ES2309083T3 - Aparato y metodo para la mejora del funcionamiento en baja frecuencia de antenas moviles. - Google Patents
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Abstract
Aparato de comunicaciones de tipo móvil que comprende: un cuerpo envolvente (2) dotado de circuitos de comunicación (6) y un panel cableado impreso PWB (4) formado con un terminal de señales (7) para una antena y un plano de masa eléctricamente conductor para dichos circuitos de comunicación; de manera que el plano de masa y los circuitos de comunicación son soportados por el PWB y una antena (10) soportada por dicho cuerpo envolvente y conectada eléctricamente a dicha terminal de señal de los circuitos de comunicación (6) en un extremo del PWB (4), estando diseñada dicha antena para operar como mínimo en una banda de frecuencia de radio, de manera que la antena está situada sustancialmente en dicho extremo del PWB, caracterizado porque dicho aparato comprende además un amplificador de masa eléctricamente conductor (30), etc. soportado por dicho PWB y conectado eléctricamente a dicho plano de masa eléctricamente conductor del PWB de manera tal que dicho amplificador de masa eléctricamente conductor está conectado al plano de masa de los circuitos de comunicación en un extremo opuesto de dicho PWB y está situado en dicho extremo opuesto del mencionado PWB y amplifica de manera efectiva dicho plano de masa del PWB para cargar la antena en dicha banda de frecuencia de radio y, de este modo, incrementar la eficacia operativa de la antena particularmente en la parte baja de dicha banda de frecuencia de radio y/o para ampliar dicha banda de frecuencia de radio.
Description
Aparato y método para la mejora del
funcionamiento en baja frecuencia de antenas de comunicación
móviles.
La presente invención se refiere a un aparato, y
también a un método, para mejorar el funcionamiento de antenas de
comunicación móviles, particularmente en la parte de baja frecuencia
de la amplitud o amplitudes de banda para las que ha sido diseñado
el aparato. La invención es particularmente útil en aparatos de
comunicación móvil (tales como aparatos de teléfono móviles de
utilización manual o "teléfonos móviles") que tienen antenas
internas incorporadas o antenas externas y, por lo tanto, se
describe a continuación especialmente para estas aplicaciones.
Los equipos de comunicación de tipo móvil,
incluyendo sus antenas, están viendo reducido su tamaño al
desarrollarse la tecnología. Para que una antena funcione de manera
adecuada debe tener unas dimensiones habitualmente de la mitad de
la longitud de onda, excepto para las antenas tipo monopolar (que
normalmente funcionan por encima del plano del suelo) en los que se
requiere un cuarto de longitud de onda. Para dispositivos avanzados
de comunicación móvil, por ejemplo, teléfonos móviles celulares,
estas dimensiones son poco prácticas dado que las dimensiones
generales del aparato manual son menores de la mitad de la longitud
de onda de la frecuencia apropiada.
Por lo tanto, la utilización de antenas pequeñas
reduce su rendimiento y, de acuerdo con ello, requiere el
suministro de una potencia mayor. Una potencia mayor reduce los
intervalos entre recambios de batería y el incremento de radiación
hacia la cabeza/cuerpo del usuario. El nivel de potencia radiada a
la cabeza humana es particularmente significativo, y se prescriben
serias limitaciones y especificaciones para reducir este posible
peligro para los usuarios.
El funcionamiento de estos dispositivos en las
proximidades del cuerpo humano cambia también el campo y/o
distribución de corriente a lo largo de la antena, por lo tanto
cambia su modelo de radiación, así como su rendimiento de
radiación. En términos prácticos, la reducción de rendimiento puede
ser del orden de 10 - 20 db o más. Las antenas externas, tales como
las antenas "STUBBY" o retráctiles, se utilizan habitualmente
para incrementar el rendimiento de la antena. No obstante, la
utilización de este tipo de antenas es asimismo poco cómodo dado
que las antenas quedan frecuentemente "retenidas" dentro del
bolsillo. También reducen el aspecto estético del dispositivo de
comunicación móvil. Además, su modelo de radiación es casi de tipo
omnidireccional, de manera que ofrece poca protección de la
cabeza/cuerpo del usuario contra una radiación excesiva.
Las antenas internas facilitadas por diferentes
empresas son verdaderamente poco eficaces en comparación con las
antenas externas. Además, estas antenas internas de tipo conocido,
de manera general no reducen la radiación a la cabeza/cuerpo del
usuario, y en muchos casos incluso incrementan dicha radiación.
Asimismo, y de modo general, la ganancia de la antena es reducida
(especialmente cuando se utiliza adyacente a la cabeza/cuerpo), y
los resultados SAR (Specific Absorption Ratio) (proporción de
absorción específica) son en general elevados.
Un problema específico en las antenas internas
de tipo conocido es su reducida amplitud de banda de funcionamiento.
Además, en caso de que la impedancia de entrada no está
equilibrada, el rendimiento de la radiación se reduce
adicionalmente. Este efecto se considera un problema incluso más
difícil en casos en los que se requieren bandas de frecuencia dual,
de frecuencia triple u otras operaciones de bandas múltiples de los
dispositivos de comunicación móviles, tales como los celulares GSM
900/1800, 900/1900, 900/1800/1900 MHz, etc., o en aplicaciones GPRS
(2,5G) y UMTS (3G) en las que la amplitud de banda es clave para el
funcionamiento. Además, la amplitud de banda es en general
importante para todas las aplicaciones de comunicación móvil, a
efectos de hacer máxima la capacidad global del sistema.
Se conocen antenas internas para aparatos de
comunicación móviles que utilizan construcciones impresas, por
ejemplo, de tipo parches y ranuras. Estas son muy cómodas de
utilizar a causa de su facilidad de fabricación, sus pequeñas
dimensiones y bajos costes de fabricación. Se describen ejemplos de
construcciones de antenas internas de tipo protegido en las
patentes USA 5,262,792, 5,802,458, 5,068,670, 5,929,813, 5,945,954,
6,002,367 y 6,025,802, y en las patentes europeas 0892459 y
0924797. Si dichos elementos impresos pudieran ser utilizados en
dispositivos de comunicación móvil con respecto a rendimiento,
ganancia, equilibrado de impedancia y reproductibilidad, ello seria
la mejor solución. Desafortunadamente, estos elementos, dada la
dimensión reducida del dispositivo de comunicación móvil, muestran
un rendimiento muy bajo y por lo tanto una baja ganancia; además es
difícil equilibrar su impedancia a la del dispositivo de
comunicaciones móvil.
La presente invención está especialmente
dirigida a un aparato de comunicación móvil que comprende un cuerpo
envolvente que contiene un panel de circuito impreso, o PCB (que en
la actualidad se designa de manera más habitual como panel cableado
impreso o PWB, término que se utilizará de aquí en adelante) que
lleva los circuitos de comunicación y que está formado por un
terminal de señal y un plano de masa eléctricamente conductor para
los circuitos de comunicación. Este aparato comprende además una
antena dispuesta interiormente dentro de un cuerpo envolvente o
exteriormente con respecto al mismo, y conectada eléctricamente al
terminal de señal y, opcionalmente, también al plano de masa de los
circuitos de comunicación en el PWB situado dentro del cuerpo
envolvente. Si bien estas antenas pueden ser diseñadas en formas
relativamente reducidas y compactas para bandas de frecuencia de
radio relativamente elevadas, su funcionamiento en bandas de
frecuencia de radio bajas es relativamente poco eficaz. En el caso
de que la antena sea muy pequeña, el panel cableado impreso (PWB)
que lleva los circuitos de comunicación del aparato de comunicación
móvil sirve realmente como una prolongación de la antena, y aumenta
su eficacia y amplitud de banda. No obstante, dado que los
dispositivos de comunicación móviles están siendo cada vez de
dimensiones menores, esta contribución del PWB al rendimiento de la
antena es limitada. Esta limitación se aplica a todo tipo de
antenas utilizadas con esos tipos de aparato de comunicación móvil,
es decir, antenas interiores y así como antenas exteriores.
Un objetivo de la presente invención consiste en
dar a conocer un aparato de comunicación móvil que comprende
antenas de reducido tamaño, compactas, en las que el rendimiento
operativo y la amplitud de banda de la antena quedan aumentados.
Otro objetivo de la invención consiste en dar a conocer un método
para incrementar el rendimiento operativo de dichas antenas.
La invención queda definida en las
reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con el aspecto de la invención, se da
a conocer un aparato de comunicación móvil que comprende: un cuerpo
envolvente que incluye circuitos de comunicación y un panel cableado
impreso (PWB) formado con un terminal de señal para una antena y
una masa eléctricamente conductora para los circuitos de
comunicación; una antena soportada por un cuerpo envolvente y que
conecta eléctricamente al terminal de señal de los circuitos de
comunicación del PWB (y opcionalmente a masa), estando diseñado la
antena para funcionar como mínimo en una banda de frecuencia de
radio; y un amplificador del efecto eléctricamente conductor de masa
soportado por el PWB y conectada eléctricamente a la masa
eléctricamente conductora del PWD de manera que el amplificador de
masa eléctricamente conductor efectivamente aumente la masa del PWB
para cargar la antena en dicha banda de frecuencia y de radio para,
por lo tanto, aumentar el rendimiento operativo de la antena
particularmente en la parte inferior de dicha banda de frecuencia
de radio y/o para ampliar dicha banda de disfunción de radio.
Muchas realizaciones de la invención se
describirán a continuación a efectos de ejemplos.
De acuerdo con otras características de las
realizaciones preferentes que se han descrito, la antena está
conectada al terminal de señal de los circuitos de comunicación en
un extremo del PWB, y el amplificador de masa eléctricamente
conductora está conectado a la masa de los circuitos de comunicación
en el extremo opuesto del PWB. El amplificador en masa puede ser
soportado sobre un panel separado con respecto al PWB y conectado
eléctricamente a la masa de los circuitos de comunicación en el
extremo opuesto del PWB. Dado que se puede añadir el amplificador
de efecto de masa eléctricamente conductor sin ampliar las
dimensiones físicas del PWB, esta ampliación del funcionamiento,
y/o aumento de la amplitud de banda, del aparato de comunicación
móvil se pueden conseguir sin ningún incremento significativo de las
dimensiones físicas del aparato en su conjunto.
De acuerdo con otras características en algunas
de las realizaciones preferentes que se han descrito, el
amplificador del efecto de masa comprende un par de amplificadores
de masa de saliente ("stub") formados en la masa eléctricamente
conductora del PWB en el extremo opuesto de dicho PWB. En algunas
realizaciones preferentes descritas, el extremo opuesto del PWB
comprende una masa eléctricamente conductora sobre una capa del PWB,
siendo definidos los amplificadores de masa de tipo clavija por
ranuras formadas en la masa eléctricamente conductora en la capa.
Los amplificadores de masa de tipo clavija pueden ser simétricos o
asimétricos y pueden tener extremos abiertos o cortos, de acuerdo
con su aplicación específica.
Se describe otra realización en la que la masa
de los circuitos de comunicación es soportada sobre una capa del
PWB y el amplificador de masa es soportado sobre otra capa del
PWB.
De acuerdo con otra realización preferente que
se describe a continuación, el amplificador de masa eléctricamente
conductor está incluido en una caja que tiene una serie de caras,
por ejemplo, seis caras superpuestas a un extremo del PWB, siendo
como mínimo una de las caras de la caja eléctricamente conductora y
sirviendo como amplificador de masa conectado eléctricamente a la
masa del PWB.
De acuerdo con otro aspecto, se prevé un método
para aumentar el rendimiento operativo de un aparato de comunicación
móvil por lo menos en una banda de radiofrecuencia o para ampliar
su banda de radiofrecuencia, cuyo aparato comprende un cuerpo
envolvente que incluye circuitos de comunicación y un panel cableado
impreso PWB formado con un terminal de señal para una antena y una
masa eléctricamente conductora para los circuitos de comunicación,
y una antena soportada por el cuerpo envolvente y conectada
eléctricamente al terminal de señal de los circuitos de
comunicación del PWB, caracterizándose porque el rendimiento
operativo de la antena es incrementado, excepcionalmente en la
parte baja de la banda de frecuencia de radio, o bien su banda de
frecuencia de radio es ampliada conectando un amplificador de masa
eléctricamente conductor a la masa eléctricamente conductora del PWB
de manera tal que el amplificador de masa eléctricamente conductor
amplifica la masa del PWB para cargar la antena en la banda de
radiofrecuencia.
En el caso de dos o más bandas de frecuencia
operativa, el incremento de rendimiento (es decir, la ganancia de
antena) se aplicaría prácticamente a la banda inferior. Es decir,
las bandas de frecuencia mayores (por ejemplo, 1800 o 1900 MHz) no
necesitan siempre esta ampliación para su funcionamiento normal, y
solamente se incrementan las bandas más bajas (por ejemplo, 800 o
900 MHz). No obstante, la adición del amplificador de masa o de los
amplificadores de masa de tipo saliente pueden incrementar también
la amplitud de banda de todas las bandas operativas por el hecho de
que ajusta también la frecuencia operativa de la antena,
reduciéndola a la banda de frecuencia más baja necesaria.
Tal como se ha indicado en lo anterior, el
aparato y método de la presente invención son aplicables tanto a
antenas internas como a antenas externas.
Otras características y ventajas de la invención
quedarán evidentes en la siguiente descripción.
La invención se describirá a continuación, a
título solamente de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva con las
piezas desmontadas que muestra una forma de un aparato de
comunicación móvil construido de acuerdo con la presente
invención;
la figura 2 muestra un ejemplo de una antena
interna que puede ser utilizada en el aparato de la figura 1;
la figura 3 muestra una disposición de acuerdo
con la presente invención para incrementar el rendimiento operativo
de antena del aparato de las figuras 1 y 2 en la banda de frecuencia
de radio más baja, siendo las figuras 3a, 3b y 3c vistas laterales
que muestran posibles localizaciones del amplificador de masa;
las figuras 4, 4a, 4b y 4c son vistas que
corresponden a las de las figuras 3, 3a, 3b y 3c respectivamente,
mostrando otra disposición de acuerdo con la presente invención para
aumentar el rendimiento operativo de la antena en la banda baja de
frecuencia de radio;
las figuras 5a y 5b son vistas de las caras
opuestas del PWB en el aparato de las figuras 1 y 2 mostrando otra
disposición de acuerdo con la presente invención para aumentar el
rendimiento operativo de la antena en la banda operativa de radio
de baja frecuencia;
las figuras 6a, 6b, 7a, 7b y 8a, 8b son vistas
que corresponden a las de las figuras 5a y 5b respectivamente,
mostrando otras tres disposiciones que pueden ser utilizadas de
acuerdo con la presente invención;
la figura 9 muestra otra disposición en la que
el amplificador de masa eléctricamente conductor adopta forma de
una caja que tiene una o varias caras eléctricamente conductoras,
mostrando la figura 9a un ejemplo de dicha caja y mostrando las
figuras 9b y 9c disposiciones alternativas de la caja con respecto
al PWB;
las figuras 10, 10a, 10b y 10c son vistas
correspondientes a las de las figuras 3, 3a, 3b y 3c
respectivamente, mostrando una disposición similar a la de la
figura 3 pero en la que la antena es una antena externa, en vez de
ser una antena interna; y
las figuras 11a y 11b muestran la invención
implementada en forma de un aparato telefónico manual que tiene una
antena externa, mostrando la figura 11a la posición cerrada del
aparato y la figura 11b la posición abierta del
mismo.
mismo.
Haciendo referencia en primer lugar a la figura
1, se ha mostrado una forma de aparato de comunicación móvil
construido de acuerdo con la presente invención, incluyendo un
cuerpo envolvente, indicado de un modo general con el numeral (2),
constituido a base de una tapa frontal (3) y una tapa posterior (5).
Dentro del cuerpo envolvente (2) se encuentra un panel cableado
(PWB) (4), al que se hace referencia en algunos casos como panel de
circuito impreso (PCB), que comprende la totalidad o una parte de
los circuitos de comunicación del aparato, indicado de modo general
con el numeral (6). El PWB (4) está formado a base de un terminal de
señal indicado con el numeral (7) y con una masa eléctricamente
conductora conectada a los terminales de masa (8, 9) para los
circuitos de comunicación. La masa puede ser una capa conductora
continua que sirve como plano de masa, o puede ser una o varias
tiras (o bandas) conductoras que sirven como masa para componentes
individuales de los circuitos de comunicación.
En el aparato mostrado en la figura 1, los
terminales (7-9) se encuentran en la superficie del
PWB (4) situada por debajo y están dirigidas a una antena interna,
indicada de modo general con el numeral (10), que cubre una parte
del PWB (4). La antena interna (10) puede tener cualquier
construcción deseada. La figura 2 muestra una construcción, a
efectos de ejemplo, que es similar a una de las escritas en la
solicitud de patente internacional de la misma solicitante
PCT/L01/00626 presentada el 9 de julio de 2001.
Por lo tanto, tal como se aprecia más
particularmente en la figura 2, la antena interna (10) comprende un
PWB constituido a base de un sustrato dieléctrico que tiene una capa
eléctricamente conductora (13) en una cara que sirve como plano de
masa y que está dotada de un corte que adopta forma de ranura
radiante (14). La ranura (14) tiene una configuración en forma de U
curvada, cerrada por ambos extremos, definiendo dos brazos
laterales cerrados (14a,14b) unidos por el puente (14c). La ranura
en forma radiante (14) es excitada por la línea de alimentación
eléctricamente conductora (15) soportada sobre la cara opuesta del
panel dieléctrico y por lo tanto indicada por las líneas
discontinuas de la figura 2.
La antena mostrada en la figura 2 tiene una
construcción simétrica, en la que los dos brazos laterales (14a,
14b) son sustancialmente paralelos y tienen sustancialmente la misma
longitud y anchura, y son excitados por un punto de excitación
común, a saber el punto en el que la línea de alimentación (15)
cruza la ranura (14).
La antena que se ha mostrado tiene un terminal
de entrada de señal (17) conectado eléctricamente al terminal de
señal (7) del PWB (4) (figura 1), y dos terminales de masa (18,19),
conectados eléctricamente a los dos terminales de masa (8, 9) del
PWB (4). Estas conexiones eléctricas pueden estar constituidas por
clavijas que atraviesan orificios pasantes dotados de recubrimiento
(PTHs) o similares. La línea de alimentación (15) (mostrada en
líneas interrumpidas en la figura 2 dado que se encuentra en la cara
opuesta del panel de antena (10) comprende un brazo de alimentación
principal (15a) conectado al terminal (17) de señal de entrada. El
brazo de la línea de alimentación (15a) divide la energía eléctrica
en dos secciones transformadoras de la línea de alimentación (15b,
15c), que excitan la ranura (14) en dos puntos. Las secciones
transformadoras (15b) y (15c) continúan desde los puntos de
excitación por debajo de la ranura y llevan a cabo la función de
cargas reactivas en cortocircuito con respecto a la masa (13), tal
como se ha mostrado en (16a, 16b). Estas cargas reactivas
incrementan y mejoran el acoplamiento de la impedancia de la ranura;
es decir, principalmente reducen la parte reactiva de la impedancia
de ranura a la orden de cero en una amplia gama de frecuencia.
Con otras características de la construcción y
funcionamiento de la antena interna (10) mostrada en las figuras 1
y 2, así como construcciones alternativas que pueden ser utilizadas,
se describen en la solicitud PCT antes mencionada PCT/L01/00626
presentada el 9 de julio de 2001.
En la solicitud PCT antes mencionada, la antena
se hace resonante y radiante, no solamente a una alta frecuencia
predeterminada, tal como se determina por los parámetros de la
ranura (14), la línea de alimentación (15) y las cargas reactivas,
sino también a una banda de frecuencia más baja a efectos de ser
capaz de utilización como antena de microondas
multi-banda. En la solicitud PCT antes citada, ello
se consigue disponiendo una extensión en forma de ampliadores de
masa en forma de vástago o disponiendo un panel adicional que sirve
como continuación del plano de masa (13) en el lado de carga de la
ranura (14) y ampliando de esta manera, efectivamente, el plano de
masa para cargar la antena en la banda de radiofrecuencia, de modo
que incremente el rendimiento operativo de la antena en la banda
baja de radiofrecuencia.
En la presente solicitud, se utiliza una técnica
similar pero con respecto al PWB (4) principal del aparato manual
(2). Ello se consigue al ampliar la masa eléctricamente conductora
del panel cableado impreso (PWB) (4) que contiene los circuitos de
comunicación (6), mediante un panel externo o con amplificadores de
masa eléctricamente conectados a dicha masa, a efectos de aumentar
efectivamente la masa. Esto carga de manera efectiva la antena en
la banda baja de radiofrecuencia y, por lo tanto, incrementa el
rendimiento operativo de la antena en la banda baja de
radiofrecuencia y/o amplía dicha barra.
La figura 3 muestra una disposición en la que el
amplificador de masa eléctricamente conductor, indicado de manera
general con el numeral (30), está acoplado al PWB (4) que lleva la
antena interna (10). El amplificador de masa (30) adopta la forma
de un panel aislante que lleva una capa eléctricamente conductora
(31) en una de sus caras. Está conectado eléctricamente mediante un
terminal (32) a un terminal (33) en el PWB (4) al final del PWB
opuesto al que lleva la antena interna (10) y la terminal de señal
(7) del PWB conectada al terminal de señal (17) de la antena
interna. La conexión entre los terminales (32) y (33) pueden ser
mediante una clavija (34) (figuras 3b y 3c); y las conexiones entre
las terminales (7 - 9) del PWB (4) y los terminales (17 - 19) de la
antena interna (10) pueden tener lugar mediante clavijas (35).
La figura 3a muestra la capa inicial de la
preparación del amplificador de masa (30); la figura 3b muestra la
aplicación del amplificador de masa para su disposición por debajo
del extremo respectivo del PWB (4); y la figura 3c muestra la
aplicación del amplificador de masa superpuesto al correspondiente
extremo del PWB (4).
De este modo se apreciará que el amplificador de
masa (30) actúa como carga con respecto a la antena en la banda
operativa más baja, ampliando el plano de masa del PWB (4) principal
(y por lo tanto de la antena (10). Tal como se ha descrito en lo
anterior, esto mejora el acoplamiento de antena y aumenta la
eficacia operativa de la misma en la banda de radiofrecuencia baja.
Las dimensiones y estructura del amplificador de masa (30), así
como la distancia desde el PWB (4), pueden variar. Si bien el
amplificador de masa ya mostrado en las figuras 3b y 3c paralelo al
PWB (4) principal, se pueden montar a este último en cualquier
ángulo deseado. El amplificador de masa puede ser realizado de
cualquier manera apropiada, por ejemplo disponiendo una capa
conductora sobre un panel aislante, utilizando una placa metálica,
una pintura metálica, un plástico con revestimiento metálico, etc.
También puede ser una pieza independiente del aparato, por ejemplo
una parte de la batería, de la tapa del cuerpo envolvente, del
teclado, etc.
También se apreciará que la antena (10) puede
estar conectada también a la masa del PWB (4), además de su
conexión a la terminal de señal (17) del PWB (4).
La figura 4 muestra un amplificador de masa,
indicado de manera general con el numeral (40), construido como
parte o pieza flexible del PWB (4) o de la capa conductora de dicho
panel, en el extremo opuesto que lleva la antena interna (10) y los
terminales (7) de entrada de señal del PWB (4) y la correspondiente
terminal (17) de la antena interna. El amplificador de masa (40)
mostrado en la figura 4 comprende, por lo tanto, una capa
eléctricamente conductora (41) que está conectada mediante una banda
flexible (42) a la capa eléctricamente conductora del PWB (4).
Preferentemente, el amplificador de masa (40) es curvado por debajo
del respectivo extremo del PWB (4) (figura 4b), o sobre el
respectivo extremo del PWB (4) (figura 4c) o según cualquier ángulo
con respecto al mismo, para proporcionar una disposición compacta
para el PWB (4) que incrementa la eficacia operativa de la antena
en la banda de frecuencia de radio baja, tal como se ha descrito en
lo anterior. La antena (10) está conectada al PWB (4) de cualquier
manera apropiada, por ejemplo mediante clavijas (45) que pasan a
través del terminal de señal (17) y terminales de masa (18, 19) en
la antena y los correspondientes terminales (7 - 9) (figura 1) en
el PWB (4).
Las figuras 5a y 5b muestran una construcción en
la que el amplificador eléctricamente conductor de masa adopta la
forma de amplificadores de masa en forma de vástago constituidos en
el extremo del PWB (4) opuesto al que lleva la antena interna (10)
y la terminal (17) de entrada de señal de la antena. En este caso,
el PWB (4) está dotado de una capa eléctricamente conductora en
cada una de sus caras opuestas, tal como se han mostrado con el
numeral (51) en la figura 5a y el numeral (52) en la figura 5b. La
cara (51), mostrada en la figura 5a, que soporta la antena interna
(10), está formada, en el extremo opuesto con respecto al que lleva
la antena interna (10), con un par de ranuras (53a, 53b), cortadas
en capa conductora (51) que define el plano de masa. Cada una de
las ranuras (53a, 53b) está cerrada en un extremo y abierto en el
extremo opuesto para definir dos amplificadores de masa de vástago
(54a, 54b), y conexiones eléctricas (55a, 55b) en el plano de masa
(51). La capa eléctricamente conductora (52) de la cara opuesta del
PWB (4) (tal como se muestra en la figura 5b) está dotada de dos
interrupciones (56a, 56b), es decir, área sin conductores, en el
plano de masa (52) en la alineación con los amplificadores de masa
tipo vástago (54a, 54b).
Los amplificadores de masa tipo vástago (54a,
54b), actúan por lo tanto de manera similar al amplificador de masa
(30) de la figura 3, para ampliar de manera efectiva el plano de
masa (51) del PWB (4), pero posibilitan mejor la sintonización para
aumentar el rendimiento efectivo de la antena en la banda de
frecuencia de radio baja.
Las figuras 6a y 6b muestran una construcción a
las de las figuras 5a y 5b, excepto que los amplificadores de masa
de vástago y las interrupciones están invertidos con respecto a las
caras opuestas PWB (4). Por lo tanto, tal como se ha mostrado la
figura 6a, la capa eléctricamente conductora (61) en el lado del PWB
(4) que lleva la antena interna (10) está dotada de las
interrupciones (66a, 66b); mientras que la cara opuesta del PWB (4)
que lleva la capa conductora eléctricamente (62) está dotada de las
ranuras (63a, 63b), definiendo los amplificadores de masa tipo
vástago (64a, 64b). Las conexiones eléctricas para excitar los
amplificadores de masa tipo vástago (64a, 64b) se encuentran en
forma de PTH (65a, 65b), y las partes conductoras (67a, 67b) de la
capa (62) conectan eléctricamente la capa conductora (61) a los
amplificadores de masa (64a, 64b); mientras que las ranuras (63a,
63b) aíslan los amplificadores de masa con respecto a la capa
eléctricamente conductora (62).
Las figuras 7a y 7b muestran una disposición que
es asimismo similar a la de las figuras 5a y 5b respectivamente,
pero en los que los amplificadores de masa tipo vástago son de
construcciones simétricas. De este modo, tal como se ha mostrado en
las figuras 7a y 7b, las ranuras (73a, 73b) están realizadas en la
capa eléctricamente conductora (71) del PWB (4) en forma de dos
ranuras semicerradas de configuraciones distintas a efectos de
definir dos amplificadores de masa tipo vástago (74a, 74b) con
diferentes configuraciones y conectados eléctricamente a la capa
conductora (71) (que sirve como masa) mediante conexiones eléctricas
(78a, 78b) también de configuraciones distintas. La interrupción
(75a) en la capa eléctricamente conductora (72) en la cara opuesta
del PWB (4) es de configuración rectangular, mientras que la
interrupción (75b) tiene configuración en forma de L tal como
define la prolongación (76) de ampliación de masa en la cara (72)
(figura 7b). La extensión (76) de ampliación de masa está conectada
eléctricamente mediante un orificio pasante con recubrimiento (77)
(o una clavija, etc.) al amplificador de masa (74b) sobre la cara
opuesta del PWB (4). Las conexiones eléctricas (78a, 78b) a los
amplificadores de masa están separadas por un intersticio (79) en
las dos ranuras (73a, 73b).
Controlando la localización, anchura y longitud
del intersticio (79) y de la anchura de longitud de cada uno de los
amplificadores de masa (74a, 74b), cada una de las medias ranuras
abiertas (73a, 73b), cada una de las conexiones eléctricas (78a,
78b), la interrupción de masa (75a), la extensión de amplificación
de masa (76) y la ranura (75b), el PWB (4) principal puede ser
sintonizado separadamente para aumentar el funcionamiento de antena
en las dos bandas de frecuencia baja.
Si bien el amplificador de masa (74a) y la
extensión de amplificación de masa (76) se han mostrado con extremos
abiertos, se observará que cada uno de ellos puede estar dispuesto
a masa asimismo por su extremo.
Las figuras 8a y 8b muestran una construcción
similar a la de las figuras 6a y 6b, excepto que los amplificadores
de masa son asimétricos, y las conexiones de la antena (10) al PWB
(4) tienen lugar por medio de dos terminales en vez de tres
terminales. De este modo, la antena interna (10) soportada por el
PWB (4) comprende un terminal de entrada de señal (17), pero
solamente un terminal de masa (18) a un lado de éste último
terminal. La localización del terminal (18) se puede cambiar según
deseo. Además, las interrupciones (86a, 86b) formadas en la capa
conductora (81) a un lado del PWB (4) y las ranuras (83a, 83b)
formadas en la capa eléctricamente conductora (82) en la cara
opuesta del PWB son iguales que las interrupciones correspondientes
(66a, 66b) y ranuras (63a, 63b) de las figuras 6a, 6b excepto que
son asimétricas. Las conexiones eléctricas para excitar los
amplificadores de masa (84a, 84b) en forma de PTH (85a, 85b) o
similares, las conexiones eléctricas (87a, 87b) que conectan
eléctricamente la capa conductora (81) a los amplificadores de masa
son también asimétricas.
Otras construcciones para amplificadores de masa
podrían también ser utilizadas. Por ejemplo, los amplificadores de
masa podrían incluir elementos reactivos discretos, tales como los
que se describen en la patente US 5,068,670.
La figura 9 muestra una construcción en la que
el amplificador de masa eléctricamente conductor, que se ha
indicado con el numeral (90), adopta la forma de una caja de varias
caras, es decir, de seis caras a soportar por el extremo del PWB
(4) opuesto al que lleva la antena interna (10) y el terminal (17)
de entrada de señal del amplificador de masa. Las seis caras de la
caja amplificadora de masa (90) se han mostrado respectivamente con
los numerales (91 - 96) de la figura 9a. La cara (91) comprende una
capa eléctricamente conductora formada con una ranura abierta (97a)
y una ranura cerrada (97b). La cara (93) se ha hecho completamente
conductora eléctricamente, mientras que el resto de caras (92),
(94), (95) y (96) son eléctricamente aislantes.
La caja (90) amplificadora de masa puede estar
montada por debajo del PWB (4) (figura 9b) o por encima (figura
9c). En cada uno de los casos, sus capas eléctricamente conductoras
(91, 93) están conectadas eléctricamente a la capa eléctricamente
conductora del PWB (4) de cualquier manera adecuada, por ejemplo,
mediante una clavija conductora (98) que recibe un orificio del
resorte, que pasa a través de un orificio dotado de recubrimiento
(99) en el PWB (4) y acoplándose a la cara eléctricamente conductora
(93).
Tal como se ha descrito en lo anterior, el
objetivo de las capas eléctricamente conductoras del amplificador
de masa (90) consiste en amplificar de manera efectiva el plano de
masa de la PWB (4) a efectos de cargar la antena (10) en la banda
de radiofrecuencia y aumentando, por lo tanto, el rendimiento
operativo de la antena en la banda baja de radiofrecuencia. La caja
amplificadora de masa (90) puede tener, por lo tanto, un número o
disposición distinta de capas eléctricamente conductoras para
amplificar de manera efectiva la masa del PWB (4). De manera
similar, las ranuras (97a, 97b) pueden tener diferentes
localizaciones y/o configuraciones para mejorar el acoplamiento y
por lo tanto aumentar la radiación de la antena en la banda
operativa deseada. En algunos casos, se pueden disponer solamente
una ranura o ninguna.
En la totalidad de las realizaciones descritas
en la presente invención, la antena es una antena interna. Se
apreciará, no obstante, que la invención podría ser implementada
también en un aparato de comunicación móvil que tiene antenas
externas.
Una construcción de ese tipo es lo que se ha
mostrado en la figura 10, en la que el cuerpo envolvente se ha
mostrado con el numeral (102), el PWB que contiene los circuitos de
comunicación del aparato se ha mostrado con el numeral (103) y la
antena externa se ha mostrado con un numeral (104). El amplificador
de masa eléctricamente conductor, mostrado con el numeral (105),
para amplificar de manera efectiva la masa del PWB (103) para cargar
la antena (104) en una banda de baja frecuencia de radio puede ser
cualquiera de las construcciones que se han descrito en lo
anterior. Está eléctricamente conectado a la capa conductora de masa
(106) en el extremo opuesto del PWB (103) conectado a la antena con
una clavija (107) que pasa a través de los PTH (108, 109) en el PWB
y el amplificador de masa, respectivamente. El amplificador de masa
(105) puede estar montado por debajo del PWB (103) tal como se ha
mostrado en la figura (10b), para quedar superpuesto al mismo tal
como se ha mostrado en la figura 10c o en cualquier ángulo con
respecto al mismo.
Las figuras 11a y 11b muestran otra
implementación de la invención, en forma de un teléfono móvil,
indicado de modo general con el numeral (110), incluyendo un cuerpo
principal (112) y que contiene el PWB principal (113), una antena
externa (114) y una sección basculante (115) que contiene el
micrófono del aparato. En esta realización de la invención, el
amplificador de masa dispuesto para amplificar efectivamente la masa
del PWB (113) es soportado por la sección basculante (115) tal como
se ha mostrado con el numeral (116). El amplificador de masa (116)
está conectado eléctricamente a la masa del PWB (113) en su extremo
opuesto al que está conectado a la antena externa (114) de
cualquier manera adecuada, por ejemplo, mediante un flexible
eléctricamente conductor (117) en el acoplamiento pivotante de la
sección basculante (115) con el cuerpo envolvente (112).
Otras construcciones del teléfono móvil son
asimismo conocidas en los que el cuerpo envolvente tiene dos
secciones móviles una con respecto a la otra, (por ejemplo,
secciones deslizantes entre sí), en las que el PWB, circuitos de
comunicación y terminal de señal se encuentran en una sección. La
invención puede ser también implementada en otras construcciones,
por ejemplo, incluyendo el amplificador de masa eléctricamente
conductor en la otra sección.
Si bien la invención se ha descrito con respecto
a varias realizaciones preferentes, se apreciará, por lo tanto, que
éstas se han indicado meramente a efectos de ejemplo y que se
podrían realizar muchas otras variaciones, modificaciones y
aplicaciones de la invención.
Claims (31)
1. Aparato de comunicaciones de tipo móvil que
comprende:
un cuerpo envolvente (2) dotado de circuitos de
comunicación (6) y un panel cableado impreso PWB (4) formado con un
terminal de señales (7) para una antena y un plano de masa
eléctricamente conductor para dichos circuitos de comunicación; de
manera que el plano de masa y los circuitos de comunicación son
soportados por el PWB y una antena (10) soportada por dicho cuerpo
envolvente y conectada eléctricamente a dicha terminal de señal de
los circuitos de comunicación (6) en un extremo del PWB (4), estando
diseñada dicha antena para operar como mínimo en una banda de
frecuencia de radio, de manera que la antena está situada
sustancialmente en dicho extremo del
PWB,
PWB,
caracterizado porque dicho aparato
comprende además un amplificador de masa eléctricamente conductor
(30), etc. soportado por dicho PWB y conectado eléctricamente a
dicho plano de masa eléctricamente conductor del PWB de manera tal
que dicho amplificador de masa eléctricamente conductor está
conectado al plano de masa de los circuitos de comunicación en un
extremo opuesto de dicho PWB y está situado en dicho extremo opuesto
del mencionado PWB y amplifica de manera efectiva dicho plano de
masa del PWB para cargar la antena en dicha banda de frecuencia de
radio y, de este modo, incrementar la eficacia operativa de la
antena particularmente en la parte baja de dicha banda de
frecuencia de radio y/o para ampliar dicha banda de frecuencia de
radio.
2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
dicho amplificador de masa está soportado sobre un panel (30) que
está separado de dicho PWB (4, figura 3) y que está eléctricamente
conectado al plano de masa de los circuitos de comunicación en
dicho extremo opuesto del PWB.
3. Aparato, según la reivindicación 2, en el que
dicho panel amplificador de masa (30) está fijado en dicho PWB (4)
y está dispuesto por debajo de dicho extremo opuesto del PWB (figura
3b).
4. Aparato, según la reivindicación 2, en el que
dicho panel amplificador de masa (40, figura 4), está fijado a
dicho PWB (4) y está superpuesto al mencionado extremo opuesto del
PWB (figura 3a).
5. Aparato, según la reivindicación 2, en el que
dicho panel amplificador de masa (40, figura 4), está formado
integralmente con dicho PWB (4) en el mencionado extremo opuesto del
mismo y está plegado con respecto al extremo opuesto del PWB.
6. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
dicho plano de masa (61, figura 6a), del circuito de comunicación
(6) está soportado sobre una capa de dicho PWB (4), y dicho
amplificador de masa (64a, 64b, figura 6b), está soportado sobre
otra capa de dicho PWB.
7. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
dicho terminal de señal (17) de los circuitos de comunicación (6)
se encuentra en una tapa del PWB (4) en un extremo del mismo, y
dicho amplificador de masa (64a, 64b, figura 6b), está soportado
sobre otra capa del PWB en su extremo opuesto.
8. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
dicho amplificador de masa comprende como mínimo un amplificador de
masa de tipo saliente (54a, 54b; etc.) soportado por dicho PWB
(4).
9. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
dicho terminal de señal (17) para los circuitos de comunicación se
encuentra en un extremo del PWB, y dicho amplificador de masa
comprende como mínimo un amplificador de masa con saliente (54a,
54b; etc.) en el extremo opuesto del PWB.
10. Aparato, según la reivindicación 9, en el
que dicho amplificador de masa comprende un par de amplificadores
de masa de tipo saliente (54a, 54b; etc.) formado en el amplificador
de masa eléctricamente conductor (51; etc.) del PWB (4) en dicho
extremo opuesto del PWB.
11. Aparato, según la reivindicación 10, en el
que dicho extremo opuesto del PWB (4) comprende una masa
eléctricamente conductora en una capa (51; etc.) del PWB, quedando
definidos dichos amplificadores de masa de tipo saliente (54a, 54b;
etc). mediante ranuras (53a, 53b; etc). formadas en el plano de masa
eléctricamente conductor en la capa mencionada.
12. Aparato, según la reivindicación 11, en el
que dicho PWB (4) comprende una masa eléctricamente conductora (52)
sobre una segunda capa del PWB, siendo formada dicha segunda capa
con interrupciones (56a, 56b) en dicho plano de masa eléctricamente
conductor, cuyas interrupciones están alineadas con dichos
amplificadores tipo saliente (54a, 54b) en la capa mencionada.
13. Aparato, según la reivindicación 11, en el
que dichos amplificadores de masa de tipo saliente (64a, 64b)
comprenden partes eléctricamente conductoras sobre otra capa (62) de
dicho PWB al que están conectados dichos amplificadores de masa de
tipo saliente (65a, 65b).
14. Aparato, según la reivindicación 1, en el
que dicho amplificador de masa eléctricamente conductor está
incluido en una caja (90) que tiene una serie de lados superpuestos
a un extremo del PWB, siendo como mínimo una de dichas caras (91)
de la caja eléctricamente conductora y sirviendo como amplificador
de masa conectado eléctricamente a dicho cuadro de masa del
PWB.
15. Aparato, según la reivindicación 14, en el
que una serie (91, 93) de dichas caras de la caja amplificadora de
masa eléctricamente conductora son eléctricamente conductores y
sirven como amplificador de masa eléctricamente conectado a dicho
plano de masa del PWB.
16. Aparato, según la reivindicación 14, en el
que dicha cara o caras eléctricamente conductoras (91) de dicha
caja amplificadora de masa están formadas como mínimo con una ranura
(97a, 97b) para modificar la carga producida por dicha caja
amplificadora de masa.
17. Aparato, según la reivindicación 1, en el
que dicha antena (10) es una antena interna dentro de dicho cuerpo
envolvente (2) y está eléctricamente conectada a dicho PWB (4)
dentro del mencionado cuerpo envolvente (figuras
1-9).
1-9).
18. Aparato, según la reivindicación 1, en el
que dicha antena es una antena externa (104; 114) soportada por
dicho cuerpo envolvente exteriormente al mismo y está eléctricamente
conectada a dicho PWB dentro del mencionado cuerpo envolvente.
19. Aparato, según la reivindicación 1, en el
que dicha antena está conectada eléctricamente al plano de masa de
dicho PWB, además de su conexión al terminal de señal de dicho
PWB.
20. Aparato, según la reivindicación 1, en el
que dicho aparato de comunicación móvil es un aparato de teléfono
móvil (figuras 11a, 11b) y comprende un cuerpo envolvente con dos
secciones (112, 115) desplazable uno con respecto a la otra,
incluyendo una de dicha sección (112) del cuerpo envolvente al
mencionado PWB, circuitos de comunicación y un terminal de señal
para una antena, comprendiendo la otra sección (115) de dicho cuerpo
envolvente dicho amplificador de masa eléctricamente conductor
(116).
21. Aparato, según la reivindicación 20, en el
que la otra sección del cuerpo envolvente es importante es
pivotante (en (117)) con respecto a dicho primera sección del cuerpo
envolvente.
22. Método para aumentar el rendimiento
operativo de un aparato de comunicaciones del tipo móvil como mínimo
en una banda de frecuencia de radio, o para ampliar su banda de
frecuencia de radio, cuyo aparato comprende un cuerpo envolvente
(2) que comprende circuitos de comunicación (6) y un panel cableado
impreso PWB (4) formado como un terminal de señal (7) para una
antena (10) y un plano de masa eléctricamente conductor para dichos
circuitos de comunicación, de manera que el plano de masa y los
circuitos de comunicación están soportados sobre el PWB y una
antena (10) soportada por dicho cuerpo envolvente y conectada
eléctricamente a dicho terminal de señal (7) de los circuitos de
comunicación (6) en un extremo del PWB (4) de manera que la antena
está sustancialmente situada en el mencionado extremo de dicho
PWB;
caracterizado porque el rendimiento
operativo de la antena es mejorado especialmente en la parte baja de
dicha banda de frecuencia de radio, o su banda de radiofrecuencia
es ampliada, conectando un amplificador de masa eléctricamente
conductor (30), etc. a dicho plano de masa eléctricamente conductor
de los circuitos de comunicación en el extremo opuesto de dicho PWB
de manera tal que dicho amplificador de masa eléctricamente
conductor está situado en el extremo opuesto de dicha PWB y
amplifica de manera efectiva dicha masa del PWB para cargar la
antena en dicha banda de frecuencia de radio.
23. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicho amplificador de masa está soportado sobre un
panel separado (30) desde dicho PWB (4) (figura 3) y está conectado eléctricamente a dicho extremo opuesto del
PWB.
panel separado (30) desde dicho PWB (4) (figura 3) y está conectado eléctricamente a dicho extremo opuesto del
PWB.
24. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicho plano de masa (61) (figura 6a) de los circuitos de
comunicación (6) es soportado sobre una capa de dicho PWB (4) y
dicho amplificador de masa (64a, 64b) (figura 6b) es soportado
sobre otra capa de dicho PWB.
25. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicho terminal de señal (17) de los circuitos de comunicación
(6) se encuentra sobre una capa del PWB (4) en un extremo del mismo
y dicho amplificador de masa (64b) (figura 6b) está soportado sobre
otra capa del PWB en su extremo opuesto.
26. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicho amplificador de masa comprende como mínimo un amplificador
de masa de tipo saliente (54a, 54b; etc.) soportado por dicho PWB
(4).
27. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicha antena (10) es una antena interna dentro de dicho cuerpo
envolvente (2) y está conectada eléctricamente a dicho PWB (4)
dentro de dicho cuerpo envolvente (figuras
1-9).
\newpage
28. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicha antena (114) es una antena externa soportada por dicho
cuerpo envolvente exteriormente al mismo y está conectada
eléctricamente a dicho PWB dentro de dicho cuerpo envolvente.
29. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicha antena está eléctricamente conectada al plano de masa de
dicho PWB, además de su conexión al terminal de señal de dicho
PWB.
30. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicho aparato de comunicación móvil es un teléfono móvil
(figuras 11a, 11b) e incluye un cuerpo envolvente que tiene dos
secciones (112, 115) desplazables una con respecto a la otra,
incluyendo una de dichas secciones del cuerpo envolvente (112) al
mencionado PWB, circuitos de comunicación y un terminal de señales
para una antena, incluyendo la otra sección (115) de dicho cuerpo
envolvente, dicho amplificador de masa eléctricamente conductor.
31. Método, según la reivindicación 22, en el
que dicho amplificador de masa eléctricamente conductor está dotado
de ranuras (53a; etc) para modificar la carga producida por la
misma.
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