MX2011004300A - Antenas adaptables-a-medidor optimizadas. - Google Patents

Abstract

Una antena adaptable multi-banda dipolo-dual para facilitar comunicaciones inalámbricas optimizadas de un medidor de utilidad; la antena incluye un refuerzo de antena, el refuerzo adaptado para ajustarse a una superficie interior de un medidor de utilidad y una traza de antena fija al refuerzo de antena; la traza de antena está hecha de un material conductor e incluye una porción de -banda baja simétrica y una porción de banda alta asimétrica.

Description

ANTENAS ADAPTABLES-A-MEDIDOR OPTIMIZADAS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere generalmente a antenas adaptables. De jnanera más particular, la presente invención se refiere a antenas dipolo multi-banda duales, adaptables a medidores de utilidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las antenas de radiofrecuencia (RF) utilizadas en medidores eléctricos con frecuencia sufren de problemas de rendimiento debido a la proximidad de la antena a los componentes eléctricos del medidor y también debido al tamaño del cuerpo del medidor, el cual ciega el campo de visión de la antena. Tableros de circuitos impresos, con frecuencia circulares, están ubicados justo debajo de la cara del medidor, adyacentes a la antena. Las trazas y los componentes eléctricos del tablero de circuitos impresos se pueden acoplar con porciones de la antena, afectando las características operativas de la antena, incluyendo la ganancia y eficiencia pico. El rendimiento de la antena también se ve degradado considerablemente por la presencia de los transformadores de corriente, cableado eléctrico complejo, capacitores, inductores y varistores dentro del cuerpo del medidor, los cuales están cerca de la antena.

Ya con anterioridad se han diseñado antenas sobre el concepto dipolo dual. No obstante, diseños de antenas dipolo-dual conocidos siguen siendo susceptibles a la interferencia de los tableros de circuitos impresos del medidor. Ganancias pico inaceptables causadas por la interferencia del tablero de circuitos impresos se puede reducir, pero solamente a expensas de la eficiencia general. Este problema es especialmente cierto para medidores que utilizan antenas adaptables ubicadas adyacentes a tableros de circuitos impresos circulares.

SUMARIO DE LA INVENCION En una modalidad, la presente invención incluye una antena adaptable multi-banda dipolo-dual para facilitar comunicaciones inalámbricas optimizadas de un medidor de utilidad. La antena incluye un refuerzo de antena, el refuerzo adaptado para ajustarse a una superficie interior de un medidor de utilidad y una traza de antena fija al refuerzo de antena. La traza de antena está hecha de un material conductor e incluye una porción de banda baja simétrica y una porción de banda alta asimétrica. La porción de banda baja irradia en un rango de frecuencia de banda baja e incluye un brazo izquierdo de banda baja y un brazo derecho de banda baja. El brazo izquierdo de banda baja y el brazo derecho de banda baja son sustancialmente los mismos que el brazo derecho de banda baja de manera que la porción de banda baja es sustancialmente simétrica alrededor de un eje central de la traza de antena. La porción de banda alta irradia en un rango de frecuencia de banda alta e incluye un brazo izquierdo de banda alta que tiene · una longitud izquierda y un brazo derecho de banda alta que tiene una longitud derecha, el brazo izquierdo de banda alta y el brazo derecho de banda alta son asimétricos alrededor del eje central de la traza de antena de manera que la longitud del brazo derecho de banda alta n es sustancialmente igual a la longitud del brazo izquierdo de banda alta.

En otra modalidad, la presente invención es una antena adaptable multi-banda dipolo-dual que incluye un transformador simétrico-asimétrico, un par de porciones de alimentación de señales, un par de brazos simétricos de banda baja y un par de brazos asimétricos de banda alta. Los brazos de banda baja incluyen, cada uno, un segmento de traza sencillo, que se extiende desde una porción central de la antena hacia los extremos respectivos, y está ubicado encima de los brazos de banda alta respectivos. Un primer brazo de banda alta incluye múltiples segmentos horizontales y verticales que forman múltiples dobleces y bucles.

En otra modalidad todavía, la presente invención incluye un método para optimizar el rendimiento de una antena adaptable asimétrica en un medidor de utilidad que tiene un recinto de medidor y componentes eléctricos distribuidos. El método incluye colocar verticalmente una antena que comprende una porción de banda baja con brazos derecho e izquierdo de banda baja y una porción de banda alta que tiene brazos derecho e izquierdo de banda alta dentro de un medidor de utilidad que tiene un recinto de medidor y componentes eléctricos distribuidos que forman una área de componente de alta densidad y una área de componente de baja densidad. Al menos una porción de la porción de banda baja está ubicada encima de un plano formado por una superficie superior de un recinto de medidor y los componentes eléctricos distribuidos, y una porción de la porción de banda alta está ubicada debajo del plano y adyacente a los componentes eléctricos distribuidos.

El método también incluye posicionar radialmente la antena alrededor del recinto de medidor y los componentes eléctricos de manera que el brazo izquierdo de banda alta queda adyacente al baja densidad del componente eléctrico y el brazo derecho de banda alta queda adyacente a la alta densidad del componente eléctrico, y después ocasionando que la antena irradie la energía en cualquiera de una frecuencia de banda bajá o una frecuencia de banda alta.

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

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención puede ser entendida de manera más completa en consideración de la siguiente descripción detallada de las diversas modalidades de la invención en conexión con las figuras acompañantes, en las cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva frontal de una modalidad de un medidor de utilidad; La figura 2 es una vista en partes del medidor de utilidad de la figura 1 ' La figura 3 es una vista en sección transversal del medidor de utilidad de la figura 1; La figura 4 es una vista plana superior de una modalidad de un tablero de circuitos impresos del medidor de la figura 1; La figura 5 es una vista frontal de una antena de la técnica anterior; La figura 6 es una vista en perspectiva frontal de una modalidad de un medidor con la antena de la técnica anterior de la figura 5 montada a un recinto de medidor; La figura 7 es una vista en sección transversal del medidor y la antena de la figura 6; La figura 8 es una vista en perspectiva superior de una modalidad de un medidor que tiene una modalidad de una antena de la presente invención montada en una cubierta de medidor; La figura 9a es una vista frontal de una modalidad de una antena de la presente invención; La figura 9b es una vista frontal de la antena de la figura 9a, mostrando segmentos de traza de antena; La figura 9c es una vista frontal de una modalidad de la antena de. las figuras 9a y 9b; La figura 10 es una vista en sección transversal del medidor y la antena de la figura 8; La figura 11 es una vista en sección transversal del medidor y la antena de la figura 8, con la antena montada alternativamente al recinto de medidor; La figura 12 es una vista plana superior de una modalidad de tablero de circuitos impresos del medidor y la antena de la figura 8; La figura 13a es una vista frontal de una modalidad de la antena de la figura 9, incluyendo un cable; La figura 13b es una vista lateral derecha de la antena de la figura 13a; La figura 14 es una modalidad de otra antena de la presente invención; La figura 15 es una modalidad de la antena de la figura 14 que tiene una construcción multi-capa y cable; La figura 16 es una vista frontal de otra modalidad de una antena de la presente invención; La figura 17 es una vista frontal parcial de la antena de la figura 16; La figura 18 es una vista frontal de otra modalidad de una antena de la presente invención; La figura 19 es una vista frontal parcial de la antena de la figura 18; La figura 20 es una vista frontal de una modalidad de una antena de la presente invención; La figura 21 es una vista frontal parcial de la antena de la figura 20; La figura 22a es una vista frontal de una modalidad de una sola antena de banda baja de la presente invención; La figura 22b es una vista frontal de una modalidad de la antena de la figura 22a, incluyendo dimensiones ; La figura 22c es una vista frontal de una modalidad de la antena de la figura 22a, incluyendo dimensiones adicionales; La figura 23a es una vista frontal de otra modalidad de una sola antena de banda baja de la presente invención; La figura 23b es una vista frontal de una modalidad de la antena de la figura 23a, incluyendo dimensiones; y La figura 23c es una vista frontal de una modalidad de la antena de la figura 23a, incluyendo dimensiones adicionales.

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

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención incluye varias antenas adaptables a medidores de utilidad y diseñadas para proporcionar rendimiento óptimo en bandas bajas y altas. Dicho rendimiento y eficiencia incluyen la capacidad de pasar la Junta de Revisión de Certificación Tipo PCS (PTCRB) Relevante y certificaciones de Portadora. Los patrones novedosos de traza de antena en ambos brazos de banda alta y baja de las antenas de la presente invención, combinados con la colocación de la antena dentro de un medidor de utilidad además optimizan el rendimiento y la eficiencia. En algunas modalidades, dichas características hacen posible pasar los requerimientos de ganancia pico de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) logrando ganancias pico que están dentro de los límites establecidos por la FCC. Adicionalmente, restricciones y características mecánicas relacionadas con la instalación de las antenas apalancan las características únicas de las antenas.

Aunque las antenas de la presente invención se muestran en uso con un medidor para electricidad, se entenderá que las antenas pueden ser utilizadas con una variedad de medidores de utilidad, incluyendo medidores de gas y agua.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se muestra un medidor de utilidad típico 100. En la modalidad mostrada, el medidor de utilidad 100 es un medidor de utilidad eléctrico, aunque se entenderá que las antenas de la presente invención pueden ser utilizadas con una variedad de medidores de utilidad, y no solo con medidores eléctricos para medir . el uso de electricidad. En una modalidad, el medidor 100 incluye una cubierta 102, también referida como un radomo, o radomo 102, recinto de medidor 104, múltiples tableros de circuitos impresos (PCBs) 106a, b, y c, adaptador 108, despliegue 110, y anillo 112. Tal como se analizará con mayor detalle a continuación, el medidor 100 también puede incluir una antena para comunicación inalámbrica con una utilidad.

La cubierta 102 típicamente está comprendida de un material transparente rígido que proporciona protección al medidor 100 y también permite que el despliegue 108 sea visto. No obstante, en otras modalidades, la cubierta 102 puede ser un material opaco, tal como en el caso de un medidor que no tiene despliegue, o un despliegue externo.

El recinto de medidor 104 aloja los PCBs 106a, b, y c, y puede estar comprendido como un solo recinto integral o puede estar comprendido de múltiples piezas, tal como la modalidad mostrada que incluye un casquete superior 114, base 116, y superficie superior 118. El adaptador 108 puede estar integrado en el recinto de medidor 104, o puede ser una parte separada tal como se muestra, y utilizado para conectarse al anillo 112 o a otra estructura de medición en una ubicación del medidor 100. El recinto de medidor 104 en una modalidad generalmente es cilindrico, con una superficie circular generalmente plana 118, tal como se muestra. No obstante, se entenderá que el recinto de medidor 104 puede comprender otras configuraciones.

Los PCBs 106a, b, c en la modalidad mostrada pueden ser generalmente circulares para ajustarse al recinto de medidor 104, e incluyen una pluralidad de componentes eléctricos 120 y trazas conductoras 122 y otro cableado eléctrico, conectores, y asi sucesivamente. Los componentes eléctricos 120 pueden incluir transformadores de corriente 102a, capacitores 120b, inductores 120c, resistores 120d, varistores 120e, diversos chips de circuito integrado (IC) 120f, y otros dispositivos y componentes eléctricos. Los componentes eléctricos 120 generalmente pueden estar ubicados en una superficie superior de cada uno de los PCBs 106, pero también pueden estar unidos a, y ubicados sobre una superficie inferior de los PCBs 106.

Trazas conductoras 122 conectan eléctricamente componentes eléctricos 120 a través de cada PCB 106, y generalmente están ubicadas sobre una superficie superior de cada PCB 106. Cableado eléctrico y otros conectores pueden ser utilizados para interconectar PCBs 106, o conectar todo o porciones del medidor 106 a dispositivos y componentes externos.

Haciendo referencia a la figura 3, en una modalidad, el medidor 100 incluye tres PCBs 106a, b, y c, tal como se describió anteriormente, acomodados en una pila, uno encima del otro, dentro del recinto de medidor 104. Aunque en la modalidad mostrada el medidor 100 incluye tres PCBs 106, en otras modalidades, el medidor 100 puede contener una cantidad menor o mayor de PCBs 106, tal como dos o cuatro PCBs. Se entenderá que la separación real entre los PCBs 106 puede variar, tal como lo hará la distancia de una superficie superior interior¦ de la cubierta 102 a los PCBa, dependiendo del diseño del medidor, y la separación mostrada es para propósitos ilustrativos.

Haciendo referencia a la figura 4, la distribución de los componentes eléctricos 120, trazas 122 y cableado eléctrico generalmente variará de medidor a medidor, y de tablero a tablero, de manera que algunas áreas del PCB 106a, b, o c tendrán diferentes concentraciones de componentes, trazas y cableado. En la modalidad mostrada, el área 130 del PCB 106a incluye relativamente pocos componentes eléctricos 120 y trazas 122, mientras que el área 132 incluye relativamente muchos componentes eléctricos 120 y trazas 122. Tal como se analizará con mayor detalle a continuación con respecto a las antenas del medidor 100, la densidad de los componentes eléctricos, trazas, recinto, materiales conductores y otra estructura dentro de áreas particulares de los PCBs 106 y dentro del medidor 100 afecta la operación de la antena.

Haciendo referencia a las figuras 5 y 6, el medidor 100 puede incluir capacidad de comunicación inalámbrica para transmitir y recibir de manera inalámbri'ca datos hacia y desde una utilidad remotamente ubicada. Dichos medidores que se comunican de forma inalámbrica 100 incluirán una antena acoplada a uno o más de los PCBs 106, y típicamente operando en el espectro de radiofrecuencia (RF) . Dichas antenas pueden asumir una variedad de formas y pueden estar ubicadas dentro o fuera del medidor 100.

En una modalidad, dicha antena puede estar ubicada dentro del recinto 104 o dentro del .anillo 112. No obstante, porciones del medidor 100, o estructuras sobre las cuales está montado el medidor 100, por ejemplo, paneles o cajas conductoras, pueden causar interferencia con la transmisión y recepción de datos. Dicha interferencia se vuelve más evidente a medida que la antena es colocada más cerca de dispositivos que reflejan o de otra forma interfieren con la transmisión de datos.

Una manera de reducir la interferencia es colocar una antena en un punto más alejado del panel o caja u otra estructura que soporta el medidor 100. En la modalidad mostrada en la figura 6, una antena conocida o "adaptable" 200, mostrada en la figura 5, es unida a una superficie exterior 119 del recinto de medidor 104.

Tal como se muestra en la figura 5, una antena dipolo dual conocida 200 está dimensionada para envolverse alrededor del casquete superior 114 del recinto 104, dentro de la cubierta 102. La antena 200 comprende una traza de antena 202 en el refuerzo 204. La traza de antena 202 está comprendida de un par de porciones izquierda y derecha eléctricamente conductoras contiguas, cada una comprendida de material eléctricamente conductor, tal como cobre, u otro metal o de otra forma material conductor. Con excepción de los elementos de traza para el alambre de alimentación de señales, la antena 200 es sustancialmente simétrica alrededor de los ejes horizontal y vertical. La traza de antena 202 de la antena 200 incluye brazos de banda baja 206 y 208 que son del mismo tamaño, y que se extienden lejos del centro de la antena 200 en una dirección horizontal. La traza de antena 202 también incluye un par de brazos de banda alta 210 y 212 ubicados debajo de los brazos de banda baja 206 y 208, respectivamente. Los brazos de banda alta 210 y 212 tienen sustancialmente el mismo tamaño y no incluyen bucles o dobleces, excepto -un solo doblez para conectarse a las alimentaciones de señal 214 y 216.

Haciendo referencia también a la figura 7, se muestra una sección transversal del medidor 100 con la antena 200 envuelta en una porción superior de la superficie exterior 119 del casquete superior 114. La antena 200 está fija al exterior del casquete superior 114 sobre la superficie 119 de manera que la traza 202 queda adyacente a la superficie 119. Los brazos de banda baja 206 y 208 están encima de los brazos de banda alta 210 y 212 en esta posición. La antena 200 generalmente está adyacente a los PCBs 106a y 106b, y sus componentes eléctricos 120 y trazas 122.

En operación, la antena 200 irradia en forma ovni-direccional, con parte de la radiación electromagnética dirigida hacia los PCBs 106. La flecha LB ilustra que cuando irradia a una frecuencia de banda baja, una porción de la energía emitida de banda baja, tal como es irradiada desde los brazos de banda baja 206 y 208, es dirigida hacia el PCB 106a y sus componentes eléctricos 120 y trazas 122. De manera similar, la flecha HB ilustra que cuando irradia a una frecuencia de banda alta, una porción de la energía emitida de banda alta, tal como es irradiada desde los brazos de banda alta 210 y 212, es dirigida hacia el PCB 106b, y posiblemente el PCB>106a.

Aunque solamente una porción de la energía emitida desde la antena 200 es dirigida hacia el medidor 100 y sus PCBs 106, la eficiencia y ganancia generales de la antena 200 se verán afectadas en una manera generalmente adversa. La degradación del rendimiento resultante depende de- muchos factores, incluyendo la posición rotacional de la antena 200 en el recinto de medidor 104 y el casquete superior 114, la densidad de los componentes eléctricos del PCB 120 en las inmediaciones de la antena 200, y por supuesto, las características generales de la antena 200, incluyendo la forma y tamaño de la traza 202.

Haciendo referencia a las figuras 8 a 12, se muestran sistemas de posicionamiento, métodos, y una antena de la presente invención para la operación mejorada con el medidor 100. Dichos sistemas, métodos y antenas toman en consideración la posición relativa de los PCBs 106 en el recinto 104, la densidad del componente asimétrico de los PCBs 106 para proporcionar rendimiento mejorado en comparación con antenas y sistemas de antena conocidos.

Este rendimiento mejorado se logra en un número de formas: posicionando la antena 300 de manera que sus brazos de banda baja se proyectan en el' espacio libre lo más posible; diseñando brazos asimétricos de banda alta para que se adapten a la densidad del componente eléctrico de los PCBs 106; creando un acoplamiento de brazos de banda alta y banda baja mientras operan en frecuencias de banda alta; y ajustando la geometría y tamaño del brazo de banda alta para considerar características PCB conocidas. Se entenderá que el término "densidad del componente eléctrico" se refiere a la densidad no solamente de los componentes en los PCBs 106a, b, y c, sino que también puede incluir trazas eléctricas en los PCBs 106a, b, y c, así como otros materiales conductores y otra estructura dentro de áreas particulares de los PCBs 106 y dentro del medidor 100' que puede afectar la operación de la antena a través de los efectos del acoplamiento, reflexión o carga.

Haciendo referencia a la figura 8, se muestra un sistema de medidor inalámbrico que incluye el medidor 100 con la antena 300. Tal como se describirá con mayor detalle a continuación, la antena 300 comprende una antena dipolo dual multi-banda que opera en rangos de baja frecuencia y alta frecuencia, e incluye el refuerzo 304 con la traza de antena 302.

El refuerzo 304 puede ser un material rígido tal como un tablero de circuitos impresos, o puede ser un material flexible. En algunas modalidades, el refuerzo 304 generalmente es plano, y en otras modalidades tiene una curvatura preformada para seguir el radio de la cubierta 102 o casquete superior 114 del medidor 100.

Haciendo referencia a las figuras 9a a 9c, se muestra una modalidad de antena 300. La antena 300 comprende una antena dipolo dual multi-banda diseñada para operar en la banda baja de 902 a 928 MHz y en la banda alta en 2.4 a 2.5 GHz .

Haciendo referencia específicamente a la figura 9a, la traza de antena 302 de la antena 300 incluye el brazo izquierdo de banda baja 306, brazo derecho de banda baja 308, brazo izquierdo de banda alta 310, brazo derecho de banda alta 312, segmento izquierdo de alimentación de señal 314, segmento derecho de alimentación de señal 316, segmentos izquierdos de extensor 318a y 318b, y segmentos derechos de extensor 320a y 320b. El brazo izquierdo de banda baja 306 y el brazo derecho de banda baja 308 comprenden una porción de banda baja de la antena 300, mientras que el brazo izquierdo de banda alta 310 y el brazo derecho de banda alta 312 comprenden una porción de banda alta de la antena 300. El brazo izquierdo de banda baja 306, brazo izquierdo de banda alta 310 y segmento izquierdo de alimentación de señal 314 comprenden una porción izquierda de traza de antena 302, mientras que el brazo derecho de banda baja 308, brazo derecho de banda alta 312 y segmento derecho de alimentación de señal 316 comprenden una porción derecha de traza de antena 3Q2.

Haciendo referencia específicamente a la figura 9b, los brazos de banda alta y baja, y los segmentos de alimentación están resaltados por claridad. Aquellos expertos en la técnica entenderán que los segmentos de alimentación 314 y 316 no solamente proporcionan una conexión en la forma de una trayectoria de conducción entre un alambre o cable que lleva una señal recibida o transmitida, sino que también contribuyen de cierta forma a la radicación de señales de banda baja y alta de manera que un punto de separación exacto entre segmentos de alimentación y los brazos de banda alta y baja en algunos casos no puede ser posible de definir en términos precisos.

En algunas modalidades, segmento derecho de alimentación 316 puede ser más grande en área que el segmento de alimentación 314 para compensar una longitud de traza más corta del brazo derecho de banda alta 312. Esto permite que el área conductora de la porción del lado derecho de la traza de antena 302 sea sustancialmente igual a la porción de lado izquierdo de la traza de antena 302. En otras modalidades, se puede agregar material conductor a otras porciones de la traza de antena 302 para equilibrar generalmente las áreas conductoras de las porciones porción derecha e izquierda.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 9a, en una modalidad, el refuerzo 304 generalmente es rectangular para acoplarse a la forma general de la traza de antena 302. El refuerzo 304 también puede definir cortes derecho e izquierdo 322 y 324, asi como uno o más agujeros 326. El refuerzo 304 también puede incluir la pestaña 327. Los cortes 322 y 324 pueden recibir porciones del recinto 104, los agujeros 326 pueden recibir proyecciones que se extienden hacia fuera desde el recinto 104, y la pestaña 327 puede ser recibida por la estructura del recinto 104 de manera que la antena 300 es posicionada en una ubicación apropiada sobre el recinto 104 del medidor 100. Tal como se analiza con mayor detalle a continuación, componentes adicionales pueden ser utilizados para asegurar - la antena 300 al recinto 104.

En una modalidad tal como se muestra en la figura 9a, la traza de antena 302 está ubicada casi a todo lo largo hacia un margen superior del refuerzo 304. Tal como se describirá con mayor detalle a continuación, la colocación de la traza 302 hacia una porción superior del refuerzo 304 permitirá a los brazos de banda baja 306 y 308 ser posicionados en un plano por encima del recinto 104, PCB 106a, y componentes eléctricos 120, permitiendo que los brazos "vean" hacia el espacio libre y transmitan y reciban con mínima interferencia.

En la modalidad mostrada, los brazos de banda baja 306 y 308 tienen sustancialmente la misma longitud y área de traza, y generalmente son simétricos alrededor de un eje vertical central A. Por otra parte, y por motivos descritos con mayor detalle a continuación, los brazos de banda alta 310 y 312 pueden no tener una longitud de traza igual, y no son simétricos alrededor de un eje vertical central A. Se entenderá que el término longitud de traza se refiere a la suma de las longitudes de los diversos segmentos que comprenden cualquiera de los brazos de traza.

El brazo izquierdo de banda alta 310 comprende un solo elemento de traza y se extiende paralelo a, y debajo de la banda baja 306. El brazo izquierdo de banda alta 310 generalmente no incluye bucles o dobleces. La longitud de traza del brazo izquierdo de banda alta 310 es la longitud del segmento sencillo que comprende el brazo izquierdo de banda alta 310.

El brazo derecho de banda alta 312 también comprende un solo segmento horizontal. El segmento 312 se extiende horizontalmente paralelo a, y por debajo del brazo derecho de banda baja 308, pero a lo largo de un eje que yace por encima de la porción de alimentación de señal 518. El brazo derecho de banda alta 312 generalmente no incluye bucles o dobleces.

Una distancia d entre los brazos de banda baja 306, 308 y sus respectivos brazos de banda alta 310, 312 está relativamente cerca, de manera que cuando están en operación de banda alta, los brazos de banda alta 310 y 312 se acoplan, en parte, con los brazos de banda baja 306 y 308, de manera que los brazos de banda baja 310 y 312 comienzan a actuar como brazos de banda alta, mejorando la ganancia y eficiencia generales de la antena. En una modalidad, d es aproximadamente igual al .ancho de cualquiera del brazo de banda baja 306 o el brazo de banda alta 310. En otra modalidad, d varía del ancho del brazo de banda alta 310 al ancho del brazo de banda baja 306. En otra modalidad todavía, un ancho WL de los brazos de banda baja 306, 308 es 3.50 mm, un ancho WH de los brazos de banda alta 310, 312 es 2.74 mm, y la distancia d es 3.00 mm. En general, mientras más larga es la distancia d entre los brazos de banda baja y alta, más débil es el efecto de acoplamiento. Por el contrario, en antenas adaptables conocidas para medidores de utilidad, la distancia d está diseñada para ser lo suficientemente grande para eliminar de forma efectiva dicho efecto de acoplamiento entre los brazos.

Haciendo referencia también a la figura 9c, en general, las relaciones dimensionales entre los diversos segmentos de traza de antena 302 aseguran el rendimiento óptimo cuando son montados de manera óptima en el medidor 100. Se muestra una modalidad de traza de antena 302 con referencias dimensionales, con tolerancias que varían de +/-0.5 a +/- lmm. En la modalidad mostrada, la longitud a de los brazos de banda baja 306 y 308 es sustancialmente 60.45mm, la longitud de traza b del brazo izquierdo de banda alta 310 es sustancialmente 24.90mm, la longitud de traza c del brazo derecho' de banda alta 312 es sustancialmente 16.50mm, el ancho WL de los brazos de banda baja 306, 308 es sustancialmente 3.50 mm, el ancho H de los brazos de banda alta 310, 312 es sustancialmente 2.75mm, la distancia de separación d es sustancialmente 3.00mm. Otras dimensiones en esta modalidad particular, no limitativa son las siguientes: e es sustancialmente 7.50mm, f es sustancialmente 20,80mm, g es sustancialmente 5.04mm, h es sustancialmente 6.00mm, i es sustancialmente 2.75mm, j es sustancialmente 11.03mm, y k es sustancialmente 1.43mm. El refuerzo 304 en una modalidad tiene sustancialmente 170mm de largo y 25mm de alto (dimensión 1) .

No obstante, se entenderá' que en otras modalidades, las dimensiones de ambos, tanto de la traza 302 como del refuerzo 304 pueden ser cambiadas, incluyendo modalidades donde el patrón y forma general de la traza de antena 302, asi como las relaciones dimensionales entre sus segmentos, permanece. En otras modalidades todavía, algunas dimensiones pueden ser ajustadas ligeramente para acomodar los PCBs con densidades de corriente variable, tal como se analiza con mayor detalle a continuación.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 8, y también a la figura 10, el medidor 100 incluye la antena 300 posicionada a una altura y posición radial que produce rendimiento óptimo. La antena 300 es doblada o curvada para seguir la curvatura del recinto 104 y/o una superficie interior 103 de la cubierta 102, y en esta modalidad está fija a una superficie interior 103 casi en la porción más superior de la cubierta 102. La antena 300 se puede fijar a la superficie 103 en una variedad de formas, incluyendo a través del uso de cinta de doble refuerzo 340, adhesivo, u otros medios mecánicos.

A diferencia de sistemas de posicionamiento previamente conocidos, en este sistema, la antena 300 es posicionada a una altura de manera que los brazos de banda baja 306 y 308 yacen sustancialmente por encima de un plano formado encima de la superficie superior 118 del recinto de medidor 104 y su casquete superior 114. Debido a esto, ni el casquete superior 114, ni los PCBs 106 son adyacentes a los brazos de banda baja 306 y 308, permitiéndoles "ver" hacia el espacio libre. Esto reduce al mínimo la interferencia con, y reflexión de, señales RF recibidas y transmitidas a través de brazos de banda baja 306 y 308 durante la transmisión de baja frecuencia.

Haciendo referencia específicamente a la fiqura 10, y al reconocer la naturaleza ovni-direccional real de la antena 300, las flechas LB y HB representan la transmisión y recepción de una señal de banda baja y una señal de banda alta, respectivamente, de la antena 300. La flecha LB muestra una señal de banda baja libre para desplazarse a través del espacio libre por encima del recinto 104 sin interferencia. La flecha HB muestra una señal de banda alta que debe contender con la estructura del medidor 100 adyacente, incluyendo el recinto 104 y los PCBs 106.

En otras modalidades, todos, o porciones, de los brazos de banda alta 310 y 312 pueden yacer encima del plano formado por la parte superior del recinto 104.

Haciendo referencia a la figura 11·, en una posición alterna, la antena también está posicionada a una altura óptima dentro del medidor 100 de manera que los brazos de banda baja 306 y 308 quedan posicionados de forma completa o parcial por encima del recinto de medidor 104, pero en esta modalidad, la antena 300 se fija al recinto 104, en lugar de fijarse a la cubierta 102.

El posicionamiento de la antena 300 a una altura "sobre-el-recinto" de manera que los brazos de banda baja 306 y 308 quedan completa o parcialmente encima de los PCBs 106 y el recinto 104 mejora significativamente el desempeño de la antena, especialmente el desempeño de banda baja tal como se describirá con mayor detalle a continuación.

Haciendo referencia a la figura 12 se tiene una vista plana superior de la antena 300 colocada adyacente al PCB 106a. Tal como se describió brevemente antes, la posición radial de la antena 300 en el medidor 100 también afecta el desempeño, especialmente el desempeño de banda alta .

La figura 12 muestra el eje de referencia vertical Y y el eje de referencia horizontal X, y las referencias de posición radiales respecto a la circunferencia · del PCB 106a en grados, para describir el posicionamiento radial de la antena 300 con respecto al PCB 106a.

En la modalidad mostrada, el PCB 106a incluye áreas de baja densidad de componente, tal como el área 130, y la alta densidad de componente, tal como el área 132.

Aunque solamente se muestra un área de baja densidad de componente y un área de alta densidad de componente, se entenderá que múltiples áreas de ese tipo pueden existir a través del PCB 106a. Además, las características de densidad de componente de un PCB 106 pueden ser diferenciadas de manera más fina para definir densidades de componente baja, media y alta, o se puede definir una clasificación con incluso más categorías de densidades de componente. Generalmente, se entenderá que una concentración mayor de componentes eléctricos 120, trazas conductoras 122, y otro cableado y/o conectores, en un área de un PCB 106 ocasionará mayor reflexión de señal de, e interferencia a, porciones de una señal de antena que se desplaza a través de dicha área.

En . una modalidad, la caracterización o mapeo de densidades de componente puede ser determinada por el componente físico 120, traza 122, y densidad de cableado. En otra modalidad, la prueba de la interferencia causada por la transmisión y recepción a través de áreas particulares del PCB 106 se puede utilizar para definir áreas de densidad de componente relativamente alta o baja. También, tal como se mencionó anteriormente, dichas densidades de componente variarán de PCB a PCB dentro de un solo medidor, y de medidor a medidor.

En la modalidad mostrada en la figura 12, la antena 300 generalmente es adyacente al PCB 106a, y está radialmente posicionada entre1 0 grados y 180 grados, con respecto al PCB 106a (y el recinto 104). El eje C indica un eje central de la antena 300 de manera que una porción izquierda de la antena 300 yace sobre un lado del eje C, y una porción derecha de la antena 300 yace sobre el otro lado del eje C.

El brazo izquierdo de banda alta 310 está posicionado entre aproximadamente 30 y 60 grados, en esta modalidad, y generalmente adyacente al área de componente de baja densidad 130. El brazo derecho de banda alta 312 está colocado aproximadamente entre 70 y 100 grados, y adyacente al área de componente de alta densidad 132.

En una antena dipolo dual de medidor de utilidad conocida típica, los brazos derecho e izquierdo de banda alta serían sustancialmente de igual tamaño, y estarían distribuidos simétricamente alrededor del eje central C. Dicho diseño de antena no tomaría en cuenta la asimetría del PCB 106 adyacente y su densidad del componente eléctrico. Por ejemplo, un brazo derecho de banda alta que irradia hacia un área . de componente de alta densidad producirá reflexiones e interferencia a una mayor extensión que un brazo izquierdo de banda alta que irradia hacia un área de componente de baja densidad. La porción de la señal irradiada desde el lado derecho de la antena probablemente observará mayor reflexión, y por lo tanto mayor ganancia en comparación con el lado izquierdo de la antena conocida, requiriendo ajustes generales en la ganancia y eficiencia para cumplir con diversas normas, incluyendo requerimientos FCC. La combinación de la asimetría de los componentes 120 del PCB 106, es decir, la densidad del componente eléctrico, y la simetría de la antena conocida entonces tiene como resultado un desempeño comprometido.

Por el contrario, la antena asimétrica 300 de la presente invención es optimizada para acomodar las características asimétricas del PCB 106 y el medidor 100. Haciendo referencia todavía a la figura 12, el brazo izquierdo de banda alta 310 es adyacente al área de componente de baja densidad 130, y recibe y transmite porciones de una señal dirigida hacia el PCB 106a conforme a lo indicado por las flechas HBL. El brazo derecho de banda alta 312 es adyacente al área de componente de alta densidad 132, y recibe y transmite porciones de una señal dirigida al PCB 106a conforme a lo indicado por las flechas HBR. Debido a la mayor densidad del componente, el brazo derecho de banda alta 312 recibirá un mayor grado de señal reflejada en comparación con el brazo izquierdo de banda alta 310.

Haciendo referencia también a la figura 9a, para ajustar este efecto, y la varianza en densidades de componente, en esta modalidad, el brazo derecho de banda alta 312 generalmente es más corto que el brazo izquierdo de banda alta 310. La diferencia en longitud variará con las diferencias en densidades de componente y tendrá como resultado grados de reflexión e interferencia.

Por lo tanto, la antena 300 está diseñada para tener brazos asimétricos de banda alta que toman en consideración diferentes áreas de densidades de componente en un PCB adyacente 106, después se coloca . en una posición radial óptima alrededor del PCB 106 de manera que los brazos de banda alta quedan ubicados adyacentes a las áreas apropiadas del PCB 106.

En algunas modalidades, para e.cualizar el flujo de corriente a través de cada uno del brazo izquierdo de banda alta 310 y brazo ' derecho de banda alta 310, material de traza conductor adicional es agregado a la traza de antena 302. Dicho material adicional se muestra como material de traza conductor adicional en el área definida como segmento derecho de señal de alimentación 316, y como se muestra en la figura 9b.

En general, el rendimiento de la antena 300 es optimizado mediante la incorporación de un número de características de diseño de antena y factores de posición.

La traza de antena 302 inicialmente puede ser dimensionada y configurada para irradiar en las bandas apropiadas asumiendo interferencia ambiental asimétrica, pero entonces el tamaño de las porciones de banda alta de la traza 302 es ajustado para causar la asimetría en los brazos de antena de banda alta 310 y 312. Además, los brazos de banda baja 306 y 310 están ubicados en una parte superior del refuerzo 304 para permitir que los brazos de banda baja sean posicionados a una altura al menos parcialmente, en caso de no quedar completamente, por encima del recinto 104, optimizando así la operación de baja frecuencia. Adicionalmente, la antena 300 es colocada en una posición radial óptima con respecto al recinto de medidor 104 y PCBs 106 de manera que" los brazos de banda alta 310 y 312 son comparados con las densidades de componentes eléctricos apropiadas y óptimas de los PCBs 106.

Haciendo referencia a las figuras 13a y b, la antena 300 se muestra para ilustrar varias características utilizadas para posicionar de manera apropiada la antena en el medidor 100, así como un cable que porta señal 330.

En una modalidad, la antena 300 también incluye el cable 330 con el conector 332. En una modalidad, el cable 330 comprende un cable RG178 y el conector 332 comprende un enchufe RA MMCX. Un extremo distante del cable 330 se conecta a la antena 300 en las alimentaciones de señal 316 y 318, mientras que un extremo próximo del cable 330, a través del conector 332, se conecta al medidor 100. Se entenderá que cualquiera de las antenas de la presente invención puede utilizar este cable, o un cable similar.

En algunas modalidades, el cable 330 puede ser eliminado. En dicha modalidad, la antena 300 es adherida a, o de otra forma fijada a una superficie interior de la cubierta 102 o recinto 104, y es unida al recinto 104 en hilos de piso y alimentación fijos. Dicha modalidad puede ncluir puntas en las almohadillas de alimentación y piso de la antena que se ajustan en tomas de acoplamiento en el recinto 104, base de adaptador 108 o anillo 112.

La porción de antena 300 que recibe el extremo distante del cable 330 puede ser cubierta con la cobertura 334. En una modalidad, la cobertura 334 comprende un material sensible ultra-violeta (UV) de alta densidad que endurece bajo la radiación UV para proporcionar una cobertura protectora.

En una modalidad, la antena 300 también puede incluir un transformador simétrico-asimétrico 336. El transformador simétrico-asimétrico 336 ayuda con la comparación de la impedancia sin alargar la longitud del brazo. En una modalidad, el transformador simétrico-asimétrico 334 es un transformador simétrico-asimétrico de 30mm unido en el extremo distante del cable 330.

En una modalidad, la antena 300 también incluye una o más pestañas de posicionamiento de antena 338. Las pestañas 338 pueden comprender mylar de 0.025 pulgadas (0.06 centímetros) de grosor con material adhesivo, tal como cinta de doble lado para adherir el mylar a la antena 300 y/o adherir los extremos de la antena 300 al recinto 104, sosteniendo así la antena 300 en la posición óptima apropiada. Aunque se muestra en el lado de traza de la antena 300, pestañas de posicionamiento 338 alternativamente podrían ser ubicadas en el lado opuesto de la antena 300 para adherir la antena a la superficie interior 103 de la cubierta 102. En algunas modalidades, las pestañas de posicionamiento 338 pueden ser recibidas por ranuras o cavidades en el recinto 104 o la cubierta 102 para colocar la antena 300 con o sin adhesivo.

Aunque se ha descrito un diseño de antena particular incorporado por la antena 300, se entenderá que una variedad de otros diseños de antena pueden incorporar las características antes descritas, incluyendo la colocación óptima de la antena, la libertad del brazo- de banda baja, los brazos asimétricos de banda alta, y así sucesivamente. A continuación se describen varias modalidades alternativas que utilizan estas características.

Tal como se describió anteriormente, la presente invención incluye varios métodos para optimizar el desempeño de una antena adaptable asimétrica en un medidor de utilidad. En una modalidad, dicho método incluye los pasos de posicionar la antena dentro del medidor 104 a una altura óptima con respecto al recinto de medidor 104. En esta posición, al menos parte de una traza de antena de banda baja está ubicada encima de un plano formado por la superficie superior 108 de un recinto de medidor 105. En algunas modalidades, toda la porción de banda baja de la traza está encima de la superficie superior, mientras que casi toda una porción de banda alta está en un plano debajo de la superficie superior 108. La traza de banda baja puede estar justo encima de la superficie superior, o significativamente encima de la superficie superior, cerca de la parte superior de la cubierta 102 del medidor 100. Se pueden utilizar marcas de posición en la antena para colocar correctamente la antena.

Dicho método también incluye la optimización de una posición radial de una antena que tiene brazos asimétricos de banda alta, tal como la antena 300. Los pasos incluyen determinar las características de carga o acoplamiento que pueden ser determinadas por la densidad del componente eléctrico de los PCBs 106 y otros componentes del medidor incluyendo el recinto 104, componentes de potencia, y asi sucesivamente. La antena es posicionada radialmente de forma que la traza de antena de banda alta es comparada con las características de carga, incluyendo densidades del componente eléctrico. Esto incluye colocar un brazo de banda alta que tiene una longitud más corta cerca de las áreas con densidades de componente más elevadas y colocar un brazo de banda alta que tiene una longitud más larga cerca de las áreas con densidades de componente inferiores.

Los métodos también incluyen unir mecánicamente una antena al medidor 100. En algunas modalidades, el refuerzo, tal como el refuerzo 304, está unido al recinto 104 insertando proyecciones del recinto de medidor 104 en los agujeros de la antena, e insertando pestañas y cavidades en la antena dentro de cavidades y pestañas correspondientes en el recinto 104. En otras modalidades, la antena se fija a una superficie interior de la cubierta 102. La antena se puede fijar a la cubierta 102 utilizando medios mecánicos descritos anteriormente y similares para unirse al recinto 104, o la antena se puede fijar a la cubierta 102 utilizando un adhesivo.

Las antenas de la presente invención pueden incluir un cable para conectar eléctricamente la antena al medidor 100. En otras modalidades, la antena puede incluir almohadillas de piso y/o señal que se conectan directamente para recibir conectores en el medidor 100 de manera que se evita el uso de un cable.

Haciendo referencia a la figura 14, se muestra una modalidad alterna, la antena 400. La traza 402 de la antena 400 es sustancialmente la misma que la traza 302 de la antena 300, aunque en una modalidad las dimensiones de los segmentos de alimentación de la antena 402 son alterados ligeramente en una forma simétrica.

No obstante, la posición de la traza 402 en el refuerzo 404 varia de la antena 302, tal como el refuerzo 404 en si mismo. De manera más especifica, la traza 402 de cierta forma está más alejada de la parte superior del refuerzo 404. En una modalidad, una porción superior de las bandas bajas de la traza 402 está a una distancia H de la parte superior del refuerzo 404, y H varia de 2 a 3mm. En esta modalidad particular, H se determina con base en las características del medidor 100 y es seleccionado de forma que los .brazos de banda baja 406 y 408 están justo encima de una superficie superior 108 de un recinto 104 (que no se muestra) . En esta modalidad, la traza 402 sigue estando sustancialmente en la parte superior del refuerzo 404, pero no está tan cerca de la parte superior en comparación con la traza 302 y su refuerzo 304. La, posición en el refuerzo 404 depende, en parte, de las características físicas del medidor 100, la cubierta 102, y el recinto 104, con el objetivo de colocar los brazos de banda baja 406 y 408 justo encima de un plano formado por la superficie superior 108.

El refuerzo 404 también difiere ligeramente del refuerzo 304 para asegurar la antena 400 al recinto 104. En esta modalidad, el refuerzo 404 incluye una pestaña 427 que va a ser recibida por el recinto 104 y múltiples agujeros 426 para ajustarse sobre proyecciones del recinto 104, a fin de posicionar de manera óptima la antena 400 en el medidor 100.

Haciendo- referencia a la figura 15, una modalidad de antena 400 comprende un diseño multi-capa para proteger y asegurar la antena 400. Esta característica de multi-capa puede ser utilizada para cualquiera de las antenas de la presente invención con solamente unos pocos cambios dimensionales para acomodar el refuerzo específico y la geometría de la antena. En la modalidad mostrada, la capa 430 comprende una capa protectora comprendida de un material de policarbonato de 10 milésimas de pulgada; la capa 432 comprende una capa de adhesivo, que en una modalidad comprende una cinta de doble pegamento de 2 milésimas de pulgada de grosor; la capa 434 en una modalidad comprende una cinta de un solo lado, ¦ y la capa 436 es una cinta de doble pegamento de 2 milésimas de pulgada de grosor para adherir la antena 400 a una superficie interior del medidor 100.

Haciendo referencia a las figuras 16 y 17, se muestra una modalidad de presente invención, la antena 500. La antena 500 es una antena dipolo dual multi-banda que opera en rangos de baja frecuencia y alta frecuencia. La antena 500 incluye la traza de antena 502 y el refuerzo 504.

La traza de antena 502 puede comprender cobre u otro material conductor, y puede asumir la forma de una raza de cobre impreso.

La traza de antena 502 incluye porciones de alimentación de señales 516 y 518, el brazo izquierdo de banda baja 520, el brazo derecho de banda baja 522, el brazo izquierdo de banda alta 524 y el brazo derecho de banda alta 526. Porciones de alimentación de señales 516 y 518 están ubicadas en la porción horizontalmente central 506 del refuerzo 504, mientras que los brazos de banda baja 520 y -522 generalmente están ubicados en la porción superior 508 del refuerzo 504.

El brazo izquierdo de banda baja 520 incluye el primer segmento horizontal 530 y el primer segmento vertical 532; el segundo brazo de banda baja 522 incluye el segundo segmento horizontal 534 y el segundo segmento vertical 536. El primer segmento horizontal 530 se extiende desde la porción central 518 en una dirección paralela al eje horizontal H, hacia el primer extremo 512 del refuerzo 504. El segundo segmento horizontal 534 se extiende desde la porción central 518 hacia el segundo extremo 51 . En una modalidad, el primer y segundo segmentos horizontales 530 y 534 se extienden, cada uno, sustancialmente la mitad de la longitud del refuerzo 502. Los segmentos verticales son significativamente más cortos que los segmentos horizontales 530 y 534, y unen los segmentos horizontales 530 y 534 a porciones de alimentación de señales 516 y 518, respectivamente. El segmento vertical 536 puede ser más largo que el segmento vertical 532 debido a la colocación de porciones de alimentación 516 y 518.

En la modalidad mostrada, los segmentos horizontales 530 y 534 tienen anchos WLhl y WLh2, respectivamente, los cuales son sustancialmente iguales. Los segmentos verticales 532 y 536 tienen anchos Lvi y WLvl, respectivamente. Los anchos Lvi y WLvi pueden ser diferentes tal como se muestra.

Haciendo referencia específicamente a la figura 17, cada brazo de banda alta 524 y 526 incluye múltiples segmentos horizontales y verticales para formar una serie de dobleces y bucles. De manera más especifica, el brazo izquierdo de banda alta 524 incluye primeros segmentos horizontales 540, 542, y 544, y primeros segmentos verticales 548 y 550. El brazo derecho de banda alta 526 incluye segundos segmentos horizontales 552, 554, y 556, y segundos segmentos verticales 558, 560, y 562.

El brazo, izquierdo de banda alta 524 también incluye múltiples bucles parciales en forma de U, o dobleces, 570, 572, y 574. El bucle 570 es formado de segmentos los 546, 540 y 548; el bucle 572 es formado de segmentos los 548, 542, y 550; y el doblez 574 es formado de segmentos los 550 y 544.

El brazo derecho de banda alta 526 incluye múltiples bucles parciales en forma de U, o dobleces, 580, 582, y 584. El bucle 580 es formado de segmentos los 560, 558, y 562; el bucle 582 es formado de segmentos los 562, 554, y 564; el doblez 584 es formado de segmentos los 564 y 556.

En una modalidad, el bucle 570 del brazo izquierdo de banda alta 524 es ligeramente más largo que el bucle 580 del brazo derecho de banda alta 526, con el segmento 540 teniendo una longitud de 9.50 mm, mientras que el segmento 558 tiene una longitud más corta de 8.75 mm. El bucle 572 del brazo izquierdo de banda alta 524 es también ligeramente más largo que el bucle 582 del brazo derecho de banda alta 526, con el segmento 542 que tiene una longitud de 8.00mm, mientras que el segmento 554 tiene una longitud más corta de 7.25mm. De manera similar, el segmento 544 tiene una longitud de 12.20mm en comparación con el segmento 556 que tiene una longitud más corta de 9.70mm.

En operación, la antena 500 es una antena multi-banda que irradia en el rango de banda baja de 824-960 MHz, y el rango de banda alta de 1710-1990 MHz. Similar a las antenas 300 y 400 antes descritas, la antena 500 es posicionada sobre el refuerzo 504 y colocada en el medidor 100 de manera que los brazos de banda baja irradian por encima del recinto de medidor 104. En general, los dobleces y bucles de los brazos de banda alta 524 y 526 de la antena 500 reducen la ganancia pico de esta banda por aproximadamente 1.5 a 2 dBi sin sacrificar el desempeño RF (eficiencia). La asimetría de los brazos de banda alta es utilizada para acomodar densidades de componentes eléctricos variables de un PCB 106, de manera que el brazo derecho de banda alta más corto es adyacente a un área del PCB 106 que tiene una densidad del componente eléctrico más elevada en comparación con el brazo izquierdo de banda alta. Además, la forma compacta general de los brazos de banda alta permite a la antena 500 ser útil para evitar la proyección de los brazos de banda alta en áreas que generan interferencia RF particularmente alta, o que tienen espacio limitado.

Haciendo referencia a las figuras 18 y 19, se muestra otra modalidad de una antena adaptable optimizada, la antena 600.· La antena 600 incluye la traza 602 y el refuerzo 604. La traza de antena 602 incluye el brazo izquierdo de banda baja 620, el brazo derecho de banda baja 622, el brazo izquierdo de banda alta 624, y el brazo derecho de banda alta 626.

Los brazos de banda baja 620 y 622 son sustancialmente similares a los brazos de banda baja 520 y 522 descritos anteriormente con respecto a la antena 500.

Los brazos de banda alta 624 y 626 de la antena 600 incluyen menos bucles, dobleces y segmentos en comparación con los brazos de banda alta 524 y 526 de la antena 500. El brazo de banda alta 624 incluye el bucle 670 y el doblez 672; el brazo de banda alta 626 incluye el bucle 680 y el doblez 682. En una modalidad, el segmento horizontal 640 del bucle 670 es de cierta forma más largo que el segmento horizontal correspondiente 656 del bucle 680, de manera que los brazos de banda alta 624 y 626 son asimétricos con respecto uno de otro.

La antena 600 opera en el rango de banda baja de 824-960 MHz, y el rango de banda alta de 1710-1990 MHz. La geometría particular de los brazos de banda alta 624 y 626 es muy conveniente para funcionar adyacente a los PCBs circulares 106 que tienen densidades de componente ligeramente diferentes en comparación con otros PCBs 106 que pueden ser utilizados con la antena 500.

Haciendo referencia a las figuras 20 y 21, se muestra otra antena dipolo dual asimétrica de la presente invención. La antena 700 incluye la traza de antena 702 y el refuerzo 704. La traza 702 incluye el brazo izquierdo de banda baja 720, el brazo derecho de banda baja 722, el brazo izquierdo de banda alta 724, y el brazo derecho de banda alta 726.

En esta modalidad, los brazos de banda alta 724 y 726 son sustancialmente los mismos que los brazos de banda alta 524 y 526 de la antena 500. No obstante, los brazos de banda baja 720 y 722 difieren de los brazos de banda baja de las antenas 500 y 600, antes descritos. La antena 700 y el refuerzo 704 son más cortos en longitud en comparación con la antena 500 en la modalidad mostrada en las figuras 16 y 17. Por lo tanto, las longitudes horizontales de los brazos de banda baja 720 y 722 quedan restringidas. Para construir el espacio horizontal disminuido y para mantener la longitud eléctrica horizontal efectiva relativamente similar a aquella de la antena 500, el ancho de traza de lós brazos de banda baja 720 es relativamente angosto, y cada brazo de banda baja 720 y 722 comprende un solo segmento horizontal 723 y un solo segmento vertical 725. En una modalidad, el ancho de los brazos de banda baja es aproximadamente 25 a 40% el ancho de los brazos de banda alta 424 y 426. Si los brazos de banda baja 720 y 722 no fueran hechos más lisos que los segmentos verticales de los brazos de banda baja 725 a lo largo de los bordes, la antena seria mucho más grande, lo cual afectaría el desempeño de la antena en forma adversa debido a la exposición a las áreas de componente de alta densidad adyacentes u otros materiales conductores del medidor 100.

Debido a que el recinto 104 y PCB 106 están ubicados adyacentes a la antena 700, y en particular los brazos de banda alta 724 y 726, el PCB 106 y sus componentes se acoplan con la antena 700, afectando su operación. Si los brazos de banda alta 724 y 726 no incluyeron dobleces y bucles, y más bien consistieron de trazas rectas, entonces esto crearía regiones Valientes electromagnéticas" a lo largo de la longitud de la traza, ocasionando ganancias pico relativamente altas en esas ubicaciones.

La operación en el rango de banda alta además es mejorada a través de la asimetría del brazo de banda alta 724 y el brazo de banda alta 726.

Otras antenas de la presente invención pueden utilizar conceptos dipolo duales asimétricos similares de colocar los brazos de banda baja por encima de los brazos de banda alta, incluyendo dobleces en los brazos asimétricos de banda alta, y colocando la antena de manera que los brazos de banda baja vean hacia el espacio libre, mientras los brazos de banda alta están adyacentes a la parte superior de un cuerpo de medidor. Varias de esas variaciones y modalidades se muestran en otras figuras mostradas en la modalidad.

Haciendo referencia a las figuras 22a-22c, se muestra una antena de banda baja de una sola banda 800 operativa en el rango de 450-470 MHz. La antena 800 comprende la traza 802 y el refuerzo 804. La traza 802 incluye el brazo izquierdo multi-segmentado 806 y el brazo derecho multi-segmentado 808.

El brazo izquierdo 806 incluye dos segmentos horizontales más largos 810 y 812 conectados por un segmento vertical de división 814. La ranura 816 divide el segmento vertical 814 y penetra porciones de segmentos horizontales 810 y 812. El brazo izquierdo 806 también incluye un segmento horizontal más pequeño 818 que se extiende lejos del segmento vertical 814 hacia un centro de la antena 800.

El brazo derecho 808 incluye dos segmentos horizontales más largos 820 y 822 conectados por un segmento vertical de división 824. La ranura 826 divide el segmento vertical 824 y penetra porciones de los segmentos horizontales 820 y 822. El brazo derecho 808 también incluye un segmento horizontal más pequeño 828 que se extiende lejos del segmento vertical 824 hacia un centro de la antena 800.

Aunque la antena 800 está diseñada para operación de banda baja, ésta también se beneficia del diseño asimétrico de la traza 802, que en la modalidad mostrada incluye el segmento 822 que es más corto que el segmento 812.

El refuerzo 804 está dimensionado para seguir generalmente el patrón de la traza 802 y para montarse a un recinto 104, y puede incluir indicadores de posición 830 utilizados para alinear la antena 800 con una superficie superior 118 de un recinto 104.

El brazo izquierdo 806 y el brazo derecho 808 son asimétricos para comparar la asimetría de la carga del medidor 100, tal como se describió anteriormente con respecto a las otras modalidades de antena. En comparación con los brazos de banda baja de las antenas multi-banda antes descritos, los brazos de antena 806 y 808 generalmente son más anchos e incluyen un par de dobleces de 90 grados. Estas características estructurales ayudan a lograr la relación de onda estacionaria de voltaje óptimo (VSWR) , que en la modalidad mostrada es típicamente menos que 2:1.

Las ranuras 818 y 826, junto con los segmentos 818 y 828 mejoran el rendimiento incrementando la impedancia y el ancho de banda de VSWR de la antena. Estas características combinadas con una posición de la antena por encima de una superficie superior del recinto 104 ayuda a lograr la eficiencia de radiación de antena general óptima.

En la modalidad mostrada, la antena 800 no incluye un transformador simétrico-asimétrico .

Haciendo referencia a las figuras 23a-23c, se muestra otra modalidad de una antena de banda baja asimétrica, la antena 900. La antena 900 es optimizada para operación en el rango de 450-470 MHz. La antena 900 incluye la traza de antena 902 y el refuerzo 904. La traza 902 incluye la porción izquierda 906 con la almohadilla de señal 908, y la porción derecha 910 con la almohadilla de piso 912.

La porción izquierda 906 incluye el segmento horizontal 920, el segmento vertical 922, los segmentos horizontales 924, 926, 928, el segmento vertical 930, y el segmento horizontal 932. La almohadilla de señal 908 está ubicada en el segmento horizontal 920. Los segmentos 920 a 932 son contiguos para formar la porción izquierda 906. El segmento 932 vincula la porción izquierda 906 a la porción derecha 910 y la almohadilla de piso 912. La porción izquierda 906 define la ranura 934.

La porción derecha 910 incluye los segmentos 936 y 938. Los segmentos 934 y 936 son contiguos para formar la porción derecha 910.

El refuerzo 904 generalmente es rectangular, y define una pluralidad de agujeros de montaje 914 y la cavidad 916 para montaje a un recinto de medidor 104.

La antena es muy lisa en comparación con otras antenas conocidas optimizadas para operación a 450 MHz. La antena 900 cuando se instala es colocada en la parte superior del medidor 100 y de esta forma queda lejos de todos los dispositivos de alta potencia o componentes que están en la mitad inferior del medidor 100. En una modalidad, la antena 900 no incluye un transformador simétrico-asimétrico y está diseñada en un concepto semi-IFA.

La traza de antena 902 tiene una característica de hacer bucle de manera que la porción izquierda 906 que tiene la almohadilla de señal 908 se conecta a la porción derecha 910, conectándose así1 al piso de la antena. La característica de hacer bucle está comprendida de segmentos 928, 930 y 932. Esta característica de hacer bucle. ayuda a lograr una VSWR muy buena, pero hace que La antena 900 sea de banda muy angosta. La ranura angosta 934 entre las trazas del elemento de antena y entre la traza del elemento y las trazas de piso ayuda a crear resonancias adicionales, las cuales cuando se combinan con la resonancia de antena principal, ayuda a ensanchar la VSWR o 'ancho de banda de impedancia de la antena 900.

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

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

Claims (2)

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

1.- Una antena adaptable multi-banda dipolo-dual para facilitar comunicaciones inalámbricas optimizadas de un medidor de utilidad, la antena comprende: un refuerzo de antena, el refuerzo adaptado para ajustarse a una superficie interior de un medidor de utilidad; y una traza de antena fija al refuerzo de antena, la traza de antena comprende un material conductor e incluye: una porción de banda baja para irradiar en un rango de frecuencia de banda baja y que tiene un brazo izquierdo de banda baja y un brazo derecho de banda baja, el brazo izquierdo de banda baja y el brazo derecho de banda baja son sustancialmente los mismos que el brazo derecho de banda baja de manera que la porción de banda baja es sustancialmente simétrica alrededor de un eje central de la traza de antena; y una porción de banda alta para irradiar en un rango de frecuencia de banda alta y que tiene un brazo izquierdo de banda alta que tiene una longitud izquierda y un brazo derecho de banda alta que tiene una longitud derecha, el brazo izquierdo de banda alta y el brazo derecho de banda alta son asimétricos alrededor del eje central de la traza de antena de manera que la longitud del brazo derecho de banda alta no es sustancialmente igual a la longitud del brazo izquierdo de banda alta; en donde un área conductiva del lado izquierdo de la traza de antena es sustancialmente igual a un área conductiva del lado derecho de la traza de antena.

2.- Un método para optimizar el rendimiento de una antena adaptable asimétrica en un medidor de utilidad que tiene un recinto de medidor y componentes eléctricos distribuidos, que comprende: colocar verticalmente una antena que incluye una porción de banda baja con brazos derecho e izquierdo de banda baja y una porción de banda alta que tiene brazos derecho e izquierdo de banda alta dentro de un medidor de utilidad que tiene un recinto de medidor y componentes eléctricos distribuidos formando un área de componente de alta densidad y un área de componente de baja densidad, de manera que al menos una porción de la porción de banda baja está ubicada encima de un plano formado por una superficie superior de un recinto de medidor y los componentes eléctricos distribuidos, y una porción de la porción de banda alta está ubicada debajo del plano y adyacente a los componentes eléctricos distribuidos; colocar radialmente la antena alrededor del recinto de medidor y componentes eléctricos de manera que el brazo izquierdo de banda alta queda adyacente a la baja densidad del componente eléctrico y el brazo derecho de banda alta queda adyacente a la alta densidad del componente eléctrico; y ocasionar que la antena irradie la energía en cualquiera de una frecuencia de banda baja o una frecuencia de banda alta.