MXPA02007113A - Antenas miniatura rellenadoras de espacio. - Google Patents

Abstract

En la presente invencion se define una nueva geometria, la geometria de Curvas de Relleno de Espacio (SFC), y se usa para dar forma a una parte de una antena; por medio de esta tecnica novedosa, se puede reducir el tamano de la antena con respecto a la tecnica primera, o de manera alternativa, dado un tamano fijo, la antena puede trabajar a una frecuencia mas baja con respecto a una antena convencional del mismo tamano.

Description

ANTENAS MINIATURA RELLENADORAS DE ESPACIO DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere por lo general a una nueva familia de antenas de reducido tamaño basadas en una geometría innovadora, la geometría de las curvas denominadas como curvas de relleno de espacio (SFC). Se dice de una antena que es una antena pequeña (una antena en miniatura) cuando se puede ajustar en un pequeño espacio en comparación con la longitud de onda de trabajo. De manera más precisa, se toma la radianesfera como la referencia para clasificar una antena como antena pequeña. La radianesfera es una esfera imaginaria de radio igual a la longitud de onda de trabajo dividida por dos veces p; se dice que una antena es pequeña en términos de la longitud de onda cuando se puede ajustar dentro de la radianesfera. En la presente invención se define una nueva geometría, la geometría de Curvas de Relleno de Espacio (SFC), y se usa para dar forma a una parte de antena. Por medio de esta técnica novedosa, se puede reducir el tamaño de la antena con respecto a la técnica primera, o de manera alternativa, dado un tamaño fijo, la antena puede funcionar a una frecuencia más baja con respecto a una antena convencional del mismo tamaño.

La invención se puede aplicar al campo de las telecomunicaciones y de manera más concreta al diseño de antenas con tamaño reducido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los límites fundamentales sobre antenas pequeñas fueron establecidos de manera teórica por H. Wheeler y L. J. Chu a mediados de la década de los 40. Básicamente declararon que una antena pequeña tiene un alto factor de calidad (Q) debido a la gran energía reactiva almacenada en la cercanía de la antena en comparación con la potencia radiada. Dicho factor de calidad alto trae consigo un ancho de banda estrecho; de hecho, lo fundamental que se deriva de dicha teoría impone un ancho de banda máximo dado un tamaño específico de una antena pequeña. Con relación a este fenómeno, también se sabe que una antena pequeña caracteriza una gran reactancia de entrada (ya sea capacitiva o inductiva) que generalmente tiene que ser compensada con un circuito o estructura externos de ajuste/carga. Esto también significa que es difícil colocar una antena resonante en un espacio que es pequeño en términos de la longitud de onda de resonancia. Otras características de una antena pequeña son su pequeña resistencia de radicación y su baja eficiencia. La búsqueda de estructuras que puedan radiar de manera eficiente desde un espacio pequeño tiene un enorme interés comercial, especialmente en el entorno de las comunicaciones móviles (telefonía celular, radiobuscadores celulares, ordenadores portátiles y manipuladores de datos, por nombrar algunos ejemplos), en donde el tamaño y el peso de los equipos portátiles necesita ser pequeño. De acuerdo con R. C. Hanser (R. C. Hansen "Fundamental Limitations on Antennas", Proc. IEEE, vol. 69, núm. 2, febrero de 1981), el rendimiento de una antena pequeña depende de su capacidad de usar de manera eficiente el pequeño espacio disponible dentro de la radianesfera imaginaria que rodea a la antena. En la presente invención, se presenta un conjunto novedoso de geometrías denominadas Curvas de Relleno de Espacio (SFC) para el diseño y la construcción de antenas pequeñas que mejoran el rendimiento de otras antenas clásicas descritas en la técnica primera (tales como monopolos lineales, dipolos y lazos circulares o rectangulares). Algunas de las geometrías descritas en la presente invención están inspiradas en las geometrías estudiadas ya en el siglo XIX por varios matemáticos, tales como Giusepe Peano y David Hilbert. En todos los casos mencionados, las curvas fueron estudiadas desde el punto de vista matemático, pero nunca fueron usadas para ninguna aplicación práctica de ingeniería. La dimensión (D) a menudo es usada para caracterizar curvas y estructuras geométricas altamente complejas tales como aquéllas que se describen en la presente invención. Existen muchas definiciones matemáticas diferentes de dimensión, pero en el presente documento la dimensión cómputo de cuadro (que es bien conocida por aquéllos expertos en la teoría matemática) se usa para caracterizar una familia de diseños. Aquéllos que sean expertos en la teoría matemática se darán cuenta de que opcionalmente, se puede usar un algoritmo de Sistema de Función Iterativa (IFS), un algoritmo de una máquina de Copia Multirreducción (MRCM) o un algoritmo de una Máquina de Copia Multirreducción en Red (MRCM) para construir algunas curvas de relleno de espacio como las descritas en la presente invención. El punto clave de la presente invención es el dar forma a una parte de la antena (por ejemplo, al menos una parte de los brazos de un dipolo, al menos una parte del brazo de un monopolo, el perímetro del parche de una antena de parche, la ranura de una antena de ranura, el perímetro del lazo de una antena de lazo, la sección de cruce de bocina de una antena de bocina, o el perímetro del reflector en una antena reflectora) como una curva de relleno de espacio, esto es, una curva que es grande en términos de la longitud física pero pequeña en términos del área en la que se puede incluir la curva. De manera más precisa, la siguiente definición está tomada en este documento para una curva de relleno de espacio: una curva compuesta por al menos diez segmentos que están conectados de manera tal que cada segmento forma un ángulo con sus vecinos, esto es, ningún par de segmentos adyacentes definen un segmento recto más grande, y donde la curva puede ser opcionalmente periódica a io largo de una dirección en el espacio recta fija si y sólo si el periodo está definido por una curva no periódica compuesta por al menos diez segmentos conectados y ningún par de dichos segmentos adyacentes y conectados definen un segmento más grande recto. También, cualquiera que sea el diseño de dicha SFC, nunca puede cortarse consigo misma en ningún punto excepto en el punto inicial y final (esto es, la totalidad de la curva puede estar dispuesta como una curva o lazo cerrados, pero ninguna de las partes de la curva pueden convertiste en un bucle cerrado). Se puede ajustar una curva de relleno de espacio sobre una superficie plana o curvada, y debido a los ángulos entre segmentos, la longitud física de la curva siempre es mayor que la de la línea recta que se puede ajustar en la misma área (superficie) como dicha curva de relleno de espacio. De manera adicional, para dar forma de manera apropiada a la estructura de una antena en miniatura de acuerdo con la presente invención, los segmentos de las curvas SFC deben ser más cortos que un décimo de la longitud de onda de trabajo en el espacio libre. Dependiendo del procedimiento para dar forma a la antena y de la geometría de la curva, se puede diseñar de manera teórica algunas SFC de longitud infinita para caracterizar una dimensión Haussdorf mayor que su dimensión topológica. Esto es, en términos de la geometría euclídea clásica, se entiende por lo general que una curva siempre es un objeto con una sola dimensión; sin embargo, cuando la curva es altamente enrollada y su longitud física es muy grande, la curva tiende a llenar partes de la superficie que la soporta; en ese caso, se puede calcular la dimensión Haussdorf sobre la curva (o al menos una aproximación de ésta por medio del algoritmo de cómputo de cuadro) dando como resultado un número más grande que la unidad. Dichas curvas teóricas infinitas no se pueden construir físicamente, pero se pueden aproximar con los diseños SFC. Las curvas 8 y 17 descritas en la figura 2 y en la figura 5 son algunos de los ejemplos de dichas SFC, que se aproximan a una curva ideal infinita que caracteriza una dimensión D=2. La ventaja de usar las curvas SFC para dar forma física a una antena es doble: (a) Dada una frecuencia o longitud de onda de trabajo concreta, dicha antena SFC se puede reducir de tamaño con respecto a ia técnica primera. (b) Dado el tamaño físico de la antena SFC, se puede hacer trabajar a dicha antena SFC a una frecuencia más baja (a una longitud de onda mayor que en la técnica primera.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra algunos casos particulares de curvas SFC. A partir de una curva inicial (2), se forman otras curvas (1), (3) y (4) con más de diez segmentos conectados. A esta familia particular de curvas se la denominará de aquí en adelante en este documento como las curvas SZ. La figura 2 muestra una comparación entre dos líneas serpenteantes de la técnica primera y dos curvas periódicas SFC, construidas a partir de la curva SZ del dibujo 1.

La figura 3 muestra una configuración particular de una antena SFC. Consta de tres configuraciones diferentes de un dipolo en el que a cada uno de los brazos se le ha dado forma por completo de una curva SFC (1). La figura 4 muestra otros casos particulares de antenas SFC. Consisten en antenas monopolo. La figura 5 muestra un ejemplo de una antena de ranura SFC en la que la ranura tiene forma como la curva SFC del dibujo 1. La figura 6 muestra otro conjunto de curvas SFC (15-20) inspiradas e la curva de Hilbert y denominadas de aquí en adelante como las curvas de Hilbert. Se muestra, con fines comparativos, una curva que no es SFC en (14). La figura 7, muestra otro ejemplo de una antena de ranura SFC basada en la curva SFC (17) del dibujo 6. La figura 8 muestra otro conjunto de curvas SFC (24, 25, 26, 27) conocidas de aquí en adelante como las curvas ZZ. Con fines comparativos se muestra una curva convencional cuadrada en zig-zag (23). La figura 9 muestra una antena de lazo basada en la curva (25) en una configuración de hilo (arriba). En la parte inferior, la antena de lazo 29 está impresa sobre un sustrato dieléctrico (10). La figura 10 muestra una antena de lazo de ranura basada en la SFC (25) del dibujo 8. La figura 11 muestra una antena de parche en la que el perímetro del parche tiene forma de acuerdo con la SFC (25).

La figura 12 muestra una antena de apertura en la que la apertura (33) está practicada sobre una estructura conductora o superconductora (31 ), teniendo dicha apertura la forma de acuerdo con la SFC (25). La figura 13 muestra una antena de parche con una apertura en el parche basada en SFC (25). La figura 14 muestra otro ejemplo particular de una familia de curvas SFC (41 , 42, 43) basadas en la curva de Giusepe Peano. A título comparativo se muestra una curva no SFC formada con solamente nueve segmentos. La figura 15 muestra una antena de parche con una ranura SFC basada en SFC (41). La figura 16 muestra una antena de ranura de guía de onda en la que una guía de onda rectangular (47) tiene una de sus paredes ranurada con curva SFC (41 ). La figura 17 muestra una antena de bocina, en la que la apertura y la sección de cruce de la bocina tiene forma de acuerdo con SFC (25). La figura 18 muestra un reflector de una antena reflectora en la que el perímetro de dicho reflector tiene forma de SFC (25). La figura 19 muestra una familia de curvas SFC (51 , 52, 53) basadas en la curva de Giusepe Peano. A título comparativo se muestra una curva no SFC formada con sólo nueve segmentos (50).

La figura 20 muestra otra familia de curvas SFC (55, 56, 57, 58). A título comparativo se muestra una curva no SFC (54) construida con sólo cinco segmentos. La figura 21 muestra dos ejemplos de lazos SFC (59, 60) construidos con SFC (57). La figura 22 muestra una familia de curvas SFC (61 , 62, 63, 64) denominadas aquí como curvas ZZ de Hilbert. La figura 23 muestra una familia de curvas SFC (66, 67, 68) denominadas aquí como curvas Peanodec. A título comparativo se muestra una curva no SFC (65) construida con sólo nueve segmentos. La figura 24 muestra una familia de curvas SFC (70, 71 , 72) denominadas aquí como curvas Peanoinc. A título comparativo se muestra una curva no SFC (69) construida con sólo nueve segmentos. La figura 25 muestra una familia de curvas SFC (73, 74, 75) denominadas aquí como curvas PeanoZZ. A título comparativo se muestra una curva no SFC (23) construida con sólo nueve segmentos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 1 y la figura 2 muestran algunos ejemplos de curvas SFC. Los dibujos (1 ), (3) y (4) de la figura 1 muestran tres ejemplos de curvas SFC denominadas curvas SZ. En el dibujo (2) se muestra a título comparativo una curva que no es una curva SFC ya que está compuesta de sólo de seis segmentos. Los dibujos (7) y (8) de la figura 2 muestran otros dos ejemplos particulares de curvas SFC, formadas a partir de la repetición periódica de un motivo incluyendo a la curva SFC (1). Es importante darse cuenta de la diferencia sustancial entre estos ejemplos de curvas SFC y algunos ejemplos de curvas periódicas, serpenteantes y no SFC tales como las de los dibujos (5) y (6) de la figura 2. Aunque las curvas (5) y (6) están compuestas de más de diez segmentos, pueden considerarse sustancialmente periódicas a lo largo de una dirección recta (dirección horizontal) y el motivo que define una celda de periodo o de repetición está construido con menos diez segmentos (el periodo en el dibujo (5) incluye solamente cuatro segmentos, mientras que el periodo de la curva (6) comprende nueve segmentos) lo que contradice la definición de curva SFC presentada en la presente invención. Las curvas SFC son sustancialmente más complejas y recogen una longitud mayor en un espacio más pequeño; este hecho junto con el hecho de que cada elemento que compone una curva SFC es eléctricamente corto (más corto que un décimo de la longitud de onda de trabajo en el espacio libre como se reivindica en esta invención) juegan un papel clave en la reducción del tamaño de la antena. También, la clase de mecanismo de pliegue usada para obtener las curvas SFC particulares descritas en la presente invención son importantes en el diseño de antenas en miniatura. La figura 3 describe una realización preferida de una antena SFC. Los tres dibujos muestran diferentes configuraciones del mismo dipolo básico. Una antena dipolo de dos brazos está construida comprendiendo dos partes conductoras o superconductoras, teniendo cada parte la forma de una curva SFC. Por claridad pero sin perder generalidad, se ha elegido aquí un caso particular de curva SFC (la curva SZ (1) de la figura 1); también se podrían utilizar en lugar de esta curva por ejemplos otras curvas SFC como las descritas en las figuras 1 , 2, 6, 8, 14, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ó 25. Las dos puntas más próximas de los dos brazos forman los terminales de entrada (9) del dipolo. Los terminales (9) han sido dispuestos como círculos conductores o superconductores, pero como es evidente para aquéllos expertos en la técnica, dichos terminales podrían tener forma siguiendo otros patrones siempre que se mantengan pequeños en términos de longitud de onda de trabajo. También, se pueden girar y doblar los brazos de los dipolos en diferentes maneras para modificar de manera precisa la ¡mpedancia de entrada o las propiedades de radiación de la antena, tal como por ejemplo la polarización. En la figura 3 se muestra también otra realización preferida de un dipolo SFC, en el que los brazos conductores o superconductores están impresos sobre un sustrato dieléctrico (10); este procedimiento es particularmente conveniente en términos de coste y robustez mecánica cuando la curva SFC es larga. Se puede aplicar cualquiera de las técnicas bien conocidas de fabricación de circuito impreso para trazar la curva SFC sobre el substrato dieléctrico. Dicho substrato dieléctrico puede ser por ejemplo una lámina de fibra de vidrio, un substrato de teflón (tal como Cuclad®) u otros sustratos estándar de radiofrecuencia o de microondas (como por ejemplo Rogers 4003® o Kapton®). El substrato dieléctrico puede ser incluso una parte de un cristal de una ventana si la antena se va a montar en un vehículo de motor tal como un coche, un tren o un avión, para transmitir o recibir ondas de radio, TV, telefonía celular (GSM 900, GSM 1800, UMTS) u otras ondas electromagnéticas de servicios de telecomunicación. Por supuesto, se puede conectar o integrar una red balun en los terminales de entrada del dipolo para equilibrar la distribución de corriente entre los dos brazos del dipolo. Otra realización preferida de una antena SFC es configuración de monopolo como la que se muestra en la figura 4. En este caso uno de los brazos del dipolo está sustituido por un contrapeso conductor o superconductor o un plano de tierra (12). Una carcasa de microteléfono o incluso una parte de la estructura metálica de un coche o tren puede actuar como dicho contrapeso de tierra. La tierra y el brazo del monopolo (aquí el brazo está representado con una curva SFC (1), pero se podría usar cualquier otra curva SFC en lugar de la que se ha usado) se excitan como de costumbre en monopolos de la técnica primera por medio de, por ejemplo, una línea de transmisión (11). Dicha línea de transmisión está formada por dos conductores, uno de los conductores está conectado al contrapeso de tierra mientras que el otro está conectado a punto de la estructura conductora o superconductora SFC. En los dibujos de la figura 4, se ha tomado un cable coaxial (11) como un caso particular de línea de transmisión, pero está claro para cualquier experto en la técnica que se podrían usar otras líneas de transmisión (tales como por ejemplo un brazo de microtira) para excitar el monopolo. De manera opcional, y siguiendo el esquema descrito en la figura 3, la curva SFC se puede imprimir sobre un substrato dieléctrico (10). Otra realización preferida de una antena SFC es una antena de ranura como se muestra, por ejemplo en las figuras 5, 7 y 10. En la figura 5, dos curvas SFC conectadas (siguiendo el patrón (1) de la figura 1) forman una ranura o hueco impreso sobre la hoja conductora o superconductora (13). Dicha hoja (13) puede ser, por ejemplo, una hoja sobre un sustrato dieléctrico en una configuración de placa de circuito impreso, una película transparente conductora tal como las depositadas sobre una ventana de cristal para proteger el interior de un coche de la radiación infrarroja que produce calentamiento, o puede ser incluso parte de la estructura metálica de un microteléfono, de un coche, tren, barco o avión. El esquema de excitación puede ser cualquiera de los bien conocidos en antenas convencionales de ranura y no constituye una parte esencial de la presente invención. De las tres figuras mencionadas, en todas se ha usado un cable coaxial (11) para excitar la antena, con uno de los conductores conectados a un lateral de la hoja conductora y el otro conectado al otro lateral de la hoja a través de la ranura. Se podría usar una línea de transmisión de microtira, por ejemplo, en lugar de un cable coaxial. Para ilustrar el que se pueden usar varias modificaciones de la antena en base al mismo principio y espíritu de la presente invención, se muestra un ejemplo similar en la figura 7, en la que se ha tomado otra curva en su lugar (la curva (17) de la familia de Hilbert). Nótese que ni en la figura 5, ni en la figura 7 la ranura alcanza los bordes de la hoja conductora, pero en otras realizaciones la ranura puede estar diseñada también para alcanzar los límites de dicha hoja, partiendo dicha hoja en dos hojas conductoras separadas. La figura 10 describe otra posible realización de una antena SFC de ranura. Es también una antena de ranura en una configuración de lazo cerrado. El lazo está construido por ejemplo mediante la conexión de cuatro huecos SFC que siguen al patrón de SFC (25) de la figura 8 (está claro que se podrían usar otras curvas SFC en lugar de estas de acuerdo con el espíritu y el objetivo de la presente invención). El lazo cerrado resultante determina los límites de una isla conductora o superconductora rodeada por una hoja conductora o superconductora. Se puede excitar la ranura por medio de cualquiera de las técnicas convencionales bien conocidas; por ejemplo, se puede usar un cable coaxial (11 ), conectando uno de los conductores exteriores a la hoja conductora exterior y el conductor interior a la isla conductora de dentro rodeada por el hueco SFC. Una vez más, dicha hoja puede ser, por ejemplo, una hoja sobre un sustrato dieléctrico en una configuración de placa de circuito impreso, una película conductora transparente tal como la depositada sobre una ventana de cristal para proteger el interior de un coche del calentamiento de la radiación infrarroja, o puede incluso ser parte de la estructura metálica de un microteléfono, un coche, tres, barco o avión. La ranura puede estar formada incluso por el hueco entre dos, la isla y la hoja conductoras cercanas pero no coplanares; esto se puede implementar físicamente por ejemplo mediante el montaje de la isla conductora interior sobre una superficie del sustrato dieléctrico opcional, y el conductor circundante sobre la superficie opuesta de dicho sustrato. La configuración de ranura no es, por supuesto, la única manera de implementar una antena de lazo SFC. Se puede usar una curva SFC cerrada hecha de un material conductor o superconductor para implementar una antena de lazo SFC de hilo como se muestra en otra realización preferida como la de la figura 9. En este caso, una parte de la curva está rota de forma que los dos extremos resultantes de la curva forman los terminales de entrada (9) del lazo. Opcionalmente, el lazo puede estar impreso también sobre un sustrato dieléctrico (10). En el caso de que se use un sustrato dieléctrico, se puede construir también una antena dieléctrica depositando un patrón SFC dieléctrico sobre dicho sustrato, siendo la permitividad dieléctrica de dicho patrón dieléctrico más alta que la de dicho sustrato. En la figura 11 se describe otra realización preferida. Consta de una antena de parche, con el parche conductor o superconductor (30) caracterizando un perímetro SFC (el caso particular de SFC (25) se ha usado aquí, pero está claro que se podrían haber usado en su lugar otras curvas SFC). El perímetro del parche es la parte esencial de la invención aquí, siendo el resto de la antena conforme, por ejemplo, con otras antenas de parche convencionales: la antena de parche consta de un plano de tierra conductor o superconductor (31) o contrapeso de tierra, y del parche conductor o superconductor que es paralelo a dicho plano de tierra o a dicho contrapeso de tierra. El espacio entre el parche y la tierra es típicamente inferior (pero no restringido a) un cuarto de longitud de onda. De manera opcional, un sustrato dieléctrico de bajas pérdidas (10) (tal como fibra de vidrio, un sustrato de teflón tal como Cuclad® u otros materiales comerciales tales como Rogers® 4003) se pueden colocar entre dicho parche y el contrapeso de tierra. El esquema de alimentación de la antena se puede tomar para que sea cualquiera de los esquemas bien conocidos usados en las antenas de parche de la técnica primera, por ejemplo: un cable coaxial con el conductor exterior conectado al plano de tierra y el conductor interior conectado al parche en el punto de resistencia de entrada deseada (por supuesto, las modificaciones típicas incluyen un hueco capacitivo sobre el parche alrededor del punto de conexión coaxial o una lámina capacitiva conectada al conductor interior del coaxial situado a una distancia paralela al parche, y así sucesivamente se puede usar también); una línea de transmisión de microtira compartiendo el mismo plano de tierra que la antena con la tira acoplada capacitivamente al parche y situada a una distancia por debajo del parche, o en otra realización con la tira situada por debajo del plano de tierra y acoplada al parche por medio de una ranura, e incluso una línea de transmisión de microtira con la tira coplanar al parche. Todos estos mecanismos son bien conocidos de la técnica primera y no constituyen una parte esencial de la presente invención. La parte esencial de la presente invención es la forma de la antena (en este caso el perímetro SFC del parche) que contribuye a reducir tamaño de la antena con respecto a configuraciones de la técnica primera.

En la figura 13 y en la figura 15 se describen otras realizaciones preferidas de antenas SFC basadas también en la configuración de parche. Constan de una antena de parche convencional con un parche poligonal (30) (cuadrado, triangular, pentagonal, hexagonal, rectangular o incluso circular, por nombrar solamente algunos ejemplos), con una curva SFC que da forma a un hueco del parche. Dicha línea SFC puede formar una ranura o línea de estimulación (44) sobre el parche (como se ve en la figura 15) contribuyendo de esta manera a reducir el tamaño de la antena e introduciendo nuevas frecuencias de resonancia para un funcionamiento multibanda, o en otra realización preferida, la curva SFC (tal como (25) define el perímetro de una apertura (33) sobre el parche (30) (figura 13). Dicha apertura contribuye de manera significativamente a reducir la primera frecuencia resonante del parche con respecto al caso de parche sólido, que contribuye de manera significativa a reducir el tamaño de la antena. Dichas dos configuraciones, el caso de ranura SFC y el caso de la apertura SFC se pueden usar por supuesto también con antenas de parche de perímetro SFC como por ejemplo la descrita (30) en la figura 11. En este punto queda claro para aquéllos expertos en la técnica cuál es el objetivo y el espíritu de la presente invención y que se puede aplicar el mismo principio geométrico SFC de una manera innovadora a todas las configuraciones bien conocidas de la técnica primera. En las figuras 12, 16, 17 y 18 se dan más ejemplos.

La figura 12 describe otra realización preferida de una antena SFC. Consta de una antena de apertura, estando caracterizada dicha apertura por su perímetro SFC, estando dicha apertura impresa sobre un plano de tierra conductor o un contrapeso de tierra (34), constando dicho plano de tierra o contrapeso de tierra, por ejemplo, de una pared de una guía de onda o resonador de cavidad o una parte de la estructura de un vehículo de motor (tal como un coche, un camión, un avión o un tanque). Se puede alimentar la apertura por medio de cualquiera de las técnicas convencionales tales como cable coaxial (11) o una línea de transmisión microstrip o strip-line planares, por nombrar algunas. La figura 16 muestra otra realización preferida en donde las curvas SFC (41) están ranuradas sobre una pared de una guía de onda (47) de sección de cruce arbitraria. De esta manera se puede formar una disposición de guía de onda ranurada, con la ventaja de las propiedades de comprensión de tamaño de las curvas SFC. La figura 17 representa otra realización preferida, en este caso una antena de bocina (48) en la que la sección de cruce de la antena es una curva SFC (25). En este caso, el beneficio no solamente proviene de la propiedad de reducción del tamaño de las geometrías SFC, sino también del comportamiento en banda ancha que se puede lograr dando forma a la sección de cruce de la bocina. Ya se han desarrollado versiones primitivas de estas técnicas en forma de antenas de bocina Ridge. En dichos casos de la técnica primera, se usa un único diente cuadrado introducido en al menos dos paredes opuestas de la bocina para aumentar el ancho de banda de la antena. La estructura de escala más rica de una curva SFC contribuye adicionalmente a una mejora del ancho de banda con respecto a la técnica primera. La figura 18 describe otra configuración típica de antena, una antena reflectora (49), con la nueva aproximación descrita de dar forma al perímetro del reflector con una curva SFC. El reflector puede ser plano o curvo, dependiendo de la aplicación o esquema de alimentación (en por ejemplo una configuración de disposición reflectora los reflectores SFC serán preferiblemente planos, mientras que en los reflectores de plato con alimentación de foco, la superficie limitada por la curva SFC será preferiblemente curva aproximándose a una superficie parabólica). También, dentro del espíritu de las superficies reflectoras SFC, se pueden construir también Superficies Selectivas en Frecuencia (FSS) por medio de curvas SFC; en este caso se usan las SFC para dar forma al diagrama repetitivo sobre la FSS. En dicha configuración FSS, los elementos SFC se usan de una manera ventajosa con respecto a la técnica primera debido a que el reducido tamaño de los diagramas SFC permite un espaciado más cercano entre dichos elementos. Se obtiene una ventaja similar cuando los elementos SFC se usan en una disposición de antenas en una disposición reflectora de antenas. Habiendo ilustrado y descrito los principios de nuestra invención en varias realizaciones preferidas de la misma, debería ser rápidamente notorio para aquéllos expertos en la técnica que la invención puede ser modificada en disposición y en detalles sin salirse de dichos principios. Reivindicamos todas las modificaciones que se encuentran dentro del espíritu y del ámbito de las reivindicaciones anexas.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una antena en la que al menos una de sus partes tiene forma de curva de relleno de espacio (de aquí en adelante SFC), estando definida dicha SFC como una curva compuesta de al menos diez segmentos rectilíneos conectados, en donde dichos segmentos son más pequeños que un décimo de la longitud de onda de trabajo en el espacio libre y se encuentran dispuestos espacialmente de tal manera que ninguno de dichos segmentos adyacentes y conectados forman otro segmento rectilíneo más largo, en donde ninguno de dichos segmentos se cortan unos con otros excepto opcionalmente en las puntas de la curva, en donde las esquinas formadas por cada par de dichos segmentos adyacentes puede ser opcionalmente redondeada o suavizada por otra parte, y donde la curva puede ser opcionalmente periódica a lo largo de una dirección recta fija del espacio si y sólo si el periodo está definido por una curva no periódica compuesta de al menos diez segmentos conectados y ningún par de dichos segmentos adyacentes y conectados definen un segmento rectilíneo más largo. 2 - Una antena en ia que al menos una de sus partes tiene forma de una curva de relleno de espacio (SFC), de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde dicha SFC caracteriza una dimensión de cómputo de cuadro mayor como la pendiente de la parte recta de una gráfica log-log, en donde dicha parte recta está definida sustancialmente como un segmento recto sobre al menos una octava de la escala del eje horizontal de la gráfica log-log. 3.- Una antena de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que al menos una de sus partes tiene forma o de una curva de Hilbert o de una curva de Peano. 4.- Una antena de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en la que al menos una de sus partes tiene forma o de una curva SZ, o ZZ, o de HilbertZZ, o Peanoinc, o Peanodec o PeanoZZ. 5.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde la antena incluye una red entre el elemento radiante y el conector de entrada o la línea de transmisión, siendo dicha red o una red de adaptación, una red transformadora de impedancia, una red de balun, una red de filtro, una red diplexora o una red duplexora. 6.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la antena es una antena dipolo que consta de dos brazos conductores o superconductores en los que al menos una parte de al menos uno de los brazos del dipolo tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 7.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena monopolo que consta de un brazo radiante y un contrapeso de tierra en la que al menos una parte de dicho brazo radiante tiene forma o de una curva SFC, de Hilbert, o de Peano, o de HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 8.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de ranura que consta de al menos una superficie conductora o superconductora, en donde dicha superficie incluye una ranura, en donde dicha ranura tiene forma de o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ, y donde dicha ranura puede estar rellena o recubierta por un sustrato dieléctrico y en donde dicha superficie conductora o superconductora que incluye a dicha ranura es o una pared de una guía de onda, una pared de un resonador de cavidad, una película conductora sobre un cristal de una ventana en un vehículo de motor o parte de una estructura metálica del vehículo de motor. 9.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de lazo que consta de un hilo conductor o superconductor en donde al menos una parte del hilo que forma el lazo tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 10.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de lazo que consta de una superficie conductora o superconductora con una ranura o lazo de hueco impresos sobre dicha superficie conductora o superconductora, en donde parte de la ranura o lazo de hueco tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 11.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de parche que consta de al menos un plano de tierra conductor o superconductor y un parche conductor o superconductor paralelo a dicho plano de tierra, en la que el perímetro del parche tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 1

2.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de parche en la que una ranura o apertura en el parche tiene forma o de una curva SFC; o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 1

3.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de apertura que consta de al menos una superficie conductora o superconductora y de una apertura sobre dicha superficie en donde el perímetro de la apertura tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ y donde dicha superficie conductora o superconductora que incluye a la apertura o ranura es o una pared de una guía de onda, una pared de un resonador de cavidad, una película conductora transparente sobre el cristal de una ventana de un vehículo de motor, o parte de una estructura metálica del vehículo de motor, en donde dicha ranura puede estar rellena o recubierta por un sustrato dieléctrico. 1

4.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena de bocina en la que la sección de cruce de la bocina tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 1

5.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena es una antena reflectora en la que el perímetro del reflector tiene forma o de una curva SFC, o de Hilbert, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 1

6.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en donde la antena actúa como una superficie selectiva en frecuencia (FSS), constando la FSS de una superficie conductora o superconductora, en donde dicha superficie está impresa con al menos una ranura, teniendo dicha ranura la forma de una curva SFC, o Peano, o de HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o ZZ. 1

7.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de ia 1 a la 5, en donde la antena actúa como una superficie selectiva en frecuencia (FSS), constando dicha FSS de una superficie dieléctrica en la que está impresa una estructura conductora o superconductora sobre ella usando cualquiera de las técnicas de fabricación conocidas en la técnica primera, teniendo dichas estructuras impresas la forma de al menos una curva SFC, o Peano, o HilbertZZ, o SZ, o Peanoinc, o Peanodec, o PeanoZZ o ZZ. 1

8.- Un conjunto de antenas de relleno de espacio de acuerdo con las reivindicaciones anteriores en las que al menos dos de las antenas de dicho conjunto de antenas funcionan a diferentes frecuencias para dar cobertura a diferentes servicios de comunicaciones, en donde dichas antenas en cualquiera de las configuraciones descritas puede estar alimentada de manera simultánea por medio de una red de distribución o diplexora respectivamente. 1

9.- Una antena de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada en que su tamaño es más pequeño que el tamaño de una antena triangular, rectangular, circular, pentagonal o hexagonal de la misma configuración de monopolo, dipolo, parche, ranura, apertura, bocina o reflector trabajando a la misma frecuencia.