ES2314068T3 - Sistema y metodo para una antena habilitada con gps. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de comunicación inalámbrica (100) para proporcionar una antena habilitada con GPS, comprendiendo dicho dispositivo: una antena (110); un triplexor (240) acoplado a la antena (110) en el puerto de la antena del triplexor, y caracterizándose por el hecho de que el triplexor comprende: un filtro de paso de banda baja acoplado al puerto de la antena del triplexor y provisto de una característica de filtro de paso de banda baja (210) para dejar pasar las señales de la primera banda de comunicaciones inferiores a una primera frecuencia de corte de aproximadamente 1.000 MHz hacia un primer puerto; un filtro de paso de banda alta acoplado al puerto de la antena del triplexor y provisto de una característica de filtro de paso de banda alta (220) para dejar pasar las señales de la segunda banda de comunicaciones superiores a una segunda frecuencia de corte de aproximadamente 1.600 MHz hasta un segundo puerto; y un filtro de paso de banda acoplado al puerto de la antena del triplexor y provisto de una característica de filtro de paso de banda (250) para dejar pasar las señales del GPS (sistema de posicionamiento global) situadas en aproximadamente 1.575 MHz hasta un tercer puerto; y comprendiendo además dicho dispositivo de comunicación inalámbrica un primer circuito de adaptación de impedancias (300) acoplado a un primer duplexor (150) y al primer puerto del triplexor (240); un segundo circuito de adaptación de impedancias (310) acoplado a un segundo duplexor (160) y al segundo puerto del triplexor (240); y un tercer circuito de adaptación de impedancias (180) acoplado a los circuitos del GPS (sistema de posicionamiento global) (190) y al primer puerto del triplexor (240); en el que el primer duplexor (150) es apto para recibir y transmitir las señales de la primera banda de comunicaciones; y en el que el segundo duplexor (160) es apto para recibir y transmitir las señales de la segunda banda de comunicaciones; y en el que los circuitos GPS (175) son aptos para recibir señales GPS.
Description
Sistema y método para una antena habilitada con
GPS.
El presente invento hace referencia en términos
generales a un sistema y un método para proporcionar una antena
habilitada para el sistema de posicionamiento global (GPS).
Los dispositivos convencionales de uso manual
equipados con el sistema de posicionamiento global (GPS)
proporcionan información sobre la situación en relación con la
localización del dispositivo de GPS, mediante la recepción y el
proceso de señales de banda GPS procedentes de un satélite equipado
con el sistema GPS, y de estaciones base. Aunque esta información
sobre la situación puede ser considerablemente útil, no resulta
práctico añadir un dispositivo convencional de GPS a la carga
habitual de dispositivos móviles de comunicación sin hilos, como
ordenadores portátiles, teléfonos móviles, PDA y demás, de los que
dependen actualmente muchos usuarios. En consecuencia, sería
deseable incorporar una función de posicionamiento GPS a otro
dispositivo, por ejemplo un teléfono
móvil.
móvil.
Lamentablemente, la integración de la tecnología
GPS en otros dispositivos móviles de comunicación inalámbrica, como
los teléfonos móviles o los teléfonos de los servicios de
comunicaciones personales (SCP), ha demostrado ser una tarea
difícil. En especial, se han propuesto tres opciones para incorporar
la capacidad GPS a un teléfono móvil, pero su utilización no ha
dado resultados satisfactorios.
La primera opción consiste en añadir capacidad
GPS a un teléfono móvil incorporándole una antena adicional para
recepción GPS. Dado que la antena de la red inalámbrica no se
modifica, la calidad de las comunicaciones de la red no resulta
afectada. Sin embargo, como los teléfonos móviles de las redes
inalámbricas han reducido progresivamente su tamaño, disponen cada
vez de menos espacio dentro de la carcasa del dispositivo para
alojar una antena GPS añadida, diseñada especialmente. Además,
cualquier antena GPS instalada dentro de la carcasa del teléfono se
resentirá normalmente de varios problemas de recepción. Así, por
ejemplo, la protección electromagnética instalada en el interior de
la carcasa del teléfono, y en la propia carcasa, puede provocar
problemas de recepción. El ajuste de la protección electromagnética
para alojar la antena GPS puede exigir considerables modificaciones
en el diseño del dispositivo y conllevar la necesidad de someterlo a
nuevas pruebas. Incluso la mano del usuario del teléfono
inalámbrico podría interferir con la recepción de la antena GPS
interna, al sujetar el usuario la carcasa del teléfono. Además, la
incorporación de una antena adicional, con sus circuitos asociados,
al teléfono inalámbrico supone un incremento en los costes y una
mayor complejidad en el diseño.
Una segunda opción consiste en añadir capacidad
GPS a un teléfono móvil forzando la antena con la que cuenta
actualmente el dispositivo para adecuarla a la recepción de la banda
de la señal GPS. Así, por ejemplo, podría construirse una antena de
doble banda normal para la recepción de una señal de SCP en
aproximadamente 1.900 MHz y una señal celular en aproximadamente
800 MHz. En consecuencia, podría ser posible que la antena de doble
banda existente fuera apta para recibir una señal GPS en
aproximadamente 1.575 MHz. Sin embargo, la señal GPS se encuentra
en una frecuencia no resonante para la antena de doble banda, de
modo que la señal GPS recibida no sería suficientemente óptima, y
la transferencia de la señal resultaría defectuosa. En este sentido,
los sistemas de antena de doble banda conocidos no son aptos para
recibir una señal GPS con la potencia y la calidad suficientes para
implementar funcionalidad de posicionamiento GPS lo bastante robusta
en un teléfono móvil.
Una tercera opción es la de añadir capacidad GPS
a un teléfono móvil utilizando una antena de triple banda. La
antena de triple banda está construida para recibir las frecuencias
de comunicación móvil, SCP y GPS, por ejemplo. Aunque una antena de
este tipo permite la recepción de la señal GPS, suele ocurrir que,
debido a las limitaciones del diseño de la antena, éstas
normalmente comprometen el rendimiento de la comunicación celular o
de SCP, o ambas. Además, el uso de una antena de triple banda añade
unos costes considerables a la antena.
En la disposición de filtro multibanda de la
solicitud de patente inglesa
GB-2.347.292-A, se reciben las
señales de tres bandas distintas a través de un conmutador
controlado de acuerdo con un modo de funcionamiento de un
dispositivo de comunicación.
En la patente estadounidense
US-5.815.804-A se revela también el
uso de un conmutador controlado mediante un voltaje de control de
conmutación para recibir señales de dos bandas diferentes.
La patente estadounidense
US-5.969.582-A revela un circuito de
adaptación de impedancias para un amplificador de potencia
multibanda.
Las disposiciones que se revelan en estos
documentos no están diseñadas para la recepción de señales GPS.
\newpage
En consecuencia, sigue existiendo la necesidad
de añadir capacidad de localización de posicionamiento GPS en un
teléfono móvil mediante un sistema robusto y económico. Es más,
sería deseable que la capacidad de localización de posicionamiento
GPS pudiera aportarse mediante sistemas útiles y, al mismo tiempo,
estéticos.
El presente invento soluciona en gran medida las
desventajas de los sistemas y los métodos convencionales para
proporcionar una antena habilitada con el sistema de posicionamiento
global (GPS) en un dispositivo de comunicación inalámbrica.
En las reivindicaciones independientes se
describen un dispositivo de comunicación inalámbrica y un método
para proporcionar una antena habilitada con GPS según el presente
invento. Las formas de realización preferentes se describen en las
reivindicaciones dependientes.
En un ejemplo de forma de realización, se
presenta un sistema y un método para proporcionar una antena
habilitada con el sistema de posicionamiento global (GPS). La
antena habilitada con GPS puede utilizarse, por ejemplo, en un
dispositivo de comunicación inalámbrica como un teléfono móvil. El
dispositivo de comunicación inalámbrica podría incluir un módulo de
conmutación para conmutar selectivamente las señales de comunicación
entre la antena y uno de los varios circuitos de banda de
comunicaciones. Podría proporcionarse un circuito de adaptación de
impedancia, respectivamente, entre el módulo de conmutación y un
circuito de banda de comunicaciones concreto, para adaptar o
sintonizar la antena en el circuito de la banda de comunicaciones
concreto.
Una ventaja del presente invento es que habilita
una antena ya existente en un dispositivo de comunicación
inalámbrica y la adapta para la recepción robusta de señales de
banda GPS. La utilización de la antena de comunicaciones ya
existente para proporcionar una señal GPS constituye una forma
rentable y eficiente de aportar funcionalidad de localización de
posicionamiento GPS a un dispositivo de comunicación inalámbrica. Es
más, la estética del teléfono no se ve afectada, dado que se
elimina la necesidad de una antena GPS adicional. La adaptación de
una antena existente libera espacio en el interior del dispositivo
de comunicación inalámbrica, un espacio que en caso contrario
debería reservarse para una antena GPS adicional e interna. Además,
dado que la antena actual se extiende desde el dispositivo de
comunicación inalámbrica, el presente invento se beneficia de una
mejora en la recepción de las señales de banda GPS.
Todas éstas y otras características y ventajas
del presente invento podrán apreciarse mejor revisando la
descripción detallada del invento, acompañada de las figuras
correspondientes, en las que los números de referencia corresponden
a las mismas piezas a lo largo de todo el texto.
En la figura 1 se ilustra un ejemplo de forma de
realización de un sistema de comunicación inalámbrica según el
presente invento;
En la figura 2A se muestran algunos componentes
de un ejemplo de forma de realización de un dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento;
En la figura 2B se muestran algunos componentes
de otro ejemplo de forma de realización de un dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento;
En la figura 3A se muestra un gráfico de una
respuesta de frecuencia según un ejemplo de forma de realización
del presente invento;
En la figura 3B se muestra un gráfico de una
respuesta de frecuencia según otro ejemplo de forma de realización
del presente invento;
En la figura 4 se muestran algunos componentes
de otro ejemplo de forma de realización de un dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento;
En la figura 5 se muestra un gráfico de
respuesta de frecuencia según otro ejemplo de forma de realización
del presente invento;
En la figura 6 se muestra un ejemplo de una red
de adaptación convencional;
En la figura 7 se muestra un ejemplo de un
circuito de conmutación convencional;
En la figura 8 se muestran algunos componentes
de otro ejemplo de forma de realización de un dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento;
En la figura 9 se muestran algunos componentes
de un ejemplo más de forma de realización del dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento;
En la figura 10 se muestran algunos componentes
de incluso otro ejemplo de forma de realización del dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento;
En la figura 11 se muestran algunos componentes
de otro ejemplo más de forma de realización del dispositivo de
comunicación inalámbrica según el presente invento.
En la figura 1 se ilustra un ejemplo de forma de
realización de un sistema de comunicación inalámbrica compuesto por
un dispositivo de comunicación inalámbrica 100 según el presente
invento. El dispositivo de comunicación inalámbrica 100 podría
consistir, por ejemplo, en un dispositivo de comunicación
inalámbrica manual, un teléfono móvil, un teléfono para vehículos,
un teléfono celular o de los servicios de comunicaciones personales
(SCP), un teléfono inalámbrico, un ordenador portátil o cualquier
otro dispositivo informático equipado con un módem sin hilos, un
paginador o un asistente personal digital (PDA). El dispositivo
inalámbrico 100 podría ser digital o analógico, o una combinación
de ambos. Efectivamente, el presente invento abarca también otras
formas de dispositivos de comunicación inalámbrica conocidos por
los expertos en la técnica.
El dispositivo de comunicación inalámbrica 100
incluye una antena 110. La antena 110 está estructurada para
transmitir y recibir señales de comunicaciones inalámbricas. En la
figura 1, la antena 110 es bidireccional respecto a una estación
base 120. La estación base 120 podría ser, por ejemplo, cualquiera
de entre una diversidad de estaciones base 120 de una red de
comunicaciones inalámbricas. La antena 110 es una antena de
comunicación al menos unidireccional, con uno o más satélites, por
ejemplo el satélite 130. El satélite 130 podría ser, por ejemplo,
alguno de entre una variedad de satélites distintos, entre los
cuales una constelación de satélites del sistema de posicionamiento
global (GPS) y sus estaciones base terrestres.
En un ejemplo concreto, el dispositivo de
comunicación inalámbrica 100 es un teléfono inalámbrico equipado
con la antena 110 apta, por ejemplo, para recibir y transmitir
señales de comunicación inalámbrica en, como mínimo, dos bandas de
comunicaciones diferentes. Estas dos bandas podrían ser, por
ejemplo, la banda celular, una banda situada aproximadamente en los
800 MHz, y una banda de SCP, una banda situada aproximadamente en
los 1.900 MHz. En este ejemplo de forma de realización, la antena
110 es una antena de doble banda, ya existente, construida para
recibir y transmitir señales inalámbricas en ambas bandas: la
celular y la SCP. Se observará que sería posible acomodar un número
mayor o menor de bandas de comunicaciones mediante una selección
adecuada de las antenas conocidas y sus circuitos asociados. Así,
por ejemplo, el dispositivo inalámbrico podría construirse para que
utilizara únicamente la banda SCP, o podría construirse con
capacidad para recibir y transmitir en tres o más bandas de
comunicaciones. El presente invento contempla también la utilización
de otras bandas de comunicaciones inalámbricas conocidas por los
expertos en la técnica.
La antena 110 del dispositivo de comunicación
inalámbrica 100 está configurada para una recepción robusta de
señales de localización del posicionamiento, por ejemplo la señal
GPS del satélite 130. Sería ventajoso que la antena 110 fuera una
antena convencional conocida, por ejemplo una antena estándar de
doble banda. De esta forma, podría añadirse la función de
localización del posicionamiento GPS al dispositivo de comunicación
inalámbrica de una forma económica y conveniente.
En la figura 2A se muestra un circuito para una
recepción robusta de una señal GPS utilizando una antena de
comunicaciones convencional 110. El dispositivo de comunicación
inalámbrica 100 podría incluir, por ejemplo, la antena 110, un
diplexor 140, un primer duplexor de banda 150 (por ejemplo, una
banda celular), un segundo duplexor de banda 160 (por ejemplo,
banda SCP), un módulo de conmutación GPS 170 y un módulo GPS 175.
Como alternativa al diplexor 140, podría utilizarse conmutación
bidireccional (según se ilustra en la figura 9). Tal y como se
ilustra en la figura 2A, el módulo de conmutación 170 podría
incluir, por ejemplo, un conmutador 165. El módulo GPS 175 podría
incluir, por ejemplo, un módulo de adaptación de impedancias 180
acoplado a un amplificador con bajo nivel de ruidos (LNA) 190 para
GPS. Se observará que el circuito ilustrado en la figura 2A tiene
efectos meramente explicativos y que podrían añadirse otros
circuitos conocidos para construir un dispositivo de comunicaciones
funcional.
Según se ilustra en la figura 2A, la antena 110
está acoplada al diplexor 140. El diplexor 140 está acoplado al
primer duplexor de banda 150. El diplexor 140 también está acoplado
al módulo de conmutación 170. El módulo de conmutación 170 está
acoplado al segundo duplexor de banda 160. El módulo de conmutación
170 está acoplado también al módulo GPS 175. En un ejemplo de forma
de realización, el módulo de conmutación 170 está acoplado al
módulo de adaptación de impedancias 180 que, a su vez, está acoplado
al LNA 190 del GPS.
Aunque no se ilustra, el presente invento prevé
también la posibilidad de incluir componentes adicionales en el
dispositivo de comunicaciones inalámbricas 100. Así, por ejemplo,
podría acoplarse un procesador de señales GPS al LNA 190 del GPS.
En otro ejemplo, podrían acoplarse transmisores y/o receptores a los
duplexores 150, 160. Estos componentes adicionales son bien
conocidos por los expertos en la técnica, por lo que no van a
describirse de forma más detallada.
Normalmente, los diplexores se utilizan para
dirigir las señales de comunicación que responden a las bandas de
comunicaciones concretas que se están utilizando. Así, por ejemplo,
el diplexor 140 divide una señal recibida en la antena 110 entre un
canal SCP y un canal celular. En la figura 3A se ilustra un ejemplo
de respuesta de frecuencia compuesta 200 para el diplexor 140. La
respuesta de frecuencia 200 incluye una característica de filtro de
paso de banda baja 220 de un filtro de paso de banda baja y una
característica de filtro de paso de banda alta 220 de un filtro de
paso de banda alta del diplexor 140. La característica de filtro de
paso de banda baja 210 se ilustra con una frecuencia de corte de
aproximadamente 1.000 MHz y está diseñada para dejar pasar la banda
celular. La característica de filtro de paso de banda alta 220 se
ilustra con una frecuencia de corte de aproximadamente 1.600 MHz y
está diseñada para dejar pasar la banda SCP. Se observará que las
frecuencias de corte pueden ajustarse para adaptarse a aplicaciones
determinadas, y que es posible utilizar otras frecuencias de corte
para otras bandas de comunicaciones. La característica de filtro de
paso de banda alta 220 está diseñada para dejar pasar, con un
cierto nivel de atenuación aceptable, una señal de la banda
GPS.
Durante el funcionamiento, la antena 110 recibe
una señal de comunicaciones inalámbricas procedente de al menos una
banda de comunicaciones inalámbricas. El diplexor 140 divide la
señal de comunicación inalámbrica en al menos una primera señal y
una segunda señal. La primera señal se filtra a través del filtro de
paso de banda baja del diplexor 140, y a continuación se acopla al
primer duplexor de banda 150. La segunda señal se filtra a través
del filtro de paso de banda alta del diplexor 140 y a continuación
se acopla al módulo de conmutación 170.
En un ejemplo de forma de realización, si la
señal de comunicaciones inalámbricas incluye, por ejemplo, señales
de comunicaciones de banda celular, entonces el filtro de paso de
banda baja deja pasar las señales de comunicaciones de banda
celular hasta el primer duplexor de banda 150. El primer duplexor de
banda 150 podría acoplarse entonces a la señal de comunicaciones de
la banda celular entrante en, por ejemplo, un receptor celular (que
no se ilustra). Además, el filtro de paso de banda baja bloquea las
bandas de frecuencias más elevadas y no deja que lleguen al primer
duplexor 150.
Si la señal de comunicación inalámbrica incluye,
por ejemplo, señales de comunicaciones de banda SCP, entonces el
filtro de paso de banda alta del diplexor 140 deja pasar las señales
de comunicaciones de la banda SCP hasta llegar al segundo duplexor
de banda 160 a través del módulo de conmutación 170. Si la señal de
comunicación inalámbrica incluye, por ejemplo, señales de la banda
GPS, entonces el filtro de paso de banda alta deja pasar, con
cierto volumen de atenuación, las señales de banda GPS hasta llegar
al módulo GPS 175 a través del módulo de conmutación 170. En un
ejemplo de forma de realización, la atenuación está provocada, en
parte, porque la antena 110 es una antena real de doble banda que
no se optimizó originalmente para la banda GPS.
En el módulo GPS 175, el módulo de adaptación de
impedancias 180 proporciona una adaptación de la impedancia que se
sintoniza para la banda GPS. La señal GPS se amplifica a
continuación en el LNA 190 del GPS antes de ser procesada por los
circuitos convencionales del GPS (que no se ilustran). El filtro de
paso de banda alta también bloquea las bandas de frecuencia más
bajas.
El dispositivo de comunicación inalámbrica opera
nominalmente con el módulo de conmutación 170 acoplando el diplexor
140 al duplexor 160. Sin embargo, en tiempos o intervalos elegidos,
podría ser deseable obtener información sobre localización del
posicionamiento. Así, por ejemplo, la información sobre el
posicionamiento podría ser útil cuando un usuario marca el número
de un servicio de emergencia. El dispositivo inalámbrico podría
también hacer funcionar una aplicación, por ejemplo una aplicación
cartográfica, para la que suele requerirse periódicamente
información de localización del posicionamiento. En otro ejemplo, un
usuario podría solicitar al dispositivo inalámbrico información
sobre localización del posicionamiento. Se observará que existen
muchas aplicaciones posibles para un dispositivo de comunicación
inalámbrica en las que la información sobre localización del
posicionamiento resulta útil.
Ante la posibilidad de que sea necesario
localizar el posicionamiento, los circuitos de control (que no se
ilustran) conmutarán el módulo de conmutación 170 para acoplar la
antena 110 al módulo GPS 175. Cuando se configure de esta forma, la
antena recibirá la señal de la banda GPS en aproximadamente 1.575
MHz y la transmitirá al módulo GPS 175. Dado que la antena 110 es,
por ejemplo, una antena de doble banda sintonizada para recibir en
aproximadamente 800 MHz y en aproximadamente 1.900 MHz, la señal GPS
situada en aproximadamente 1.575 MHz no encuentra correspondencia.
En consecuencia, el módulo de adaptación 180 contiene circuitos de
adaptación que contribuyen a una mayor correspondencia de la
impedancia entre el módulo GPS 175 y la antena 110. De esta forma,
el LNA 190 del GPS podría recibir una señal GPS de mayor calidad y
más robusta.
En otro ejemplo de forma de realización, la
respuesta 200 de frecuencia compuesta existente en el diplexor 140
puede adaptarse para dejar pasar, con una menor atenuación, la banda
GPS. Así, la característica de filtro de paso de banda alta 220
podría modificarse cambiando la frecuencia de corte de los, por
ejemplo, aproximadamente 1.600 MHz a, por ejemplo, los
aproximadamente 1.400 MHz, según se ilustra mediante la
característica adaptada 230 en la figura 3A. La característica
adaptada 230 podría también disponer de otros parámetros
diferenciadores, como una pendiente de atenuación diferente 235. En
consecuencia, la banda GPS será atenuada incluso en menor medida
por la característica de filtro de paso de banda alta 230 adaptada
que por la característica de filtro de paso de banda alta 220. Así,
por ejemplo, como consecuencia de rebajar la frecuencia de corte de
aproximadamente 1.600 MHz (como en un diplexor normal celular/SCP),
hasta aproximadamente 1.400 MHz, la banda GPS en aproximadamente
1.575 MHz se atenúa menos por la acción del diplexor 140, de
aproximadamente -1,3 dB hasta aproximadamente -0,3 dB.
En la figura 2B se ilustra otro ejemplo de un
circuito para la recepción robusta de una señal GPS utilizando una
antena de comunicaciones convencional 110. El circuito es parecido
al circuito ilustrado en la figura 2A, salvo que el diplexor 140
divide una señal recibida en la antena 110 entre un canal SCP o un
canal celular/GPS. En consecuencia, el módulo de conmutación 170 se
encuentra en el canal celular/GPS. En la figura 3B se ilustra otro
ejemplo de respuesta de frecuencia 220 del diplexor 140. En este
ejemplo, la característica de filtro de paso de banda baja 210 del
filtro de paso de banda baja del diplexor 140 se amplía hasta
frecuencias más altas, con el fin de incluir la banda GPS en
aproximadamente 1.575 MHz. En consecuencia, el filtro de paso de
banda baja del diplexor 140 deja pasar las señales de la banda GPS o
las señales de la banda GPS con un pequeño volumen de atención
hasta el canal celular/GPS.
En la figura 4 se ilustran componentes
seleccionados de otro ejemplo de forma de realización del
dispositivo de comunicación inalámbrica 100 según el presente
invento. El dispositivo de comunicación inalámbrica 100 podría
incluir, por ejemplo, la antena 110, el primer duplexor de banda
150, el segundo duplexor de banda 160, el módulo GPS 175 y un
triplexor 240. El triplexor 240 acopla la antena 110 al primer
duplexor de banda 150, al segundo duplexor de banda 160 y al módulo
GPS 175.
En otro ejemplo, el dispositivo de comunicación
inalámbrica 100 podría proporcionar un módulo de adaptación de
impedancias 300, 310 para cada derivación del circuito
correspondiente a la banda de comunicaciones respectiva. Así, por
ejemplo, en la figura 11 se ilustra un módulo 300 de adaptación de
impedancias dispuesto en la primera derivación del circuito de la
banda de comunicaciones y acoplado al triplexor 240 y al primer
duplexor de banda 150. Además, se dispone un módulo 310 de
adaptación de impedancias en la segunda derivación del circuito de
la banda de comunicaciones, que se acopla con el triplexor 240 y el
segundo duplexor de banda 160. Los módulos de adaptación de
impedancias 300, 310 proporcionan unos circuitos que sintonizan o
adaptan la antena 110 al circuito de la banda de comunicaciones
específica. Así, por ejemplo, el módulo de adaptación de impedancias
300 sintoniza efectivamente la antena 110 con la primera banda de
comunicaciones; y el módulo de adaptación de impedancias 310
sintoniza efectivamente la antena 110 con la segunda banda de
comunicaciones. En otro ejemplo, los módulos de adaptación de
impedancias 300, 310 proporcionan una adaptación compleja y
combinada entre la antena 110 y el circuito de banda de
comunicaciones concreto. En otro ejemplo más, los módulos 300, 310
de adaptación de impedancias son aptos para proporcionar una
transferencia máxima de energía entre la antena 110 y el circuito
de banda de comunicaciones concreto, o viceversa. Los módulos de
adaptación de impedancias 300, 310 podrían utilizar tecnologías
similares existentes para uso con el módulo de adaptación de
impedancias 180, con la salvedad de que los circuitos integrados en
los módulos de adaptación de impedancias 300, 310 están optimizados
para sus respectivos circuitos de bandas de comunicaciones.
En la figura 5 se ilustra un ejemplo de
respuesta de frecuencia 200 para el triplexor 240 que incluye una
característica de filtro de paso de banda baja 210 de un filtro de
paso de banda baja, una característica de filtro de paso de banda
alta 220 de un filtro de paso de banda alta y una característica de
filtro de paso de banda 250 de un filtro de paso de banda del
triplexor 240. La característica de filtro de paso de banda baja
210 se ilustra con una frecuencia de corte de, por ejemplo,
aproximadamente 1.000 MHz y se ha diseñado para dejar pasar, por
ejemplo, la banda celular. La característica de filtro de paso de
banda alta 220 se ilustra con una frecuencia de corte de, por
ejemplo, aproximadamente 1.600 MHz y está diseñado para dejar
pasar, por ejemplo, la banda SCP. La característica de paso de banda
alta 220 se ilustra con una frecuencia de corte de, por ejemplo,
aproximadamente 1.600 MHz y está diseñada para dejar pasar, por
ejemplo, la banda SCP. La característica de filtro de paso de banda
250 se centra, por ejemplo, en aproximadamente 1.575 MHz y está
diseñada para dejar pasar, por ejemplo, la banda GPS. Las
características 210, 220 y 250 podrían superponerse o no. El
presente invento prevé también la utilización de otras
características de filtro diseñadas para éstas y otras bandas de
comunicaciones inalámbricas.
Durante el funcionamiento, la antena 110 recibe
una señal de comunicaciones inalámbricas de al menos una banda de
comunicaciones inalámbricas. El triplexor 240 divide la señal de
comunicaciones inalámbricas 240 en al menos una primera señal, una
segunda señal y una tercera señal. La primera señal se filtra a
través del filtro de paso de banda baja del triplexor 240 y, a
continuación, se acopla al primer duplexor de banda 150. La segunda
señal se filtra a través del filtro de paso de banda alta del
triplexor 240 y, a continuación, se acopla al segundo duplexor de
banda 160. La tercera señal se filtra a través del filtro de paso de
banda del triplexor 240 y, a continuación, se acopla al módulo GPS
175. Este mecanismo de acoplamiento podría incluir también la
transformación de la impedancia para un rendimiento óptimo.
En un ejemplo de forma de realización, si la
señal de comunicaciones inalámbricas incluye, por ejemplo, señales
de comunicaciones de banda celular, entonces el filtro de paso de
banda baja del triplexor 240 dejará pasar las señales de
comunicaciones de banda celular hasta el primer duplexor de banda
150. Además, el filtro de paso de banda baja bloqueará las bandas
de frecuencia más altas e impedirá que lleguen hasta el primer
duplexor de banda 150.
Si la señal de comunicaciones inalámbricas
incluye, por ejemplo, señales de comunicación de banda SCP, entonces
el filtro de paso de banda alta dejará pasar las señales de
comunicaciones de banda SCP hasta el segundo duplexor de banda 160.
Además, el filtro de paso de banda alta bloqueará las bandas de
frecuencia más bajas para que no lleguen al segundo duplexor de
banda 160.
Si la señal de comunicaciones inalámbricas
incluye, por ejemplo, señales de banda GPS, entonces el filtro de
paso de banda dejará pasar las señales de banda GPS hasta el módulo
GPS 175. En un ejemplo de forma de realización, en el módulo GPS
175, el módulo de adaptación de impedancias 180 proporciona una
adaptación de la impedancia que se sintoniza para la banda GPS. La
señal GPS se amplifica a continuación en el LNA 190 del GPS, antes
de ser procesada en los circuitos GPS convencionales. Además, el
filtro de paso de banda bloqueará las bandas de frecuencia más
altas o más bajas para impedir que lleguen al módulo GPS 175.
En la figura 8 se ilustra otro ejemplo de forma
de realización en el que se utiliza un módulo de conmutación 260 en
lugar del triplexor 240 según el presente invento. La antena 110 se
acopla al primer duplexor de banda 150, al segundo duplexor de
banda 160 y al módulo GPS 175 a través del módulo de conmutación
260. El módulo de conmutación 260 podría controlarse mediante el
controlador principal (que no se ilustra) del dispositivo de
comunicación inalámbrica 100, por ejemplo, un procesador (es decir,
un módem de estación móvil o MEM). El módulo de conmutación 260
conmuta la señal recibida a través de la antena 110. Así, por
ejemplo, una señal de banda celular podría conmutarse al primer
duplexor de banda 150; una señal de banda SCP podría conmutarse al
segundo duplexor de banda 160; o una señal SCP podría conmutarse al
módulo GPS 175. Los circuitos de comunicación celular y los
circuitos de comunicación SCP podrían incluir, por ejemplo,
circuitos optimizados para adaptación a la señal de la banda, para
utilizarlos con las respectivas bandas.
En otro ejemplo, el dispositivo de comunicación
inalámbrica 100 podría proporcionar un módulo de adaptación de
impedancias 300, 310 para cada derivación del circuito
correspondiente a la respectiva banda de comunicaciones. Así, por
ejemplo, en la figura 10 se ilustra un módulo de adaptación de
impedancias 300, situado en la primera derivación del circuito de
banda de comunicaciones y acoplado al primer duplexor de banda 150 y
al conmutador tridireccional 270 del módulo de conmutación 260.
Según se ha descrito anteriormente, los módulos de adaptación de
impedancias 300, 310 podrían proporcionar circuitos que sintonizaran
o coincidieran con la antena 110 en el circuito de banda de
comunicaciones.
En la figura 9 se ilustra otro ejemplo de forma
de realización del dispositivo de comunicación inalámbrica 100
según el presente invento. En este ejemplo de forma de realización,
el dispositivo de comunicación inalámbrica 100 está configurado
para recibir una señal GPS o una señal de banda de comunicaciones
(por ejemplo, una señal de banda celular o una señal de banda SCP).
La antena 110 está acoplada al módulo GPS 175 y al duplexor de
banda de comunicaciones 290 a través del módulo de conmutación 260.
Opcionalmente, podría instalarse un módulo de adaptación de
impedancias (que no se ilustra) entre el duplexor de banda de
comunicaciones 290 y el módulo de conmutación 260. El módulo de
conmutación 260 podría incluir, por ejemplo, un conmutador
bidireccional 280. El módulo de conmutación 260 podría controlarse
a través de un controlador principal (que no se ilustra) del
dispositivo de comunicación inalámbrica 100, por ejemplo, un
procesador (es decir, un módem de estación móvil, o MEM). El módulo
de conmutación 260 conmuta la señal recibida a través de la antena
110. Así, si el dispositivo de comunicación inalámbrica es, por
ejemplo, un teléfono celular, entonces la señal de banda celular
podría conmutarse al duplexor de la banda de comunicaciones 290, o
una señal GPS podría conmutarse al módulo GPS 175. Los circuitos de
la banda de comunicaciones podrían incluir, por ejemplo, circuitos
optimizados para adaptación a la señal de la banda para utilizarlos
con la banda de comunicaciones.
Se observará que el módulo de adaptación 180 u
otros circuitos de adaptación podrían implantarse utilizando una
amplia variedad de circuitos. En la figura 6 se ilustra una de estas
posibilidades para implementar un circuito de adaptación. En la
figura 6, una entrada del modulo de adaptación 180 se acopla a un
primer inductor L_{1}. El primer inductor L_{1} se acopla a la
salida del módulo de adaptación 180 a través de un segundo inductor
L_{2}. El primer inductor L_{1} también se ha acoplado a una
potencia de voltaje V_{1} (por ejemplo, corriente eléctrica o
masa de chasis), a través de un condensador C_{1}. Dichos
circuitos de adaptación son bien conocidos en la técnica. El módulo
de adaptación 180 podría incluir otras variedades de circuitos de
adaptación y sus dobles equivalentes. Dichos circuitos de adaptación
podrían incluir también, por ejemplo, elementos pasivos y/o
elementos activos, tal y como conocen los expertos en la
técnica.
Se observará también que el módulo de
conmutación 170 podría implementarse según varias disposiciones de
circuitos. En la figura 7 se ilustra una de estas disposiciones del
módulo de conmutación 170 según el presente invento. Una entrada al
módulo de conmutación 170 se acopla al primer condensador C_{2}.
El primer condensador C_{2} se acopla a la potencia de voltaje
V_{2} (por ejemplo, voltaje suministrado por batería) a través de
un primer inductor L_{3}. El primer condensador C_{2} también
está acoplado a dos derivaciones de salida. En una primera
derivación del circuito, el primer condensador C_{2} está acoplado
a un primer diodo D_{1}. El primer diodo D_{1} está acoplado a
la primera salida a través de un segundo condensador C_{3}. El
primer diodo D_{1} está acoplado a una primera señal de control a
través de un segundo inductor L_{4}. En una segunda derivación
del circuito, el primer condensador C_{2} está acoplado a un
segundo diodo D_{2}. El segundo diodo D_{2} está acoplado a la
segunda salida a través de un tercer condensador C_{4}. El segundo
diodo D_{2} está acoplado también a una segunda señal de control
a través de un tercer inductor L_{5}. Brevemente, la primera
señal de control y la segunda señal de control proporcionan las
diferencias de potencia necesarias a lo largo de los diodos
D_{1}, D_{2}, que activan o desactivan cada uno de los diodos
D_{1}, D_{2} (es decir, un circuito aproximadamente corto o un
circuito aproximadamente abierto). El módulo de conmutación 170
podría implementar otras variaciones y ejemplos de circuitos de
conmutación conocidos por los expertos en la técnica.
Así, se ha visto que se presenta un sistema y un
método para proporcionar una antena habilitada con GPS. Los
expertos en la técnica sabrán apreciar que el presente invento puede
materializarse en otras formas de realización que no son las
preferentes que se han descrito en este texto a efectos meramente
ilustrativos y no limitativos, estando limitado el presente invento
únicamente por las reivindicaciones que se presentan a continuación.
Se observa que cualquier forma equivalente a las formas de
realización específicas incluidas en esta descripción también
podría ser una forma de poner en práctica el presente invento.
Claims (19)
1. Dispositivo de comunicación inalámbrica (100)
para proporcionar una antena habilitada con GPS, comprendiendo
dicho dispositivo: una antena (110); un triplexor (240) acoplado a
la antena (110) en el puerto de la antena del triplexor, y
caracterizándose por el hecho de que el triplexor comprende:
un filtro de paso de banda baja acoplado al puerto de la antena del
triplexor y provisto de una característica de filtro de paso de
banda baja (210) para dejar pasar las señales de la primera banda
de comunicaciones inferiores a una primera frecuencia de corte de
aproximadamente 1.000 MHz hacia un primer puerto; un filtro de paso
de banda alta acoplado al puerto de la antena del triplexor y
provisto de una característica de filtro de paso de banda alta (220)
para dejar pasar las señales de la segunda banda de comunicaciones
superiores a una segunda frecuencia de corte de aproximadamente
1.600 MHz hasta un segundo puerto; y un filtro de paso de banda
acoplado al puerto de la antena del triplexor y provisto de una
característica de filtro de paso de banda (250) para dejar pasar las
señales del GPS (sistema de posicionamiento global) situadas en
aproximadamente 1.575 MHz hasta un tercer puerto; y comprendiendo
además dicho dispositivo de comunicación inalámbrica un primer
circuito de adaptación de impedancias (300) acoplado a un primer
duplexor (150) y al primer puerto del triplexor (240); un segundo
circuito de adaptación de impedancias (310) acoplado a un segundo
duplexor (160) y al segundo puerto del triplexor (240); y un tercer
circuito de adaptación de impedancias (180) acoplado a los circuitos
del GPS (sistema de posicionamiento global) (190) y al primer
puerto del triplexor (240); en el que el primer duplexor (150) es
apto para recibir y transmitir las señales de la primera banda de
comunicaciones; y en el que el segundo duplexor (160) es apto para
recibir y transmitir las señales de la segunda banda de
comunicaciones; y en el que los circuitos GPS (175) son aptos para
recibir señales GPS.
2. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el primer circuito de
adaptación de impedancias (300) sintoniza efectivamente la antena
(110) para los circuitos de la primera banda de comunicaciones
conectados al primer duplexor (150).
3. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el segundo circuito de
adaptación de impedancias (310) sintoniza efectivamente la antena
(110) para los circuitos de la segunda banda de comunicaciones
conectados al segundo duplexor (160).
4. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el tercer circuito de
adaptación de impedancias (180) sintoniza efectivamente la antena
(110) para los circuitos GPS (175).
5. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el primer circuito de
adaptación de impedancias (300) se adapta combinada y conjuntamente
a la antena (110) y al segundo circuito de banda de comunicaciones
conectado al primer duplexor (150).
6. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el segundo circuito de
adaptación de impedancias (310) se adapta combinada y conjuntamente
a la antena (110) y al segundo circuito de banda de comunicaciones
conectado al segundo duplexor (160).
7. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el tercer circuito de
adaptación de impedancias (180) se adapta combinada y conjuntamente
a la antena (110) y al circuito GPS
(175).
(175).
8. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el primer circuito de
adaptación de impedancias (300) es apto para facilitar una máxima
potencia de transferencia entre la antena (110) y los circuitos de
la primera banda de comunicaciones conectados al primer duplexor
(150) o para facilitar una máxima potencia de transferencia entre
los circuitos de la primera banda de comunicaciones y la antena
(110).
9. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el segundo circuito de
adaptación de impedancias (310) es apto para facilitar una máxima
potencia de transferencia entre la antena (110) y un segundo
circuito de banda de comunicaciones conectado al segundo duplexor
(160), o para facilitar una máxima potencia de transferencia entre
el circuito de la segunda banda de comunicaciones y la antena
(110).
10. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el tercer circuito de
adaptación de impedancias (180) es apto para facilitar la máxima
potencia de transferencia entre la antena (110) y el circuito de
GPS (175).
11. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el primer duplexor (150)
incluye circuitos de banda de comunicaciones celulares con una
frecuencia central situada aproximadamente en 800 MHz.
12. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que el segundo duplexor
(160) incluye circuitos de la banda de comunicaciones de los
servicios de comunicaciones personales SCP con una frecuencia
central de aproximadamente 1.900 MHz.
\newpage
13. El dispositivo de comunicación inalámbrica
(100) según la reivindicación 1, en el que los circuitos GPS (175)
incluyen también un amplificador con bajo nivel de ruidos LNA (190)
acoplado al tercer circuito de adaptación de impedancias (180).
14. Un método para proporcionar una antena
habilitada para el sistema de posicionamiento global GPS en un
dispositivo de comunicación inalámbrica (100), caracterizado
por los pasos siguientes: la recepción, a través de una antena
(110) acoplada al triplexor (240), de una señal de comunicación
inalámbrica comprendida por una señal de una primera banda de
comunicaciones, una señal de una segunda banda de comunicaciones y
una señal de banda GPS del sistema de posicionamiento global; el
acoplamiento selectivo de la primera señal de la banda de
comunicaciones recibida al primer duplexor (150) a través del filtro
de paso de banda baja del triplexor (240), en el que el filtro de
paso de banda baja tiene una característica de filtro de paso de
banda baja (210) que le permite dejar pasar la primera señal de la
banda de comunicaciones inferior a una primera frecuencia de corte,
de aproximadamente 1.000 MHz; el acoplamiento selectivo de la
segunda señal de banda de la banda de comunicaciones recibida a un
segundo duplexor (160) a través de un filtro de paso de banda alta
del triplexor (240), en el que el filtro de paso de banda alta
tiene una característica de filtro de paso de banda alta (220) que
le permite dejar pasar la señal de la segunda banda de
comunicaciones superior a la segunda frecuencia de corte, de
aproximadamente 1.600 MHz; la adaptación de la impedancia entre la
antena (110) y el circuito GPS (175); la adaptación de la
impedancia entre la antena (110) y el primer duplexor (150); y la
adaptación de la impedancia entre la antena (110) y el segundo
duplexor (160).
15. El método según la reivindicación 14, en el
que el paso de adaptación de la impedancia entre la antena (110) y
el circuito GPS (175) incluye el paso de adaptación de la impedancia
entre la antena (110) y el circuito GPS (175) utilizando un
circuito de adaptación de GPS (180).
16. El método según la reivindicación 14, en el
que el paso de adaptación de la impedancia entre la antena (110) y
el primer duplexor (150) incluye el paso de adaptación de la
impedancia entre la antena (110) y el primer duplexor (150)
utilizando un primer circuito de adaptación de impedancias (300)
acoplado entre el triplexor (240) y el primer duplexor (150).
17. El método según la reivindicación 14, en el
que el paso de adaptación de la impedancia entre la antena (110) y
el segundo duplexor (160) incluye el paso de adaptación de la
impedancia entre la antena (110) y el segundo duplexor (160)
utilizando un segundo circuito de adaptación de impedancias (310)
acoplado entre el triplexor (240) y el segundo duplexor (160).
18. El método según la reivindicación 14, en el
que el primer circuito de adaptación de la impedancia (300) es un
primer circuito de adaptación compleja y combinada.
19. El método según la reivindicación 14, en el
que el segundo circuito de adaptación de la impedancia (310) es un
segundo circuito de adaptación compleja y combinada.
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