MX2011004312A - Antena adaptable de montaje en cuerpo con superficie independiente. - Google Patents

Abstract

Una antena de superficie independiente que opera consistente e independientemente de un material de su superficie de montaje; la antena incluye un plano de tierra que tiene un perímetro exterior, un elemento de antena que tiene una porción flotante y una porción no flotante; la porción no flotante se fija en una orientación generalmente paralela por encima de un extremo del plano de tierra, y la porción flotante se extiende más allá del perímetro exterior del plano de tierra; la antena también incluye un recinto que comprende una porción superior y una porción inferior, el recinto dimensionado para encapsular generalmente el plano de tierra y el elemento de antena.

Description

ANTENA ADAPTABLE DE MONTAJE EN CUERPO CON SUPERFICIE INDEPENDIENTE CAMPO DE LA INVENCION La presente invención generalmente se refiere a antenas adaptables. De manera más particular, la presente invención se refiere a antenas adaptables de montaje en cuerpo multi-banda que exhiben características de alto rendimiento independiente de la superficie sobre la cual está montada la antena.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El desempeño de una antena típica se puede ver muy afectado por la superficie sobre la cual está montada. Por lo tanto, la mayoría de los diseños de antena toman en cuenta el material de la superficie sobre la cual se montará la antena. Por ejemplo, una antena típica que será colocada sobre una caja de metal puede ser diseñada para desempeño óptimo sabiendo que la caja de metal afectará la operación de la antena. No obstante, si esa misma antena es colocada sobre una caja de madera, o en espacio libre, la antena operará en una forma muy diferente, no óptima.

Además, las antenas adaptables en metales, en general, tienden a proporcionar un desempeño relativamente pobre con eficiencias muy débiles (menos del 40%) . En contraste, las antenas de parche muestran buenos números de eficiencia al mismo tiempo que son muy adaptables, pero sufren del inconveniente de que las ganancias pico usualmente son más elevadas que 4 o 5 dBi . Dicha ganancia pico ocasiona problemas para propósitos de cumplimiento FCC. La ganancia pico de las antenas de parche se puede reducir al reducir sus eficiencias, de manera que las antenas de parche tienen un desempeño muy pobre. El diseño de antenas multi-banda también es un gran reto para las antenas de parche. Las antenas de parche no son omni-direccionales y no son favorecidas en aplicaciones donde la potencia RF necesita ser distribuida de forma adecuada ¦ en todas las direcciones .

Por lo tanto, para aplicaciones que requieren operación multi-banda de alto-desempeño, las antenas de parche de usualmente no son una opción. Incluso más difíciles son esas mismas aplicaciones donde la antena puede estar montada en una variedad de materiales de superficie.

SUMARIO DE LA INVENCION En una modalidad, la presente invención es una antena de montaje en cuerpo adaptable multi-banda de superficie independiente que brinda un desempeño óptimo en cualquier superficie determinada. La antena incluye un plano de tierra, y un elemento de antena que tiene una porción flotante y una porción no flotante. La porción no flotante está adyacente y por encima de un extremo del plano de tierra, y la porción flotante no está adyacente al plano de tierra. La antena también incluye un recinto que tiene una porción superior y una porción inferior, la porción inferior incluye una proyección que forma un espacio para recibir la porción flotante del elemento de antena.

En otra modalidad, la antena de la presente invención opera consistente e independientemente de un material de la superficie de montaje e incluye un plano de tierra que tiene un perímetro exterior; un elemento de antena que tiene una porción flotante y una porción no flotante, incluyendo una traza de antena que tiene un brazo de banda alta y un brazo de banda baja. La porción no flotante está fija en una orientación generalmente paralela por encima de un extremo del plano de tierra, y la porción flotante se extiende más allá del perímetro exterior del plano de tierra. La antena también incluye un bloque vía colocado entre el plano de tierra y el elemento de antena, incluyendo al menos una vía orientada generalmente perpendicular al elemento de antena, en donde al menos una vía está cerca del brazo de banda baja de la traza de antena, y una pastilla de tierra unida al plano de tierra en proximidad sin contacto al brazo de banda alta de la traza de antena. La antena también incluye un recinto que comprende una porción superior y una porción inferior, el recinto dimensionado para encapsular generalmente el plano de tierra y el elemento de antena, y en donde la porción inferior del recinto incluye una proyección que forma un espacio para recibir la porción flotante del elemento de antena .

Modalidades de la presente invención también incluyen métodos para montar una antena a una superficie de montaje, incluyendo los pasos de montar un plano de tierra adyacente a la superficie de montaje, colocar un elemento de antena en un plano sustancialmente paralelo a, y por encima del plano de tierra, de manera que una porción del elemento de antena es adyacente al plano de tierra y la superficie de montaje, y una porción de la antena no es adyacente al plano de tierra y la superficie de montaje.

El sumario anterior de las diversas modalidades de la invención no pretende describir cada modalidad ilustrada o cada implementación de la invención. Las figuras en la siguiente descripción detallada ejemplifican de manera más particular estas modalidades.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se puede entender de manera más completa en consideración de la siguiente descripción detallada de diversas modalidades de · la invención en conexión con las figuras acompañantes, las cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva superior de una antena de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 2 es una vista en elevación lateral derecha de la antena de la figura 1; La figura 3 es una vista en partes de una modalidad de la antena de la figura 1; La figura 4 es una vista en sección transversal de una modalidad de la antena de la figura 1; · La figura 5 es una vista en perspectiva de una antena de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 6 es una vista inferior de una antena de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 7a es una vista en perspectiva del lado izquierdo de un elemento de antena colocado sobre un plano de tierra, de una modalidad de la invención; La figura 7b es una vista superior de componentes del ensamble de conector, un bloque vía, un elemento de antena, y un plano de tierra de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 8 es una vista en perspectiva de un elemento de antena colocado sobre un plano de tierra, de una modalidad de la invención; La figura 9 es una vista en perspectiva de un elemento de antena colocado sobre un plano de tierra, de una modalidad de la invención; La figura 10 es una vista en perspectiva de la antena de la figura 1 montada en el lado de una estructura; La figura 11 es una vista en perspectiva de la antena de la figura 1 montada encima de una estructura; La figura 12 es un gráfico de un patrón de ganancia acimutal 3D de la antena de la figura 3; La figura 13 es un gráfico de un patrón de ganancia 3D en una primera elevación de la antena de la figura 3; La figura 14 es un gráfico de un patrón de ganancia 3D en una segunda elevación de la antena de la figura 3; La figura 15 es un gráfico de eficiencia de la antena de la 'figura 1 utilizando un cable pequeño regular; La figura 16 es un gráfico de eficiencia de la antena de la figura 1 utilizando un cable de 1.2m; La figura 17 es un gráfico de eficiencia de la antena de la figura 1 en dBi; La figura 18 es un gráfico de un patrón de ganancia acimutal 3D de la antena de la figura 8; La figura 19 es un gráfico de un patrón de ganancia 3D en una primera elevación de la antena de la figura 8 ; La figura 20 es un gráfico de un patrón de ganancia 3D en una segunda elevación de la antena de la figura 8; La figura 21 es una vista en partes de otra modalidad de la antena de la figura 1, incluyendo una pastilla de tierra; La figura 22 es una vista en elevación superior de un elemento de antena colocado sobre un plano de tierra e incluyendo una pastilla de tierra, de la antena de la figura 7a; La figura 23 es una vista en partes de otra modalidad de la antena de la figura 1, incluyendo un bloque vía sobre un plano de tierra de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 24 es una vista en perspectiva de una pastilla de tierra y un bloque vía sobre un plano de tierra de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 25 es otra vista en perspectiva de la modalidad de la antena de la figura 24; Las figuras 25a-d muestran vistas superior, lateral, frontal y en perspectiva de una cuña de soporte no conductora, de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 26 es una vista en perspectiva de una punta de contacto de resorte en un plano de tierra de una antena de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 27 es una vista en perspectiva de un recinto inferior con un montaje de metal de acuerdo con una modalidad de la invención; Las figuras 28-29 muestran una modalidad ejemplar de un recinto inferior de la antena de la figura 1, de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 30 muestra una vista en perspectiva de una modalidad de un recinto inferior de la antena de la figura 1, de acuerdo con una modalidad de la invención; y Las figuras 31a y 31b son una vista superior de una traza de antena colocada sobre un elemento de antena, de acuerdo con una modalidad de la invención.

Aunque la invención puede experimentar diversas modificaciones y formas alternativas, puntos específicos de la misma se han mostrado a manera de ejemplo en las figuras y se describirán a detalle. No obstante, se debería entender que la intención no es limitar la invención a las modalidades particulares descritas. Por el contrario, la intención es abarcar todas las modificaciones, equivalentes, y alternativas que caen dentro del espíritu y alcance de la invención conforme a lo definido por las reivindicaciones anexas .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, una modalidad ensamblada de la antena 100 se muestra en las figuras 1 y 2, mientras que una vista en partes de la antena 100 es proporcionada en la figura 3. En la modalidad mostrada, la antena 100 incluye un recinto 102, plano de tierra 104, elemento de antena 106, acoplador de soporte 108, ensamble de conector 110, y alambre de señal 112.

Tal como se muestra en las figuras 1-3 y 5-6, el recinto 102 generalmente puede ser rectangular, con una longitud L, ancho W y altura H, de manera que la longitud L es más larga que el ancho W. En algunas modalidades, tal como en la situación cuando la antena 100 va a ser utilizada en un espacio restringido, puede ser conveniente tener una altura minimizada H, donde la altura H es menor que el ancho W. En una modalidad ejemplar, la longitud L del recinto 102 es 95mm, el ancho W es 60mm, la altura H es 14mm, y altura de proyección es 19 mm. El recinto 102 puede ser hecho de cualquiera de una variedad de materiales, tal como uno de muchos tipos conocidos de plástico.

El recinto 102 incluye una porción superior 114 y una porción inferior 116. En una modalidad, la porción superior 114 incluye una superficie superior 118; la porción inferior 116 incluye un primer extremo 120, segundo extremo 122, pared inferior 123, superficie inferior 124, y en algunas modalidades, paredes laterales 126. La porción inferior 116 además define la abertura 127. En una modalidad ejemplar, la abertura 127 es de aproximadamente lOmm por 12mm, y está ubicada aproximadamente en el centro de la porción inferior 116.' El primer extremo 120 de la porción inferior de recinto 116 puede incluir la proyección 128 formada de la pared frontal 130, pared inclinada opcional 132, pared inferior 134, y una porción de paredes laterales 126. La proyección 128 atraviesa el primer extremo 120 en una dirección paralela al ancho W, y se proyecta hacia abajo y lejos de la superficie inferior 124. En una modalidad, la proyección 120 forma un ángulo T, el cual en una modalidad es 90°, con la pared inferior 123. En otras modalidades, la proyección 128 puede asumir otras formas, incluyendo una modalidad donde la pared frontal 130 se extiende más allá que aquélla mostrada en las figuras 1-3, y sin pared inclinada 132. En otras modalidades todavía, la proyección 128 puede no atravesar todo el ancho de la porción inferior 116, sino que solamente puede atravesar una porción del ancho W.

Haciendo referencia, a la figura 3, el plano de tierra 104 comprende una pieza de ' material conductor, rectangular, generalmente plano, y está dimensionado ara ajustarse dentro del recinto 102. En una modalidad, la longitud Lgp del plano de tierra 104 puede ser más corta que la longitud L del recinto inferior 116 de manera que ninguno, o solamente una porción, del plano de tierra 104 se proyecta más allá de la pared inferior 123 y sobre la proyección 128 (hacer referencia también a la figura 4 analizada con mayor detalle a continuación) . El plano de tierra 104 también puede formar la abertura 134 a través de la cual puede pasar el alambre de señal 112.

Haciendo referencia a las figuras 3 y 7a-9, en una modalidad, el elemento de antena 106 comprende un material conductor generalmente plano, tal como una traza de cobre, soportado por un material de soporte rígido, tal como un tablero de circuitos impresos (PCB). Un área de superficie del elemento de antena 106 puede ser significativamente más pequeña que un área de superficie del plano de tierra 104. Tal como se muestra en la figura 3, la antena 106 puede ser de forma generalmente rectangular, y atravesar todo o una porción del ancho W del recinto inferior 116.

En una modalidad multi-banda de la antena 100, el elemento de antena puede comprender una traza que tiene un brazo de banda alta 136 y un brazo de banda baja 138, con el brazo de banda baja siendo de cierta forma más grande en tamaño que el brazo de banda alta, dependiendo de las frecuencias de operación alta y baja. En algunas modalidades, la antena 106, aunque generalmente es rectangular, crea una forma en L. Tal como se muestra en las figuras 8-9, el elemento de antena incluyendo el brazo de banda alta 136 y el brazo de banda baja 138 del elemento de antena 106a puede variar en forma y ancho.

Haciendo referencia nuevamente a las figuras 3 y 8-9, el acoplador de soporte 108 es un dispositivo tipo cuña localizado entre el plano de tierra 104 y la antena 106, y fijo a ambos. En algunas modalidades, el acoplador de soporte 108 comprende un material aislante, un material dieléctrico, un material conductor, o una combinación de estos tres. Por ejemplo, en una modalidad, el acoplador de soporte 108 puede comprender piezas apiladas de tableros de circuitos impresos, u otros materiales aislantes rígidos. Modalidades dieléctricas, conductoras y de combinación del acoplador de soporte 108 se analizan con mayor detalle a continuación, y en referencia a las figuras 22-25.

Haciendo referencia a las figuras 2-4, y 7b el ensamble de conector 110 puede incluir un número de sujetadores, arandelas, juntas, y otras porciones de conector, de manera que éste puede aceptar una variedad de cables y alambres, incluyendo los cables RG178, RG174, o RG316, cables coaxiales estándar, cables micro-coaxiales, y asi sucesivamente. Aunque no es una lista exhaustiva, el ensamble de conector 110 puede comprender cualquiera de los siguientes estilos de conector: TNC R TNC, RA SMA (macho), SMA (macho), RAMCX (macho), RA MMCX (macho) RA SMA (hembra), y asi sucesivamente.- El alambre de señal 112 puede ser cualquiera de los tipos de alambres conductores de señales conocidos para uso con las antenas.

Haciendo referencia específicamente a las figuras 7a y 8, cuando se ensambla, el elemento de antena 106 se fija al plano de tierra 104 por medio del acoplador de soporte 108, de manera que el elemento de antena 106 es posicionado encima del plano de tierra 104 a una distancia D. La distancia D puede variar de modalidad a modalidad. El elemento de antena 106 también está posicionado con relación al plano de tierra 104 de manera que una porción del elemento de antena 106, la porción flotante 107, no queda posicionada . sobre el plano de tierra 104. Una porción del elemento de antena 106 que no está posicionada encima del plano de ' tierra 104, la porción flotante 107, se proyecta más allá de un extremo del plano de tierra 104 por una distancia OH. La distancia OH puede variar de modalidad a modalidad. En una modalidad, OH es una distancia de aproximadamente 3 mm. Las figuras 4 y 8-9 también muestran la posición relativa del elemento de antena 106/106a y el plano de tierra 104.

Haciendo referencia nuevamente a las figuras 3 y 4, cuando se ensambla, el piano de tierra 104 se asienta en la porción inferior 116 de manera que éste no se proyecta hacia el espacio formado por la proyección 128. No obstante, una porción del elemento de antena 106 se puede proyectar en el espacio formado por encima de la proyección 128, de manera que la pared de inclinación de proyección 132 está ubicada directamente debajo de la porción de antena 106. En una modalidad, la porción flotante 107 se extiende hacia el espacio definido por la proyección 128 por aproximadamente la distancia OH.

Además, cuando se ensambla, el ensamble de conector 110 conecta y asegura el plano de tierra 104 al recinto 102, el cual a su vez asegura el elemento de antena 106. El alambre de señal 112 se proyecta a través del ensamble de conector 112, a través de la abertura 134 para conexión al elemento de antena 106 y/o plano de tierra 104, dependiendo del diseño de antena particular y alambre de señal 112. La porción superior 114 se asienta sobre la porción inferior 116 del recinto 102 para formar una antena encerrada 100.

Haciendo referencia a las figuras 10 y 11, en operación, la antena 100 puede ser montada a una estructura tal como un encerramiento tipo caja de metal u otro material. En una aplicación, la antena 100 puede ser montada a un encerramiento que aloja medidores de utilidad, u otro equipo AMR o AMI .

Tal como se muestra en la figura 10, la antena 100 está montada al encerramiento 140 en una superficie de pared lateral 146. El encerramiento 140 incluye la superficie superior 142, superficie frontal 144, superficie lateral 1,46, primer borde superior 148 y segundo borde superior 150. En esta aplicación, y tal como se muestra, la antena 100 está posicionada sobre la superficie 146 del encerramiento 140. La pared inferior 123 es adyacente a la pared lateral 146 del encerramiento 140, de manera que la superficie inferior 124 de la porción inferior 116 es adyacente a una superficie de la pared lateral 146. Un agujero (que no se muestra) formado en la pared lateral del encerramiento 140 puede recibir una porción del ensamble de conector 110, y la antena 100 es asegurada al encerramiento 140 a través del agujero en el encerramiento 140, o a través de otro medio. Un alambre de señal externo puede ser alimentado desde el interior del encerramiento 140 a la antena 100 y ensamble de conector 110.

La antena 100 es posicionada en el encerramiento 140 adyacente al primer borde superior 148 de manera que la proyección 128 y la porción flotante 107 del elemento de antena 106, se proyectan más allá de la superficie lateral 146, y por encima de la superficie superior 142. La antena 100 es posicionada en el primer borde superior 148 de manera que la porción inferior 134 es adyacente a la superficie superior 142, mientras que la superficie inferior 124 es adyacente a la superficie lateral 146. Cuando se colocan de esta manera, los planos formados por las superficies superiores del plano de tierra 104 y el elemento de antena 106 generalmente son paralelos a la superficie 146. Además, la porción del elemento de antena 106 que se extiende más allá del plano de tierra 104, la porción flotante 107, también se extiende en una dirección vertical más allá de la superficie lateral 146 y la superficie superior 142 por aproximadamente la distancia OH.

Haciendo referencia a la figura - 11, en otra configuración de montaje, la antena 100 está montada a la superficie superior 142 del encerramiento 140. En esta configuración, la antena 100 está montada en el segundo borde superior 150 de manera que la porción flotante 107 se extiende más allá de la superficie superior 150, y cuelga sobre el encerramiento 140 por una distancia aproximadamente igual a la distancia OH.

Tal como se vuelve claro a través de la configuración de montaje mostrada en las figuras 10 y 11, la estructura particular del recinto 102, incluyendo la proyección 128, generalmente requiere que un usuario monte la antena 100 al encerramiento 140 para montarla en un borde del encerramiento 140. Esto asegura que una porción de la traza de elemento 106 se proyecte más allá del encerramiento 140. Si la antena 100 no' es montada en un borde del encerramiento 140, será difícil que un usuario monte de manera segura la antena 100 al encerramiento 140. Debido a esto, la estructura de la proyección 128 de manera inherente indica a un usuario cómo montar la antena 100, al mismo tiempo asegura que una porción del elemento de antena 106 se proyectará hacia el espacio libre.

En operación, la antena 100 funciona como una antena multi-banda, la cual en una modalidad significa operación de banda baja en el rango de 900-930 MHz, y operación de banda alta en el rango de 2.4-2.5 GHz. En una modalidad alternativa, la operación de banda baja se ubica en el rango de 870-875 MHz, y la operación de banda alta en el rango de 2.4-2.5 GHz. Operar a dichas frecuencias es ideal para aplicaciones automatizadas de lectura de medidor que involucran conexión en red punto a punto o punto a multi-punto, aunque se entenderá que la antena 100 puede ser operada en otras frecuencias, dependiendo de las necesidades de la aplicación particular. A diferencia de las antenas de parche conocidas típicas, la antena 100 opera más o menos similar a una antena omni-direccional, en el sentido en que la ganancia es menor que 3.5 dBi en ambas bandas operativas. Además, el diseño de la antena 100, y la naturaleza flotante de una porción del elemento de antena 106, establece que la antena 100 opere en una manera consistente, sin considerar la superficie sobre la cual está montada. Esto significa que, la VS R de la antena no cambia con respecto a la superficie de contacto o el ambiente.

Además, la antena 100 es significativamente más pequeña y más compacta en comparación con los estilos de antena de monopolo, dipolo estándar "patito de hule", que pueden ser utilizados en aplicaciones similares. Esto permite que la antena 100 sea utilizada en espacio o ubicaciones con altura restringida, sin sacrificar el desempeño, y al mismo tiempo, que cumpla con los requerimientos industriales.

Dicho desempeño es ilustrado por el patrón de ganancia 3Ds mostrado en las figuras 12-14, y los gráficos de eficiencia mostrados en las figuras 15-17. Las figuras 18-20 muestran el patrón de ganancia 3Ds para el elemento de antena 106a mostrado en las figuras 8 y 9.

Haciendo referencia ahora a las figuras 21-24, en otra modalidad de la antena 100, el desempeño puede ser mejorado a través del uso de una pastilla de tierra. EN la modalidad mostrada, el acoplador de soporte 108 incluye una pastilla de tierra 108a, la cual, en una modalidad es una estructura de metal rectangular que proporciona soporte estructural para el elemento de antena 106 y al mismo tiempo, de manera capacitiva acopla una porción del elemento de antena 106 con el plano de tierra 104. En una modalidad, la pastilla de tierra 108a puede tener 8mm de ancho por 15mm de largo, aunque las dimensiones exactas pueden variar dependiendo de las características operativas deseadas de la antena 100, incluyendo las frecuencias operativas, las ganancias deseadas, los requerimientos de potencia, y asi sucesivamente. Además, aunque en la modalidad mostrada la pastilla de tierra 108a comprende un material de metal conductor; se pueden utilizar otros materiales, incluyendo otros materiales dieléctricos, de manera que el efecto de acoplamiento capacitivo entre el elemento de antena 106 y el plano de tierra 104 es mejorado según se requiera.

En la modalidad mostrada, la pastilla de tierra 108a está ubicada debajo del brazo de banda alta 136 de la porción de antena 106, y encima del plano de tierra 104. La pastilla de tierra 108a está fija al plano de tierra 104 y al elemento de antena 106 de manera que proporciona soporte estructural con o sin un acoplador de soporte adicional 108 conforme a lo descrito previamente.

En operación, el efecto de acoplamiento capacitivo de la pastilla de tierra 108a en el brazo de banda alta 136 y el plano de tierra 104 mejora la naturaleza de superficie independiente de la antena 100 en el rango de operación de alta frecuencia, de manera que la antena 100 opera de manera consistente, sin considerar el material de superficie sobre el cual está montada. Un beneficio adicional de la modalidad de pastilla de tierra de la antena 100 es una reducción en el tamaño general, sin sacrificar las características de ganancia o eficiencia. Un beneficio adicional de la modalidad de pastilla de tierra de la antena 100 es que la ganancia pico de la antena puede ser controlada en la banda alta .

Haciendo referencia a la figura 23, en otra modalidad, la antena 100 incluye un acoplador de soporte 108 que incluye el bloque vía 108b. Similar a la pastilla de tierra 108a, el bloque vía 108b comprende una estructura tipo bloque que brinda soporte al elemento de antena 106, y proporciona acoplamiento capacitivo entre el elemento de antena 106 y el plano de tierra 104. No obstante, a diferencia de la pastilla de tierra 108a, el bloque vía 108b comprende dos materiales diferentes con diferentes propiedades eléctricas y está diseñado para mejorar la operación de banda baja de la antena 100.

De manera más específica, el bloque vía 108b comprende un material conductor o dieléctrico que forma múltiples vías verticales 160, o canales, que de manera capacitiva acoplan porciones del brazo de banda baja 138 de la antena 106 con el plano de tierra 104. Las porciones de no vía del bloque vía 108b pueden comprender un material aislante u otro material no conductor que rodea y soporta las vías 160, así como la antena 106.

En una modalidad, la pastilla de tierra 108a tiene dimensiones de aproximadamente 11.75mm de ancho por 8.5mm de largo por 2.8mm de alto. En diversas modalidades, las dimensiones pueden variar por +/- lmm. En esta modalidad, la pastilla de tierra 108a no entra en contacto con el plano de tierra 104. La pastilla de tierra 108a está ubicada debajo del brazo de banda alta de la antena. Esta configuración puede ayudar a estabilizar la banda alta de la antena 100 y contribuye a hacer que el desempeño de la antena sea independiente de la superficie de montaje.

Las vías 160 pueden ser distribuidas alrededor del bloque vía 108b de manera que el brazo de banda baja 138 de la antena 106 es. acoplado de manera capacitiva al plano de tierra 104 en múltiples ubicaciones distribuidas, sin acoplar de manera capacitiva todo el brazo de banda baja 138. Las vías 160 no contactan directamente las porciones conductoras del elemento de antena 106, de manera que una o más vías actúan en una manera puramente capacitiva. La antena particular mostrada tiene aproximadamente 5 vías, cada una porta una fracción del efecto de acoplamiento. Mientras más grande es el tamaño de la vía, más fuerte es el efecto de acoplamiento. Si se vuelven muy grandes o se acercan demasiado a la traza de antena entonces la vía puede tener un efecto adverso.

En algunas modalidades, " tal como aquellas mostradas en las figuras 24-25, y 25a-d, el acoplador de soporte 108 puede incluir una cuña no conductora, simple 108c para soportar el elemento de antena 106, y una pastilla de tierra 108a para soportar y acoplar de manera capacitiva el brazo de banda alta 136 al plano de tierra 104. La cuña no conductora 108c puede incluir puntas de sostén 162 que alinean el plano de tierra 104 al elemento de antena 106. En varias modalidades esa cuña 108c puede separar el elemento de antena 106 del plano de tierra 104 por una distancia de aproximadamente dos a cuatro mm. En una modalidad, la distancia entre el elemento de antena 106 desde el plano de tierra 104 es tres mm. En una modalidad, el elemento de antena 106 y el plano de tierra 104 comprenden tableros PCB con un grosor de aproximadamente 31 milésimas de pulgada. Tal como se conoce en la técnica, también se tienen contemplados tableros PCB con grosores alternativos.

En una modalidad, el acoplador de soporte 108 puede incluir un bloque vía 108b que tiene una vía 160 (tal como se muestra .en la figura 7b) para soportar y acoplar de manera selectivamente capacitiva el brazo de banda baja 138 al plano de tierra 104. En otras modalidades, el acoplador de soporte 108 puede comprender una combinación de una cuña de soporte simple, pastilla de tierra 108a, o bloque vía 108b, de manera que las características de superficie independiente son mejoradas a través de todas las bandas operativas .

La figura 26 muestra una modalidad del plano de tierra 104 con una punta de contacto de resorte 166 que conecta el elemento de antena 106 al cobre de tierra en el PCB inferior que forma el plano de tierra 104. En una modalidad, la punta de contacto de resorte 166 conecta la traza de antena del elemento de antena 106 al plano de tierra 104. La punta de contacto de resorte 166 puede comprender cualquier metal conductor apropiado y está configurada en una forma que suministra tensión física entre el plano de tierra 104 y el elemento de antena 106 suficiente para mantener el contacto entre los dos tableros PCB que comprenden el plano de tierra 104 y el elemento de antena 106. La punta de contacto de resorte 166 puede incluir aberturas de montaje 167 que pueden conectar la punta de contacto . de resorte 166 a cualquiera de una variedad de cuñas, por ejemplo, cuña no conductora 108c tal como se muestra en la figura 25a-d. Tal como se muestra en la figura 26, el plano de tierra 104 también puede incluir agujeros de paso 164 configurados para acoplarse con puntas de sostén 162 de la cuña 108c.

En una modalidad, la punta de contacto de resorte 166 es conductora y conecta la traza de antena en el elemento de antena 106 del tablero superior al piso de la antena en el plano de tierra 104 del tablero inferior. La porción superior de la punta de contacto de resorte 166 se conecta a la traza de antena y la porción inferior de la punta de contacto de resorte 166 se conecta al plano de tierra 104. Cuando los tableros son ensamblados juntos con una cuña, tal como otra capa PBC o un separador de Teflon, los componentes se ajustan de manera hermética y mantienen contacto eléctrico a través de la punta de contacto de resorte 166. La punta de contacto en la cual la Traza de Antena Forma un Bucle y se conecta al plano de tierra puede determinar la existencia de dos resonancias (una en la banda baja y una en la banda alta) y también la profundidad de las resonancias, es decir, la relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR) . Si el punto de contacto se aleja o acerca del piso, éste puede cambiar o perturbar los criterios de resonancia óptimos para la antena. La antena puede perder su naturaleza de banda dual si el punto de contacto no está ubicado de manera apropiada.

La figura 27 muestra una modalidad del ensamble de conector 110 que incluye un montaje de metal 200 que asegura el cable que contiene alambre de señal 112 al recinto inferior 116. El montaje de metal 200 puede funcionar como un mecanismo de montaje para asegurar la antena 100 a una superficie tal como aquellas mostradas en las figuras 10 y 11, y para guiar el cable del alambre de señal 112 dentro del ensamble.

En una modalidad, el montaje de metal 200 no es parte del plano de tierra 104 de la antena y no se conecta eléctricamente a la antena o al plano de tierra en forma alguna. Al aislar el montaje contra la antena, la antena se vuelve inmune a, o no cambia sus características con base en el tipo de superficie a la que está montada o el montaje de metal al que se conecta. Por lo tanto, la antena puede funcionar igual sobre superficies metálicas o no metálicas.

La figura 28 muestra una vista inferior de una modalidad ejemplar del recinto inferior 116. La figura 29 muestra una vista lateral cortada del recinto inferior 116 de la figura 28. La figura 30 muestra una vista en perspectiva de una modalidad ejemplar del recinto inferior 116 de la figura 28.

Las figuras 31a y 31b muestran una modalidad del elemento de antena 106 con un brazo de banda alta 136 y un brazo de banda baja 138. Las dimensiones mostradas en la figura 31a son a manera de ejemplo únicamente y no se debieran considerar una limitación. El elemento de antena 106 mostrado incluye una pluralidad de agujeros de paso 170 que pueden acoplarse con las puntas de sostén 162 de la cuña 108c conforme a lo mostrado en las figuras 24 y 25. En una modalidad alternativa, el elemento de antena 106 puede ser montado encima de un PCB de bloque vía 108b configurado con una pluralidad de vías verticales 160 tal como se muestra en la figura 23. Debido a que el brazo de banda baja 138 es más largo en longitud que el brazo de banda alta 136, entonces se logra un efecto más distribuido, o un efecto análogo de "pastilla de tierra", a través de las múltiples vías en lugar de un solo punto/región de una pastilla de tierra 108a. La serie de vías distribuidas no contacta directamente la traza que forma el brazo de banda baja 138.

En una modalidad, un brazo de banda alta 136 y un brazo de banda baja 138 pueden estar eléctricamente conectados con el alambre de señal 112 uniendo el alambre de señal 112 a uno o más postes o vías conductoras 172 que pasan a través de todo el grosor del elemento de antena 106, proporcionando un contacto eléctrico para el alambre de señal 112 y/o punta de contacto de resorte 166 para conectarse eléctricamente a los brazos de traza de antena.

Aunque la presente invención se ha descrito con respecto a las diversas modalidades, se entenderá que numerosos cambios insustanciales en configuración, arreglo o apariencia de los elementos de la presente invención se pueden realizar .sin apartarse del alcance pretendido de la presente invención. Por consiguiente, se pretende que el alcance de la presente invención sea determinado por las reivindicaciones tal como se establece.

Para propósitos de interpretar las reivindicaciones para la presente invención, expresamente se pretende que las disposiciones de la Sección 112, párrafo sexto de 35 U.S.C. no sean invocadas a menos que los términos específicos "medio para" o "paso para" sean recitados en una reivindicación.

Claims (17)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Una antena adaptable de superficie independiente para montarse a una superficie de montaje, que comprende : un plano de tierra que tiene un perímetro exterior ; un elemento de antena que tiene una porción flotante y una porción no flotante, en donde la porción no flotante está fija en una orientación generalmente paralela encima de un extremo del plano de tierra, y la porción flotante se extiende más allá del perímetro exterior del plano de tierra; un recinto que incluye una porción superior y una porción inferior, el recinto dimensionado para encapsular generalmente el plano de tierra y el elemento de antena; y en . donde la antena opera consistente e independientemente de un material de la superficie de monta e .

2. - La antena de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción inferior del recinto incluye una proyección que forma un espacio par recibir la porción flotante del elemento de antena.

3. - La antena de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende una cuña no conductora colocada entre el plano de tierra y la porción no flotante del elemento de antena.

. - La antena de /conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la cuña no conductora incluye una pluralidad de postes configurados para acoplarse con una pluralidad correspondiente de agujeros en el plano de tierra .

5. - La antena de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la cuña no conductora incluye una pluralidad de postes configurados para acoplarse con una pluralidad correspondiente de agujeros en el elemento de antena .

6. - La antena de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de antena además comprende una traza de antena que tiene un brazo de banda alta y un brazo de banda baja.

7. - La antena de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un bloque vía incluyendo al menos una via orientada generalmente perpendicular al elemento de antena .

8. - La antena de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el bloque via incluye un material conductor .

9. - La antena de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el bloque via incluye un material dieléctrico .

10. - La antena de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque al menos una via del bloque via acopla de forma capacitiva al menos una porción del brazo de banda baja de la traza de antena con el plano de tierra.

11. - La antena de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende una pastilla de tierra unida al plano de tierra.

12. - La antena de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la pastilla de tierra está ubicada debajo del brazo de. banda - alta de la traza de antena.

13. - La antena de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la pastilla de tierra comprende un material de metal conductor.

14. -La antena de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la pastilla de tierra comprende un material dieléctrico.

15. - La antena de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende una punta de contacto de resorte colocada en el plano de tierra y en contacto de tensión de resorte con la traza de antena del elemento de antena .

16. - ' Una antena adaptable de superficie independiente para montaje a una superficie de montaje, que comprende : un plano de tierra que tiene un perímetro exterior; un elemento de antena que tiene una porción flotante y una porción no flotante, incluyendo una traza de antena que tiene un brazo de banda alta y un brazo de banda baja, en donde la porción no flotante está fija en una orientación generalmente paralela por encima- de un extremo del plano de tierra, y la porción flotante se extiende más allá del perímetro exterior del plano de tierra; un bloque vía colocado entre el plano de tierra y el elemento de antena, incluyendo al menos una vía orientada generalmente perpendicular al elemento de antena, en donde al menos una vía está cerca del brazo de banda baja de la traza de antena; una pastilla de tierra unida al plano de tierra en proximidad sin contacto al brazo de banda alta de la traza de antena; un recinto que incluye una porción superior y una porción inferior, el recinto dimensionado para encapsular generalmente el plano de tierra y el elemento de antena, y en donde la porción inferior del recinto incluye una proyección que forma un espacio para recibir la porción flotante del elemento de antena; y en donde la antena opera consistente e independientemente de un material de la superficie de montaj e .

17.- Un método para montar una antena adaptable de superficie independiente a una superficie de montaje, que incluye : montar un plano de tierra adyacente a la superficie de montaje; posicionar un elemento de antena de la antena en un plano sustancialmente paralelo a, y por encima del plano de tierra, de manera que una porción del elemento de antena es adyacente al plano de tierra y la superficie de montaje, y una porción de la antena no es adyacente al plano de tierra y la superficie de montaje.