ES2287264T3 - Antena ferroelectrica y metodo para sintonizarla. - Google Patents

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Abstract

Método para sintonizar la frecuencia de una antena de comunicaciones inalámbricas de banda única (100, 500), comprendiendo dicho método la formación de un elemento radiador único (106, 504) y de un contrapeso (102, 502), la formación de un dieléctrico (104, 506) con material ferroeléctrico (202, 512), cercano al elemento radiador (106, 504), estando rodeado dicho material ferroeléctrico por un dieléctrico (200, 510) con una constante dieléctrica fija y estando encerrado el material ferroeléctrico en una zona con mayor densidad de campos electromagnéticos situada entre el elemento radiador único y dicho contrapeso de la antena (100); caracterizándose también por la aplicación de voltaje al material ferroeléctrico y, respondiendo a la aplicación de voltaje, generación de una constante dieléctrica y, respondiendo a la constante dieléctrica, comunicación entre los campos electromagnéticos en una frecuencia resonante.

Description

Antena ferroeléctrica y método para sintonizarla.
Solicitudes de patente relacionadas
La presente solicitud de patente reivindica las ventajas de la solicitud provisional estadounidense 60/283.093, presentada el 11 de abril de 2001. Además, la presente solicitud de patente está relacionada con las siguientes solicitudes estadounidenses: 09/904.631, presentada el 13 de julio de 2001 por Stanley S. Toncich y titulada Ferro-Electric Tunable Filter; 09/912.753, presentada el 24 de julio de 2001 por Stanley S. Toncich y titulada Tunable Ferro-Electric Multiplexer; 09/927.732, presentada el 8 de agosto de 2001 por Stanley Toncich y titulada Low Loss Tunable Ferro-Electric Device and Method of Characterization; 09/927.136 presentada el 10 de agosto de 2001 por Stanley S. Toncich y titulada Tunable Matching Circuit; 10/044.522 presentada el 11 de enero de 2002 por Stanley S. Toncich y titulada Tunable Planar Capacitor; 10/077.654 presentada el 14 de febrero de 2002 por Stanley S. Toncich y titulada Tunable Isolator Matching Circuit; 10/076.171 presentada el 12 de febrero de 2002 por Stanley S. Toncich y titulada Antenna Interface Unit; 10/075.896, presentada el 12 de febrero de 2002 por Stanley S. Toncich y titulada Tunable Antenna Matching Circuit; 10/075.727 presentada el 12 de febrero de 2002 por Stanley S. Toncich y Tim Forrester y titulada Tunable Low Noise Amplifier; 10/075.507 presentada el 12 de febrero de 2002 por Stanley S. Toncich y titulada Tunable Power Amplifier Matching Circuit.
Antecedentes del invento Ámbito del invento
El presente invento hace referencia en términos generales a las antenas para comunicaciones inalámbricas y, más específicamente, a un sistema y método para sintonizar una antena con la ayuda de material dieléctrico ferroeléctrico.
Descripción de la técnica relacionada
Son varios los diseños de antena convencionales que incorporan el uso de material dieléctrico. Hablando en términos generales, una parte del campo que genera la antena regresa al contrapeso (tierra), desde el elemento radiador de la antena, a través del dieléctrico. La antena se sintoniza para que sea resonante a ciertas frecuencias, y las longitudes de onda del elemento radiador y el dieléctrico mantienen una relación óptima en la frecuencia resonante. El dieléctrico más común es el aire, con una constante dieléctrica de 1. Las constantes dieléctricas de los demás materiales se definen en relación con el aire.
Los materiales ferroeléctricos presentan una constante dieléctrica que varía para responder a un determinado voltaje aplicado. Dada la variabilidad de su constante dieléctrica, los materiales ferroeléctricos son buenos candidatos a utilizarse como componentes sintonizables. Según las técnicas de caracterización y medición utilizadas en la actualidad, sin embargo, los componentes ferroeléctricos sintonizables se han ganado la fama ser considerablemente disipativos, pese a las técnicas de proceso y adulteración utilizadas en su fabricación para mejorar sus características disipativas. Esto explica que su uso no esté muy extendido. Los componentes sintonizables ferroeléctricos utilizados en las zonas de RF o de microondas se consideran especialmente disipativos. Esta observación está apoyada por la experiencia en las aplicaciones con radar en las que, por ejemplo, la radiofrecuencia (RF) elevada o la disipación de las microondas es algo habitual en los materiales FE (ferroeléctricos) voluminosos (grosor superior a 1,0 mm), especialmente cuando se busca la sintonización máxima. En general, la mayor parte de los materiales FE son disipativos salvo que se adopten medidas para mejorar (reducir) su disipación. Algunas de estas medidas son, sin carácter limitativo: (1) recocido previo o posterior a la deposición, o ambos, para compensar la falta de O2; (2) utilización de capas tamponadoras para reducir las tensiones superficiales; (3) aleación o tamponación con otros materiales y (4) adulteración selectiva.
Ante el aumento de la demanda de componentes de baja potencia sintonizables en un rango limitado, el interés por los materiales ferroeléctricos se ha decantado hacia el uso de lámina fina en lugar de material en masa. La supuesta disipación ferroeléctrica, sin embargo, se ha trasladado también a la lámina fina. Las técnicas convencionales de medición de la anchura de banda han reafirmado el supuesto de que los componentes ferroeléctricos sintonizables, ya sea en masa o en lámina fina, presentan una disipación considerable. En las comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, se ha demostrado que es necesaria una Q mayor de 80, y preferentemente mayor de 180, y preferentemente mayor de 350, en frecuencias de unos 2GHz. Estas simples asunciones son aplicables al diseño de antenas.
Los componentes ferroeléctricos sintonizables, especialmente los que utilizan lámina fina, pueden utilizarse en una amplia variedad de circuitos con gestión dinámica de frecuencias. Los elementos sintonizables son útiles porque permiten fabricar componentes con unas dimensiones más pequeñas, menor disipación de inserción o mejora del rechazo a dicha disipación por inserción, unos costes reducidos y la posibilidad de sintonizar más de una banda de frecuencias. La capacidad de un componente sintonizable apto para cubrir potencialmente varias bandas reduce el número de componentes necesarios, como los conmutadores para selección entre bandas discretas en las que se utilizan varios componentes de frecuencia fija. Estas ventajas resultan especialmente importantes en el diseño de microteléfonos inalámbricos, en el que la necesidad de una mayor funcionalidad y de unos costes y dimensiones menores parecen requisitos contradictorios. En los microteléfonos de acceso múltiple por división de código (CDMA), por ejemplo, el rendimiento de los componentes individuales se ve muy potenciado.
Es bien conocido el uso de materiales ferroeléctricos para antenas de sintonización de frecuencias. Sin embargo, el uso de material dieléctrico FE no siempre ha resultado efectivo, especialmente si el material FE no se instala en las zonas con mayor densidad de campos electromagnéticos. En el caso de las antenas de conexión convencionales, la zona con más campos electromagnéticos se encuentra entre el elemento radiador y el contrapeso (tierra). La consecuencia de la colocación ineficaz del dieléctrico FE es que los cambios en la constante dieléctrica producen un efecto mínimo en los cambios de la frecuencia resonante de la antena. Para conseguir un cambio útil en la frecuencia resonante, estas antenas dieléctricas FE han tenido que basarse en varios elementos radiadores.
Supondría una ventaja poder seleccionar la frecuencia resonante de una antena durante su uso.
Supondría una ventaja que el material FE pudiera utilizarse para controlar las frecuencias resonantes de una antena.
Supondría una ventaja que la frecuencia resonante de una antena de material FE pudiera variarse respondiendo al voltaje aplicado al material FE.
Supondría una ventaja que la antena de material FE pudiera utilizarse para variar eficazmente la frecuencia resonante de una antena de diseño convencional basada en un único elemento radiador.
Resumen del invento
El presente invento describe antenas fabricadas con materiales FE como dieléctrico. La constante dieléctrica del material ferroeléctrico puede controlarse mediante la aplicación de voltaje. Dado que existe una relación fija entre la constante dieléctrica y la frecuencia resonante, la frecuencia resonante de la antena puede controlarse utilizando el voltaje aplicado.
En consecuencia, se proporciona un método para sintonizar la frecuencia en una antena para comunicaciones inalámbricas de banda única. El método comprende: formación de un elemento radiador, formación de un dieléctrico con material ferroeléctrico cercano al elemento radiador; aplicación de voltaje al material ferroeléctrico; respondiendo a la aplicación de voltaje, generación de una constante dieléctrica; y, respondiendo a la constante dieléctrica, comunicación entre los campos electromagnéticos en una frecuencia resonante. Algunos aspectos del método comprenden además: variación del voltaje aplicado y modificación de la frecuencia resonante respondiendo a los cambios en el voltaje aplicado.
La modificación de la frecuencia resonante incluye la formación de una antena con una frecuencia operativa variable respondiendo al voltaje aplicado. En otras palabras, la formación de una antena con una frecuencia operativa variable incluye la formación de una antena con una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante.
En ciertos aspectos del método, la formación de un elemento radiador incluye la formación de un elemento radiador único.
En ciertos aspectos del método, la formación de un dieléctrico con material ferroeléctrico incluye: formación del dieléctrico con material ferroeléctrico a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija; y formación del dieléctrico con material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable. A continuación, la modificación de la frecuencia resonante incluye la modificación de la frecuencia resonante respondiendo a la variación de la constante dieléctrica del material ferroeléctrico.
En otros aspectos, la formación de un dieléctrico con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico con una diversidad de materiales dieléctricos, cada uno a partir de un material con una constante dieléctrica fija. Opcional o adicionalmente, la formación de un dieléctrico con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico con una variedad de materiales ferroeléctricos, cada uno con una constante dieléctrica variable.
A continuación se proporcionan otros detalles del método descrito anteriormente, así como ejemplos de antenas fabricadas con dieléctrico de material FE.
Breve descripción de las figuras
En las figuras 1a a 1c se muestran vistas de un ejemplo de antena de conexión con una frecuencia operativa seleccionable que no forma parte del invento;
En la figura 2 se muestra una sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de conexión de la figura 1a;
En la figura 3 se muestra una sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de conexión de la figura 1a, con varias capas de constante dieléctrica fija;
En la figura 4 se muestra una sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de conexión de la figura 1a con una capa interna de material FE según el invento;
En las figuras 5a a 9e se ilustra una serie de antenas de ranura, entre las cuales la figura 5d muestra una antena según el presente invento;
En las figuras 10a a 10d se ilustra una antena de guía de ondas de extremo abierto que no forma parte del presente invento;
En las figuras 11a a 11e se presentan vistas de una antena de bocina con una frecuencia operativa seleccionable, que no forma parte del presente invento;
En las figuras 12a a 12f se muestran esquemas de una antena monopolo con una frecuencia operativa seleccionable, que no forma parte del presente invento;
En las figuras 13a a 13f se muestran dibujos de una antena dipolo con una frecuencia operativa seleccionable, que no forma parte del presente invento;
En la figura 14 se muestra un diagrama de flujo que ilustra el método del presente invento para sintonizar la frecuencia de una antena de comunicaciones inalámbricas de banda única;
En la figura 15 se ilustra un diagrama de flujo de un aspecto alternativo del método dibujado en la figura 14.
Descripción detallada de las formas de realización preferentes
El presente invento describe una familia de antenas con frecuencia operativa seleccionable. Por lo general, cada antena incluye un elemento radiador y un dieléctrico con material ferroeléctrico cercano al elemento radiador, con una constante dieléctrica variable. El elemento radiador es resonante a una frecuencia que responde a la constante dieléctrica del material ferroeléctrico. Algunas antenas incluyen un contrapeso para el elemento radiador. Otros diseños de antena incluyen un contrapeso y un elemento radiador, designaciones que son arbitrarias. Y otros diseños todavía incluyen un contrapeso y un elemento radiador que no se distinguen el uno del otro entre sí.
En uno de los aspectos del presente invento, la familia de antenas que se presenta más adelante dispone de una capa de dieléctrico FE para sintonizar de forma efectiva la frecuencia resonante de una antena con un único elemento radiador, a diferencia de las antenas conocidas en la técnica actual, que dependen de varios elementos radiadores para alcanzar una cierta anchura de banda o para cambiar de frecuencia resonante. Las antenas con un único elemento radiador según el presente invento se definen como de banda única, en el sentido de que cada una de ellas tiene una frecuencia fundamental (sin tener en cuenta los harmónicos de la frecuencia fundamental) de resonancia que corresponde al elemento radiador único. En otro aspecto de la familia de antenas del presente invento, el dieléctrico FE se encuentra en las zonas más densas en campos electromagnéticos situadas entre el elemento radiador y el contrapeso (o contrapeso virtual). Como consecuencia, los cambios en la constante dieléctrica del material FE provocan cambios importantes en la frecuencia resonante de la antena.
En las figuras 1a a 1c se muestran vistas de ejemplos de antenas de conexión con frecuencia operativa seleccionable. La figura 1a muestra una vista en perspectiva de una antena de conexión de banda única que podría tener las dimensiones de un elemento radiador de longitud de onda media. La antena de conexión 100 consta de un contrapeso 102 y de un dieléctrico con material ferroeléctrico 104 que se superpone al contrapeso. El dieléctrico tiene una constante dieléctrica variable que responde al voltaje aplicado al material ferroeléctrico. Al menos un elemento radiador 106 se superpone al dieléctrico 104, cuya frecuencia resonante responde a la constante dieléctrica. En algunos aspectos de la antena de conexión 100, el dieléctrico 104 es una capa formada totalmente por material FE. Los principios y el diseño de las antenas de conexión son bien conocidos por los expertos en la técnica y no se repetirán aquí para una mayor brevedad. Aunque el uso de material FE proporciona a las antenas de conexión una gama más amplia de frecuencias operativas, los principios generales de su diseño no se ven alterados por el material FE del presente invento. Una línea de alimentación coaxial 108 dispone de un conductor central 110 conectado al elemento radiador 106 y de una toma de tierra conectada al contrapeso 102.
La figura 1b muestra una vista en planta de la antena de conexión 100 de la figura 1a. Normalmente, el dieléctrico con el material FE se coloca únicamente en la zona cercana al elemento radiador 106. La zona 112 podría ser un dieléctrico con una constante fija. En formas de realización alternativas, que no se ilustran, el dieléctrico FE 104 podría envolver uniformemente el elemento radiador 106, por todos los lados, o las zonas dieléctricas 104 y 112 podrían colocarse de forma simétrica alrededor del elemento radiador 106.
En la figura 1c se muestra una sección transversal de una antena planar en forma de "F" invertida, del tipo que resultaría adecuada con un elemento radiador de dimensiones de un cuarto de longitud de onda. El dieléctrico FE 104 se muestra interpuesto entre el elemento radiador único 106 y el contrapeso 102, aunque también resultan prácticos otros modelos y distribuciones del dieléctrico FE.
La antena 100 tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante. Es decir, la impedancia de entrada se mantiene en 50 ohmios, por ejemplo, independientemente de la frecuencia operativa seleccionada. Alternativamente, puede decirse que la antena 100 presenta una ganancia aproximadamente constante predeterminada, independiente de la frecuencia resonante.
En la figura 2 se muestra una sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de conexión de la figura 1a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 104 incluye al menos una capa de dieléctrico 200 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 202 formado a partir de un material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 200 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 202 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 200. Normalmente, se aplica voltaje al conductor situado cerca de la capa 202 del dieléctrico FE para generar una constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-" puede ser suministrado mediante un generador de voltaje 203. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 202 y el elemento radiador conductor 106 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir de forma uniforme el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 202 que provoca interferencias en la sintonización de la antena. En consecuencia, el voltaje de CC suele superponerse a la señal de CA que es conducida por el elemento radiador, y la tierra de referencia se suministra al contrapeso 102. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 200 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 202. De nuevo, es necesario interponer algún aislante entre la capa de dieléctrico FE 202 y el contrapeso conductor, y se suministra una tierra de referencia que es distinta del voltaje existente en el contrapeso. Sin embargo, tal y como se ilustra, la capa de dieléctrico FE normalmente está polarizada con una tierra de referencia suministrada al contrapeso. Téngase en cuenta que en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización están invertidas respecto de la polaridad mostrada.
En la figura 3 se muestra una sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de conexión de la figura 1a, con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 200a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 202, y una segunda capa 200b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 202. No es necesario que las dos capas de dieléctrico fijo presenten la misma constante dieléctrica fija. Por otro lado, es posible también el uso de tres o más capas de constante dieléctrica fija. Opcionalmente, aunque no se ilustra, puede utilizarse una combinación de varias capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE pueden tener grosores distintos, estar fabricadas con materiales FE distintos o incluso presentar constantes dieléctricas diferentes en relación con un mismo voltaje.
En la figura 4 se muestra un esquema de una sección transversal que ilustra el invento como un aspecto alternativo de la antena de conexión de la figura 1a, con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 202 está formado en el interior del dieléctrico 200 con la constante dieléctrica fija. Alternativamente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 200 está formado en el interior del dieléctrico FE 202. Además, podrían utilizarse también varias zonas de dieléctrico FE internas.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 202 está formado a partir de titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, son bien conocidos materiales FE alternativos que podrían ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 2, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 202 podría formarse en una capa de lámina fina con un grosor 206 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 202 se forma en una lámina gruesa, con un grosor 206 comprendido entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija 200 y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico 202 tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, otros elementos equivalentes que figuran en la misma columna en la tabla periódica podrían resultar también convenientes. Un material FE tiene su mayor constante dieléctrica en la Tc, y el dieléctrico desciende rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, normalmente se elige que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar convenientes para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas suelen buscar materiales dieléctricos cuyas constantes dieléctricas sean inferiores a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambios en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En las figuras 5a a 6d se ilustra una familia de antenas ranuradas según el presente invento, y en las figuras 7 a 9 se ilustran ejemplos útiles para comprender mejor el invento. Por lo general, cada una de las antenas ranuradas de banda única incluye un contrapeso y un dieléctrico con material ferroeléctrico superpuesto al contrapeso. Sin embargo, algunas antenas ranuradas pueden entenderse en el sentido de disponer de un único elemento radiador, o de un elemento radiador virtual y un contrapeso virtual. Una ranura, formada en el contrapeso o en el elemento radiador, tiene una longitud eléctrica que responde a la constante dieléctrica, y el dieléctrico tiene una constante dieléctrica variable que responde al voltaje aplicado al material ferroeléctrico. Un elemento radiador se superpone al dieléctrico y se sitúa cerca de él.
Asimismo, es generalmente cierto que el elemento radiador de cada uno de los diseños de ranura tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante. Así, la longitud eléctrica de la ranura o las ranuras es constante en relación con la frecuencia resonante. Opcionalmente, el elemento radiador tiene una ganancia predeterminada, aproximadamente constante e independiente de la frecuencia resonante. También es generalmente aceptado que la ranura (o ranuras) tiene(n) una longitud eléctrica que varía respondiendo a las constantes dieléctricas para, o bien aproximarse a una mitad de la longitud de onda de la frecuencia resonante en relación con el dieléctrico, o bien aproximarse a un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia resonante en relación con el dieléctrico. Los principios y el diseño de las antenas ranuradas son bien conocidos por los expertos en la técnica y no es necesario repetirlos aquí, para una mayor brevedad. Aunque el uso de material FE proporciona a las antenas ranuradas una gama más amplia de frecuencias operativas seleccionables, los principios generales del diseño no se ven alterados por el material FE del presente invento.
En la figura 5a se muestra una vista en perspectiva de la antena ranurada de microbanda 500 del presente invento. Un contrapeso 502, un elemento radiador 504 y un dieléctrico con material ferroeléctrico 506 forman la microbanda. Normalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 506 se sitúa cerca de la ranura, tal y como se ilustra. Más alejado de la ranura, podría utilizarse un dieléctrico 507 diferente, con una constante dieléctrica fija. En el contrapeso 502 se forma una ranura 508. Tal y como se ilustra, la ranura 508 es transversal al elemento radiador 504, aunque esto no es una condición necesaria. En otros aspectos de la ranura de microbanda 500, se utiliza una variedad de ranuras (que no se ilustran).
En la figura 5b se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de microbanda de la figura 5a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 506 incluye al menos una capa de dieléctrico 510 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 512 formado a partir de un material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 510 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 512 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 510. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor situado cerca de la capa de dieléctrico FE 512 para generar una constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 512 y el elemento radiador 504 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 512 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, el voltaje de CC se superpone normalmente a la señal de CA conducida por el elemento radiador, y la tierra de referencia se suministra al contrapeso 502. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 510 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 512. De nuevo, podría interponerse un aislante entre la capa del dieléctrico FE 512 y el contrapeso conductor, y suministrarse tierra de referencia que fuera distinta del voltaje existente en el contrapeso. Sin embargo, tal y como se ilustra, la capa de dieléctrico FE se polariza normalmente con una tierra de referencia suministrada al contrapeso. Obsérvese que en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas a las polaridades mostradas.
La figura 5c es un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de microbanda de la figura 5a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 510a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 512, y una segunda capa 510b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 512. Las dos capas de dieléctrico fijo no deben tener necesariamente la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, podrían utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Alternativamente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE fijo podrían tener grosores distintos, estar fabricadas con materiales FE distintos o, incluso, tener constantes dieléctricas distintas en relación con un mismo voltaje.
En la figura 5d se muestra un esquema en sección transversal que ilustra el presente invento como un aspecto alternativo de la antena ranurada de microbanda de la figura 5a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 512 se forma en el interior del dieléctrico 510 con la constante dieléctrica fija. En algunos aspectos, pueden formarse varias zonas internas FE. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 510 se forma en el interior del dieléctrico FE 512. De nuevo, podrían utilizarse
aislantes eléctricos adicionales para aislar el contrapeso 502 y el elemento radiador 504 de la capa de FE 512.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 512 se forma a partir de titanato de bario y estroncio Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que podrían ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 5b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 512 puede formarse como una fina lámina de un grosor 514 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 512 se forma en una lámina gruesa cuyo grosor 514 está comprendido entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del primer material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales conocidos que actúan como agentes adulterantes son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, podrían resultar prácticos también otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna en la tabla periódica. Un material FE tiene su mayor constante dieléctrica en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente suele producirse menos cambio en la constante dieléctrica en temperaturas superiores a la Tc. En consecuencia, normalmente se elige que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con material de una constante dieléctrica más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar convenientes para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas suelen buscar materiales dieléctricos cuyas constantes dieléctricas sean inferiores a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambios de constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
La figura 6a es una vista en perspectiva de una antena ranurada coaxial 600 que no forma parte del presente invento. El contrapeso 602, el elemento radiador 604 y el dieléctrico con material FE 606 forman una línea coaxial con una ranura 608 en el contrapeso 602. El dieléctrico FE 606 está cerca de la ranura 608. Más alejado de la ranura, puede utilizarse un dieléctrico 607 diferente, con una constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, la ranura 608 es transversal al elemento radiador 604, aunque no es imprescindible que sea así. En otros aspectos de la antena ranurada coaxial 600, pueden utilizarse varias ranuras (que no se ilustran).
En la figura 6b se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada coaxial de la figura 6a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 606 incluye al menos una capa de dieléctrico 610 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 612 formado a partir de material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 610 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 612 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 610.
Normalmente se aplica voltaje a un conductor cercano a la capa de dieléctrico FE 612 para generar una constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 612 y el elemento radiador conductor 604 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, se requiere normalmente una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 612 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, el voltaje de CC se superpone normalmente a la señal de CA que es conducida por el elemento radiador, y la tierra de referencia se suministra al contrapeso 602. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 610 se superpone al dieléctrico con material ferroeléctrico 612. De nuevo, podría interponerse un aislante entre la capa del dieléctrico FE 612 y el contrapeso conductor, y suministrarse una tierra de referencia que fuera distinta del voltaje presente en el contrapeso. Sin embargo, tal y como se ilustra, la capa de dieléctrico FE normalmente está polarizada con una tierra de referencia suministrada al contrapeso. Obsérvese que, en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas a las polaridades mostradas.
En la figura 6c se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada coaxial de la figura 6a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 610a subyacente al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 612, y una segunda capa 610b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 612. Las dos capas de dieléctrico fijo no deben tener necesariamente la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de la capa de dieléctrico fijo, o pueden utilizarse varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE podrían tener grosores diferentes, estar fabricadas con materiales FE distintos o incluso tener constantes dieléctricas diferentes en relación con el mismo voltaje.
La figura 6d es un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada coaxial de la figura 6a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 612 se forma en el interior del dieléctrico 610 con la constante dieléctrica fija. Obsérvese que pueden formarse varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 610 se forma en el interior del dieléctrico FE 612. De nuevo, podrían utilizarse aislantes eléctricos adicionales para aislar el contrapeso 602 y el elemento radiador 604 de la capa de FE 612.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 612 se forma con titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen materiales FE alternativos que podrían presentar resultados equivalentes. Volviendo a la figura 6b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 612 puede formarse en una lámina fina con un grosor 614 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 612 se forma en una lámina gruesa cuyo grosor 614 se sitúa entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante comprendida entre 100 y 5000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, pueden resultar útiles otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna de la tabla periódica. Un material FE tiene su mayor constante dieléctrica en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, normalmente se elige que la Tc se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar convenientes para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas suelen buscar materiales dieléctricos cuyas constantes dieléctricas sean inferiores a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambios en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En las figuras 7a a 7f se presentan vistas de ejemplos de una antena ranurada de guía de ondas 700 que no forma parte del presente invento. Como es bien conocido, en la figura 7a el contrapeso y el elemento radiador no son claramente distinguibles, por lo que la antena de guía de ondas circular se describe como si constara de un elemento radiador 704 y de un dieléctrico 706. Tal y como se ilustra, la ranura 708 es transversal al elemento radiador 704, aunque esto no es una condición imprescindible. El dieléctrico FE 706 está situado cerca de la ranura 708. Por otro lado, puede utilizarse material dieléctrico de constante fija 707 lejos de la ranura 708. En otros aspectos de la antena ranurada de guía de ondas circular 700, se utilizan varias ranuras (que no se ilustran).
En la figura 7b se presenta un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de guía de ondas circular de la figura 7a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 706 incluye al menos una capa de dieléctrico 710 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 712 formado a partir de un material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 710 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 712 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 710. Normalmente, se aplica un voltaje a un conductor situado cerca de la capa de dieléctrico FE 712 para generar la constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 712 y el elemento radiador conductor 704 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 712 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, pueden formarse bandas 709 en el elemento radiador 704 para separar las dos polaridades del voltaje de polarización. Los voltajes de CC se superponen normalmente a la señal de CA que es conducida por las mitades del elemento radiador. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 710 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 712. Obsérvese que en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas a las polaridades mostradas.
En la figura 7c se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de guía de ondas circular de la figura 7a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 710a subyacente al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 712, y una segunda capa 710b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 712. No es imprescindible que las dos capas del dieléctrico fijo tengan la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fija, o varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE podrían tener grosores distintos, estar fabricadas con materiales FE distintos o incluso tener constantes dieléctricas diferentes con relación al mismo voltaje.
La figura 7d es un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de guía de ondas circular de la figura 7a, con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 712 se forma en el interior del dieléctrico 710 con la constante dieléctrica fija. Obsérvese que pueden formarse varias zonas internas, aunque solo se ilustra una de ellas. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 710 se forma en el interior del dieléctrico FE 712. Debería observarse también que, aunque la zona interior se muestra con una forma rectangular, también resultan convenientes otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada.
En las figuras 7e y 7f se muestran aspectos alternativos de la antena ranurada de guía de ondas 700. Las ranuras no son necesarias porque el elemento radiador 704 no debe llevar el voltaje de polarización. En lugar de esto, los paneles 714 y 716 son los responsables de suministrar el voltaje. Estos paneles de polarización 714/716 pueden colocarse en una variedad de posiciones, a ambos lados del dieléctrico FE. Uno de los paneles podría incluso instalarse en la ranura.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 712 se forma con titanato de bario y estroncio Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que pueden ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 7b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 712 puede formarse en una capa de lámina fina con un espesor 714 de entre 0,15 y 2 micrones. Alternativamente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 712 se forma con una lámina gruesa cuyo grosor 714 se sitúa entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, también pueden resultar convenientes otros elementos equivalentes que aparecen en la misma columna de la tabla periódica. Un material FE tiene su mayor constante dieléctrica en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, normalmente se elige que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con un material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con constantes dieléctricas más altas suelen resultar convenientes para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas buscan materiales dieléctricos con constantes dieléctricas inferiores a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambios en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En la figura 8a se muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de antena ranurada de guía de ondas circular 800 que no forma parte del presente invento. La antena de guía de ondas rectangular se describe comprendiendo un elemento radiador 804 y un dieléctrico 806. Sin embargo, los términos elemento radiador y contrapeso son arbitrarios. Tal y como se ilustra, la ranura 808 es transversal al elemento radiador 804, aunque esto no es imprescindible. El dieléctrico FE 806 se sitúa cerca de la ranura 808. Alejado de la ranura 808 puede utilizarse un dieléctrico constante fijo 807. En otros aspectos de la antena ranurada de guía de ondas fija 800, podría utilizarse una variedad de ranuras (que no se ilustran).
En la figura 8b se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de guía de ondas rectangular de la figura 8a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 806 incluye al menos una capa de dieléctrico 810 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 812 formado a partir de un material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 810 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 812 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica 810. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor cercano a la capa de dieléctrico FE 812 para generar la constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 812 y el elemento radiador conductor 804 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, normalmente se requiere una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 812 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, las ranuras (eléctricamente aislantes) 809 pueden formarse en el elemento radiador 804 para separar las dos polaridades del voltaje de polarización. Los voltajes de CC normalmente se superponen a la señal de CA que es conducida por las dos mitades del elemento radiador. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 810 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 812. Obsérvese que en algunos aspectos de la antena las polaridades del voltaje de polarización son inversas respecto a las polaridades mostradas.
En la figura 8c se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de guía de ondas rectangular de la figura 8a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 810a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 812, y una segunda capa 810b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 812. No es imprescindible que las dos capas de dieléctrico fijo tengan la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE podrían tener grosores distintos, estar fabricadas con materiales FE diferentes o incluso tener constantes dieléctricas diferentes en relación con un mismo voltaje.
En la figura 8d se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena ranurada de guía de ondas rectangular de la figura 8a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 812 se forma en el interior del dieléctrico 810 con la constante dieléctrica fija. Obsérvese que es posible formar varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 810 se forma en el interior del dieléctrico FE 812. También debería observarse que aunque la zona interna se muestra adoptando una forma rectangular, también son posibles otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada. En otra variante que no se ilustra, equivalente a las figuras 7e y 7f, el voltaje de polarización de CC es suministrado mediante paneles situados en el interior del elemento radiador 804, lo que elimina la necesidad de conformar las ranuras 809.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 812 se forma a partir de titanato de bario y estroncio Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que podrían ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 8b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 812 podría formarse en una capa de lámina fina de un grosor 814 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 812 se forma en una lámina gruesa cuyo grosor 814 está comprendido entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta situada entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, pueden resultar convenientes también otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna en la tabla periódica. Un material FE tiene su mayor constante dieléctrica en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, normalmente se elige una Tc para el material FE inferior a la temperatura operativa observada por el material
dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con constantes dieléctricas más elevadas suelen resultar convenientes para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas buscan material dieléctrico con una constante dieléctrica inferior a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambios en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En las figuras 9a y 9b se muestran vistas en sección transversal parcial y en planta, respectivamente, de un ejemplo de una antena de bocina que no forma parte del presente invento. La antena de bocina 900 comprende un contrapeso 902, un elemento radiador 904, y dieléctricos 906a y 906b, uno de los cuales como mínimo incluye material FE. Las designaciones de contrapeso y elemento radiador pueden considerarse arbitrarias. Se muestra una ranura o muesca 907. El dieléctrico FE 906a y 906b se sitúan aproximadamente en la muesca 907. También se muestra un alimentador, con un conductor central 908 y una conexión a tierra 909.
En la figura 9c se muestra un aspecto alternativo de la antena de bocina de la figura 9b. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 906a y 906b incluye al menos una capa dieléctrica 910 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 912 formado a partir de material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 910 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 912 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 910. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor situado cerca de la capa de dieléctrico FE 912 para generar la constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 912 y el contrapeso / elemento radiador 904/902 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a través del dieléctrico FE 912 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, el voltaje de CC suele superponerse normalmente a la señal CA que es conducida por el elemento radiador / contrapeso 904/902, y la tierra de referencia se suministra a los paneles conductores 914. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 910 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 912. Obsérvese que en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas a la polaridad mostrada.
En la figura 9d se muestra una vista en planta que ilustra un aspecto alternativo de la antena de bocina de la figura 9b con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 910a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 912, y una segunda capa 910b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 912. Las dos capas de dieléctrico fijo no deben tener necesariamente la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE pueden tener grosores distintos, estar fabricadas con diferentes materiales FE, o incluso tener constantes dieléctricas distintas en relación con el mismo voltaje.
En la figura 9e se muestra una vista en planta que ilustra un aspecto alternativo de la antena de bocina de la figura 9b con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 912 se forma en el interior del dieléctrico 910 con la constante dieléctrica fija. Téngase en cuenta que pueden formarse varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 910 se forma en el interior del dieléctrico FE 912. Debería observarse también que, aunque la zona interna se muestra con una forma rectangular, también pueden resultar prácticas otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada. En otra variante, que no se ilustra, el material FE forma zonas internas sólo en una cara del elemento radiador, por ejemplo el dieléctrico 906a.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 912 se forma con titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que podrían ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 9c, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 912 puede formarse en una capa de lámina fina de un grosor 914 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 912 se forma en una lámina gruesa cuyo grosor 914 se sitúa entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta situada entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, también pueden resultar convenientes otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna de la tabla periódica. Los materiales FE tienen su constante dieléctrica más alta en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica cuando la temperatura es inferior a la Tc. En consecuencia, suele elegirse que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar útiles para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas buscan material dieléctrico con una constante dieléctrica inferior a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes, a costa de la variabilidad (menos cambios en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En las figuras 10a a 10d se ilustran ejemplos de una antena de guía de extremo abierto 1000 que no forma parte del presente invento. En la figura 10a se muestra una vista en sección transversal parcial de la antena de guía de extremo abierto según el presente invento, con una frecuencia operativa seleccionable. La antena de guía de extremo abierto 1000 comprende un elemento radiador 1002 y un dieléctrico 1006 con material ferroeléctrico situado cerca del elemento radiador 1002. El dieléctrico 1006 tiene una constante dieléctrica variable que responde a un voltaje aplicado al material ferroeléctrico. Las designaciones de contrapeso y elemento radiador son arbitrarias. Normalmente, los extremos abiertos 1007 tienen conexión a tierra. En un punto alejado de los extremos abiertos 1007 puede utilizarse material con dieléctrico constante 1005. Los principios y el diseño de las antenas de extremo abierto son bien conocidos por los expertos en la técnica y no es necesario repetirlos aquí para una mayor brevedad. Aunque el uso de material FE proporciona a las antenas de extremo abierto una mayor gama de frecuencias operativas seleccionables, los principios generales del diseño no se ven alterados por el material FE del presente invento.
La antena 1000 tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante. Opcionalmente, la antena 1000 tiene una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
En la figura 10b se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de guía de ondas de extremo abierto de la figura 10a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 1006 incluye al menos una capa de dieléctrico 1010 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 1012 formado a partir de material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 1010 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 1012 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1010. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor situado cerca de la capa de dieléctrico FE 1012 para crear la constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 1012 y el elemento radiador 1002 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, normalmente es necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 1012 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, pueden formarse ranuras de aislamiento eléctrico 1009 en el elemento radiador 1002 para separar las dos polaridades del voltaje de polarización. Los voltajes de CC suelen superponerse normalmente a la señal de CA que es conducida por las mitades del elemento radiador. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 1010 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 1012. Téngase en cuenta que, en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas a la polaridad mostrada.
En la figura 10c se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de guía de ondas de extremo abierto de la figura 10a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 1010a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1012, y una segunda capa 1010b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 1012. No es necesario que las dos capas del dieléctrico fijo tengan la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, podrían utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE pueden tener grosores distintos, estar fabricadas con distintos materiales FE o incluso tener constantes dieléctricas diferentes en relación con el mismo voltaje.
En la figura 10d se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de guía de ondas de extremo abierto de la figura 10a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 1012 se forma en el interior del dieléctrico 1010 con la constante dieléctrica fija. Téngase en cuenta que pueden formarse varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1010 se forma en el interior del dieléctrico FE 1012. Debería observarse también que, aunque la zona interna se muestra con una forma rectangular, también resultan prácticas otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada. En otra variante que no se ilustra, equivalente a las figuras 7e y 7f, el voltaje de polarización de CC es suministrado por paneles situados en el interior del elemento radiador 1002, de modo que no es necesario formar las ranuras 1009.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1012 se forma a partir de titanato de bario y estroncio Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que pueden ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 10b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1012 se forma en una fina lámina con un grosor 1014 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1012 se forma en una lámina gruesa con un grosor 1014 de entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, también pueden resultar convenientes otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna de la tabla periódica. Un material FE tiene su constante dieléctrica más alta en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, para un material FE suele elegirse una Tc situada por debajo de la temperatura operativa observada por el material
dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar convenientes para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. En términos generales, los diseñadores de antenas buscan material dieléctrico con una constante dieléctrica inferior a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambios en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico del material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
Volviendo a las figuras 10a y 10b, aunque se ha dibujado una guía de ondas de extremo abierto rectangular, el análisis anterior y la descripción son aplicables a guías de ondas de extremo abierto circulares y a antenas de placas paralelas de extremo abierto. Además, la antena de guía de ondas de extremo abierto 1000 puede tener un alimentador de señal elegido entre un cable coaxial, placas paralelas o cualquier tipo de guía de ondas.
En las figuras 11a a 11e se muestran vistas de un ejemplo de antena de bocina con una frecuencia operativa seleccionable que no forma parte del presente invento. Tal y como se observa en la figura 11a, la antena de bocina 1100 comprende una bocina radiadora 1102 y un dieléctrico 1106 con material ferroeléctrico situado cerca de la bocina radiadora. El dieléctrico 1006 tiene una constante dieléctrica variable que responde a un voltaje aplicado al material ferroeléctrico. Se muestra una línea de alimentación coaxial 1004 con un conductor central 1005. la bocina 1002 tiene una longitud eléctrica 1109 que responde a la constante dieléctrica. La longitud eléctrica es constante en relación con la frecuencia resonante. La bocina puede estar conectada a tierra o ser abierta. De nuevo las designaciones de contrapeso y elemento radiador son arbitrarias. Los principios y el diseño de las antenas de bocina son bien conocidos por los expertos en la técnica y no se repetirán aquí, para una mayor brevedad. Aunque el uso de material FE proporciona a la antena de bocina una gama más amplia de frecuencias operativas seleccionables, los principios generales del diseño no se ven alterados por el material FE del presente invento.
La antena de bocina 1100 tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante. Opcionalmente, la antena de bocina 1100 tiene una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
En la figura 11b se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de bocina de la figura 11a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 1106 incluye al menos una capa de dieléctrico 1110 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 1112 formado a partir de material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 1110 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 1112 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1110. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor situado cerca de la capa de dieléctrico FE 1112 para generar una constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 1112 y la bocina radiadora 1102 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 1112 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, pueden formarse ranuras de aislamiento 1108 en el elemento radiador 1102 para separar las dos polaridades del voltaje de polarización. Los voltajes de CC suelen superponerse a la señal de CA que es conducida por las mitades del elemento radiador. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico formado con la constante dieléctrica fija 1110 se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 1112. Obsérvese que en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas a las polaridades mostradas.
En las figuras 11c y 11d se muestran esquemas en sección transversal que ilustran un aspecto alternativo de la antena de bocina 1100 de la figura 11a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 1110a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1112, y una segunda capa 1110b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 1112. Las dos capas de dieléctrico fijo no deben tener necesariamente la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE pueden tener distintos grosores, estar fabricadas con diferentes materiales FE o incluso tener constantes dieléctricas diferentes en relación con el mismo voltaje.
En la figura 11e se muestra un esquema en sección transversal que ilustra un aspecto alternativo de la antena de bocina de la figura 11a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra el dieléctrico con material ferroeléctrico 1112 se forma en el interior del dieléctrico 1110 con la constante dieléctrica fija. Téngase en cuenta que pueden formarse varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1110 se forma en el interior del dieléctrico FE 1112. También debería observarse que, aunque la zona interna se muestra con forma rectangular, también pueden resultar prácticas otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada. En otras variaciones que no se ilustran, equivalentes a las figuras 7e y 7f, el voltaje de polarización de CC es suministrado por paneles situados en el interior del elemento radiador 1002, de modo que no es necesario formar las ranuras 1108.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1112 se forma con titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que pueden ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 11d, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1112 puede formarse en una lámina fina con un grosor 1114 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1112 se forma en una lámina gruesa 1114 cuyo grosor está comprendido entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, también pueden resultar convenientes otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna de la tabla periódica. Un material FE tiene su constante dieléctrica más alta en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica cuando la temperatura se sitúa por encima de la Tc. En consecuencia, normalmente se elige que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta una menor disipación que una antena construida con material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con constantes dieléctricas más altas suelen resultar útiles para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas buscan un material dieléctrico con una constante dieléctrica inferior a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a costa de la variabilidad (menos cambio en la constante dieléctrica por voltios de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
Volviendo a las figuras 11a, la descripción anterior de una antena de bocina es aplicable también a antenas de guía de ondas, de guía de ondas circular y de bocina de placas paralelas utilizando alimentación de la señal desde un alimentador de señal de cable coaxial, guía de ondas circular, guía de ondas rectangular o placas paralelas.
En las figuras 12a a 12f se muestran descripciones de un ejemplo de antena monopolo con una frecuencia operativa seleccionable que no forma parte del presente invento. En la figura 12a, la antena monopolo 1200 comprende un elemento radiador 1202, un contrapeso 1204 y un dieléctrico 1206 que rodean, como mínimo, al elemento radiador 1202. El dieléctrico incluye material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable que responde al voltaje aplicado al material ferroeléctrico. El elemento radiador 1202 tiene una longitud eléctrica 1208 que responde a la constante dieléctrica. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el elemento radiador 1202 puede formarse con una forma helicoidal. Los principios y el diseño de las antenas monopolo son bien conocidos por los expertos en la técnica y no es necesario repetirlos aquí, para una mayor brevedad. Aunque el uso de material FE proporciona a la antena monopolo una gama más amplia de frecuencias operativas para elegir, los principios generales de diseño no se ven alterados por el material FE del presente invento.
La antena 1200 tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia de resonancia. Es decir, que la longitud eléctrica del elemento radiador es constante en relación con la frecuencia resonante. Opcionalmente, la antena 1200 tiene una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
La figura 12b muestra un esquema que ilustra un aspecto alternativo de la antena monopolo de la figura 12a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 1206 incluye al menos una capa de dieléctrico 1210 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 1212 formado a partir de un material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 1210 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 1212 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1210. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor situado cerca de la capa de dieléctrico FE 1212 para generar una constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 1212 y el elemento radiador 1202 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 1212 superpuesto a la señal de CA que es conducida por el elemento radiador 1202, y la tierra de referencia se suministra a los paneles conductores 1214. Téngase en cuenta que, en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización son inversas. En otros aspectos, el elemento radiador 1202 no lleva polarización de CC, y en su lugar las dos polaridades pasan a través de los paneles 1214.
En la figura 12c se muestra un esquema que ilustra un aspecto alternativo de la antena monopolo 1200 de la figura 12a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 1210a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1212, y una segunda capa 1210b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 1212. Las dos capas dieléctricas fijas no deben tener necesariamente la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas de FE alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE pueden tener grosores distintos, estar fabricadas con materiales FE distintos o incluso tener constantes dieléctricas diferentes en relación con el mismo voltaje.
En la figura 12d se muestra un esquema que ilustra un aspecto alternativo de la antena monopolo de la figura 12a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 1212 se forma en el interior del dieléctrico 1210 con la constante dieléctrica fija. Téngase en cuenta que pueden formarse varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1210 se forma en el interior del dieléctrico FE 1212. Debería tenerse en cuenta también que, aunque la zona interna tiene una forma rectangular, pueden también resultar convenientes otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada.
En la figura 12e y 12f se ilustran aspectos alternativos de antenas monopolo según el presente invento.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1212 se forma con titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE alternativos que pueden ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 12b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1212 puede formarse en una capa de lámina fina 1214 con un grosor comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1212 se forma en una lámina gruesa cuyo grosor 1214 se sitúa entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con la constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir del material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, también podrían resultar prácticos otros elementos equivalentes que se encuentran en la misma columna de la tabla periódica. Un material FE tiene su constante dieléctrica más alta en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, suele elegirse que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con un material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar útiles para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas buscan material dieléctrico con constantes dieléctricas inferiores a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a coste de la variabilidad (menos cambio en la constante dieléctrica por voltio de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico del material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En las figuras 13a a 13f se muestran esquemas de ejemplos de antenas dipolo con frecuencia operativa seleccionable que no forman parte del presente invento. En la figura 13a, la antena dipolo 1300 comprende un elemento radiador 1302, un contrapeso 1304 y un dieléctrico 1306 que rodea al menos parcialmente al elemento radiador 1302. El dieléctrico 1306 incluye material ferroeléctrico que tiene una constante dieléctrica variable que responde a un voltaje aplicado al material ferroeléctrico. El elemento radiador y el contrapeso tienen unas longitudes eléctricas 1308 que responden a las constantes dieléctricas variables. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el elemento radiador 1302, el contrapeso 1304, o ambos pueden tener forma helicoidal. Los principios y el diseño de las antenas dipolo son bien conocidos por los expertos en la técnica y no se repetirán aquí, para una mayor brevedad. Aunque el uso del material FE proporciona a las antenas dipolo una gama más amplia de frecuencias operativas seleccionables, los principios de diseño generales no se ven alterados por el material FE del presente invento.
La antena 1300 tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante. Es decir, que las longitudes eléctricas del elemento radiador y del contrapeso se mantienen constantes en relación con la frecuencia resonante. Normalmente, la longitud eléctrica del elemento radiador 1302 y del contrapeso 1304 son o bien una mitad o bien un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia resonante con relación al dieléctrico. Opcionalmente, la antena tiene una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
En la figura 13b se muestra un esquema que ilustra un aspecto alternativo de la antena monopolo de la figura 13a. Tal y como se ilustra, el dieléctrico 1306 incluye al menos una capa de dieléctrico 1310 formada a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija y un dieléctrico 1312 formado a partir de un material ferroeléctrico con una constante dieléctrica variable, adyacente al dieléctrico 1310 con la constante dieléctrica fija. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material FE 1312 se superpone al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1310. Normalmente, se aplica voltaje a un conductor cercano a la capa de dieléctrico FE 1312 para generar una constante dieléctrica deseada. El voltaje, representado por los signos "+" y "-", puede ser suministrado. En algunos aspectos, puede interponerse un aislante eléctrico (que no se ilustra) entre la capa 1312 y el elemento radiador 1302 para aislar el voltaje de polarización del voltaje de la señal de CA. Sin embargo, suele ser necesaria una lámina de conductor para distribuir uniformemente el voltaje de polarización a lo largo del dieléctrico FE 1312 que interfiere con la sintonización de la antena. En consecuencia, el voltaje de CC suele superponerse a la señal de CA que es conducida por el elemento radiador 1302, y la tierra de referencia se suministra a los paneles conductores 1314. Téngase en cuenta que, en algunos aspectos de la antena, las polaridades del voltaje de polarización están invertidas. En otros aspectos, el elemento radiador 1302 no lleva polarización de CC, y en su lugar las dos polaridades pasan a través de los paneles 1314.
En la figura 13c se muestra un esquema que ilustra un aspecto alternativo de la antena monopolo 1300 de la figura 13a con varias capas de constante dieléctrica fija. El dieléctrico con el dieléctrico fijo forma una primera capa 1310a que subyace al dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1312, y una segunda capa 1310b se superpone al dieléctrico con el material ferroeléctrico 1312. Las dos capas de dieléctrico fijo no deben tener necesariamente la misma constante dieléctrica ni el mismo grosor. Además, pueden utilizarse tres o más capas de dieléctrico fijo. Opcionalmente, aunque no se ilustra, pueden formarse varias capas alrededor de una capa de dieléctrico fijo, o varias capas combinando capas de dieléctrico fijo y capas de FE. Las varias capas de dieléctrico FE pueden tener grosores distintos, estar fabricadas con materiales FE distintos o incluso tener constantes dieléctricas diferentes con relación a un mismo voltaje.
En la figura 13d se muestra un esquema que ilustra un aspecto alternativo de la antena monopolo de la figura 13a con una capa interna de material FE. Tal y como se ilustra, el dieléctrico con el material ferroeléctrico 1312 se forma en el interior del dieléctrico 1310 con la constante dieléctrica fija. Téngase en cuenta que pueden formarse varias zonas internas, aunque sólo se ilustra una. Opcionalmente, aunque no se ilustra, el dieléctrico con la constante dieléctrica fija 1310 se forma en el interior del dieléctrico FE 1312. Debería tenerse en cuenta también que, aunque la zona interna se muestra con forma rectangular, pueden resultar también convenientes otras formas, como la circular, la cilíndrica y la ovalada.
En las figuras 13e y 13f se ilustran algunos aspectos alternativos de la antena monopolo según el presente invento.
En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1212 se forma con titanato de bario y estroncio Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO). Sin embargo, se conocen otros materiales FE que podrían ofrecer resultados equivalentes. Volviendo a la figura 12b, por ejemplo, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1212 puede formarse en una capa de lámina fina con un grosor 1214 comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, el dieléctrico con material ferroeléctrico 1212 se forma en una lámina gruesa cuyo grosor 1214 es de entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el dieléctrico con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, el dieléctrico formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico formado a partir de material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
La constante dieléctrica del material FE puede manipularse mediante adulteración y control de la temperatura Curie (Tc). Algunos materiales adulterantes conocidos son el tungsteno (W), el manganeso (Mn) y el magnesio (Mg), introducidos como óxidos. Sin embargo, también pueden resultar útiles otros elementos equivalentes que ocupan la misma columna en la tabla periódica. Un material FE tiene su constante dieléctrica más alta en la Tc, y el dieléctrico se reduce rápidamente con los cambios de temperatura en cualquier sentido. Sin embargo, normalmente se producen menos cambios en la constante dieléctrica en temperaturas por encima de la Tc. En consecuencia, normalmente se elige que la Tc de un material FE se sitúe por debajo de la temperatura operativa observada por el material dieléctrico.
Una antena construida con una constante dieléctrica de 1 (aire) presenta menos disipación que una antena construida con un material cuya constante dieléctrica sea más alta. Sin embargo, los materiales con una constante dieléctrica más alta suelen resultar útiles para reducir las dimensiones (la longitud de onda efectiva) de las antenas. Por lo general, los diseñadores de antenas buscan material dieléctrico con constantes dieléctricas inferiores a 100. Las constantes dieléctricas del material FE pueden reducirse añadiéndole adulterantes a coste de la variabilidad (menos cambio en la constante dieléctrica por voltaje de polarización). El equilibrio adecuado entre la Tc y la adulteración puede hacer que resulte práctico un cambio mayor que 2:1 en el dieléctrico de material FE para un cambio en el voltaje de polarización inferior a un voltio.
En la figura 14 se muestra un diagrama de flujo que ilustra el método del presente invento para sintonizar frecuencias en una antena de comunicaciones inalámbrica de banda única. Aunque este método se describe como una secuencia de pasos numerados para una mayor claridad, no debe deducirse ningún orden a partir de la numeración, salvo que se indique explícitamente. Debería entenderse que algunos de estos pasos pueden omitirse o bien llevarse a cabo simultáneamente o sin seguir estrictamente el orden de las secuencias. Los métodos se inician en el paso 1400. En el paso 1402 se forma un elemento radiador único. En algunos aspectos, en el paso 1404 se forma un contrapeso para el elemento radiador. En el paso 1406 se forma un dieléctrico con material ferroeléctrico próximo al elemento radiador. En el paso 1408 se aplica voltaje al material ferroeléctrico. En el paso 1410, respondiendo al voltaje aplicado, se genera una constante dieléctrica. En el paso 1412, respondiendo a la constante dieléctrica, se establece comunicación entre los campos electromagnéticos en una frecuencia resonante.
En algunos aspectos del método se incluye un paso adicional, el paso 1414, que hace variar el voltaje aplicado. A continuación, el paso 1416 modifica la frecuencia resonante respondiendo a los cambios en el voltaje aplicado. En algunos aspectos, la modificación de la frecuencia resonante incluye la formación de una antena con una frecuencia operativa variable que responde al voltaje aplicado.
La formación de una antena con una frecuencia operativa variable incluye la formación de una antena con una impedancia predeterminada característica fija, independiente de la frecuencia resonante. En otros aspectos, la formación de una antena con una frecuencia operativa variable incluye la formación de una antena con una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
En algunos aspectos, la formación de un dieléctrico con material ferroeléctrico en el paso 1406 incluye algunos subpasos. En el paso 1406a se forma el dieléctrico con material dieléctrico a partir de un primer material que tiene una constante dieléctrica fija. En el paso 1406b ser forma el dieléctrico con el material ferroeléctrico que tiene una constante dieléctrica variable. A continuación, la modificación de la frecuencia resonante respondiendo a la constante dieléctrica variable en el paso 1416 incluye la modificación de la frecuencia resonante respondiendo a la constante dieléctrica variable del material ferroeléctrico.
En otros aspectos, la formación de un dieléctrico con material ferroeléctrico en el paso 1406 incluye la formación del dieléctrico con una variedad de materiales dieléctricos, cada uno a partir de un material con una constante dieléctrica fija. Opcionalmente, el paso 1406 puede incluir la formación del dieléctrico con una variedad de materiales ferroeléctricos, cada uno con una constante dieléctrica variable.
En un aspecto, el paso 1406 incluye la formación del dieléctrico con la constante dieléctrica fija adyacente al dieléctrico con los materiales ferroeléctricos. En un aspecto del método, el paso 1406a incluye la formación del dieléctrico con la constante dieléctrica fija adyacente al elemento radiador. Opcionalmente, el paso 1406b incluye la formación del dieléctrico con el material ferroeléctrico adyacente al radiador.
En otro aspecto, la formación de un dieléctrico con una constante dieléctrica fija en el paso 1406a incluye la formación del dieléctrico a partir de un material seleccionado de entre el grupo que incluye espuma, aire, FR4, alúmina y TMM. El paso 1406b incluye la formación del dieléctrico con material ferroeléctrico a partir de titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO).
En algunos aspectos, el paso 1406 incluye la formación del dieléctrico con material ferroeléctrico y la formación del material ferroeléctrico en una lámina fina de un grosor comprendido entre 0,15 y 2 micrones. Opcionalmente, puede formarse una lámina gruesa cuyo grosor sea de entre 1,5 y 1000 micrones. En algunos aspectos, el paso 1406 incluye la formación de un dieléctrico con una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios. En otros aspectos, la formación del dieléctrico con material ferroeléctrico incluye la formación de una capa de dieléctrico FE (paso 1406b) y una capa de dieléctrico con una constante fija (paso 1406a) con una constante dieléctrica compuesta, comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
En algunos aspectos, la comunicación entre campos electromagnéticos en una frecuencia resonante, en el paso 1412, incluye la comunicación en frecuencias resonantes de, por ejemplo, 824 y 894 MHz y de 1850 y 1990 MHz.
En algunos aspectos, la aplicación de voltaje al material ferroeléctrico en el paso 1410 incluye la aplicación de un voltaje de CC relativo, comprendido entre 0 y 3,3 voltios.
En la figura 15 se muestra un diagrama de flujo que ilustra un aspecto alternativo del método descrito en la figura 14. El método se inicia en el paso 1500. El paso 1502 proporciona un elemento radiador único próximo al dieléctrico con material ferroeléctrico. En el paso 1504 se aplica voltaje al material ferroeléctrico. En el paso 1506, respondiendo al voltaje aplicado, se cambia la constante del dieléctrico del material ferroeléctrico. En el paso 1508, respondiendo a la variación de la constante dieléctrica del material ferroeléctrico, se modifica la frecuencia resonante del elemento radiador.
Se ha presentado una familia de antenas fabricadas con material dieléctrico FE. Se han descrito algunos tipos de antenas para explicar los conceptos básicos. Sin embargo, el presente invento no se limita únicamente a estos diseños de antenas. De hecho, el material dieléctrico FE del presente invento es aplicable a cualquier antena que utilice un dieléctrico. Asimismo, se han descrito algunos ejemplos de colocación del dieléctrico FE, aunque se afirma de nuevo que el presente invento no se limita simplemente a estos ejemplos. Los expertos en la técnica sabrán encontrar otras variantes y formas de realización del invento.

Claims (31)

1. Método para sintonizar la frecuencia de una antena de comunicaciones inalámbricas de banda única (100, 500), comprendiendo dicho método la formación de un elemento radiador único (106, 504) y de un contrapeso (102, 502), la formación de un dieléctrico (104, 506) con material ferroeléctrico (202, 512), cercano al elemento radiador (106, 504), estando rodeado dicho material ferroeléctrico por un dieléctrico (200, 510) con una constante dieléctrica fija y estando encerrado el material ferroeléctrico en una zona con mayor densidad de campos electromagnéticos situada entre el elemento radiador único y dicho contrapeso de la antena (100); caracterizándose también por la aplicación de voltaje al material ferroeléctrico y, respondiendo a la aplicación de voltaje, generación de una constante dieléctrica y, respondiendo a la constante dieléctrica, comunicación entre los campos electromagnéticos en una frecuencia resonante.
2. El método de la reivindicación 1 comprende además la variación del voltaje aplicado y, la modificación de la frecuencia resonante para responder a los cambios en el voltaje aplicado.
3. El método de la reivindicación 2, en el que la modificación de la frecuencia resonante incluye la formación de una antena (100) con una frecuencia operativa variable que responde al voltaje aplicado.
4. El método de la reivindicación 3 en el que la formación de una antena (100) con una frecuencia operativa variable incluye la formación de una antena (100) con una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante.
5. El método de la reivindicación 3, en el que la formación de una antena (100) con una frecuencia operativa variable incluye la formación de una antena (100) con una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
6. El método de la reivindicación 2 en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (112) con un material dieléctrico a partir de un primer material con una constante dieléctrica fija, y la formación del dieléctrico (104) con el material ferroeléctrico que tiene una constante dieléctrica variable, y en el que la modificación de la frecuencia resonante respondiendo a la variación de la constante dieléctrica incluye la modificación de la frecuencia resonante respondiendo a la variación de la constante dieléctrica del material ferroeléctrico.
7. El método de la reivindicación 6 en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (112) con una variedad de materiales dieléctricos que tienen una constante dieléctrica fija.
8. El método de la reivindicación 6 en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (104) con una variedad de materiales ferroeléctricos, cada uno con una constante dieléctrica variable.
9. El método de la reivindicación 6 en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (112) con la constante dieléctrica fija adyacente al dieléctrico (104) con los materiales ferroeléctricos.
10. El método de la reivindicación 6 en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (112) con la constante dieléctrica fija adyacente al elemento radiador (106).
11. El método de la reivindicación 6 en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (104) con material ferroeléctrico adyacente al elemento radiador (106).
12. El método de la reivindicación 6 en el que la formación de un dieléctrico (112) con una constante dieléctrica fija incluye la formación del dieléctrico (112) a partir de un material seleccionado de entre un grupo que comprende espuma, aire, FR4, alúmina y TMM.
13. El método de la reivindicación 2, en el que la formación de un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del dieléctrico (104) con el material ferroeléctrico a partir de titanato de bario y estroncio, Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO).
14. El método de la reivindicación 2, en el que la formación del dieléctrico (104) con el material ferroeléctrico incluye la formación de material ferroeléctrico en una lámina fina, de un grosor comprendido entre 0,15 y 2 micrones.
15. El método de la reivindicación 2, en el que la formación del dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación del material ferroeléctrico en una lámina gruesa, cuyo grosor es de entre 1,5 y 1000 micrones.
16. El método de la reivindicación 2, en el que la comunicación entre campos electromagnéticos en una frecuencia resonante incluye la comunicación en una frecuencia resonante seleccionada de entre el grupo comprendido por 824 y 894 MHz y 1850 y 1990 MHz.
17. El método de la reivindicación 2, en el que la aplicación de voltaje al material ferroeléctrico incluye la aplicación de un voltaje de CC relativo comprendido entre 0 y 3,3 voltios.
18. El método de la reivindicación 2, en el que la formación del dieléctrico (104) con material ferroeléctrico incluye la formación de una capa de dieléctrico FE con una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios.
19. El método de la reivindicación 2, en el que la formación del dieléctrico (104) con el material ferroeléctrico incluye la formación de una capa de dieléctrico FE y una capa de dieléctrico con una constante fija, con una constante dieléctrica compuesta comprendida entre 2 y 100, en cero voltios.
20. Una antena de banda única (100, 500) con una frecuencia operativa seleccionable, comprendiendo dicha antena (100, 500) un elemento radiador único (106, 504) y un contrapeso (102, 502); un dieléctrico (104) con material ferroeléctrico (202, 512), cercano al elemento radiador (106, 504), encerrado en una zona con una importante densidad de campos electromagnéticos situada entre el elemento radiador y un contrapeso, presentando el material ferroeléctrico una constante dieléctrica variable y estando rodado por un dieléctrico (200, 510) con una constante dieléctrica fija, y en el que el elemento radiador (106, 504) es resonante a una frecuencia respondiendo a la constante dieléctrica del material ferroeléctrico.
21. La antena (100) de la reivindicación 20, en la que el elemento radiador (106) tiene una impedancia característica fija predeterminada, independiente de la frecuencia resonante.
22. La antena (100) de la reivindicación 20, en la que el elemento radiador (106) tiene una ganancia predeterminada aproximadamente constante, independiente de la frecuencia resonante.
23. La antena (100) de la reivindicación 22 comprende además: un medio para aplicar voltaje al dieléctrico con el material ferroeléctrico, en el que el dieléctrico (104) con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica que varía respondiendo al voltaje aplicado.
24. La antena (100) de la reivindicación 23 en la que el dieléctrico (104) con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica comprendida entre 100 y 5000, en cero voltios.
25. La antena (100) de la reivindicación 23, en la que el dieléctrico (112) formado a partir del primer material con una constante dieléctrica fija y el dieléctrico (104) formado a partir de material ferroeléctrico tienen una constante dieléctrica compuesta, situada entre 2 y 100, en cero voltios.
26. La antena (100) de la reivindicación 20, en la que el dieléctrico (104) con material ferroeléctrico se forma a partir de titanato de bario y estroncio Ba_{x}Sr_{1-x}TiO_{3} (BSTO).
27. La antena (100) de la reivindicación 20 en la que el dieléctrico (104) con material ferroeléctrico se forma en una lámina fina de un grosor comprendido entre 0,15 y 2 micrones.
28. La antena (100) de la reivindicación 20 en la que el dieléctrico (104) con material ferroeléctrico está formado en una lámina gruesa cuyo grosor se sitúa entre 1,5 y 1000 micrones.
29. La antena de conexión (100) de la reivindicación 26 en la que el material ferroeléctrico BSTO incluye adulterantes de óxido seleccionados de entre el grupo que comprende tungsteno, manganeso y magnesio.
30. La antena de conexión (100) de la reivindicación 26, en la que el dieléctrico (104) con material ferroeléctrico tiene una constante dieléctrica que se multiplica por dos respondiendo a un cambio inferior a un voltio en el voltaje de polarización.
31. La antena de conexión (100, 500) de la reivindicación 20, en la que el elemento radiador (106, 504) tiene una longitud de onda seleccionable de entre el grupo que comprende un cuarto de longitud de onda y una mitad de longitud de onda.
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