BRPI0713954A2

BRPI0713954A2 - antena autoduplexadora dual

Info

Publication number: BRPI0713954A2
Application number: BRPI0713954-3A
Authority: BR
Inventors: Greg R Black; Vijay L Asrani; Adrian Napoles
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2012-11-27
Also published as: US8073514B2; EP2044693A4; US20080001828A1; KR20090048440A; TWI456831B; CN101485096B; TW200818600A; WO2008005594A2; KR101317498B1; US7764237B2; US20080258982A1; US7724194B2; EP2044693A2; EP2044693B1; CN101485096A; WO2008005594A3; US20080268926A1

Abstract

ANTENA DE AUTODIPLEXAçãO DUPLA. Uma antena de autodiplexação dupla (300) redirecionada o fluxo de potência (303) a partir de uma antena não carregada para uma antena carregada, desse modo melhorando a aperformance de comunicação sob condições carregadas. A antena de autodiplexação dupla (300) inclui uma primeira antena (101) disposta em uma primeira extremidade (103) de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil (100). Uma segunda antena (102) é disposta na extremidade distal (104) do dispositivo de comunicação de duas vias portátil (100). A primeira antena (101) e a segunda antena (102) são acopladas a um transceptor (107) por um primeiro circuito de combinação d elinha de transmissão (201) e por uma segundo circuito de combinação de linha de transmissão (202), respectivamente. Em uma modalidade, a primeira antena (101) é configurada para operar primeiramente em uma primeira largura de banda, enquanto a segunda antena (102) é configurada primeiramente para operar em uma segunda largura de banda. Quando uma dentre a primeira antena (101) ou uma segunda antena (102) é carregada, um fluxo de potência (303) é redirecionado para a antena menos carregada.

Description

ΑΝΤΕΝΑ DE AUTODIPLEXAÇÃO DUPLA

ANTECEDENTES CAMPO TÉCNICO

Esta invenção se refere geralmente a dispositivos eletrônicos tendo antenas para a transmissão de sinais de comunicação e, mais especificamente, a um dispositivo eletrônico que tem antenas duplas, onde as antenas duplas são de autodiplexação pelo fato de elas dirigirem potência para a menos carregada das antenas.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Dispositivos de comunicação de duas vias, tais como telefones móveis, rádios de duas vias e assistentes digitais pessoais, cada um, usam antenas para a transmissão e a recepção de sinais de comunicação de freqüência de rádio. Estas antenas se comunicam com torres de rede de área ampla, estações bases de rede de área local e mesmo com outros dispositivos diretamente, para a transmissão e a recepção de dados. As antenas permitem que o dispositivo seja verdadeiramente sem fio, pelo fato de toda a comunicação poder ocorrer através do ar.

Embora antigamente dispositivos retráteis grandes, as antenas encontradas nos dispositivos de comunicação mais comuns são bastante pequenas hoje em dia. As antenas geralmente vêm em uma de duas formas: externa e interna. Com uma antena externa, uma pequena projeção emana do dispositivo eletrônico. Com a antena interna, a antena em si é completamente embutida dentro do dispositivo, desse modo criando uma aparência estilosa mais lisa.

Um problema experimentado com ambas as antenas externas e internas é aquele do carregamento. Usando-se um telefone móvel como um exemplo, quando uma pessoa faz uma chamada, ela geralmente mantém o telefone próximo de sua orelha com uma das mãos. Como os telefones móveis de hoje em dia estão se tornando bastante pequenos, às vezes a mão efetivamente envolve o dispositivo. Conseqüentemente, a antena dentro do dispositivo deve transmitir potência através de ou em torno da mão para comunicação com uma torre, uma estação base ou um outro dispositivo. A mão sendo colocada próxima da antena "carrega" a antena, desse modo tornando mais difícil que a antena "fale" com outros dispositivos.

Há duas soluções da técnica anterior para o problema de carregamento. A primeira solução é simplesmente tornar a antena maior. Por exemplo, nos rádios de duas vias da técnica anterior, a antena era um dispositivo de metal extensível longo. Quando a antena se estende além de qualquer que seja seu carregamento, o efeito de carregamento é reduzido. Esta solução não é possível nos dispositivos eletrônicos modernos de hoje em dia, contudo, já que uma antena de dois pés (60,96 cm) não é prática em um telefone móvel de três polegadas (7,62 cm) . Mais ainda, freqüências de operação altas podem não ser adequadas para uma antena que seja muito longa, se comparada com seu comprimento de onda de operação.

A segunda solução da técnica anterior é aumentar a potência de transmissão sempre que a antena for carregada. 0 problema com esta solução é que baterias recarregáveis geralmente acionam estes dispositivos móveis. Como tal, um aumento na potência de transmissão significa uma carga aumentada na bateria. Esta carga significa menos "tempo de fala" entre recargas, o que pode ser frustrante para usuários destes dispositivos.

Assim, há uma necessidade de uma antena melhorada para dispositivos de comunicação eletrônicos capaz de operar sob condições carregadas. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIG. 1 ilustra uma modalidade de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil que tem uma antena dupla de acordo com a invenção.

A FIG. 2 ilustra uma vista em corte de uma modalidade de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil que tem uma antena dupla de acordo com a invenção.

A FIG. 3 provê uma representação esquemática de uma modalidade de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil que tem antenas duplas não carregadas de acordo com a invenção.

As FIG. 4 e 5 ilustram gráficos de perda de retorno e impedância complexa de exemplo para uma primeira antena e uma segunda antena, cada uma não carregada, de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 6 provê uma representação esquemática de uma modalidade de um dispositivo de comunicação portátil de duas vias que tem antenas duplas, com uma primeira antena carregada e uma segunda antena não carregada, de acordo com a invenção.

A FIG. 7 ilustra um gráfico de perda de retorno e de impedância complexa de exemplo para uma primeira antena carregada de acordo com uma modalidade da invenção.

A FIG. 8 provê uma representação esquemática de uma modalidade de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil que tem antenas duplas, com uma segunda antena carregada e uma primeira antena não carregada, de acordo com a invenção.

A FIG. 9 ilustra uma performance combinada de uma antena de autodiplexação dupla em uma condição carregada de pior caso de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 10 ilustra a parte real da impedância de carga versus a fase de perda de retorno para um sistema de acordo com uma modalidade da invenção.

Os técnicos versados apreciarão que elementos nas figuras são ilustrados por simplicidade e clareza e não necessariamente foram desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos nas figuras podem ser exageradas em relação a outros elementos, para ajudarem a melhorar o entendimento das modalidades da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Antes da descrição em detalhes de modalidades que estão de acordo com a presente invenção, deve ser observado que as modalidades residem primariamente em combinações de componentes de aparelho relacionadas a um dispositivo eletrônico que tem uma antena de autodiplexação dupla. Assim sendo, os componentes de aparelho foram representados, onde apropriado, por símbolos convencionais nos desenhos, mostrando apenas aqueles detalhes específicos que são pertinentes para o entendimento das modalidades da presente invenção, de modo a não obscurecer a exposição com detalhes que serão prontamente evidentes para aqueles de conhecimento comum na técnica tendo o benefício da descrição aqui. As modalidades da invenção são descritas agora, em detalhes. Com referência aos desenhos, números iguais indicam partes iguais por todas as vistas. Conforme usado na descrição aqui e por todas as reivindicações, os termos a seguir assumem os significados explicitamente associados ali, a menos que o contexto claramente dite de outra forma: o significado de "um", "uma" e "o" inclui uma referência plural, o significado de "em" inclui "em" e "sobre". Termos relacionais tais como primeiro e segundo, topo e fundo e similares podem ser usados unicamente para distinção de uma entidade ou ação de uma outra entidade ou ação, sem necessariamente requerer ou implicar em qualquer relação ou ordem real entre tais entidades ou ações. Também, designadores de referência mostrados aqui entre parênteses indicam componentes mostrados em uma outra figura além de naquela em discussão. Por exemplo, falar sobre um dispositivo (10) enquanto se discutisse a figura A seria fazer uma referência a um elemento, 10, mostrado em uma outra figura além de na figura A.

Conforme citado acima, o carregamento de antenas em dispositivos de comunicação portáteis, tais como telefones móveis, pode causar uma degradação de performance. A carga aumentada sobre a antena torna mais difícil que a antena efetivamente se comunique com uma fonte remota. A dificuldade de comunicação pode resultar em chamadas perdidas, áudio intermitente ou pior. Como muitas freqüências de operação de telefone móvel, incluindo aquelas associadas ao Padrão Global para Comunicações Móveis (GSM), operam nas freqüências altas, as estruturas de antena estão se tornando menores. Conseqüentemente, efeitos de carregamento de mão são mais severos nestes tipos de dispositivos.

Conforme será ilustrado e descrito aqui, em uma modalidade, a invenção inclui um dispositivo de comunicação de duas vias que tem uma primeira antena localizada no fundo do dispositivo, enquanto uma segunda antena está localizada no topo. As antenas, cada uma compreendendo elementos irradiantes, são primariamente projetadas para operarem em duas bandas de freqüência diferentes, com a antena de topo operando em uma primeira banda e a antena de fundo operando em uma segunda banda. Usando protocolos de GSM como um exemplo, a antena de fundo pode ser projetada para comunicações de GSM de banda baixa, por exemplo, de 880 a 960 MHz, enquanto a antena de topo é projetada para uma operação de banda alta, por exemplo, de 1710 a 1880 MHz. Em uma outra modalidade, a faixa de GSM de banda baixa pode estar entre 824 MHz e 894 MHz, enquanto a banda alta pode estar entre em torno de 1850 MHz e 1990 MHz. Estas bandas são de exemplo, já que outras bandas podem ser usadas, dependendo da aplicação.

Um transceptor aciona as duas antenas através de dois circuitos de combinação de linha de transmissão passiva. A antena de fundo, embora primariamente projetada para operar na banda baixa, também é capaz de operar na banda alta, desse modo provendo uma primeira parte da funcionalidade de autodiplexação.

Cada antena tem uma impedância nominal e impedâncias carregadas variadas. Uma impedância carregada pode ocorrer, por exemplo, quando o dispositivo de comunicação for colocado contra a orelha, com a mão dos usuários geralmente através da traseira do dispositivo. Testes experimentais mostraram que uma modalidade de uma carga de "pior caso" ocorre quando o dispositivo de comunicação é colocado contra a orelha, com a mão do usuário em localizações específicas em relação à antena na traseira do dispositivo. No caso de um telefone, o indicador do usuário pode pressionar o auricular com o indicador contra a orelha, enquanto o polegar e os outros dedos pegam no telefone nos lados.

Na impedância nominal, cada uma das antenas recebe uma porção do sinal de transmissão a partir do transceptor. Quando uma das antenas é carregada, talvez por uma das mãos do usuário, a combinação de antena / linha de transmissão se torna não combinada, desse modo se fazendo com que menos do sinal seja roteado para a antena carregada. Como em uma modalidade, o usuário carrega a antena de topo ao pressionar o auricular contra a orelha enquanto faz pressão em localizações específicas na traseira do dispositivo, isto resulta em potência ser "passivamente" dirigida para a antena carregada menos inferior, a qual é capaz de operação em ambas as abandas. Isto resulta em uma performance de transmissão melhorada em relação às antenas da técnica anterior. O termo "passivamente" é usado aqui porque não há componentes ativos dirigindo o fluxo de potência - ele é passivamente dirigido através de não combinações de impedância.

Cada circuito de combinação de linha de transmissão acoplando o transceptor às antenas inclui uma fase de inserção associada. Em uma modalidade, a fase de inserção é selecionada e projetada para maximizar a parte real e minimizar a parte reativa da impedância na entrada de linha de transmissão, quando a antena correspondente estiver em uma impedância de pior caso. Em uma situação como essa, a impedância efetiva da antena fica relativamente alta para o sistema, e o compartilhamento de potência recebida por aquela antena a partir do transceptor se torna reduzida. Assim, a potência de transmissão é dirigida para a outra antena.

Em uma modalidade, a fase de inserção é selecionada e projetada para aumentar a impedância de entrada da antena, quando o elemento irradiante da antena estiver carregado em uma condição de pior caso. A fase de inserção pode ser selecionada par a maximização da impedância de entrada da antena, quando o elemento irradiante correspondente estiver carregado. Sob uma não combinação, o conjunto de linha de transmissão / antena atua como um diplexador, dirigindo potência para longe da antena não combinada. As modalidades da invenção são adequadas para uso com todos os tipos de antenas, incluindo antenas de estrutura em F, antenas de estrutura em F invertido, antenas de estrutura em C invertido, antenas de patch, antenas de irradiador de corpo e outros tipos de antenas.

Voltando-nos para a FIG. 1, é ilustrada ali uma modalidade de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 tendo antenas de autodiplexação duplas de acordo com a invenção. 0 dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 inclui uma primeira antena 101 configurada para operação em pelo menos uma primeira largura de banda. A primeira antena 101 é disposta em uma primeira extremidade 103 do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100. Quando o dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 é um telefone móvel, o dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 pode incluir um alto-falante 108 e um microfone 109. Em um dispositivo como esse, a primeira antena 101 pode ser vizinha ao alto-falante 108.

O dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 também inclui uma segunda antena 102 configurada para operação em pelo menos uma segunda largura de banda. A segunda antena 102 é disposta em uma extremidade distai 104 do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100. Quando o dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 é um telefone móvel, a segunda antena 102 pode ser vizinha ao microfone 109. Em uma modalidade, a primeira antena 101 e a segunda antena 102 são dispostas na traseira do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100, de forma que uma transmissão tenha uma diretividade primariamente para fora da traseira do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100. Note que, embora para fins de discussão, um telefone móvel seja usado aqui como um dispositivo de exemplo, será claro para aqueles de conhecimento comum na técnica tendo o benefício desta exposição que a invenção não é limitada dessa forma. A estrutura de antena de autodiplexação dupla poderia ser igualmente aplicada a qualquer tipo de dispositivo empregando antenas como um meio de comunicação. Esses dispositivos podem incluir rádios de duas vias, equipamentos de radiochamada, dispositivos de jogos, computadores pessoais e similares. Um transceptor 107 é eletricamente acoplado à primeira antena 101 e à segunda antena 102. O transceptor 107, o qual pode ser um dentre um transmissor ou um receptor ou um transceptor combinado, gera e amplifica sinais de comunicação para entrega para a primeira antena 101 e a segunda antena 102. 0 transceptor 107 pode incluir um circuito de amplitude e de gerenciamento de potência associados também.

Cada uma dentre a primeira antena 101 e a segunda antena 102 tem um padrão de irradiação 105, 106 associado a ela. 0 padrão de irradiação 105, 106 é indicativo da efetividade de uma antena na transmissão e na recepção de sinais de comunicação em certas freqüências. Estes padrões de irradiação 105, 106 mudarão com um carregamento. Eles são apresentados aqui simplesmente para a provisão de um dispositivo mnemônico indicativo da efetividade de uma antena, já que índices mais técnicos - incluindo perda de retorno e gráficos de Smith - serão usados abaixo.

Voltando-nos para a FIG. 2, é ilustrada ali uma vista em corte de uma modalidade de um dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 que tem uma antena de autodiplexação dupla de acordo com a invenção. A partir desta vista em corte, os componentes internos podem ser vistos mais prontamente.

Conforme mencionado acima, o dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 inclui uma primeira antena 101 e uma segunda antena 102. A primeira antena 101 inclui um primeiro elemento de irradiação 2 03 e a segunda antena 102 inclui um segundo elemento de irradiação 204 . A primeira antena 101 tem uma alimentação de sinal 205 e uma alimentação de aterramento 206. De modo similar, a segunda antena 102 tem uma alimentação de sinal 207 e uma alimentação de aterramento 208. Estas antenas, mostradas aqui como antenas de FICA internas, são pedaços cortados de metal condutivo - tal como de cobre - capazes de irradiarem ou receberem energia eletromagnética. Outras estruturas de antena, tais como estruturas de PIFA, também podem ser usadas de acordo com modalidades da invenção. Conforme será descrito nas FIG. 3, 6 e 8, cada uma dentre a primeira antena 101 e a segunda antena 102 tem associada a ela uma impedância nominal e pelo menos uma impedância carregada. A impedância nominal pode ser uma impedância de espaço livre, enquanto a impedância carregada pode ocorrer quando um objeto com perda for colocado próximo de uma das antenas.

Cada uma dentre a primeira antena 101 e a segunda antena 102 é acionada por um transceptor 107. O transceptor 107 é acoplado à primeira antena 101 e à segunda antena 102 pela transmissão de circuitos de combinação de linha de transmissão. Especificamente, um primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201 acopla a alimentação de sinal 205 à primeira antena 101 com o transceptor 107, enquanto um segundo circuito de combinação de linha de transmissão 202 acopla a alimentação de sinal 207 à segunda antena 102 com o transceptor 107. Em uma modalidade, cada circuito de combinação de linha de transmissão é compreendido por guias de onda coplanares de cobre. Estas guias de onda são feitas de traços de cobre em cada lado de uma placa de circuito impresso. Quando a placa de circuito impresso é disposta em um dispositivo eletrônico portátil, a placa de circuito impresso também pode incluir outros componentes eletrônicos, tais como circuitos de teclado de e visor.

A título de exemplo, um traço de topo pode incluir um percurso de cobre em ziguezague de aproximadamente 12 mil (3 04,8 μπ\) de espessura se movendo entre uma borda aterrada de cobre de 51 mil (1,2954 mm) com um espaçamento entre 3 e 4 mil (76,2 e 101,6 μm) entre o percurso e a borda. O percurso e a borda de cobre coletivamente compreendem uma guia de onda plana. No lado oposto da placa de circuito impresso, um traço sólido de 51 mil (1,2954 mm) pode passar abaixo da borda. Embora os comprimentos dos circuitos de combinação de linha de transmissão sejam um pouco dependentes de dispositivo, em uma modalidade o comprimento ótimo do primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201 é o comprimento que aumenta ou maximiza uma parte real e diminui ou minimiza uma parte reativa da impedância de banda baixa na entrada do primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201 e da primeira antena 101, quando o segundo circuito de combinação de linha de transmissão 202 estiver desconectado, onde o aumento ou a maximização se aplica à impedância carregada em relação à impedância não carregada da antena 101. De modo similar, em uma modalidade, o comprimento ótimo do segundo circuito de combinação de linha de transmissão 2 02 é o comprimento que aumenta ou maximiza a parte real ou diminui ou minimiza a parte reativa da impedância de banda alta na entrada do segundo circuito de combinação de linha de transmissão 202 e da segunda antena 102, quando o primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201 estiver desconectado, onde o aumento ou a maximização se aplica à impedância carregada em relação ã impedância não carregada da antena 102. Note que os circuitos de combinação de linha de transmissão podem empregar linhas de transmissão do comprimento apropriado para a provisão de uma fase de inserção para aumento da parte real da impedância carregada em relação à impedância não carregada. Outros circuitos, incluindo redes de passa baixa, de passa alta, de passa banda ou de passa tudo, ou uma combinação dos mesmos também podem ser usados para a provisão da fase de inserção necessária. Assim, outros circuitos de combinação de linha de transmissão para uso com outros tipos de antena podem ser projetados com estas recomendações e outros parâmetros estabelecidos na discussão abaixo.

Voltando-nos, agora, à FIG. 3, é ilustrado ali um diagrama esquemático que representa a primeira antena 101, a segunda antena 102 e o transceptor 107 de uma antena de autodiplexação dupla 3 00 de acordo com uma modalidade da invenção. Conforme citado acima, cada uma dentre a primeira antena 101 e a segunda antena 102 tem associada a ela uma impedância nominal em um estado não carregado e pelo menos uma segunda impedância carregada em um estado carregado. Na FIG. 3, a primeira impedância 301 e a segunda impedância 302 ilustram a impedância nominal da primeira antena 101 e da segunda antena 102, respectivamente. As impedâncias são nominais como se o dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 estivesse em espaço livre, sem nenhuma antena carregada.

A primeira antena 101 é acoplada ao transceptor 107 com o primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201. O primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 2 01 tem uma primeira fase de inserção associada a ele. A segunda antena 102 é acoplada ao transceptor 107 com o segundo circuito de combinação de linha de transmissão 202, o qual tem uma segunda fase de inserção associada a ele. A primeira fase de inserção é selecionada para aumentar ou substancialmente maximizar uma impedância de entrada da primeira antena 101, quando o elemento de irradiação da primeira antena 101 for carregado. Da mesma forma a segunda fase de inserção é selecionada para se aumentar ou substancialmente maximizar a impedância de entrada da segunda antena 102 com o elemento de irradiação da segunda antena 102 sendo carregado. O termo "substancialmente" é usado aqui porque será claro para aqueles de conhecimento comum na técnica tendo o beneficio desta exposição que uma maximização absoluta não precisa ser obtida para o redirecionamento de potência ser ótimo. Uma maximização substancial, em tolerâncias ou uma janela em torno do máximo funcionará adequadamente.

Em uma modalidade, a primeira fase de inserção é maior do que a segunda fase de inserção. Uma modalidade como essa pode ser em uma aplicação de GSM em que a primeira antena 101 é projetada para uma transmissão de banda alta e a segunda antena 102 é projetada para uma transmissão de banda baixa. Um ensaio experimental mostrou que uma fase de inserção de mais de 50 graus em 1 GHz para o primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 2 01 e uma fase de inserção de menos de 50 graus em 1 GHz para o segundo circuito de combinação de linha de transmissão 2 02 é adequado para aplicações. As simulações para tais aplicações incluem uma fase de inserção de 75 graus a 1 GHz para o primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201 e uma fase de informação de serviço de diretório e 2 0 graus a 1 GHz para o segundo circuito de combinação de linha de transmissão 202. Um fluxo de potência 3 03 no estado não carregado é geralmente dirigido à primeira antena 101 e à segunda antena 102, embora a uma dada gaseificação de operação a potência possa fluir principalmente para uma única antena. Voltando-nos, agora, para as FIG. 4 e 5, é ilustrada ali a perda de retorno nominal e a impedância complexa para a primeira antena (101) e a segunda antena (102), respectivamente. A FIG. 4 ilustra a perda de retorno nominal de banda alta e impedância complexa para a primeira antena (101), enquanto a FIG. 5 ilustra a perda de retorno nominal de banda alta e impedância complexa para a segunda antena (102).

Na FIG. 4, a porção destacada 4 01 ilustra a perda de retorno da primeira antena (101) na banda alta, enquanto a porção destacada 402 ilustra a perda de retorno da primeira antena (101) na banda baixa. Note que isto está usando as bandas de exemplo de 1710 a 1880 MHz e de 880 a 960 MHz em uma aplicação de GSM como as bandas altas e baixas. Será claro para aqueles de conhecimento comum na técnica tendo o beneficio desta exposição que a invenção não está limitada dessa forma. Outros esquemas de banda dupla, incluindo aqueles adequados para outros protocolos de comunicação de espectro difundido, tal como CDMA, podem ser usados para a definição de bandas altas e baixas. A partir da visualização da perda de retorno na seção destacada 4 01, pode ser visto que a primeira antena (101) é primariamente caracterizada para operação na banda alta, uma vez que sua perda de retorno é melhor do que aquela na banda baixa. A região destacada 403 ilustra, através de uma representação de gráfico de Smith convencional, a impedância complexa nominal da primeira antena (101) na banda alta, enquanto a região destacada 404 ilustra a impedância complexa nominal na primeira antena (101) na banda baixa.

Na FIG. 5, a porção destacada 501 ilustra a perda de retorno da segunda antena (102) na banda alta, enquanto a porção destacada 5 02 ilustra a perda de retorno da segunda antena (102) na banda baixa. A partir da visualização da perda de retorno na seção destacada 501, pode ser visto que sua perda de retorno é melhor do que aquela na banda alta. A região destacada 503 ilustra a impedância complexa nominal da segunda antena (102) na banda alta, enquanto a região destacada 504 ilustra a impedância complexa nominal da segunda antena (102) na banda baixa. Voltando-nos, agora, para a FIG. 6, é ilustrada ali a antena de autodiplexação dupla 3 00 com a primeira antena 101 carregada. A primeira antena 101 pode se tornar carregada quando pelo menos uma das mãos 4 04 estiver adjacente à primeira extremidade 103 do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100. A mão 404 faz com que a impedância associada à primeira antena 101 se torne carregada. A impedância carregada 4 01 se torna o pior caso quando a mão 4 04, possivelmente em conjunto com uma cabeça ou uma combinação de cabeça / mão, está adjacente ou proximamente localizada com a primeira antena 101. Quando um carregamento da primeira antena 101 faz com que a perda de retorno correspondente aumente, e a fase da perda de retorno é de 2 * π mais ou menos π/4 radianos. Expressa mais geralmente, a fase da perda de retorno é de 2 * π * η menos ou mais π/4 radianos, onde η é um inteiro. Isto é quando a parte real correspondente da resistência é substancialmente maximizada. A fase de inserção da rede de combinação de linha de transmissão serve para a provisão da fase de perda de retorno a qual se adéqua a este critério.

Voltando-nos brevemente para a FIG. 10, é ilustrado ali um gráfico da parte real da impedância de carga versus a fase da perda de retorno para um sistema de acordo com uma modalidade da invenção. Este gráfico da FIG. 10 é para o caso em que VSWR é 4, e a resistência de saída do transceptor (107) é de 50 ohms. Conforme mostrado pela curva 1000, a parte real da resistência é maximizada em múltiplos de 2π radianos, por exemplo, o ponto 1001. A parte real da resistência é substancialmente maximizada em múltiplos de 2π radianos mais ou menos π/4 radianos, conforme ilustrado pelo aumento de impedância na região 1002 .

Conforme citado acima, a fase de inserção do primeiro circuito de combinação de linha de transmissão (201) é selecionada para aumentar ou maximizar a impedância de entrada associada à primeira antena (101) quando a primeira antena (101) estiver em um estado de pior caso ou plenamente carregada. Isto faz com que a impedância da primeira antena (101), conforme visto pelo transceptor (107), aumente. Este aumento na impedância faz com que um fluxo de potência aumente para a segunda antena. Voltando-nos brevemente para a FIG. 7, são ilustradas ali a perda de retorno e a impedância complexa da primeira antena (101) em um estado carregado. Conforme pode ser visto, a perda de retorno na banda alta na seção destacada 701 é muito pior do que aquela da seção destacada (401) na FIG. 5. Assim, a capacidade da primeira antena (101) para a transferência e a recepção de sinais é diminuída devido à carga.

Voltando-nos de volta à FIG. 6, uma visualização da FIG. 6 como uma transição a partir da FIG. 3, devido ao carregamento da mão 404, para compensação pela primeira antena 101 transitar de um estado não carregado para um estado carregado, o fluxo de potência 3 03 foi redirecionado a partir da primeira antena 101 para a segunda antena 102. Este redirecionamento é devido à impedância carregada 401. A impedância carregada 4 01 ocorre porque a impedância da primeira antena 101 sob carga a partir da mão 4 04 é maximizada devido ao primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201. Como a segunda antena 102 é capaz

de operar na banda alta e na banda baixa, a segunda antena 102 provê ao dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 um mecanismo para continuar a transmitir de forma confiável, mesmo sob condições carregadas.

A antena de autodiplexação dupla pode trabalhar da forma oposta também. Voltando-nos, agora, para a FIG. 8, é ilustrada ali a antena de autodiplexação dupla 3 00 em que a segunda antena 102 foi carregada com a mão 4 04 proximamente localizada com a extremidade distai 104 do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100. Neste cenário, a

impedância 8 02 agora está plenamente carregada conforme a impedância associada à segunda antena 102 for maximizada. Como o segundo circuito de combinação de linha de transmissão é selecionado para a maximização da impedância, o fluxo de potência 303 é redirecionado a partir da segunda antena 102 para a primeira antena 101. A estrutura de antena dupla, trabalhando em conjunto com o primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 201 e o segundo circuito de combinação de linha de transmissão 202 tem uma potência diplexada para a antena menos carregada.

Embora a antena de autodiplexação dupla 300 dirija a potência para a antena menos carregada, conforme citado acima, na modalidade de exemplo de telefones móveis um cenário de carregamento de pior caso comum ocorre quando um usuário está mantendo a primeira extremidade 103 do dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100, como com a mão e a cabeça proximamente localizadas da primeira extremidade 103. Por esta razão, em uma modalidade, a segunda antena é secionada para operar na banda superior e na banda inferior, de modo que o dispositivo de comunicação de duas vias portátil 100 ainda seja capaz de se comunicar de forma confiável nesta condição de pior caso.

Voltando-nos, agora, para a FIG. 9, são ilustradas ali uma perda de retorno e uma impedância complexa simuladas de uma estrutura de antena de autodiplexação dupla (300) de acordo com a invenção. A perda de retorno e a impedância complexa estão sob um carregamento de pior caso. Para esta simulação, os parâmetros de guia de onda a seguir foram usados: para o primeiro circuito de combinação de linha de transmissão (201), uma guia de onda tendo um comprimento de 118 mm, uma espessura de 12 mil (304,8 μτη) e um espaçamento de 100 μm a partir do plano de aterramento foi usada. Para o segundo circuito de combinação de linha de transmissão (202) , uma guia de onda tendo um comprimento de 35 mm, uma espessura de 12 mil (304,8 μιτι) e um espaçamento de 100 μπι a partir do plano de aterramento foi usada. Os modelos de antena tendo geometrias similares àquelas na FIG. 2 foram usados. Os resultados são mostrados na FIG. 9.

Conforme pode ser visto na FIG. 9, sob o carregamento de pior caso, a antena de autodiplexação dupla (300) da presente invenção melhora a performance na banda alta, representada pelo segmento destacado 901, e a performance na banda baixa, representada pelo segmento destacado 902. Este melhoramento é devido ao recurso de diplexação de direcionamento de potência de transmissão a partir do transceptor (107) para a antena menos carregada como uma função do posicionamento das mãos do usuário em torno do dispositivo.

O uso de duas antenas, com uma localizada no topo na traseira do dispositivo e uma outra localizada no fundo na traseira do dispositivo, combinado com o uso de circuitos de combinação de linha de transmissão, serve para a diplexação da energia a partir de uma antena carregada para uma antena descarregada. A antena de topo geralmente é operacional em uma primeira largura de banda, enquanto a

segunda antena é geralmente operacional em uma segunda largura de banda, mas a segunda antena é funcionalmente capaz de operar nas primeira e segunda larguras de banda. Um redirecionamento de fluxo de potência sob carregamento é realizado pela provisão do plano de inserção dos circuitos de combinação de linha de transmissão, de modo que uma impedância de antena de pior caso rode para uma impedância alta na interface de circuito de combinação de linha de transmissão.

No relatório descritivo precedente, modalidades específicas da presente invenção foram descritas. Contudo, alguém de conhecimento comum na técnica aprecia que várias modificações e mudanças podem ser feitas, sem se desviar do escopo da presente invenção, conforme estabelecido nas reivindicações abaixo. Assim, embora modalidades preferidas da invenção tenham sido ilustradas e descritas, é claro que a invenção não está limitada dessa forma. Numerosas modificações, mudanças, variações, substituições e equivalentes ocorrerão àqueles versados na técnica, sem que se desvie do espírito e do escopo da presente invenção, conforme definido pelas reivindicações a seguir. Assim sendo, o relatório descritivo e as figuras devem ser considerados em um sentido ilustrativo, ao invés de restritivo, e pretende-se que todas essas modificações estejam incluídas no escopo da presente invenção.

Claims

1. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, caracterizado pelo fato de compreender: a. uma primeira antena configurada para operação pelo menos em uma primeira largura de banda disposta em uma primeira extremidade do dispositivo de comunicação de duas vias portátil; b. uma segunda antena configurada para operação pelo menos em uma segunda largura de banda disposta em uma extremidade distai do dispositivo de comunicação de duas vias portátil; e c. pelo menos um receptor e um transmissor acoplados à primeira antena e ã segunda antena; onde cada uma dentre a primeira antena e a segunda antena tem associada a ela pelo menos uma impedância nominal e uma impedância carregada; onde quando uma dentre a primeira antena e a segunda antena é carregada, uma potência fluindo a partir de pelo menos um dentre o receptor e o transmissor é dirigida para uma antena menos carregada dentre a primeira antena e a segunda antena.

2. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira antena ser carregada quando pelo menos uma das mãos estiver adjacente à primeira extremidade.

3. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a segunda antena ser carregada quando pelo menos uma das mãos estiver adjacente à extremidade distai.

4. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira antena compreender pelo menos um primeiro elemento de irradiação de antena, ainda compreendendo um primeiro circuito de combinação de linha de transmissão 5 tendo uma primeira fase de inserção associada a ele eletricamente acoplado entre pelo menos um dentre o transmissor e o receptor e o primeiro elemento de irradiação de antena.

5. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a segunda antena compreender pelo menos um segundo elemento de irradiação de antena, ainda compreendendo um segundo circuito de combinação de linha de transmissão tendo uma segunda fase de inserção associada a ele eletricamente acoplado entre pelo menos um dentre o transmissor e o receptor e o segundo elemento de irradiação de antena.

6. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a primeira fase de inserção ser selecionada para se aumentar uma impedância de entrada da primeira antena, quando o primeiro elemento de irradiação de antena estiver carregado.

7. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a segunda fase de inserção ser selecionada para se aumentar uma impedância de entrada da segunda antena, quando o segundo elemento de irradiação de antena estiver carregado.

8. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a primeira fase de inserção ser selecionada para maximizar substancialmente a impedância de entrada da primeira antena, quando o primeiro elemento de irradiação de antena estiver carregado.

9. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a primeira fase de inserção ser maior do que a segunda fase de inserção.

10. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a primeira largura de banda estar entre 1850 MHz e em torno de 1990 MHz, adicionalmente pelo fato de a segunda largura de banda estar entre em torno de 824 MHz e em torno de 8 94 MHz .

11. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das mãos estar adjacente a um dentre o primeiro elemento de irradiação de antena e o segundo elemento de irradiação de antena, de modo que uma perda de retorno de uma dentre a primeira antena ou a segunda antena esteja em um múltiplo de 2 * π radianos mais ou menos π/4 radianos.

12. Dispositivo de comunicação de duas vias portátil, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de comunicação de duas vias portátil compreender um telefone móvel que tem um alto-falante e um microfone, onde a primeira antena é vizinha ao alto-falante e a segunda antena é vizinha ao microfone.

13. Dispositivo eletrônico, caracterizado pelo fato de compreender: a. um transceptor; b. uma primeira linha de transmissão acoplada ao transceptor; c. uma primeira antena caracterizada para operação em pelo menos uma primeira largura de banda acoplada à primeira linha de transmissão, a primeira antena tendo pelo menos uma primeira impedância em um estado não carregado e uma segunda impedância em um estado carregado; d. uma segunda linha de transmissão acoplada ao transceptor; e e. uma segunda antena caracterizada para operação em pelo menos uma segunda largura de banda acoplada à segunda linha de transmissão; onde quando a primeira antena transita do estado não carregado para o estado carregado, uma potência para a segunda antena aumenta.

14. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a primeira antena estar em um estado plenamente carregado quando uma impedância associada à primeira antena for maximizada.

15. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a primeira antena estar no estado plenamente carregado quando uma dentre a mão, a cabeça ou combinações das mesmas estiver proximamente localizada com a primeira antena.

16. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de uma fase de inserção da primeira linha de transmissão ser selecionada para a maximização de uma impedância de entrada associada à primeira linha de transmissão, quando a primeira estiver em um estado plenamente carregado.

17. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a fase de inserção da primeira linha de transmissão ser selecionada de modo que uma fase de perda de retorno da primeira antena esteja em um múltiplo de 2 π radianos mais ou menos π/4 radianos, quando a primeira linha de transmissão estiver em um estado plenamente carregado.

18. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de uma fase de inserção da primeira linha de transmissão ser selecionada para a minimização de uma componente reativa de potência enviada a partir do transceptor, quando a primeira linha de transmissão estiver em um estado plenamente carregado.

19. Telefone móvel, caracterizado pelo fato de compreender uma primeira antena operando em pelo menos uma primeira largura de banda e uma segunda antena operando em pelo menos uma segunda largura de banda, compreendendo adicionalmente um transceptor acoplado a uma primeira linha de transmissão e a uma segunda linha de transmissão, onde a primeira antena é acoplada à primeira linha de transmissão e a segunda antena é acoplada à segunda linha de transmissão, cada uma dentre a primeira antena e a segunda antena tendo uma impedância nominal e uma pluralidade de impedâncias carregadas, a pluralidade de impedâncias carregadas sendo determinada por um posicionamento de uma das mãos de um usuário em torno do telefone móvel, onde uma transmissão de potência a partir do transceptor é aumentada para uma antena menos carregada dentre a primeira antena e a segunda antena, como uma função do posicionamento das mãos do usuário em torno do telefone móvel.

20. Telefone móvel, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de uma fase de inserção da primeira antena ser maior do que da segunda antena, adicionalmente pelo fato de as freqüências na primeira largura de banda serem maiores do que as freqüências na segunda largura de banda.