera que cada uno de los segmentos forma un ángulo con sus vecinos, esto es, ningún par de segmentos adyacentes define un segmento recto más largo, y en la que,si la curva es periódica a lo largo de una dirección recta fija, el período se define por medio de una curva no periódica compuesta por al menos diez segmentos conectados y ningún par de los mencionados segmentos adyacentes y conectados define un segmento recto más largo, y en la que la mencionada curva no corta consigo misma o con corta consigo misma solamente en su punto inicial y final.

Description

Antena cargada.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una antena cargada novedosa que funciona de manera simultánea en varias bandas y que se caracteriza por un pequeño tamaño en comparación con antenas de la técnica anterior.

El elemento radiante de la antena cargada novedosa consiste en dos partes diferentes: una superficie conductora con una forma rellenadora del espacio o multinivel poligonal; y una estructura de carga que consiste en un conjunto de tiras conectadas a la mencionada primera superficie conductora.

La invención se refiere a un nuevo tipo de antena cargada que es principalmente adecuada para las comunicaciones móviles o en general para cualquier otra aplicación en la que sea importante la integración de sistemas de telecomunicación o de aplicaciones en una sola antena pequeña.

Antecedentes de la invención

El crecimiento del sector de las telecomunicaciones, y en particular, la expansión de sistemas de comunicaciones móviles personales están dirigiendo los esfuerzos de los ingenieros al desarrollo de sistemas multiservicio (multifrecuencia) y sistemas compactos que requieren antenas multifrecuencia y antenas pequeñas. Por lo tanto, el uso de una antena multisistema pequeña con un funcionamiento multibanda y/o de banda ancha, que proporcione la cobertura del máximo número de servicios, es en la actualidad de notable interés, ya que permite a los operadores de telecomunicaciones reducir sus costes y minimizar el impacto ambiental.

La mayoría de las soluciones de antena multibanda de las que se da cuenta usan uno o más radiadores o derivaciones para cada banda o servicio. Se puede encontrar un ejemplo en la Patente de los Estados Unidos número 09/129176 titulada "Antena multibanda y de múltiples derivaciones para teléfono móvil".

Una de las alternativas que pueden ser de especial interés cuando se buscan antenas con un funcionamiento multibanda y/o de pequeño tamaño son las antenas multinivel. La publicación de Patente WO 01/22528 titulada "Antenas multinivel", y antenas en miniatura rellenadoras del espacio, la publicación de Patente WO 01/54225 titulada "Antenas miniatura de relleno del espacio". En particular, en la publicación WO 01/22528 se caracterizaron antenas multinivel por medio de una geometría que comprende polígonos o poliedros de la misma clase (el mismo número de lados de caras), que están acoplados y agrupados de forma electromagnética para formar una estructura más grande. En una geometría multinivel la mayoría de estos elementos son claramente visibles ya que su superficie de contacto, intersección o interconexión (en caso de existir) con otros elementos siempre es menor del 50% de su perímetro o superficie en al menos el 75% de los polígonos o poliedros.

En la publicación WO 01/54225 se define una antena rellenadora del espacio en miniatura como una antena que tiene al menos una parte con forma de una curva de relleno del espacio (SFC), estando definida la mencionada SFC como una curva compuesta por al menos diez segmentos rectos conectados, en la que los mencionados segmentos son más pequeños que la décima parte de la longitud de onda operativa en el espacio libre y están espacialmente dispuestos de tal manera que ninguno de los mencionados segmentos adyacentes y conectados forman otro segmento recto más largo.

La publicación internacional WO 97/06578 titulada antenas fractales, resonadores y elementos de carga, describe elementos con forma fractal que se pueden usar para formar una antena.

En la técnica anterior se puede encontrar una variedad de técnicas usada para reducir el tamaño de las antenas. En 1886, hubo el primer ejemplo de una antena cargada; éste era, el dipolo cargado que construyó Hertz para validar las ecuaciones de Maxwell.

AG. Kandoian (A.G.Kandoian, "Tres nuevos tipos de antena y sus aplicaciones", Proc. IRE, vol. 34, pág. 70W-75W, febrero de 1946) presentó los conceptos de antenas cargadas y demostró cómo se podía reducir la longitud de un monopolo de un cuarto de longitud de onda mediante la adición de un disco conductor en la parte superior del radiador. Posteriormente, Goubau presentó una estructura de antena cargada en su parte superior con varios discos capacitivos interconectados por medio de elementos inductivos que proporcionaban un tamaño más pequeño con un ancho de banda mayor, como se ilustra en la Patente de los Estados Unidos número 3.967.276 titulada "Estructuras de antena que tienen reactancia en el extremo libre".

Más recientemente, la patente de los Estados Unidos número 5.847.682 titulada "Antena impresa triangular cargada en la parte superior" describe una antena impresa con forma triangular con su parte superior conectada a una tira rectangular. La antena se caracteriza por un bajo perfil y un funcionamiento de banda ancha. Sin embargo, ninguna de estas configuraciones de antena proporciona un comportamiento multibanda. En la patente número WO 0122528 titulada "Antenas multinivel", otra patente de los presentes inventores, hay un caso particular de una antena cargada en su parte superior con un lazo inductivo, que se usó para miniaturizar una antena para un funcionamiento de doble frecuencia. También, W. Dou y W. Y. M. Chia (W. Dou y W. Y. M. Chia, "Monopolo plano apilado pequeño de banda ancha", Microwave and Optical Technology Letters, vol. 27, pág. 288-289, noviembre de 2000) presentaba otro antecedente particular de una antena cargada en su parte superior con un comportamiento de banda ancha. La antena era un monopolo rectangular cargado en su parte superior con un brazo rectangular conectado en cada una de las puntas de la forma rectangular. La anchura de cada uno de los brazos rectangulares es del orden de la anchura del elemento alimentado, que no es el caso de la presente invención.

Sumario de la invención

La invención es una antena cargada de acuerdo con la reivindicación 1.

Algunas realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes.

El punto clave de la presente invención es la forma del elemento radiante de la antena, que consiste en dos partes principales: una superficie conductora y una estructura de carga. Dicha superficie conductora tiene una forma poligonal, rellenadora del espacio o una forma multinivel y la estructura de carga consiste en una tira conductora o en un conjunto de tiras conductoras conectadas a la mencionada superficie conductora. De acuerdo con la presente invención, se debe conectar directamente al menos una tira de carga a al menos un punto del perímetro de la mencionada superficie conductora. También, las formas circulares o elípticas están incluidas en el conjunto de posibles geometrías de las mencionadas superficies conductoras ya que aquéllas se pueden considerar estructuras poligonales con un gran número de lados. En la reivindicación 1 se definen las características de la estructura de carga.

Debido a la adición de la estructura de carga, la antena puede caracterizarse por ser pequeña y con un funcionamiento multibanda y a veces, por un funcionamiento multibanda y de banda ancha. Además, las propiedades multibanda de la antena cargada (número de bandas, espaciado entre bandas, niveles de acoplamiento, etc.) se puede ajustar mediante la modificación de la geometría de la carga y/o de la superficie conductora.

Esta antena cargada novedosa permite obtener un funcionamiento multifrecuencia, obteniendo parámetros radio-
eléctricos similares en varias bandas.

La estructura de carga puede consistir por ejemplo en una única tira conductora. En este caso particular, dicha tira de carga debe tener uno de sus dos extremos conectados a un punto sobre el perímetro de la superficie conductora (es decir, los vértices o los bordes). La otra punta de la mencionada tira se deja libre en algunas realizaciones, mientras que en otras realizaciones, también se conecta a un punto sobre el perímetro de la mencionada superficie conduc-
tora.

La estructura de carga puede incluir no solamente una única tira, sino también una pluralidad de tiras de carga situadas en diferentes localizaciones a lo largo de su perímetro.

La geometría de la carga que se puede conectar a la superficie conductora de acuerdo con la presente invención es:

Una curva de relleno del espacio, Patente número PCT / ES00 / 00411 titulada "Antenas en miniatura de relleno del espacio".

La forma de al menos una tira de carga es una curva de relleno del espacio, siendo dicha curva una curva compuesta por al menos diez segmentos que se conectan de tal manera que cada uno de los segmentos forman un ángulo con sus vecinos, esto es, ningún par de segmentos adyacentes define un segmento recto más largo, y en la que, si la curva es periódica a lo largo de una dirección recta fija del espacio, el período se define por una curva no periódica compuesta por al menos diez segmentos conectados y ningún par de los mencionados segmentos adyacentes y conectados define un segmento recto más largo, y en la que la mencionada curva no corta consigo misma o no corta consigo misma en su punto inicial y final. Dichos segmentos pueden ser segmentos rectos.

En algunas realizaciones, la estructura de carga descrita anteriormente está conectada a la superficie conductora mientras que en otras realizaciones, las puntas de una pluralidad de las tiras de carga están conectadas a otras tiras. En esas realizaciones en las que se añade una nueva tira de carga a la anterior, dicha carga adicional puede tener una punta libre de conexión, o dicha punta conectada a la tira de carga anterior, o ambas puntas conectadas a la tira anterior o una tira conectada a la tira anterior y la otra punta conectada a la superficie conductora.

Existen tres tipos de geometrías que se pueden usar para la superficie conductora de acuerdo con la presente invención:

a) Un polígono (es decir, un triángulo, un cuadrado, un trapecio, un pentágono, un hexágono, etc. o incluso un círculo o una elipse como un caso particular de polígono con un número muy grande de bordes).

b) Una estructura multinivel, Patente número WO 0122528 titulada "Antenas multinivel".

c) Una superficie sólida con un perímetro de relleno del espacio.

En algunas realizaciones, una parte central de la mencionada superficie conductora es incluso retirada para reducir de manera adicional el tamaño de la antena. También, está claro para los que sean expertos en la técnica que los diseños multinivel o de relleno del espacio de las configuraciones b) y c) se pueden usar para aproximarse, por ejemplo, a formas fractales ideales.

La ventaja principal de esta antena cargada novedosa es doble:

\bullet

La antena se caracteriza por un funcionamiento multibanda o de banda ancha, o una combinación de ambos.

\bullet

Dado el tamaño físico del elemento radiante, se puede hacer funcionar a la mencionada antena a una frecuencia más baja que la mayoría de las antenas de la técnica anterior.

La figura 1 y la figura 2 muestran algunos ejemplos no reivindicados del elemento radiante para una antena cargada. En los dibujos 1 al 3 la superficie conductora es un trapecio, mientras que en los dibujos 4 al 7, dicha superficie es un triángulo. Se puede ver que en estos casos, la superficie conductora se carga usando diferentes tiras con diferentes longitudes, orientaciones y localizaciones alrededor del perímetro del trapecio, figura 1. Además, en estos ejemplos, la carga puede tener uno o ambos extremos conectados a la superficie conductora, figura 2.

Breve descripción de los dibujos

Parte de la descripción y los dibujos describen e ilustran antenas que no están de acuerdo con la presente invención como se reivindica, pero se ilustran y se describen para el propósito de proporcionar más información al público.

La figura 1 muestra una antena trapezoidal no reivindicada cargada de tres maneras diferentes usando la misma estructura; en particular, una tira recta. En el caso 1, una tira recta, la estructura de carga (1a) y (1b), se añade a cada una de las puntas del trapecio, la superficie conductora (1c). El caso 2 es el mismo que el caso 1, pero usando tiras con una longitud más pequeña y situadas en diferentes posiciones alrededor del perímetro de la superficie conductora. El caso 3, es un caso más general en el que se añaden varias tiras a dos localizaciones diferentes sobre la superficie conductora. El dibujo 4 muestra un ejemplo de una estructura cargada de manera no simétrica y el dibujo 5 muestra un elemento donde justamente se ha añadido una tira inclinada a la parte superior de la superficie conductora.

Finalmente, los casos 6 y 7 son ejemplos de geometrías cargadas con una tira con una forma triangular y rectangular y con diferentes orientaciones. En estos casos, las cargas solamente tienen uno de sus extremos conectados a la superficie conductora.

La figura 2 muestra una configuración particular diferente no reivindicada en la que las cargas son curvas que están compuestas por un máximo de nueve segmentos de tal manera que cada uno de los segmentos forma un ángulo con sus vecinos, como se ha mencionado anteriormente. Además, en los dibujos 8 al 12 las cargas tienen ambos de sus extremos conectados a la superficie conductora. Los dibujos 8 y 9, son dos ejemplos en los que la superficie conductora está cargada en un lateral. Los casos 13 y 14, son dos casos en los que se carga en la parte superior un rectángulo con una curva acabada abierta, con la forma que se ha mencionado anteriormente, con la configuración hecha a través de una de las puntas del rectángulo. La anchura máxima de las tiras de carga es más pequeña que el cuarto del borde más largo de la superficie conductora.

La figura 3 muestra una estructura cuadrada cargada en su parte superior como se reivindica con tres curvas diferentes de relleno del espacio. La curva usada para cargar la geometría cuadrada, caso 16, es la curva bien conocida de Hilbert.

La figura 4 muestra tres ejemplos de una antena no reivindicada cargada en su parte superior, en la que la carga consiste en dos cargas diferentes que se añaden a la superficie conductora. En el dibujo 19, una primera carga, construida con tres segmentos, se añade al trapecio y después una segunda carga se añade a la primera.

La figura 5 incluye algunos ejemplos de la antena cargada, solamente la muestra 23 es como se reivindica en la que una parte central de la superficie conductora es incluso retirada para reducir además el tamaño de la antena.

La figura 6 muestra la misma antena cargada no reivindicada descrita en la figura 1, pero en este caso se usa como la superficie conductora una estructura multinivel.

La figura 7 muestra otro ejemplo de la antena cargada no reivindicada, similar a las descritas en la figura 2. En este caso, la superficie conductora consiste en una estructura multinivel. Los dibujos 31, 32, 34 y 35 usan formas diferentes para la carga pero en todos los casos la carga tiene ambos extremos conectados a la superficie conductora. El caso 33 es un ejemplo de una carga abierta en el extremo añadida a una superficie conductora multinivel.

La figura 8 presenta algunos ejemplos de la antena cargada, similares a los representados en la figuras 3 y 4, pero usando una estructura multinivel como la superficie conductora. Las ilustraciones 36, 37 y 38, incluyen una curva de relleno del espacio de carga superior como se reivindica, mientras que el resto de los dibujos muestran tres ejemplos de la antena cargada en su parte superior no reivindicada con varios niveles de carga. El dibujo 40 es un ejemplo en el que se han añadido tres cargas a la estructura multinivel. De manera más precisa, la superficie conductora se carga primeramente con la curva (40a), a continuación con las curvas (40b) y (40c). La curva (40a) tiene ambos extremos conectados a la superficie conductora, la curva (40b) tiene ambos extremos conectados a la carga anterior (40a), y la carga (40c), formada con dos segmentos, tiene un extremo conectado a la carga (40a) y el otro extremo a la carga (40b).

La figura 9 muestra tres casos en los que la misma estructura multinivel, con las partes centrales de la superficie conductora retiradas, que está cargada con tres tipos diferentes de cargas; éstos son, una curva de relleno del espacio, una curva con un mínimo de dos segmentos y un máximo de nueve segmentos conectados de manera tal como la que se acaba de mencionar anteriormente, y finalmente, una carga con dos niveles similares. Solamente la muestra 42 es una antena como la que se reivindica.

La figura 10 muestra dos configuraciones de la antena cargada no reivindicada que incluyen tres superficies conductoras, una de ellas mayor que las otras. El dibujo 45 muestra una superficie conductora triangular (45a) que está conectada a dos superficies conductoras circulares más pequeñas (45b) y (45c) a través de una tira conductora (45d) y (45e). El dibujo 46 es una configuración similar al dibujo 45 pero la superficie conductora mayor es una estructura multinivel.

La figura 11 muestra otros casos particulares de la antena cargada no reivindicada. Consisten en una antena monopolo que comprende un plano de tierra conductor o superconductor (48) con una abertura para la instalación del cable coaxial (47) con su conector exterior conectado al mencionado plano de tierra y el conductor interior conectado a la antena cargada. El radiador de carga puede ser colocado de manera opcional sobre un dieléctrico de soporte (49).

La figura 12 muestra un elemento radiante poligonal cargado en su parte superior no reivindicado (50) montado con la misma configuración que la antena de la figura 12. El radiador del elemento radiante puede ser colocado de manera opcional sobre un dieléctrico de soporte (49). El dibujo inferior muestra una configuración en la que el elemento radiante está impreso sobre uno de los lados de un sustrato dieléctrico (49) y también la carga tiene una superficie conductora sobre el otro lado del sustrato (51).

La figura 13 muestra una configuración particular no reivindicada de la antena cargada. Consiste en un dipolo en el que cada uno de los dos brazos incluye dos cargas de tira rectas. Las líneas en el vértice de los triángulos pequeños (50) indican los puntos terminales de entrada. Los dos dibujos muestran diferentes configuraciones del mismo dipolo básico; en el dibujo inferior, el elemento radiante está soportado por medio de un sustrato dieléctrico (49).

La figura 14 muestra, en el dibujo superior, un ejemplo de la misma antena de dipolo no reivindicada cargada lateralmente con dos tiras pero alimentada como una antena de apertura. El dibujo inferior es la misma estructura cargada en la que el conductor define el perímetro de la geometría cargada.

La figura 15 muestra una antena de parche no reivindicada en la que el elemento radiante es una estructura multinivel cargada en su parte superior con dos brazos de tira, dibujo superior. También, la figura muestra una antena de apertura en la que la apertura (59) se practica sobre una estructura conductora o superconductora (63), teniendo la mencionada apertura una forma como una estructura cargada multinivel.

La figura 16 muestra una superficie selectiva en frecuencia no reivindicada en la que los elementos que forman la superficie tienen la forma como la de una estructura cargada multinivel.

Descripción detallada de algunos ejemplos no reivindicados

Un ejemplo no reivindicado de la antena cargada es una configuración de monopolo como se muestra en la figura 11. La antena incluye un contrapeso o plano de tierra conductor o superconductor (48). Una carcasa de un teléfono portátil o incluso una parte de la estructura metálica de un coche o de un tren pueden actuar como dicho contrapeso de tierra. La tierra y el brazo del monopolo (aquí el brazo está representado con la estructura cargada (26), pero se podría tomar en su lugar cualquiera de las estructuras de antena cargada mencionadas) se excitan como es lo normal en monopolos de la técnica anterior, por medio de, por ejemplo, una línea de transmisión (47). Dicha línea de transmisión está formada por dos conductores, uno de los conductores está conectado al contrapeso de tierra mientras que el otro está conectado a un punto de la estructura cargada conductora o superconductora. En la figura 11, se ha cogido un cable coaxial (47) como un caso particular de línea de transmisión, pero está claro para alguien que sea experto en la técnica que se podrían usar otras líneas de transmisión (tales como por ejemplo, un brazo de microtira) para excitar el monopolo. De manera opcional, y siguiendo el esquema que se acaba de describir, el monopolo cargado se puede imprimir sobre un sustrato dieléctrico (49).

Otro ejemplo no reivindicado de la antena cargada es una configuración de monopolo como se muestra en la figura 12. El montaje de la antena (esquema de alimentación, plano de tierra, etc.) es el mismo que el que se considera en la realización descrita en la figura 11. En la presente figura, existe otro ejemplo de la antena cargada. De manera más precisa, consiste en un elemento en forma de trapecio cargado en su parte superior con una de las curvas mencionadas. En este caso, una de las principales diferencias es que, estando la antena bordeada sobre un sustrato dieléctrico, también incluye una superficie conductora sobre el otro lado del dieléctrico (51) con forma de la carga. Esta configuración permite miniaturizar la antena y también ajustar los parámetros multibanda de la antena, tal como el espaciado entre las bandas.

La figura 13 describe un ejemplo no reivindicado. Se construye un dipolo de antena de dos brazos que comprende dos partes conductoras o superconductoras, cada una de las partes siendo una estructura multinivel cargada lateralmente. Por motivos de claridad pero sin pérdida de generalidad, se ha elegido aquí un caso particular de la antena cargada (26); obviamente, se podrían usar en su lugar otras estructuras, como por ejemplo, aquéllas descritas en las figuras 2, 3, 4, 7 y 8. Tanto las superficies conductoras como las estructuras de carga yacen sobre la misma superficie. Los dos ápices más cercanos de los dos brazos forman los terminales de entrada (50) del dipolo. Los terminales (50) se han trazado como hilos conductores o superconductores, pero queda claro para los que sean expertos en la técnica, que dichos terminales podrían tomar la forma siguiendo cualquier otro patrón siempre que sigan siendo pequeños en términos de la longitud de onda de trabajo. El que sea experto en la técnica se dará cuenta de que los brazos de los dipolos se pueden girar y se pueden plegar de diferentes maneras para modificar de manera precisa la impedancia de entrada o las propiedades de radiación de la antena tal como, por ejemplo, la polarización.

Otro ejemplo no reivindicado de un dipolo cargado también se muestra en la figura 13 en el que los brazos cargados conductores o superconductores están impresos sobre un sustrato dieléctrico (49); este procedimiento es particularmente conveniente en términos de coste y robustez mecánica cuando la forma de la carga aplicada abarque una larga longitud en una área pequeña y cuando la superficie conductora contenga un alto número de polígonos, como ocurre con las estructuras multinivel. Se puede aplicar cualquiera de las técnicas de fabricación de circuitos impresos bien conocidas para el diseño de la estructura cargada sobre el sustrato dieléctrico. Dicho sustrato dieléctrico puede ser, por ejemplo, una placa de fibra de vidrio, un sustrato con base de teflón (tal como Cuclad®) u otro sustrato de radiofrecuencia y de microondas estándar (como por ejemplo, Rogers 4003® o Kapton®). El sustrato dieléctrico puede ser una parte de un vidrio de ventana si la antena se va a montar en un vehículo a motor tal como un coche, un tren o un aeroplano, para transmitir o recibir radio, TV, teléfonos móviles (GSM 900, GSM 1800, UMTS) u otras ondas electromagnéticas de servicios de comunicaciones. Por supuesto, se puede conectar una red de balun o se puede integrar en los terminales de entrada del dipolo para equilibrar la distribución de corriente entre los dos brazos del
dipolo.

El ejemplo no reivindicado (26) de la figura 14 consiste en una configuración de apertura de una antena cargada usando una geometría multinivel como la superficie conductora. Las técnicas de alimentación pueden ser una de las técnicas generalmente usadas en antenas de apertura convencionales. En la figura descrita, el conductor interior del cable coaxial (53) está conectado directamente al elemento triangular inferior, y el conductor exterior está conectado al resto de la superficie conductora. Son posibles otras configuraciones de alimentación, tales como por ejemplo, un acoplamiento capacitivo.

Otro ejemplo no reivindicado de la antena cargada es una antena monopolo cargada de ranura como se muestra en el dibujo inferior en la figura 14. En esta figura, la estructura cargada forma una ranura o hueco (54) impreso sobre una lámina conductora o superconductora (52). Dicha lámina puede ser, por ejemplo, una lámina sobre un sustrato dieléctrico en una configuración de placa de circuito impreso, una película conductora transparente tal como las que se depositan sobre una ventana de vidrio para proteger el interior de un coche del calentamiento de la radiación infrarroja, o puede incluso ser una parte de la estructura metálica de un teléfono portátil, un coche, un tren, un barco o un avión. El esquema de alimentación puede ser cualquiera de los bien conocidos en antenas convencionales de ranura y no es una parte esencial de la presente invención. En las dos ilustraciones mencionadas de la figura 14, se ha usado un cable coaxial para alimentar la antena, con uno de los conductores conectado a un lateral de la lámina conductora y el otro conductor conectado al otro lateral de la lámina a través de la ranura. Se podría usar una línea de transmisión microtira, por ejemplo, en lugar de un cable coaxial.

Otro ejemplo no reivindicado es el que se describe en la figura 15. Consiste en una antena de parche, con el parche conductor o superconductor (58) caracterizando la estructura cargada (se ha usado aquí el caso particular de la estructura cargada (59), pero está claro que se podría usar en su lugar cualquiera de las otras estructuras mencionadas). La antena de parche comprende un plano de tierra conductor o superconductor (61) o un contrapeso de tierra, y el parche conductor o superconductor que es paralelo al mencionado plano de tierra o contrapeso de tierra. El espaciado entre el parche y la tierra es típicamente inferior (pero no está restringido a) un cuarto de la longitud de onda. De manera opcional, se puede colocar un sustrato dieléctrico de bajas pérdidas (60) (tal como la fibra de vidrio, un sustrato de teflón tal como Cuclad® u otros materiales comerciales tales como Rogers 4003®) entre el mencionado parche y el contrapeso de tierra. El esquema de alimentación de la antena se puede coger para que sea cualquiera de los esquemas bien conocidos usados en las antenas de parche de la técnica anterior, por ejemplo: un cable coaxial con el conductor exterior conectado al plano de tierra y el conductor interior conectado al parche en el punto de resistencia de entrada deseada (por supuesto, se pueden usar también las modificaciones típicas que incluyen un hueco capacitivo sobre el parche alrededor del punto de conexión coaxial o una placa capacitiva conectada al conductor interior del coaxial colocada a una distancia paralela al parche, y así sucesivamente); una línea de transmisión microtira que comparte el mismo plano de tierra que la antena con la tira acoplada de manera capacitiva al parche y situada a una distancia por debajo del parche, o en otra realización con la tira colocada por debajo del plano de tierra y acoplada al parche a través de una ranura, e incluso una línea microtira con la tira coplanar al parche. Todos estos mecanismos son bien conocidos de la técnica anterior y no constituyen una parte esencial de la presente inven-
ción.

La misma figura 15 describe otro ejemplo no reivindicado de la antena cargada. Consiste en una antena de apertura, dicha apertura caracterizada por su carga añadida a una estructura multinivel, dicha apertura estando impresa sobre un plano de tierra o contrapeso de tierra conductor, dicho plano de tierra consistiendo, por ejemplo, en una pared de una guía de onda o resonador de cavidad o una parte de la estructura de un vehículo a motor (tal como un coche, un camión, un avión o un tanque). La apertura puede ser alimentada por medio de cualquiera de las técnicas convencionales tales como un cable coaxial (61), o una línea de transmisión microtira o línea de tira, por nombrar unas pocas.

Otro ejemplo no reivindicado se describe en la figura 16. Consiste en una superficie selectiva en frecuencia (63). Las superficies selectivas en frecuencia son de manera esencial los filtros electromagnéticos, que a algunas frecuencias reflejan por completo la energía mientras que a otras frecuencias son completamente transparentes. En esta realización preferida los elementos selectivos (64), que forman la superficie (63), usan la estructura cargada (26), pero se pueden usar en su lugar cualquiera de las mencionadas estructuras mencionadas de antena cargada. Al menos uno de los elementos selectivos (64) tiene la misma forma de los elementos radiantes cargados mencionados. Además de este ejemplo, otro ejemplo es una antena cargada en la que la superficie conductora o la estructura de carga, o ambas, son conformadas por medio de uno o de una combinación de los siguientes algoritmos matemáticos: Sistemas de función iterativa, Máquina de copia multi-reducción, Máquina de copia multi-reducción conectada en red.

Claims (23)

1. Una antena cargada que comprende un elemento radiante que comprende al menos dos partes, una primera parte que consiste en al menos una superficie conductora (1c, 45a) y una segunda parte que es una estructura de carga (1A, 1B, 59), dicha estructura de carga consistiendo en al menos una tira conductora que tiene dos extremos, en la que al menos una de las mencionadas tiras está conectada por al menos uno de sus extremos a un punto sobre el perímetro de la mencionada superficie conductora, y en la que la anchura máxima de la mencionada tira o tiras es más pequeña que un cuarto del borde más largo de la mencionada superficie conductora,

caracterizada porque la forma de la mencionada estructura de carga es una curva de relleno del espacio, dicha curva siendo una curva compuesta por al menos diez segmentos que están conectados de tal manera que cada uno de los segmentos forma un ángulo con sus vecinos, esto es, ningún par de segmentos adyacentes define un segmento recto más largo, y en la que, si la curva es periódica a lo largo de una dirección recta fija, el período se define por medio de una curva no periódica compuesta por al menos diez segmentos conectados y ningún par de los mencionados segmentos adyacentes y conectados define un segmento recto más largo, y en la que la mencionada curva no corta consigo misma o con corta consigo misma solamente en su punto inicial y final.

2. Una antena cargada de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos una de las mencionadas, al menos una, tiras conductoras tiene dos extremos conectados en dos puntos respectivos sobre el perímetro de la mencionada superficie conductora.

3. Una antena cargada de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que la superficie conductora tiene una forma poligonal.

4. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, en la que la mencionada superficie conductora y la estructura de carga yacen sobre la misma superficie plana o curvada.

5. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una de las tiras comprende al menos una primera tira (1a, 45d) y una segunda tira (2a, 45e), en la que la mencionada primera tira está conectada al menos en un punto sobre el perímetro de la mencionada superficie conductora, y en la que la mencionada segunda tira está conectada al menos por medio de una de sus extremos a la mencionada primera tira conductora.

6. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la antena incluye al menos una segunda superficie conductora (45b, 45c), dicha segunda superficie conductora teniendo un área más pequeña que la primera superficie conductora, y en la que al menos una tira conductora está conectada a la primera superficie conductora en un extremo, y a la segunda superficie conductora en el otro extremo.

7. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el perímetro de la mencionada superficie conductora tiene una forma elegida del siguiente conjunto: triangular, cuadrado, rectangular, trapezoidal, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal, circular o elíptica.

8. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que al menos una parte de la mencionada superficie conductora es una estructura multinivel.

9. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la forma de al menos una tira de carga es una curva compuesta por un mínimo de dos segmentos y un máximo de nueve segmentos que estén conectados de tal manera que cada uno de los segmentos forma un ángulo con sus vecinos, es decir, ningún par de segmentos adyacentes define un segmento recto más largo.

10. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la estructura de carga incluye al menos una tira recta, teniendo dicha tira un extremo conectado a un punto sobre el perímetro de la mencionada superficie conductora.

11. Una antena cargada de acuerdo con la reivindicación 1, siendo los mencionados segmentos, segmentos rectos.

12. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una tira de carga es una tira recta con una forma poligonal.

13. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la estructura de carga incluye al menos dos tiras, con la primera tira con un extremo libre de conexión, o conectado a la segunda tira, o ambos extremos conectados a la segunda tira o un extremo conectado a la segunda tira y el otro extremo conectado a la superficie conductora.

14. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la estructura de carga consiste en dos o más tiras conectadas en varios puntos sobre el perímetro de la mencionada superficie conductora.

15. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 14 en la que la antena es una antena de parche microtira y en la que el parche radiante de la mencionada antena comprende al mencionado elemento radiante.

16. Una antena cargada de acuerdo con la reivindicación 15 que comprende un plano de tierra conductor o superconductor; en la que el mencionado parche radiante es paralelo al mencionado plano de tierra.

17. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 en la que la antena tiene un comportamiento de banda ancha.

18. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la antena es más corta que un cuarto de la longitud de onda operativa central.

19. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el elemento radiante se usa en al menos uno de los elementos selectivos sobre una superficie selectiva en frecuencia.

20. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la geometría de la superficie conductora, la estructura de carga o ambas están conformadas por medio de uno o de una combinación de los siguientes algoritmos matemáticos: Sistemas de función iterativa, Máquina de copia multi-reducción, Máquina de copia multi-reducción en red.

21. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la mencionada estructura de carga es no simétrica.

22. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que, debido a la mencionada estructura de carga, la mencionada antena tiene un resultado multibanda.

23. Una antena cargada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que, debido a la mencionada estructura de carga, la mencionada antena tiene un resultado de banda ancha.