MXPA97009334A

MXPA97009334A - Acoplador de antena para un radiotelefono portatil

Info

Publication number: MXPA97009334A
Application number: MXPA/A/1997/009334A
Authority: MX
Inventors: Maldonado David
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 1998-02-01

Abstract

La presente invención se refiere a un acoplador de antena para acoplar señales de radiofrecuencia a partir de un dispositivo de comunicación que tiene una antena y al menos un punto de tierra externamente accesible, dicho acoplador de antena comprende:un plano de tierra;medios, instalados en una cara superior de dicho plano de tierra, para acoplar señales de radio hacia y desde dicha antena;y al menos un conector de tierra, acoplado a dicha cara superior de dicho plano de tierra, para contactar dicho punto de tierra externamente accesible.

Description

ACOPLADOR DE ANTENA PARA UN RADIOTELÉFONO PORTÁTIL ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN I . Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a acopladores de antena. Más particularmente, la presente invención está dirigida a un acoplador de antena nuevo y mejorado para un radioteléfono portátil. II. Descripción de la Técnica Relacionada En el campo de las comunicaciones celulares, los radioteléfonos portátiles se utilizan para comunicarse con las estaciones base a través de radiofrecuencias (RF) . Típicamente, estos radioteléfonos portátiles operan en niveles de potencia relativamente bajos con objeto de conservar la energía de la batería e incrementar el tiempo de conversación. Sin embargo cuando existen medios de energía disponibles alternativos, tal como una batería de vehículo cuando se conduce, o una salida eléctrica convencional cuando se encuentra en interiores, el usuario del radioteléfono portátil con frecuencia emplea adaptadores especiales para tomar ventaja del suministro de mayor energía disponible. Por ejemplo, existen muchos adaptadores vehiculares que transforman el suministro eléctrico generado por el vehículo en un nivel adecuado para utilizarse por el teléfono portátil, y también acoplan las señales de RF hacia y desde el radioteléfono portátil para utilizarse con un amplificador de energía y antena externos. De manera adicional estos adaptadores pueden incluir un equipo de "manos libres" que incluye un micrófono y bocina auxiliares. En esta forma, el usuario puede tomar ventaja de la transmisión de mayor energía y la conversación de manos libres sin sacrificar el tiempo de la batería, y aún ser capaz de portar el mismo radioteléfono portátil con él cuando deje su carro. Con el fin de acoplar la señal de RF hacia y desde el radioteléfono portátil, un adaptador vehicular típico utiliza un acoplador inductivo colocado cerca de la antena del radioteléfono portátil. Sin embargo, esta técnica puede dar como resultado una cantidad significativa de pérdida de energía de señales de RF, particularmente cuando se proporciona una trayectoria de retorno de RF insuficiente, o a tierra para el radioteléfono portátil mientras éste se encuentra en el adaptador. Ya que los componentes internos de un radioteléfono portátil típico se encierran en un protector de interferencia electromagnética (EMI) para evitar que la energía electromagnética de dispersión se fugue del receptáculo del radioteléfono, los adaptadores vehiculares de la técnica anterior no han sido capaces de lograr una trayectoria de retorno de RF suficiente hacia el radioteléfono portátil.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención es un acoplador de antena novedoso y mejorado útil en un adaptador para un radioteléfono portátil. En una primer modalidad, se coloca una pluralidad de bandas curvas de metal sobre una base plana, con al menos una de la pluralidad de bandas curvas de metal eléctricamente separada del plano base a fin de acoplar señales de RF hacia y desde la antena de un teléfono portátil. Al menos un conector de base se monta también sobre la base con polarización artificial. Cuando un radioteléfono portátil se comunica con el acoplador de antena, el al menos un conector de base hace contacto eléctrico con los tornillos de ensamblaje en el radioteléfono portátil. Ya que los tornillos de ensamblaje penetran al protector de EMI, se proporciona una trayectoria de regreso terrestre de RF completa al radioteléfono portátil. De manera opcional un conector de base hace contacto eléctrico directo con un ensamblador de base externa de un puerto de carga de batería del radioteléfono portátil, proporcionando un medio alterno de acoplamiento de la base del radioteléfono al plano base del acoplador de antena. En una segunda modalidad, un conector de acoplamiento hace contacto directo con un componente de la cadena de RF del radioteléfono portátil, tal como la antena del radioteléfono portátil. En la segunda modalidad, no existe necesidad de acoplar la señal sobre el aire mediante las bandas curvas de metal. En una tercer modalidad, un acoplador helicoidal rodea la antena del radioteléfono portátil, acoplando las señales de RF sobre el aire. Las señales de RF acopladas a partir de la antena del radioteléfono portátil por el acoplador de antena de la presente invención se pasan a través de un circuito de comparación de impedancia, y opcionalmente a un amplificador de energía, donde se transmiten subsecuentemente sobre una antena auxiliar externa. De manera contraria, las señales recibidas por la antena auxiliar externa se acoplan al radioteléfono portátil mediante el acoplador de antena de la presente invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características, objetos y ventajas de la presente invención se volverán más aparentes a partir de la descripción detallada abajo establecida cuando se tome en conjunto con los dibujos en los cuales los caracteres de referencia similar se identifican de manera correspondiente a través de toda y en donde: La figura ÍA es una ilustración de un radioteléfono portátil ejemplificativo adecuado para utilizarse con la presente invención; La figura IB es una ilustración de una primer modalidad del acoplador de antena de la presente invención, que se comunica con un radioteléfono portátil ejemplificativo; La figura 2A es una ilustración de una modalidad de los elementos de acoplamiento de la presente invención; La figura 2B es una ilustración de una modalidad alterna de los elementos de acoplamiento de la presente invención; La figura 3A es una ilustración de una segunda modalidad del acoplador de antena de la presente invención que se comunica con una conexión directa hacia una antena del radioteléfono portátil ejemplificativo, mostrada en una vista parcialmente despiezada; La figura 3B es una ilustración de una segunda modalidad de los elementos de acoplamiento de la presente invención que se comunican con una conexión directa hacia un componente interno de un radioteléfono portátil ejemplificativo; La figura 4A es una ilustración de una tercer modalidad del acoplador de antena de la presente invención que se comunica con un radioteléfono portátil ejemplificativo; y La figura 4B es una ilustración del acoplador helicoidal de la tercer modalidad de la presente invención que se comunica con una antena de un radioteléfono portátil ejemplificativo . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Refiriéndose a la figura IB, una primer modalidad del acoplador de antena 100 de la presente invención comprende un plano base 102, elementos de acoplamiento 204a, 204b, y 204c, conectores de base 206a, y 206b, y un conector de base opcional 206c. Los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se construyen preferentemente de bandas curvas, que se encaran verticalmente, de un material conductivo, tal como cobre, acero o lo similar. Cuando el radioteléfono portátil 200 se comunica con el acoplador de antena 100, los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c reciben la antena de hélice retractada 204 del radioteléfono portátil 200 y acopla las señales de RF hacia y desde la antena 204. Los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se construyen y colocan de tal manera que cuando el radioteléfono portátil 200 se comunique con el acoplador de antena 100, los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se extiendan en una instalación semicircular, cubriendo cada uno un cuarto de la circunferencia de antena 204. Debe observarse que la antena 204 también puede ser de construcción no helicoidal como se sabe en la materia, tal como una antena de varilla o de bucle. También debe observarse que el radioteléfono portátil 200 generalmente puede ser cualquier tipo de dispositivo de comunicación móvil, tal como un celular o radioteléfono de PCS, o un dispositivo de comunicación de red local inalámbrica. Los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se montan en una base acopladora respectiva al plano base 102. En la modalidad preferida, el plano base 102 es un panel de cableado impreso por los dos lados (PWB) . Sin embargo, un PWB de un solo lado también proporcionarla una construcción adecuada para el plano base 102 o cualquier base grande cubierta con una capa de material conductivo. Con objeto de acoplar energía de RF de la antena 204, al menos uno de los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c se separa eléctricamente del plano base 102. El plano base 102 también sirve para acoplar eléctricamente los conectores de base 206a, 206b, y (opcionalmente) 206c a al menos uno de los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c. Es decir, que cada uno de los conectores de base 206a-206c, el plano base 102 y al menos uno de los elementos de acoplamiento 204a-204c comparten el mismo potencial base eléctrico. Como tal, puede proporcionarse una trayectoria completa de señal de RF para acoplar las señales de RF hacia y desde la antena 204 mediante la conexión de conectores base 206a, 206b, y (opcionalmente) 206c a una base adecuada en el radioteléfono portátil 200. Un esquema de conexión ejemplificativo de los elementos de acoplamiento 204a-204c de la presente invención se observa en la figura 2A. En la figura 2A, los elementos de acoplamiento 204a y 204b se conectan juntos, y se separan eléctricamente del plano base 102, mientras que el conector 204c se conecta directamente al plano base 102. Para la transmisión de señal que utiliza la presente invención, las señales de RF provenientes del radioteléfono portátil 200 (ver figura IB) se transmiten sobre el aire mediante la antena 204. Los elementos de acoplamiento 204a y 204b desacoplan la energía de RF proveniente de la antena 204 y la pasan al circuito de comparación 110, el cual proporciona una comparación de impedancia entre el amplificador de potencia 302 y el acoplador de antena 100. El amplificador de potencia opcional 302 incrementa la potencia de la señal de RF acoplada desde la antena 204 y pasa la señal de potencia elevada resultante a la antena externa 304 para una transmisión al aire. Para su recepción aparece el flujo de señal inversa. Las señales de RF recibidas por la antena externa 304 se pasan opcionalmente a través del amplificador de potencia 302 y al circuito de comparación 110 hacia los elementos de acoplamiento 204a y 204b donde la energía de señal se acopla a la antena 204 del radioteléfono portátil 200. Un esquema de conexión alternativo de los elementos de acoplamiento 204a-204c se ilustra en la figura 2B. La figura 2B es similar a la figura 2A, excepto que ésta es los dos elementos de acoplamiento externo, 204a y 204c los cuales se conectan ambos al plano base 102, y solamente el elementos de acoplamiento interno 204b se separa eléctricamente del plano base 102 y se conecta al circuito de comparación 110. Esta instalación alternativa de la figura 2B tiene características de RF diferentes a las de la figura 2A, y pueden ser más adecuadas para diferentes rangos o estructuras de antena de frecuencia de operación. Refiriéndose ahora a la figura IB, los conectores de base 206a y 206b hacen contacto eléctrico con los tornillos de ensamblaje 202a y 202b (ver figura ÍA) del radioteléfono portátil 200. Ya que estos tornillos de ensamblaje penetran el protector electromagnético interno (no mostrado) que encierra los componentes internos del radioteléfono portátil 200, mejoran el contacto entre la base del acoplador de antena 100 y el radioteléfono portátil 200. Aunque típicamente no existe contacto directo entre los tornillos de ensamblaje 202a y 202b del radioteléfono portátil 200 y el protector de interferencia electromagnética interno (EMI) (no mostrado) , los tornillos pasan a través de los bordes del protector, proporcionando suficiente potencial base. En la modalidad preferida, los conectores de base 206a y 206b se cargan por resorte para asegurar el contacto confiable con los tornillos de ensamblaje 202a y 202b. Alternativamente, el radioteléfono 200 puede diseñarse de tal manera que los tornillos de ensamblaje 202a y 202b hagan contacto físico directo con el protector de EMI interno. También puede hacerse contacto directo entre el plano base 102 y la base interna del radioteléfono portátil 200 a través del conector de base 206c, el cual hace contacto con el puerto de base de batería 208 del radioteléfono portátil 200. En esta configuración opcional, también puede llevarse a cabo el acoplamiento entre la base interna del radioteléfono portátil 200 y el plano base 102. Debe entenderse que aunque la modalidad ejemplificativa ilustrada en la figura 1 comprende tres conectores de base 206a, 206b y 206c, las modalidades alternas pueden comprender más o menos conectores para llevar a cabo esta misma función. En una segunda modalidad del acoplador de antena de la presente invención mostrado en las figuras 3A y 3B, los elementos de acoplamiento 204a, 204b y 204c de la figura 1 se reemplazan con un conector de acoplamiento por contacto directo 404. El conector de acoplamiento por contacto directo 404 se monta en, pero se separa eléctricamente de, el plano base 102. El conector de acoplamiento por contacto directo 404 hace contacto físico - Íl ¬ eon un componente interno en la cadena de RF del radioteléfono 200. Por ejemplo, si la antena 204 se encierra en un material aislante, tal como plástico, el conector de acoplamiento por contacto directo 404 hace contacto físico con la porción interna eléctricamente conductiva 408 de la antena 204 a través de una pequeña abertura 406 en el receptáculo externo protector de la antena 204, como se muestra en la figura 3A. De manera alternativa, el radioteléfono portátil 200 puede tener una pequeña abertura en su receptáculo protector para que el conector de acoplamiento por contacto directo 404 haga contacto físico con la tuerca de antena 414 o el sujetador de antena 412, o cualquier componente adecuado en la cadena de RF del panel de circuito 410, todos internos en el radioteléfono portátil 200. El contacto directo del conector de acoplamiento 404 hacia un componente interno en la cadena de RF del radioteléfono 200 como se muestra ya sea en la figura 3A o 3B evita la necesidad de la múltiple configuración de acoplador asociada con el acoplamiento al aire según se muestra en las figuras 1 y 2. Nuevamente, debe observarse que la antena 204 puede ser de diseño no helicoidal tal como una varilla o bucle u otro diseño de antena como se conoce en la materia. En una tercer modalidad del acoplador de antena 100 mostrada en las figuras 4A y 4B, los elementos de acoplamiento 204a-204c pueden reemplazarse por un acoplador helicoidal 504. En esta modalidad, cuando el radioteléfono portátil 200 se comunica con el acoplador de antena 100, la antena 204 se inserta a lo largo de un eje longitudinal dentro del acoplador helicoidal 504. El acoplador helicoidal 504 se construye preferentemente de un alambre conductor tal como cobre, acero o lo similar. El acoplamiento de RF se lleva a cabo sobre el aire, de manera similar a la de los elementos de acoplamiento 204a-204c. Sin embargo, en contraste a la instalación semicircular de los elementos de acoplamiento 204a-204c según se muestran en la figura 1, el acoplador helicoidal 504 rodea por completo la antena 204. También, el acoplador helicoidal 504 se separa eléctricamente del plano base 102. La modalidad de las figuras 4A y 4B tiene diferentes características de RF a las de las figuras 1 o 3A y 3B, y pueden ser más adecuadas para rangos de frecuencia o estructuras de antena de diferente operación. En cada una de las modalidades anteriores, el acoplador de antena 100 puede encerrarse en un ensamblaje de alojamiento plástico o cualquier otro no conductivo 300 o lo similar con objeto de proteger del daño a los elementos de acoplamiento 204a-204c, los conectores de base 206a-206c y el plano base 102 y para proporcionar soporte a la estructura del acoplador de antena 100.

Preferentemente, el ensamblaje de alojamiento 300 que encierra al acoplador de antena 100 tendría un receptáculo en la cara superior para recibir y capturar de manera segura el radioteléfono portátil 200 de tal manera que la antena 204 se conduzca dentro de la mayor proximidad a los elementos de acoplamiento 204a-204c, y los conectores de base 206a-206c se alineen físicamente con, y se acoplen de manera segura con, las bases externamente accesibles en el radioteléfono portátil 200, es decir, los tornillos de ensamblaje 202 y/o el puerto de. base de batería 206. Claramente, pueden utilizarse muchos diferentes diseños para el ensamblaje de alojamiento 300 sin apartarse del concepto inventivo de la presente invención. Por ejemplo, el ensamblaje de alojamiento 300 puede montarse de manera fija a un tablero de instrumentos vehicular. De manera alternativa, el ensamblaje de alojamiento 300 puede ser un diseño para sostener con la mano más portátil que puede mantenerse cerca de la cabeza del usuario. La descripción previa de las modalidades preferidas se proporciona para permitir que cualquier persona experta en la materia elabore o utilice la presente invención. Las diversas modificaciones a estas modalidades serán fácilmente aparentes a aquellos expertos en la materia y los principios genéricos definidos en la presente pueden aplicarse a otras modalidades sin el uso de la facultad inventiva. De esta manera, la presente invención no intenta limitarse a las modalidades mostradas en la presente sino estar de acuerdo al más amplio alcance consistente con los principios y características novedosas expuestas en la presente.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. 1. Un acoplador de antena para acoplar señales de radiofrecuencia a partir de un dispositivo de comunicación que tiene una antena y al menos un punto de base externamente accesible, dicho acoplador de antena comprende: un plano base; medios, montados en una cara superior de dicho plano base, para acoplar señales de radio hacia y desde dicha antena; y al menos un conector de base, acoplado a dicha cara superior de dicho plano base, para contactar dicho punto de base externamente accesible.
2. El acoplador de antena según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de acoplamiento comprenden una pluralidad de bandas curvas de metal de cara hacia arriba, separándose eléctricamente al menos una de dichas bandas curvas de metal de dicho plano base.
3. El acoplador de antena según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de acoplamiento comprenden un conector de metal para contactar físicamente dicha antena.
4. El acoplador de antena según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de acoplamiento comprenden un alambre helicoidal para rodear dicha antena.
5. El acoplador de antena según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
6. El acoplador de antena según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de un puerto de carga de batería.
7. El acoplador de antena según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
8. El acoplador de antena según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de un puerto de carga de batería.
9. El acoplador de antena según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
10. El acoplador de antena según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de un puerto de carga de batería.
11. Un acoplador de antena para acoplar señales de radiofrecuencia a partir de un dispositivo de comunicación que tiene una antena y al menos un punto de base externamente accesible, teniendo dicha antena una porción interna eléctricamente conductiva encerrada en un material aislante, dicho acoplador de antena comprende: un plano base; un conector de metal, montado en una cara superior de dicho plano base, para acoplar señales de radio hacia y desde dicha antena; y al menos un conector de base, acoplado a dicha cara superior de dicho plano base, para contactar dicho punto de base externamente accesible.
12. El acoplador de antena según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
13. El acoplador de antena según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de un puerto de carga de batería.
14. Un adaptador de dispositivo de comunicación - lí para acoplar señales de radiofrecuencia a partir de un dispositivo de comunicación que tiene una antena y al menos un punto de base externamente accesible, dicho adaptador de dispositivo de comunicación comprende: un elemento base que tiene un plano base; medios, montados en una cara superior de dicho plano base, para acoplar señales de radio hacia y desde dicha antena; al menos un conector de base, acoplado a dicha cara superior de dicho plano base, para contactar dicho punto de base externamente accesible; y un ensamblaje de alojamiento, que abarca dicho elemento base, teniendo dicho ensamblaje de alojamiento un receptáculo en una cara superior para recibir dicho dispositivo de comunicación de tal manera que dicha antena se coloque en proximidad a dichos medios para acoplar señales de radio y dicho al menos un conector de base contacte dicho punto de base externamente accesible.
15. El acoplador de antena según la reivindicación 14, caracterizado porque dichos medios de acoplamiento comprende una pluralidad de bandas curvas de metal que miran hacia arriba, separándose eléctricamente al menos una de dichas bandas de metal curvas de dicho plano base.
16. El acoplador de antena según la reivindicación 14, caracterizado porque dichos medios de acoplamiento comprenden un conector de metal para contactar físicamente dicha antena.
17. El acoplador de antena según la reivindicación 14, caracterizado porque dichos medios de acoplamiento comprenden un alambre helicoidal para rodear dicha antena.
18. El acoplador de antena según la reivindicación 15, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
19. El acoplador de antena según la reivindicación 15, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de un puerto de carga de batería.
20. El acoplador de antena según la reivindicación 16, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
21. El acoplador de antena según la reivindicación 16, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de dicho puerto de carga de batería.
22. El acoplador de antena según la reivindicación 17, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un tornillo de ensamblaje que penetra un protector electromagnético interno de dicho radioteléfono portátil.
23. El acoplador de antena según la reivindicación 17, caracterizado porque dicho punto de base externamente accesible es un ensamblador de base de un puerto de carga de batería.