Análisis de Soluciones de Antena para Smartphones

PROYECTO FINAL DE CARRERA Análisis de Soluciones de Antena para Smartphones (Analysis of Antenna Solutions for Smartphones) Estudios: Ingeniería Superior de Telecomunicación Autor: Anna Teotino Márquez Director: Rosa Mª Mateos Navarro Co-Director: Carles Puente Baliarda Año: 2015 Analysis of Antenna Solutions for Smartphones III Los teléfonos de hoy en día tienen una gran demanda de servicios por parte del consumidor en un espacio muy limitado. Las bandas de operación van incrementando para cubrir nuevos estándares de comunicación y con las limitaciones físicas que existen, el diseño de la antena se vuelve más complicado. Para poder solucionar este problema, las nuevas tecnologías se centraron en intentar disminuir el tamaño de la antena mediante el diseño de diferentes formas geométricas. La disminución de este tamaño provoca una limitación en los anchos de banda conseguidos, por tanto se ha de ir con cuidado sobre cómo se diseña la antena. Es por esta razón que cada dispositivo debe customizar su propio diseño de antena, provocando un retraso en el ciclo de diseño del producto. En este proyecto se estudian unos diseños basados en una nueva tecnología llamada Virtual Antena, haciendo uso de unos elementos llamados “boosters”. Se pretende comparar su comportamiento con el de las antenas de teléfonos móviles actuales analizados, demostrando que es una posible solución de mejora a los problemas que existen hoy en día de dimensiones y prestaciones de las antenas actuales de móviles. Palabras clave: Boosters, Virtual Antena, Antenas de comunicaciones móviles, VATech, Teléfonos móviles. Resumen del Proyecto Analysis of Antenna Solutions for Smartphones IV Els telèfons d'avui en dia tenen una gran demanda de serveis per part del consumidor en un espai molt limitat. Les bandes d'operació van incrementant per cobrir nous estàndards de comunicació i amb les limitacions físiques que existeixen el disseny de l'antena es torna més complicat. Per poder solucionar aquest problema, les noves tecnologies es van centrar en intentar disminuir la mida de l'antena mitjançant el disseny de diferents formes geomètriques. La disminució d'aquesta mida provoca una limitació en els amples de banda aconseguits, per tant s'ha d'anar amb compte sobre com es dissenya l'antena. És per aquesta raó que cada dispositiu ha de customitzar el seu propi disseny d'antena, provocant un retard en el cicle de disseny del producte. En aquest projecte s'estudien uns dissenys basats en una nova tecnologia anomenada Virtual Antena fent ús d’uns elements anomenats "boosters". Es pretén comparar el seu comportament amb el de les antenes dels telèfons mòbils actuals analitzats, demostrant que és una possible solució de millora als problemes que existeixen avui dia de dimensions i prestacions de les antenes actuals de mòbils. Paraules clau: Boosters, Virtual Antena, Antenes de comunicacions mòbils, VATech, Telèfons mòbils. Resum del Projecte Analysis of Antenna Solutions for Smartphones V Nowadays phones must integrate a great number of services in a limited space in order to satisfy the user demands. New frequency bands appear for allocate new communication standards and the physical limitations of the device increase the difficulties in the antenna design. In order to solve this problem, new technologies have tried to reduce the size of the antenna through the design of different geometric shapes. The decrease of the antenna size causes a limitation in the bandwidths obtained, so one have to be careful about the way it is designed. It is for this reason that each device must customize its own antenna, causing a delay in the product design cycle. In this project a few designs based on a new technology called Virtual Antenna, making use of elements called "booster" are presented. It is intended to compare the behavior of those designs proposed with the mobile phone antennas analyzed, proving the new solution to be a possible option to improve the problems that exist today in terms of dimensions and performance of actual mobile antennas. Key words: Boosters, Virtual Antenna, Mobile communication antennas, VATech, Mobile phones. Abstract Analysis of Antenna Solutions for Smartphones VI Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Empresa Fractus Colaboraciones Analysis of Antenna Solutions for Smartphones VII En primer lugar me gustaría agradecer a Carles Puente la gran oportunidad que me brindó permitiéndome formar parte de la empresa Fractus, ya que fue él quien me recomendó para poder realizar este proyecto. Gracias Carles por haberme abierto las puertas de tu despacho y mostrar confianza ciega en mis posibilidades. A Rosa Ma Mateos, por ayudarme y guiarme en este proyecto demostrando aparte de ser una directora magnífica, un gran apoyo en los buenos y malos momentos. Gracias Rosa por toda la paciencia y ayuda que me has demostrado estos últimos nueve meses. A la empresa Fractus, no solo por confiar en mí para realizar este proyecto, sino también por querer que formase parte de su plantilla ofreciéndome una oportunidad laboral increíble. A mi pareja Jorge Jorba, por entenderme mejor que nadie y ser un apoyo incondicional. Por ser mi mejor amigo y mi compañero tanto en el ámbito personal como profesional. Gracias Jorge, por quererme, respetarme y apoyarme. Eres lo mejor que me ha pasado y sin ti nunca podría haberlo conseguido. A mi familia, y en especial a mi madre Paquita y mis hermanas Carolina y Rosa por haberme apoyado toda la vida y no haber dejado que nunca me rindiera. Sin vosotras nada de esto hubiera sido posible. Muchísimas gracias por el apoyo y amor que me demostráis cada día. Sois la razón de mi esfuerzo y mis ganas de luchar para conseguir ser una ingeniera de la altura de papá. Y finalmente me gustaría dedicar este proyecto a mi padre Alfredo Teotino que ha sido mi inspiración y la fuerza para querer superarme a diario. Gracias Papa por haber confiado siempre en mis posibilidades, por empujarme a seguir luchando y no dejar que me rindiera, y por darme el apoyo y amor que necesitaba en cada momento. Tú eres mi roca. A todos, gracias. Agradecimientos Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 8 Resumen del Proyecto ...................................................................................... III Resum del Projecte ........................................................................................... IV Abstract ................................................................................................................ V Colaboraciones ................................................................................................... VI Agradecimientos ............................................................................................... VII Índice general ..................................................................................................... 8 Listado de figuras y tablas .............................................................................. 10 1 Introducción ................................................................................................. 16 1.1 Contexto del proyecto ......................................................................... 16 1.2 Objetivos ................................................................................................ 16 1.3 Estructura de la memoria ................................................................... 17 2 Análisis de Smartphones ........................................................................... 19 2.1 Método de Análisis ............................................................................... 19 2.2 ZTE v768 Concord ................................................................................ 21 2.2.1 Configuración .................................................................................... 22 2.2.2 Caracterización por simulación ......................................................... 24 2.2.3 Caracterización experimental ............................................................ 29 2.3 BQ Aquaris E4 ....................................................................................... 33 2.3.1 Configuración .................................................................................... 34 2.3.2 Caracterización por simulación ......................................................... 36 2.3.3 Caracterización experimental ............................................................ 41 2.4 BQ Aquaris E5 4G ................................................................................. 45 2.4.1 Configuración .................................................................................... 46 2.4.2 Caracterización por simulación ......................................................... 48 2.4.3 Caracterización experimental ............................................................ 53 2.5 Wiko Highway 4G ................................................................................. 57 2.5.1 Configuración .................................................................................... 57 2.5.2 Caracterización por simulación ......................................................... 59 2.5.3 Caracterización experimental ............................................................ 64 Índice general Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 9 3 Tecnología propuesta: VATech ................................................................. 69 3.1 mXTENDTM Antena Booster ................................................................. 69 3.2 Diseños VATech estudiados ................................................................ 70 3.2.1 Referencia ......................................................................................... 70 3.2.2 Caso1: Alargamiento de strips .......................................................... 80 3.2.3 Caso2: inserción “booster” en banda baja ......................................... 85 4 Comparación ................................................................................................ 90 5 Conclusiones ................................................................................................ 96 6 Referencias................................................................................................... 97 7 Anexos .......................................................................................................... 99 Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 16 En este primer capítulo se presenta una descripción general del contexto en el que se encuentra actualmente la línea de investigación del tema a desarrollar, la definición de los objetivos de este proyecto y la estructura del documento. 1.1 Contexto del proyecto Mientras que los primeros teléfonos móviles fueron creados para desempeñar un número limitado de funcionalidades, hoy en día se ha evolucionado a un concepto de dispositivos creados para satisfacer muchos servicios demandados por el consumidor en un espacio limitado. A medida que pasan los años, van apareciendo nuevas bandas de operación para cubrir nuevos estándares de comunicación, dificultando el diseño de la antena ya que se quiere proporcionar una operación multibanda pero con una serie de limitaciones físicas. Para poder resolver esta dificultad, las nuevas tendencias tecnológicas empezaron a utilizar formas geométricas complejas para optimizar el tamaño del dispositivo y así poder permitir la integración de otros componentes en el teléfono. El problema es que la disminución del tamaño ofrecido por los diseños creados limita el estrecho de su ancho de banda [1]. Hoy en día, las antenas PIFA, IFA y monopolos son los diseños más comunes encontradas en los teléfonos actuales [2], aunque para cada dispositivo se ha de customizar un diseño de antena representando un coste importante en el ciclo de diseño del producto y en el avance de la tecnología. Hay que tener en cuenta que para que las técnicas utilizadas para conseguir una operación multibanda funcionen en este tipo de diseños, la antena ha de estar a una cierta distancia del plano de masa ocupando así un considerable volumen. Hasta hace relativamente poco, todos los esfuerzos de diseño se centraban en la antena creando así un elemento auto-resonante que proporcionaba una radiación independientemente del plano de masa. Sin embargo, unos estudios recientes han demostrado que el plano de masa puede tener una gran relevancia en el proceso de la radiación [3]-[9]. Este proyecto realiza una comparación entre las antenas de comunicaciones móviles de algunos teléfonos actuales y unos diseños basados en una nueva tecnología propuesta que aprovecha la radiación del plano de masa e incorpora unos componentes llamados “boosters” [10]-[13]. 1.2 Objetivos Este proyecto tiene como objetivo principal realizar una comparación entre la tecnología aplicada hoy en día en las antenas de comunicaciones móviles de los 1 Introducción Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 17 teléfonos móviles actuales con una nueva tecnología propuesta, la solución de Virtual antena basada en elementos “booster”. Para ello, se definieron los siguientes objetivos parciales:  Copilar información sobre la tecnología aplicada en las antenas de comunicaciones móviles actuales.  Estudiar la tecnología de la solución de Virtual antena basado en “boosters” para conocer su comportamiento.  Definir y estudiar las diferentes modificaciones que se quieren aplicar a la plataforma propuesta para ver su impacto en las prestaciones de la tecnología de “boosters”.  Evaluar y analizar varios teléfonos para poder realizar medidas representativas del comportamiento de sus antenas.  Comparar las medidas de los teléfonos con los resultados obtenidos de los diferentes casos propuestos con la tecnología VATech. 1.3 Estructura de la memoria La presente memoria está estructurada en siete capítulos. En este primer capítulo, Introducción, se contextualiza la tecnología utilizada en el mundo de las antenas móviles hasta el día de hoy y se definen los objetivos que se quieren cumplir en el trabajo. En el segundo capítulo, Análisis de Smartphones, se explica y observa la tecnología de 4 teléfonos móviles. Este capítulo se divide en 5 subcapítulos principales. El primer subcapítulo explica el método de análisis que se ha seguido para analizar cada uno de los teléfonos que se han estudiado, mientras los siguientes 4 subcapítulos se centran en explicar y mostrar los resultados obtenidos para cada uno de los teléfonos examinados. En el tercer capítulo, Tecnología propuesta, se expone una alternativa de tecnología a la vista en el capítulo 2. Para ello se muestran tres casos diferentes en los cuales se hace uso de dicha tecnología y se observa el impacto que cada caso tiene en las prestaciones de este tipo de antenas. En el cuarto capítulo, Comparación, se realiza una comparación entre los resultados de los teléfonos vistos en el capítulo2, los casos vistos en el capítulo 3 y entre ambos capítulos. En el quinto capítulo, Conclusión, se detallan las conclusiones a las que se han llegado tras realizar la comparación y el estudio de los capítulos anteriores. En el sexto capítulo, Referencias, se muestra la bibliografía que se ha consultado durante la investigación. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 18 Y por último, el séptimo capítulo Anexos, muestra las figuras de los cortes de los diagramas de radiación de las medidas de TRP-TIS realizadas para los teléfonos analizados. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 19 2.1 Método de Análisis Para realizar un buen análisis y comparación con la tecnología que se va a proponer en el capítulo 3 es necesario que primero se conozca en detalle la evolución de las antenas de comunicación móvil. Para ello, se han desmontado y analizado cuatro teléfonos diferentes siguiendo un orden de evolución tecnológica y una pauta específica de análisis. Dicha pauta se divide en 4 pasos principales: medidas activas, apertura del teléfono, identificación de las antenas, simulación y medidas pasivas de la antena de comunicaciones móviles. 1. Información del teléfono: Búsqueda de información técnica del teléfono, concretamente de las bandas de operación. Este punto es importante para poder realizar el análisis en las bandas adecuadas. 2. Medidas Activas: Hay dos parámetros relevantes a medir: la potencia total radiada (TRP) y sensibilidad isotrópica total (TIS). Para realizar estas medidas se monitoriza el teléfono móvil con un radiocomunicador que envía las órdenes pertinentes a través de una bocina, que conjuntamente con el teléfono a testear forma un enlace (Fig. 001). El parámetro TRP es proporcional a la eficiencia total; en cambio, el TIS además de evaluar la bondad de la eficiencia total, tiene en cuenta el ruido. Fig. 001. Sistema de medida de parámetros activos de antenas de telefonía móvil: TRP y TIS. 3. Apertura e identificación de las antenas: Tras quitar las primeras capas del teléfono se identifica los componentes principales que lo componen así como las diferentes antenas que contiene y su posición en el conjunto del teléfono. La antena de comunicaciones móviles es la que se analizará posteriormente. Se identifican también las conexiones de dicha antena con el plano de masa del teléfono tratando de identificar el tipo de antena de que se trata. Hoy en día, los diseños geométricos de antena más utilizados son el monopolo IFA, PIFA y el propio monopolo. Los dos primeros diseños se distinguen por tener una 2 Análisis de Smartphones Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 20 alimentación y un corto circuito a masa, diferenciándose por la cantidad de plano de masa que se cubre debajo de la antena. 4. Simulación: Una vez identificada la antena de comunicaciones móviles, mediante el programa IE3D se dibuja, teniendo en cuenta los dieléctricos que la rodean (cubierta del teléfono y soporte) y el plano de masa. Fig. 002. Interfaz de dibujo (Mgrid) del IE3D. Fig. 003. Interfaz programa Microwave (AWR). Una vez simulada, se utiliza el programa AWR para intentar adaptar la antena dentro de las bandas específicas. Se considerará adaptado el diseño cuando el |S11| quede por debajo de -4.5dB, lo que equivale a una ROE≤4. Para realizar dicha red de adaptación se tienen en cuenta el número de componentes que componen la red de adaptación del teléfono y se aceptará una desviación entre las bandas reales y las obtenidas por simulación de un 25% máximo. La desviación mencionada se calcula realizando la resta entre la frecuencia del extremo de la banda simulada cuyo desvío permite cubrir toda la banda deseada y la frecuencia del extremo de la banda deseada, y dividiendo el resultado entre dicha frecuencia deseada [%= (fSIM - fDESIRED)/ fDESIRED]. Dicha desviación se acepta porque en la simulación no se pueden tener en cuenta todos los elementos que conforman el teléfono en la vida real, por lo que la simulación es una aproximación de cómo se comportará el teléfono. También se representa la eficiencia Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 21 simulada, teniendo en cuenta la red de adaptación, y los diagramas de radiación mediante el programa IE3D. 5. Medidas pasivas: Con estas medidas se evalúan ciertos parámetros característicos de la antena, como son su adaptación y su eficiencia. Inicialmente se identifica el módulo de RF mediante el seguimiento de las pistas y cables que parten de la alimentación de la antena. Este será el punto donde se deberá pinchar un conector SMA debidamente soldado para proceder con las medidas. Si no se puede medir cerca del módulo de RF se medirá después de la red de adaptación detectada. Tras estos pasos se mide el coeficiente de reflexión con un analizador de redes (Fig. 004) y la eficiencia con la cámara anecoica Satimo (Fig. 005). Finalizado este análisis se puede dar por concluido el estudio del teléfono. Fig. 004. Vector Network Analyzer 9kHz-4GHz de Rohde&Schwarz. Fig. 005. Cámara Satimo. 2.2 ZTE v768 Concord El teléfono ZTE v768 Concord es un teléfono de gama media que fue lanzado a mercado en el año 2012. Dispone de una pantalla de 3.5 pulgadas, sus dimensiones son 116x61.7x11.4mm3 y sus bandas de operación son las siguientes: GSM 850/900/1800/1900 (2G) y WCDMA 850/1700/1900 (3G). (824MHz-960MHz y 1710-1990MHz) Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 22 Fig. 006. Aspecto exterior del ZTE v768 Concord. 2.2.1 Configuración 2.2.1.1 Interior del teléfono En las imágenes descritas a continuación se visualiza el interior del teléfono. Se pueden observar dos zonas donde están colocadas las diferentes antenas, concretamente la antena GPS y bluetooth&WiFi en la parte superior de la carcasa (Fig. 007) y la antena de comunicaciones móviles en la parte inferior (Fig. 009). Internamente el teléfono está dividido por dos PCB unidas por un cable UFL, aunque el plano de masa ocupa toda la dimensión del teléfono, en este caso de dimensiones 106x56mm2. La PCB superior contiene todos los chips de procesado, de los que se destaca el módulo de RF que se encuentra en la parte trasera. La PCB inferior es a la que se conecta la antena de comunicaciones móviles y contiene la red de adaptación. Dicha PCB mide 15.35x53.95mm2 y tiene un “clearance” (espacio de pcb sin metal cerca de la antena) de 15x44mm2. Fig. 007. Localización de las antenas en el conjunto del teléfono. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 23 Fig. 008. Análisis del interior del teléfono y localización del módulo de RF. 2.2.1.2 Antena de comunicaciones móviles La antena de este dispositivo es de metal impreso en flex film. Este tipo de fabricación hace que el material utilizado sea muy flexible, con buena repetitividad, muy barato de producir pero normalmente necesita conectores extra. En la Fig. 009 se observan los perfiles y posición de la antena en el teléfono, mostrando que la antena está colocada sobre un soporte de plástico. Siguiendo con el análisis de la antena en cuestión, comentar que no tiene plano de masa debajo de la antena y teniendo en cuenta que tiene su alimentación por un lado y un cortocircuito a masa, se identifica como un monopolo IFA [14]- [16]. Los tres pins que se observan en la Fig. 010 son los que crean la conexión entre antena y plano de masa. Tal y como se observa en la imagen anteriormente comentada, la adaptación necesaria para lograr las bandas requeridas consta de tres componentes que parecen dispuestos en forma de T. Fig. 009. Antena de comunicaciones móviles del ZTE v768 Concord. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 24 Fig. 010. Red de adaptación de la antena de comunicaciones móviles. 2.2.2 Caracterización por simulación 2.2.2.1 Diseño IE3D Hay que tener en cuenta que el diseño IE3D intenta asemejarse a la estructura del teléfono pero no es exactamente igual, y por esa razón su resultado será una aproximación de su comportamiento real. El análisis realizado y formalizado sirve para caracterizar la antena de comunicaciones móviles de dicho diseño independientemente del resto de componentes del teléfono. En el diseño se tiene en cuenta la forma de la antena y sus conexiones, la dimensión del plano de masa y la dimensión del soporte y la cubierta del teléfono, los dos últimos creados con diferentes dieléctricos; el soporte con una εr de 2.5 y tanδ=0.05 y la cubierta con una εr=3 y tanδ=0.05. Este teléfono tiene tres conexiones mostradas en la Fig. 012 donde se aprecia una conexión short (pad derecho), un cortocircuito al plano de masa (pad izquierdo) y la alimentación (pad central). Fig. 011. Antena simulada en IE3D. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 25 Fig. 012. Detalle de la antena de comunicaciones móviles analizada con IE3D. 2.2.2.2 Adaptación de la antena  Sin red de adaptación (Se visualizan los parámetros S obtenidos de la simulación IE3D.) En los gráficos utilizados se relaciona la frecuencia con el coeficiente de reflexión. En ambas representaciones se destacan las frecuencias que limitan las bandas de interés para ver cómo se comportan tras la simulación y en la segunda figura se marcan los dos límites de |S11| bajo los cuales se consideran las bandas adaptadas, que son -4.5dB y -6 dB, equivalentes a ROE≤4 y ROE≤3 respectivamente. Se observan dos resonancias que crean un pico de adaptación cerca de cada una de las bandas deseadas. En el caso de la banda baja no está bien centrada y los ancho de banda conseguidos no son los esperados, pero es normal teniendo en cuenta que aún no se ha aplicado la red de adaptación. A continuación se presentará la adaptación conseguida después de añadir una red de adaptación al diseño. Fig. 013. Carta de Smith en la cual se representa el coeficiente de reflexión simulado para el diseño de la Fig. 011. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 32 coeficiente de reflexión visto en la Fig. 021 muestra una adaptación centrada en la banda de interés es normal que se tengan unos valores tan similares. Considerando los valores típicos de eficiencia en banda baja en el área de la telefonía móvil, se considera que el ZTE logra una muy buena eficiencia. Fig. 024. Eficiencia medida en banda baja para el caso del teléfono ZTE v768 Concord. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 824 MHz 960 MHz Media 824 MHz 960 MHz Media 42.6 43.2 55.1 49.1 51.4 58.0 Tabla 02. Valores de eficiencia medidos en banda baja. La banda alta muestra una media de eficiencia de antena de 50.7% y una media de eficiencia de radiación de 55.4% (Tabla 03), con un máximo de eficiencia de antena de 57% y de radiación de 68% fuera de la banda de interés. En la banda de interés en cambio se muestra un máximo de eficiencia de antena de un 55% y de radiación de 59%. El valor medio de eficiencia de la antena obtenido es razonable y aceptable, dentro de los valores típicos conseguidos en bandas altas de telefonía móvil. Fig. 025. Eficiencia medida en banda alta para el caso del teléfono ZTE v768 Concord. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 33 Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 1710 MHz 1990 MHz Media 1710 MHz 1990 MHz Media 52.5 46.7 50.7 55.1 59.2 55.4 Tabla 03. Valores de eficiencia medidos en banda alta. Cabe destacar que en el caso de este teléfono se observa que, tanto a nivel de simulación como de medidas, se obtienen mejores eficiencias en banda baja que en banda alta, algo que no es muy habitual, ya que normalmente se suelen encontrar mejores eficiencias en banda alta que en baja. 2.2.3.2 Medidas activas Las medidas de TRP y TIS son aceptables dentro de los rangos aceptados (~23,30dBm) y (~-100,-110dBm) respectivamente, ya que los valores de TRP oscilan entre unos 26 y 32dBm, y los valores TIS entre -90 y -110dBm. Se pueden encontrar los diagramas de radiación en el Anexo 1. TRP (dBm) GSM 850 GSM 900 128 189 251 Media 975 37 124 Media 30.14 29.68 28.85 29.59 30.08 31.11 31.71 31.02 GSM 1800 GSM 1900 512 698 885 Media 512 661 810 Media 27.87 27.27 26.99 27.40 26.73 27.28 26.44 26.83 Tabla 04. Valores de TRP medidos. TIS (dBm) GSM 850 GSM 900 128 189 251 Media 975 37 124 Media -108.09 -109.19 -108.21 -108.47 -90.95 -101.33 -104.82 -95.18 GSM 1800 GSM 1900 512 698 885 Media 512 661 810 Media -106.11 -108.11 -107.07 -107.02 -105.41 -107.36 -104.71 -105.69 Tabla 05. Valores de TIS medidos. 2.3 BQ Aquaris E4 El teléfono bq Aquaris E4 es un teléfono español de gama media que fue lanzado a mercado en el año 2013. Dispone de una pantalla de 4 pulgadas, sus dimensiones son 123x62.5x10mm3 y sus bandas de operación son las siguientes: GSM 850/900/1800/1900 (2G) y HSDPA 900/2100 (3G). (824MHz-960MHz y 1710MHz-2170MHz) Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 34 Fig. 026. Aspecto exterior del BQ Aquaris E4. 2.3.1 Configuración 2.3.1.1 Interior del teléfono Las imágenes descritas a continuación muestran el interior del teléfono en el cual se diferencian dos zonas de antena como en el teléfono descrito en el capítulo anterior. En la franja superior se encuentra la antena de GPS y Bluetooth&WiFi y en la inferior la antena de comunicaciones móviles que veremos en el siguiente punto con más detalle. El dispositivo se divide en dos PCB unidas por un cable UFL, aunque el plano de masa ocupa todo el teléfono con una dimensión de 116x56.8mm2. La PCB superior contiene los principales chips entre los que se encuentra el módulo de RF en su parte trasera. La PCB inferior se encarga de conectar la antena de comunicaciones móviles y contiene la red de adaptación. La dimensión de esta PCB es de 15.47x55.95mm2 con un “clearance” de 11x34mm2. Fig. 027. Localización de las antenas en el conjunto del teléfono. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 35 Fig. 028. Análisis del interior del teléfono y localización del módulo de RF. 2.3.1.2 Antena de comunicaciones móviles La antena de este dispositivo es de fabricación flex film. No tiene plano de masa debajo de la antena y teniendo en cuenta que sólo tiene una conexión con el plano de masa y esta es de alimentación, se identifica como un monopolo [17]. En la Fig. 030 se observan tres pins y el pin central realizará la conexión entre la alimentación de la antena y el plano de masa. La red de adaptación está formada por 4 componentes, pero no se puede determinar de qué forma están dispuestos ya que las pistas no se ven con claridad. Fig. 029. Antena de comunicaciones móviles del BQ Aquaris E4. Fig. 030. Red de adaptación de la antena de comunicaciones móviles. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 36 2.3.2 Caracterización por simulación 2.3.2.1 Diseño IE3D En el diseño simulado con IE3D no se tiene en cuenta todos los elementos que componen el teléfono, pero sí que se dibuja el plano de masa, la antena de comunicaciones móviles con su conexión y la cubierta y soporte de dicha antena. En el esquema se han dibujado los pads que se observan en la Fig. 031 aunque no estén conectados a la antena para ser más fieles al plano de masa original. Destacar que en este caso el soporte de la antena ocupa todo el teléfono, igual que el dieléctrico de su tapa y que sólo tiene una conexión de la antena al plano de masa. Fig. 031. Antena simulada en IE3D. Fig. 032. Detalle de la antena de comunicaciones móviles analizada con IE3D. 2.3.2.2 Adaptación de la antena  Sin red de adaptación En las gráficas representadas a continuación se observa la relación entre el coeficiente de reflexión y la frecuencia. Se han indicado en ambas gráficas las frecuencias límite de las bandas deseadas, en que el teléfono supuestamente opera. La carta de Smith muestra una forma de caracol que representa dos resonancias pero con la curva de las frecuencias bajas muy abierta. Se observa Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 37 en el módulo del coeficiente de reflexión que la banda baja presenta una leve desviación hacia frecuencias altas, y la banda alta, aún y estar centrada en la banda muestra un ancho de banda demasiado estrecho (Fig. 034). Ninguna de las dos bandas está bajo ninguno de los límites de adaptación que son -4.5dB y -6dB. Fig. 033. Carta de Smith en la cual se representa el coeficiente de reflexión simulado para el diseño de la Fig. 031. Fig. 034. Módulo del coeficiente de reflexión obtenido mediante la simulación para el diseño de la Fig. 031, antes de añadir ninguna red de adaptación.  Con red de adaptación La red de adaptación utilizada para poder adaptar el diseño bajo estudio en este capítulo, consta de cuatro componentes que es el mismo número de componentes que forman la red de adaptación del teléfono. En la Fig. 035 se observa la topología de la red resultante que dispone de una bobina paralelo de 14.27nH, una bobina serie de 2.544nH, un condensador paralelo de 1.056pF y una bobina serie de 7.404nH (Fig. 032). Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 38 Fig. 035. Red de adaptación utilizada para adaptar la antena del teléfono BQ Aquaris E4. El coeficiente de reflexión está representado con las dos bandas de interés marcando mediante líneas verticales las frecuencias que limitan las bandas, y con marcas en los límites de adaptación concretamente en -4.5dB y -6dB (Fig. 037). Se observa una leve desviación de la banda baja de un 7% (ec.3) hacia frecuencias bajas y una desviación de la banda alta de un 1.5% (ec.4) hacia frecuencias altas. 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑗𝑎 = |766𝑀𝐻𝑧 − 824𝑀𝐻𝑧| 824𝑀𝐻𝑧 ∗100 = 7% (𝑒𝑐. 3) 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑎𝑙𝑡𝑎 = |1736𝑀𝐻𝑧 − 1710𝑀𝐻𝑧| 1710𝑀𝐻𝑧 ∗100 = 1.5% (𝑒𝑐. 4) Fig. 036. Carta de Smith en la cual se representa el coeficiente de reflexión simulado con la red de adaptación propuesta aplicada. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 39 Fig. 037. Módulo del coeficiente de reflexión obtenido mediante la simulación con la red de adaptación incluida. 2.3.2.3 Eficiencia La eficiencia de simulación ayuda a saber si se ha realizado un buen diseño del teléfono en IE3D y si la red de adaptación diseñada introduce muchas pérdidas. La eficiencia de radiación evalúa las prestaciones de radiación del diseño sin red de adaptación y la eficiencia de antena nos muestra el comportamiento del diseño en términos de radiación con la red de adaptación incluida. En la banda baja se consigue una media de eficiencia de antena de un 65.6% y de radiación de un 85.9%, y en la banda alta una media de eficiencia de antena de 60.4% y de radiación de un 72.6%. La gráfica muestra dos regiones de máxima eficiencia con picos de 89% y 93% en la eficiencia de radiación con una leve desviación a altas frecuencias respecto a nuestras bandas de interés. Dicha desviación puede ser debida a que el diseño de la simulación no contempla todos los componentes que integran el teléfono y a las diferencias entre los materiales dieléctricos usados en simulación y los reales del teléfono. Respecto a los picos de la eficiencia de antena, se observa en banda baja una leve desviación hacia frecuencias bajas y en banda alta una desviación hacia altas frecuencias. Dichas desviaciones se corresponden a las desviaciones observadas en |S11| una vez incluida la red de adaptación. A pesar de las desviaciones observadas, se consideran unas buenas eficiencias de antena y radiación en las bandas de interés. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 40 Fig. 038. Eficiencia de radiación y antena simulada por el diseño IE3D presentado en la Fig.031. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 824MHz960MHz 1710MHz2170MHz 824MHz960MHz 1710MHz2170MHz 65.6 60.4 85.9 72.6 Tabla 06. Valores de eficiencia simulada. 2.3.2.4 Diagramas de radiación Los diagramas de radiación muestran tres cortes representados en ganancia en dBi en los planos Phi0º, Phi90º y Theta 90º. Dichas representaciones se hacen en frecuencias fijas y que forman parte de las bandas deseadas, como por ejemplo en la banda baja 900MHz y en la banda alta 1900MHz. Los márgenes utilizados son los mismos para los tres cortes para poder hacer una buena comparación y son de -30dBi a 5 dBi con saltos de 5dB. Es la Fig. 039, se observan los planos de los diagramas de radiación con omnidireccionalidad, que es el objetivo de todo teléfono móvil para que se considere que funciona bien. Phi 0º Phi90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 41 Theta 90º Fig. 039. Cortes Phi0º,90º y Theta 90º a las frecuencias de 900MHz y 1900MHz. 2.3.3 Caracterización experimental 2.3.3.1 Medidas pasivas Para poder realizar las medidas pasivas en el teléfono es necesario soldar un cable SMA a la salida del módulo RF para poder tener la mejor respuesta posible. En este caso las medidas se tomaron a la salida de la red de adaptación, que se encuentra en la zona inferior del teléfono, ya que hubo dificultades técnicas a la hora de soldar el cable. Esta diferencia de localización del cable puede variar un poco la respuesta de la medida, pero no es algo tan significativo como para que se tenga que volver a realizar una medida nueva. La medida realizada ya permite caracterizar la respuesta de la antena en combinación con el resto de componentes del teléfono. Fig. 040. Montaje del conector SMA. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 48 Fig. 050. Red de adaptación de la antena de comunicaciones móviles. 2.4.2 Caracterización por simulación 2.4.2.1 Diseño IE3D En el caso del diseño IE3D simulado en esta sección, recordar que en el diseño no se tiene en cuenta todos los elementos que componen el teléfono, pero sí se representa el plano de masa, la antena de comunicaciones móviles con sus conexiones a éste y la cubierta y soporte de dicha antena. Este teléfono tiene dos conexiones donde se puede apreciar una conexión short (pad derecho) y la alimentación (pad central) en la Fig. 052. Todo y que el plano de masa tiene otro pad destinado a otra conexión, éste no realiza ninguna conexión a plano de masa. Fig. 051. Representación del teléfono en IE3D. Fig. 052. Detalle de la antena de comunicaciones móviles analizada con IE3D. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 49 2.4.2.2 Adaptación de la antena  Sin red de adaptación En las gráficas representadas se observa la relación entre el coeficiente de reflexión y la frecuencia. En la carta de Smith se observan dos resonancias con un loop perfecto en las frecuencias altas pero con la curva de las frecuencias bajas muy abierta. Mientras que si se observa el |S11| se muestra representada la banda baja con una leve desviación hacia frecuencias altas, y la banda alta está perfectamente adaptada por debajo de -6dB (Fig. 054). A continuación se presentará la adaptación conseguida después de añadir una red de adaptación al diseño. Fig. 053. Carta de Smith en la cual se representa el coeficiente de reflexión simulado para el diseño de la Fig. 051. Fig. 054. Módulo del coeficiente de reflexión obtenido mediante la simulación para el diseño de la Fig. 051, antes de añadir ninguna red de adaptación. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 50  Con red de adaptación En este apartado se muestra la red utilizada para adaptar el diseño bajo estudio en este capítulo. Dicha red de adaptación utilizada para adaptar la simulación consta de tres componentes y hace uso de la misma forma que la red de adaptación observada en el teléfono, una bobina paralelo de 5.507nH, un condensador serie de 2.541nH y una bobina paralelo de 12.95nH (Fig. 055). Vale la pena destacar que estos valores de componentes son optimizados, de ahí que se den con varios decimales. Fig. 055. Red de adaptación utilizada para adaptar la antena del teléfono BQ Aquaris E5 4G. El coeficiente de reflexión está representado con las dos bandas de interés, marcando mediante líneas verticales las frecuencias que limitan las bandas, y con marcas en los límites de adaptación concretamente en -4.5dB y -6dB (Fig. 057). En la banda baja se observa una leve desviación de 2.4% (ec.5) hacia bajas frecuencias, mientras que la banda alta muestra la misma buena adaptación que antes de haber aplicado la red de adaptación. 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑗𝑎 = |772𝑀𝐻𝑧 − 791𝑀𝐻𝑧| 791𝑀𝐻𝑧 ∗100 = 2.4% (𝑒𝑐. 5) Fig. 056. Carta de Smith en la cual se representa el coeficiente de reflexión simulado con la red de adaptación propuesta aplicada. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 51 Fig. 057. Módulo del coeficiente de reflexión obtenido mediante la simulación con la red de adaptación incluida. 2.4.2.3 Eficiencia Como ya se ha comentado en los teléfonos anteriores la eficiencia de simulación ayuda a saber si se ha realizado un buen diseño del teléfono en el IE3D y si la red de adaptación diseñada introduce muchas pérdidas. En la banda baja se consigue una media de eficiencia de antena de un 44.9% y de radiación de un 55.5%, y en la banda alta unas medias de eficiencia de antena de 65.2% y 62.3% y de radiación de un 74.9% y 68.1%. Las bandas de interés en este caso se indican con líneas verticales en la Fig. 058, y comprenden los rangos 791MHz-960MHz, 1710MHz-2170MHz y 2500MHz-2690MHz. La gráfica de interés muestra máximos en 57% y 81% en la eficiencia de radiación, con una leve desviación de dichos máximos a bajas frecuencias en la banda baja. Dicha desviación puede ser debida a que el diseño de la simulación no contempla todos los componentes que integran el teléfono. Aun así, se consideran unas eficiencias de antena y radiación dentro de los rangos aceptados. Fig. 058. Eficiencia de radiación y antena simulada por el diseño IE3D presentado en la Fig. 051. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 52 Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 791MHz960MHz 1710MHz2170MHz 2500MHz2690MHz 791MHz960MHz 1710MHz2170MHz 2500MHz2690MHz 44.9 65.2 62.3 55.5 74.9 68.1 Tabla 11. Valores de eficiencia simulada. 2.4.2.4 Diagramas de radiación Los diagramas de radiación se calculan a unas frecuencias fijas que forman parte de las bandas de interés 900MHz, 1900MHz y 2600MHz. Para efectuar la representación se muestran tres cortes representados en ganancia en dBi en los planos Phi0º, Phi90º y Theta 90º. Los márgenes utilizados son los mismos para los tres cortes para poder hacer una buena comparación y son de -30dBi a 5 dBi con saltos de 5dB. Para que un teléfono se considere que cumple los requisitos necesarios, debe tener unos diagramas de radiación omnidireccionales, y en este caso se observa en la Fig. 059, que dicho requisito se cumple. Phi 0º Phi90º Theta 90º Fig. 059. Cortes Phi0º,90º y Theta 90º a las frecuencias de 900MHz, 1900MHz y 2600MHz. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 53 2.4.3 Caracterización experimental 2.4.3.1 Medidas pasivas En este capítulo se muestran los resultados de las medidas realizadas. Para poder realizar este tipo de medidas se debe soldar el conector SMA en la entrada del módulo RF. El conector se ha soldado sin ninguna dificultad en dicho punto, que es cercano al cable UFL que une las dos PCB’s descritas en la vista interna del teléfono. Fig. 060. Montaje conector SMA. I. Adaptación de la antena En la gráfica siguiente se introducen los límites frecuenciales de las bandas de interés y los límites bajo los que se considera una buena adaptación. En la simulación se observa una leve desviación a bajas frecuencias de 2.4%, mientras que la medida no tiene un ancho de banda suficiente para cubrir toda la banda deseada. Este resultado es debido a la matching del teléfono ya que aunque utilice tres componentes, sólo uno de ellos introduce efecto sobre la curva. Es decir, que en realidad su matching sólo está compuesta por una bobina paralelo y dos resistencias de 0Ω. Fig. 061. Comparación de coeficientes de reflexión en banda baja obtenidos en el análisis del teléfono BQ Aquaris E5 4G. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 54 El coeficiente de reflexión de la medida tiene unas franjas verticales que delimitan las bandas de 1710MHz-2170MHz y 2500MHz-2690MHz, aunque se observa una leve desviación de la primera banda hacia frecuencias bajas y de la segunda banda hacia frecuencias altas. Los anchos de banda serían suficientes si se corrigieran las desviaciones observadas. Todo y haber intentado simular la topología de la red de adaptación original, las curvas simulada y medida no se parecen y eso es debido a la diferencia en la red de adaptación entre la simulación y la medida. Fig. 062. Comparación de coeficientes de reflexión en banda alta obtenidos en el análisis del teléfono BQ Aquaris E5 4G. Se puede concluir que los resultados de las medidas de adaptación han sido satisfactorias para la banda alta ya que a pesar de tener desviaciones hacia diferentes frecuencias su ancho de banda cubre las bandas deseadas. En el caso de la banda baja, no se puede considerar buena la adaptación ya que su ancho de banda es demasiado estrecho y no llega a cubrir la banda de interés. II. Eficiencia En este apartado se exponen las medidas de eficiencia realizadas para el teléfono BQ Aquaris E5 4G. Para realizar dichas medidas se utiliza la cámara Satimo. Fig. 063. BQ Aquaris E5 4G en cámara Satimo. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 55 En lo que respecta a la banda baja la eficiencia de antena en media es de un 18.9% y la eficiencia de radiación en media de un 27.1% (Tabla 12), con un máximo de un 30% de eficiencia de antena dentro de la banda de operación del teléfono. Los valores medidos expuestos son considerados un poco bajos dentro de los rangos esperados en la telefonía móvil actual, tanto para la eficiencia de antena como para la de radiación, aunque el 30% de máximo de la eficiencia de antena es aún aceptable. La eficiencia simulada (Fig. 058) es más del doble que la eficiencia de antena medida en media en banda baja, esto hace pensar que la baja eficiencia conseguida por las medidas sea debido a una pérdida de eficiencia causada por componentes no contemplados en el diseño de IE3D. Fig. 064. Eficiencia medida en banda baja para el caso del teléfono BQ Aquaris E5 4G. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 791 MHz 960 MHz Media 791 MHz 960 MHz Media 9.4 10.1 18.9 16.6 23.4 27.1 Tabla 12. Valores de eficiencia medidos en banda baja. La eficiencia en banda alta tiene unas medias de eficiencia de antena de un 31.3% y 30.5% y de radiación de un 43.3% y 38.4%, con un pico máximo de un 50% en la eficiencia de radiación y 43% en la eficiencia de antena, teniendo en cuenta las dos bandas. Los valores de eficiencia de antena son muy bajos para estas bandas ya que normalmente son mayores de un 45% en media y están dando unos valores menores de un 35%. En la primera banda se observa una ligera desviación a frecuencias bajas, con lo que la media en esta banda podría ser algo superior. La diferencia de valores en media entre la eficiencia simulada y la medida son de más del doble, diferencia esperada ya que en la banda baja también se observa y se ha asociado a la influencia de componentes o elementos no considerados durante el diseño IE3D. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 56 Fig. 065. Eficiencia medida en banda alta para el caso del teléfono BQ Aquaris E5 4G. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 1710 MHz 2170 MHz 2500 MHz 2690 MHz Media 1 Media 2 1710 MHz 2170 MHz 2500 MHz 2690 MHz Media 1 Media 2 36.7 14.4 16.6 28.6 31.3 30.5 37.1 33.7 31.4 39.7 43.3 38.4 Tabla 13. Valores de eficiencia medidos en banda alta. Cabe destacar, que en el caso de este teléfono se observa que, los valores medidos de eficiencia son muy bajos respecto a los valores habituales en la telefonía móvil actual. 2.4.3.2 Medidas activas Las medidas de TRP y TIS son aceptables dentro de los rangos aceptados que son para TRP de 23 a 30dB y de TIS de -100 a -110dB. Se pueden encontrar los diagramas de radiación en el Anexo 1. TRP (dBm) GSM 850 GSM 900 128 189 251 Media 975 37 124 Media 27.85 28.06 27.73 27.88 27.63 27.06 27.10 27.27 GSM 1800 GSM 1900 512 698 885 Media 512 661 810 Media 25.40 25.70 24.95 25.36 26.08 26.53 26.28 26.30 Tabla 14. Valores de TRP medidos. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 57 TIS (dBm) GSM 850 GSM 900 128 189 251 Media 975 37 124 Media -105.60 -104.92 -103.72 -104.68 -82.20 -99.15 -100.76 -86.83 GSM 1800 GSM 1900 512 698 885 Media 512 661 810 Media -103.45 -106.11 -106.37 -105.10 -105.16 -107.09 -107.23 -106.39 Tabla 15. Valores de TIS medidos. 2.5 Wiko Highway 4G El teléfono Wiko Highway 4G es un teléfono de gama media que fue lanzado a mercado en el año 2014. Dispone de una pantalla de 5 pulgadas, de unas dimensiones de 144x70x7.9mm3 y sus bandas de operación son las siguientes: GSM 850/900/1800/1900 (2G), HSDPA 900/1900/2100 (3G) y LTE 800/1800/ 2600 (4G). (791MHz-960MHz, 1710MHz-2170MHz y 2500MHz-2690MHz) Fig. 066. Aspecto exterior del Wiko Highway 4G. 2.5.1 Configuración 2.5.1.1 Interior del teléfono El teléfono se divide en dos zonas en las cuales se encuentran las diferentes antenas que componen el dispositivo. En la parte superior se encuentra la antena de GPS y Bluetooth&WiFi y en la inferior la antena de comunicaciones móviles que veremos en el siguiente punto con más detalle. Este método se ha repetido en todos los teléfonos analizados. El dispositivo se divide en dos PCB unidas por un cable UFL, tal y como se observa en la Fig. 068, aunque el plano de masa ocupa todo el teléfono y es de dimensiones 133.5x64.5mm2. La PCB superior contiene los principales chips entre los que se encuentra el módulo de RF en su parte delantera aunque muy lejos de la conexión del cable de UFL. La PCB inferior de 12.3x18.1mm2 con un “clearance” de 7.7x64.5mm2, se encarga Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 64 Phi 0º Phi90º Theta 90º Fig. 079. Cortes Phi0º,90º y Theta 90º a las frecuencias de 900MHz, 1900MHz y 2600MHz. 2.5.3 Caracterización experimental 2.5.3.1 Medidas pasivas Para poder realizar este tipo de medida se debe soldar el conector SMA en la entrada del módulo RF. El conector se ha soldado a la salida del cable UFL ya que las pistas del dispositivo no son claras y no era seguro cual era la pista de entrada al módulo de RF. Este procedimiento se ha seguido por tal de no arriesgar la validez de las medidas. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 65 Fig. 080. Montaje conector SMA. I. Adaptación de la antena La gráfica representada está marcada por líneas verticales que delimitan las bandas de interés y con franjas horizontales los límites bajo los que se acepta una adaptación. La simulación que se observa sufre una desviación a altas frecuencias y con un ancho de banda más estrecho que la banda deseada, mientras que la medida tiene un ancho de banda suficiente para cubrir toda la banda y esta adaptada por debajo de -4.5dB. Fig. 081. Comparación de coeficientes de reflexión en banda baja obtenidos en el análisis del teléfono Wiko Highway 4G. El coeficiente de reflexión de la medida está delimitado por dos bandas frecuenciales de 1710MHz-2170MHz y 2500MHz-2690MHz. La simulación cubre la banda deseada mientras que por el contrario la medida realizada con el analizador sufre una desviación a altas frecuencias. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 66 Fig. 082. Comparación de coeficientes de reflexión en banda alta obtenidos en el análisis del teléfono Wiko Highway 4G. Se puede concluir que los resultados de las medidas de adaptación han sido aceptables tanto en banda alta como en baja, ya que aún y tener una leve desviación en la banda alta cumple los anchos de banda para cubrir la banda de interés. II. Eficiencia En este apartado se exponen las medidas de eficiencia realizadas para el Wiko Highway 4G. Para realizar dichas medidas se utiliza la cámara Satimo. Fig. 083. Wiko Highway 4G en cámara Satimo. La eficiencia de antena en media en banda baja es de un 15.9% y la eficiencia de radiación en media de un 18.6% (Tabla 17), con un máximo de eficiencia de antena de un 20% dentro de la banda. Los valores expuestos son considerados bastante bajos dentro de los rangos esperados en telefonía móvil, tanto para la eficiencia de antena como para la de radiación. La eficiencia simulada (Fig. 084) tiene un valor de casi el doble de eficiencia de antena en media en banda baja y esto hace pensar que puede ser por no haber tenido en cuenta todos los posibles componentes del teléfono. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 67 Fig. 084. Eficiencia medida en banda baja para el caso del teléfono Wiko Highway 4G. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 791 MHz 960 MHz Media 791 MHz 960 MHz Media 14.2 12.1 15.9 18.5 17.6 18.6 Tabla 17. Valores de eficiencia medidos en banda baja. La eficiencia en banda alta tiene unas medias de eficiencia de antena de un 43.3% y 22.4% y de radiación de un 53.8% y 42.0%, con un pico máximo de un 65% en la eficiencia de radiación y 60% en la eficiencia de antena. Los valores de eficiencia son bajos para la primera banda y muy bajos para la segunda tratándose de la banda de altas frecuencias. En este caso la diferencia de valores en media entre la eficiencia simulada y la medida es de un 20% para la primera banda y algo mayor para la segunda, diferencia que se podía esperar ya que la banda baja ya no daba unos valores buenos de eficiencia. No obstante, el pico de eficiencia de antena, aunque un poco salido de la banda de interés, es muy aceptable. Fig. 085. Eficiencia medida en banda alta para el caso del teléfono Wiko Highway 4G. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 68 Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 1710 MHz 2170 MHz 2500 MHz 2690 MHz Media 1 Media 2 1710 MHz 2170 MHz 2500 MHz 2690 MHz Media 1 Media 2 38.4 55.8 22.6 23.0 43.3 22.4 50.4 62.9 39.7 39.0 53.8 42.0 Tabla 18. Valores de eficiencia medidos en banda alta. Cabe destacar que en el caso de éste teléfono se observa que los valores de eficiencia medidos son bajos, aunque en la banda alta su máximo es de un valor aceptable. 2.5.3.2 Medidas activas En este dispositivo no ha sido posible realizar las medidas de TRP y TIS por alguna incompatibilidad que no se ha sabido especificar, entre el sistema de medidas y el teléfono. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 69 3.1 mXTENDTM Antena Booster Las plataformas móviles actuales integran hoy en día un diseño de antena customizado para cada producto de telefonía, provocando un aumento de la complejidad en todas las etapas que conforman el ciclo de diseño del producto. La complejidad de la creación de antenas incrementa a medida que el número de bandas frecuenciales a cubrir aumenta y el espacio requerido disminuye. Es por eso que las nuevas tendencias tecnológicas han empezado a utilizar formas geométricas complejas para optimizar el tamaño de las antenas de cada dispositivo, lo que da lugar a las llamadas “small antennas” [20]. Para que una antena se considere “small antenna” su tamaño total ha de ser menor que λ/Π. Hay que tener en cuenta que cuanto menor es el tamaño de una antena, más rápidamente decrementa su ancho de banda y su eficiencia. Para poder ayudar un poco al diseño tan complicado que requieren dichas antenas, se crea la solución de Virtual antena basado en “booster” antenas. Este tipo de tecnología se basa en el uso de la radiación obtenida a través del plano de masa y otros componentes conductivos integrados en la plataforma que sea utilizada. La ventaja del producto propuesto no sólo simplifica el proceso de diseño de una antena para que cubra las bandas deseadas, sino que es de un tamaño 10 veces menor a las antenas vistas en el capítulo anterior. La antena que estudiaremos es el “booster” mXTENDTM (Fig. 086) que es un producto diseñado y fabricado especialmente por la empresa Fractus para proporcionar operación en las bandas de telefonía móvil. El producto no sólo es capaz de operar en las bandas de telefonía móvil GSM 850/900/1800/ 1900 y UMTS, sino que también puede cubrir bandas LTE 700/2100/2500. Fig. 086. Antena “booster” mXTENDTM con sus dimensiones.Imagen procedente de www.fractus.com. La plataforma que se utilizará se basará en un diseño creado por la empresa Fractus (Fig. 087) [21]-[22], que consta de dos “boosters” distribuidos uno a cada lado de la PCB seguidos de una red de adaptación para cubrir las diferentes bandas frecuenciales de interés. La antena colocada a la derecha será la destinada a bandas bajas (824MHz-960MHz) cubriendo las bandas GSM 850/900 3 Tecnología propuesta: VATech Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 70 y la de la izquierda la destinada a bandas altas (1710MHz-2690MHz) cubriendo las bandas GSM 1800/1900, UMTS y LTE 2100/2500. Fig. 087. Evaluation Board EB_FR01-S4-250-UFL2R integrando dos antenas mXTENDTM “boosters”. Imagen procedente de www.fractus.com. Aun y existir las redes de adaptación publicadas de la evaluation board EB_FR01-S4-250-UFL2R, se va a diseñar en IE3D una plataforma con las mismas medidas que en la Fig. 087 y se va a realizar un estudio de su comportamiento así como del de otras variantes del diseño propuesto. 3.2 Diseños VATech estudiados 3.2.1 Referencia Para realizar un buen estudio del comportamiento de estas antenas se ha realizado un experimento con las medidas del diseño anteriormente descrito, una plataforma con un plano de masa de 120x60mm2, un strip de 1,5mm y dos antenas “booster” (Fig. 088). Este diseño nos servirá para poder tener una referencia en la cual basarnos y comparar las diferencias de comportamiento en las variantes propuestas. 3.2.1.1 Diseño IE3D Para realizar el diseño de IE3D correctamente se debe saber cuántos componentes componen la red de adaptación tanto para bandas altas como para bajas y así poder integrar los “pads” (almohadilla donde se coloca cada componente de la red de adaptación) necesarios en la plataforma. Es por esa razón que partiremos de un estudio sin pads para ver cuántos componentes son necesarios y así saber cuántos pads necesitaremos integrar en todas las soluciones estudiadas. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 71 I. 0 PADS En la Fig. 088 se puede observar el diseño que se ha realizado para poder simular la solución sin pads; es decir, con sólo un puerto IE3D en cada banda. Fig. 088. Diseño IE3D de la plataforma a analizar con 0pads en cada uno de sus puertos. Tras realizar la simulación y obtener los parámetros S se ha procedido a interpretar su resultado en el AWR y a construir la red de adaptación que conseguirá adaptar las bandas a las frecuencias de interés.  Sin red de adaptación En la siguiente gráfica se muestra la relación entre coeficiente de reflexión y frecuencia y se introducen markers a las frecuencias límite de las bandas de interés 824-960MHz y 1710-2690MHz. La carta de Smith representada (Fig. 089) nos muestra la solución de los parámetros S después de haber simulado la antena, curva que no revela ninguna resonancia a priori, pero que se puede adaptar añadiendo una red de adaptación. Fig. 089. Carta de Smith que representa los parámetros S de la solución de la plataforma sin pads. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 72  Con red de adaptación La red de adaptación a crear se ha diseñado teniendo en cuenta las diferentes bandas frecuenciales que se quieren conseguir; es decir, que a la salida de cada puerto se ha creado una diferente red de adaptación para que cubra cada una de las bandas de interés, en HFR (High Frequency Region) y LFR (Low Frequency Region). En la salida del puerto 1 de los parámetros S se ha diseñado una red de adaptación que adapta la banda baja de dicho diseño con una bobina serie de 56.56nH, una bobina paralelo de 2.082nH y un condensador paralelo de 15.9pF. La banda alta por el contrario ha hecho uso de otros valores pero con la misma topología, siendo ésta una bobina serie de 6.923nH, una bobina paralelo de 7.698nH y un condensador de 0.3505pF. Cabe destacar que estos que estos valores son optimizados. En la gráfica que se muestra a continuación (Fig. 091) se observa el coeficiente de reflexión de la simulación con la red de adaptación. Tal y como se ve en los marcadores de los límites de las bandas deseadas, el |S11| en ambas bandas es menor que -6dB, máximo valor aceptable en la banda para considerar buena adaptación. Por lo que se considera una adaptación correcta respecto el diseño ya creado por la empresa Fractus visto anteriormente en la Fig. 087. Fig. 090. Red de adaptación para cada una de las bandas de interés para un diseño de IE3D sin pads. IND ID=Ls L=56.56 nH IND ID=Lp L=2.082 nH CAP ID=Cp C=15.9 pF IND ID=Ls L=6.923 nH IND ID=Lp L=7.698 nH CAP ID=Cp C=0.3505 pF 12 SUBCKT ID=S1 NET="referencia0pads" PORT P=1 Z=50 Ohm PORT P=2 Z=50 Ohm Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 73 Finalmente, a partir del número de componentes que se necesitan para componer la red se concluye que hay que añadir un pad en cada “booster” del diseño para poder implementar la red de adaptación necesaria para cada banda. II. 1 PAD Se ha diseño el IE3D con la misma estructura que la descrita en el punto anterior (I) pero añadiéndole un pad en cada uno de los puertos. Esto hace que pase a haber 6 puertos IE3D en total que serán ocupados por cada uno de los componentes y por la salida de la red de adaptación. Fig. 092. Diseño IE3D de la plataforma a analizar con 1pads en cada uno de sus puertos.  Sin red de adaptación La carta de Smith representada (Fig. 093) muestra la relación entre el coeficiente de reflexión y la frecuencia del diseño realizado en la Fig. 092. Se ha marcado las frecuencias que limitan las bandas deseadas, y si comparamos los valores con los conseguidos en la carta de Smith realizada en el diseño sin pads (Fig. 089) se ve una ligera disminución en la magnitud de los dBs mostrados por Fig. 091. Coeficiente de reflexión obtenido para el diseño de la Fig. 088 con la red de adaptación incluida. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 80 Phi 0º Phi 90º Theta 90º Fig. 102. Cortes en Phi 0º,90º y Theta 90º a las frecuencias de 1900MHz y 2600MHz para la banda alta del diseño de referencia. 3.2.2 Caso1: Alargamiento de strips En el primer caso a estudiar se alargaran los strips que conducen a los boosters para ver qué impacto provoca en la solución. Se hará uso de la misma topología de red de adaptación que la utilizada en la referencia para poder realizar una comparación más precisa. 3.2.2.1 Diseño IE3D Tal y como se observa en la Fig. 103 se ha procedido a diseñar un aumento de 5mm en los strips que conducen a los “boosters”. Por lo demás el diseño sigue siendo el mismo que en el caso de la referencia; es decir, con el mismo tamaño de plano de masa, puertos y posición de “boosters”. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 81 Fig. 103. Diseño IE3D de la plataforma a analizar con 5mm más de strip en cada uno de sus puertos. 3.2.2.2 Adaptación del diseño  Sin red de adaptación En la siguiente gráfica se realiza una comparación de la referencia con el caso propuesto. En cada una de ellas se marcan las frecuencias que limitan las bandas frecuenciales detallando su magnitud de coeficiente de reflexión en dB y su ángulo. En la carta de Smith representada (Fig. 104) se visualizan las curvas de referencia y del caso descrito (Fig. 103). En el caso que se está estudiando se aprecia un efecto inductivo sobre la curva causada por la modificación añadida, que provoca a su vez una resonancia a altas frecuencias. Fig. 104. Carta de Smith que representa la comparación de los parámetros S de la referencia y la plataforma con 5cm más de strip.  Con red de adaptación La red de adaptación a utilizar conserva la misma topología que en el caso de referencia pero con diferentes valores. Tal y como se ha explicado en puntos anteriores cada uno de los puertos destacados en el IE3D corresponde a la integración de un componente que ayuda a la adaptación de cada una de las bandas. En la banda baja que corresponde a los valores impares de los puertos, Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 82 se encuentran una bobina serie de 54.27nH, una bobina paralelo de 3.324nH, un condensador paralelo de 11.61pF y una bobina serie de 4.942nH. Por otro lado los componentes que conforman la adaptación de la parte alta se componen por una bobina serie de 4.609nH, una bobina paralelo de 10.81nH y un condensador de 0.952pF. Fig. 105. Red de adaptación para cada una de las bandas de interés para un diseño de IE3D con 5mm más de strip. En la Fig. 106 se representa la comparación entre la curva de referencia y la de la nueva solución. Dicha gráfica marca las frecuencias que limitan las bandas y el valor de -6dB bajo el cual se consigue un buen nivel de adaptación. A primera vista ambas representaciones tienen una curva similar pero con una mayor adaptación en el caso bajo estudio. Es más, mejora tanto el nuevo diseño que deja incluir una banda más a cubrir, la de LTE 800 permitiendo que se cubra de 791MHz-862MHz. Cabe destacar que en la banda alta la adaptación también es mucho mejor. Fig. 106. Comparación de los coeficientes de reflexión de la solución de la simulación que aumenta 5mm los strips y la de referencia con las redes de adaptación incluidas. CAP ID=Cp C=11.61 pF CAP ID=Cp C=0.952 pF IND ID=Ls L=54.27 nH IND ID=Ls L=4.609 nH IND ID=Lp L=3.324 nH IND ID=Lp L=10.81 nH IND ID=Ls L=4.942 nH RES ID=R3 R=0 Ohm 1 2 3 4 5 6 78 SUBCKT ID=S2 NET="stripv_5cm_2pads" PORT P=1 Z=50 Ohm PORT P=2 Z=50 Ohm Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 83 3.2.2.3 Eficiencia La eficiencia simulada representada en la Fig. 107 muestra si se ha realizado un buen diseño del IE3D. La banda baja en media muestra una eficiencia de antena de un 85.1% y de radiación de un 94.5%, con un pico máximo de eficiencia de antena de un 90.4%. Por otro lado, la media en banda alta de la eficiencia de antena es de un 98.1% y de radiación de un 98.9%, con un máximo de eficiencia de antena de un 99.1%. En este caso tanto los valores en media como los picos máximos en la eficiencia de antena y de radiación son mayores que en la referencia, mostrándonos que el diseño realmente mejora la calidad y las prestaciones de la plataforma. Fig. 107. Eficiencia simulada del diseño que incorpora 5mm más de strip en cada banda. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) 791MHz960MHz 1710MHz2690MHz Máximo banda baja Máximo banda alta 791MHz960MHz 1710MHz2690MHz Máximo banda baja Máximo banda alta 85.1 98.1 90.4 99.1 94.5 98.9 95.6 99.1 Tabla 20. Valores de la eficiencia simulada obtenidos para la solución con strips más largos. 3.2.2.4 Diagramas de radiación Los diagramas de radiación representados a continuación muestran 3 cortes en phi 0º, phi 90º y theta 90º, a unas frecuencias determinadas dentro de cada una de las bandas. En la banda baja se muestra el corte en 900MHz y en la banda alta en 1900MHz y 2600MHz. Se hace uso de la misma representación en ganancia en dBi y de los mismos márgenes para todos los cortes de -30dBi a 5dBi con saltos de 5dBi. La forma de dichos cortes ha de ser omnidireccional para considerarse apropiados para el uso en telefonía móvil, y en general todos ellos muestran dicha forma. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 84 Phi 0º Phi 90º Theta 90º Fig. 108. Cortes en Phi 0º,90º y Theta 90º a la frecuencia de 900MHz para la banda baja del diseño del primer caso, expuesto en este capítulo. Phi 0º Phi 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 85 Theta 90º Fig. 109. Cortes en Phi 0º,90º y Theta 90º a las frecuencias 1900MHz y 2600MHz para la banda alta del primer caso. 3.2.3 Caso2: inserción “booster” en banda baja 3.2.3.1 Diseño IE3D El diseño realizado para este segundo caso conserva la misma estructura que la referencia respecto a tamaño de plano de masa, strip y puertos, y tamaños de “booster”, pero añadiendo un “booster” más en la banda baja para intentar mejorar el ancho de banda conseguido en dicha banda. Fig. 110. Diseño IE3D de la plataforma a analizar con 2 booster en la banda baja. 3.2.3.2 Adaptación del diseño  Sin red de adaptación En la carta de Smith que se representa a continuación (Fig. 111) se puede visualizar una comparación entre el caso de referencia y la banda baja del caso que se estudia en este punto. Sólo se ha comparado la banda baja ya que las bandas altas de ambos casos son iguales. Comparando dichas curvas se puede observar que el añadir un “booster” en la banda baja se crea un comportamiento Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 86 inductivo que hace que aparezca una resonancia entre las frecuencias que delimitan la banda alta. Fig. 111. Carta de Smith que representa la comparación en la banda baja del parámetro S11 de la referencia y de la plataforma con 2 boosters.  Con adaptación La red de adaptación utilizada conserva la misma topología mostrada en los casos anteriores. Los puertos de los parámetros S pares corresponden a los componentes que forman la adaptación en banda alta, siendo estos una bobina serie de 7.209nH, una bobina paralelo de 7.613nH y un condensador de 0.912pF. La resistencia de 0Ω utilizada en el puerto 6 no crea ningún comportamiento en la curva de adaptación, sólo sirve para mantener la continuidad del puerto 4 al 8. Por otro lado, los puertos impares corresponden a la red de adaptación de la banda baja que está formada por una bobina serie de 39.21nH, una bobina paralelo de 3.21nH, un condensador paralelo de 11.49pF y una bobina serie de 1.82nH. Fig. 112. Red de adaptación para cada una de las bandas de interés para un diseño de IE3D con 2 “boosters" en la banda baja. La gráfica mostrada en la Fig. 113 muestra una comparación entre la referencia y el caso estudiado en este punto. En ella se indican los valores de las frecuencias que delimitan las bandas de interés y el valor de módulo del IND ID=Ls L=39.21 nH IND ID=Ls L=7.209 nH IND ID=Lp L=3.21 nH IND ID=Lp L=7.613 nH IND ID=Ls L=1.82 nH CAP ID=Cp C=11.49 pF CAP ID=Cp C=0.912 pF RES ID=R1 R=0 Ohm 1 2 3 4 5 6 78 SUBCKT ID=S1 NET="2boostersLFR_2pads" PORT P=1 Z=50 Ohm PORT P=2 Z=50 Ohm Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 87 parámetro S11 bajo el que se considera buena adaptación. En este caso, al igual que en el anterior, al haber realizado la modificación nuestro diseño añade una banda más a la banda baja, la LTE 800 (791MHz-862MHz). La curva reflejada en ambos casos tiene una forma similar, lo que hace pensar que el nuevo diseño no introducirá mucho impacto respecto al de referencia a nivel de valores de adaptación. Fig. 113. Comparación de los coeficientes de reflexión de la solución que contiene 2 boosters en la banda baja y la de referencia, con sus redes de adaptación incluidas. 3.2.3.3 Eficiencia La eficiencia mostrada a continuación se obtiene a partir del diseño IE3D y la red de adaptación anteriormente creada. Esta representación puede dar una idea de si se ha realizado bien el diseño, ya que si no es así mostraría unas eficiencias muy bajas. La banda baja en media muestra una eficiencia de antena de un 74.7% y de radiación de un 94.9%, con un pico máximo de eficiencia de antena en un 77.5%. Por otro lado, la banda alta en media muestra una eficiencia de antena de un 86.4% y de radiación de un 98.4%, con un pico máximo de eficiencia de antena de un 97.1%. La eficiencia que desvela dicho diseño es algo menor que la de referencia y que la del caso 1, mostrando así un comportamiento peor. Aunque pensando en las bandas cubiertas y espacio para poner la plataforma, aunque radie un poco menos el caso descrito en este punto a efectos prácticos es el mejor diseño de los 3 ya que sigue teniendo unos buenos valores de eficiencia. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 88 Fig. 114. Eficiencia simulada del diseño que incorpora 1 “booster” más en la banda baja. Eficiencia Antena (%) Eficiencia Radiación (%) Media banda baja Media banda alta Máximo banda baja Máximo banda alta Media banda baja Media banda alta Máximo banda baja Máximo banda alta 74.7 86.4 77.5 97.1 94.9 98.4 95.3 98.7 Tabla 21. Valores de la eficiencia simulada obtenidos para el diseño con dos “boosters” en la banda baja. 3.2.3.4 Diagramas de radiación Los diagramas de radiación se representan en 3 cortes de phi0º, phi90º y theta 90º, a unas determinadas frecuencias según las bandas de interés, en la banda baja en 900MHz y en la banda alta en 1900MHz y 2600MHz. Se representa la ganancia en dBi y con los mismos márgenes de -30dBi a 5dBi en saltos de 5dB. Para que los diagramas se consideren válidos en el sector de la telefonía móvil han de ser omnidireccionales, y tal y como se muestra en los gráficos dichos cortes son bastante omnidireccionales. Phi 0º Phi 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 89 Theta 90º Fig. 115. Cortes en Phi 0º,90º y Theta 90º a la frecuencia de 900MHz de la banda baja del diseño del segundo caso analizado. Phi 0º Phi 90º Theta 90º Fig. 116. Cortes en Phi 0º,90º y Theta 90º en las frecuencias 1900MHz y 2600MHz de la banda alta del caso 2. Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 96 Tras haber estudiado y comparado las medidas de los teléfonos con los casos propuestos de la tecnología de “boosters”, se ha concluido que dicha tecnología cumple las expectativas propuestas, y en el caso de algunos teléfonos mucho mejor que estos. Mirando los mejores casos de cada uno de los capítulos, el Wiko Highway 4G de entre los teléfonos y el Caso 1 de la tecnología VATech propuesta que están especificados en la comparación, se observa que pretenden cubrir las mismas bandas de interés, pero con mejores valores de simulación por parte de la tecnología propuesta. Respecto a las medidas, el teléfono muestra una disminución importante de la eficiencia de antena y radiación, causada seguramente por pérdidas introducidas por elementos que no se han tenido en cuenta en la simulación. Todo y no haber probado el caso práctico de la tecnología propuesta en el marco de este proyecto, se han referenciado los resultados del prototipo diseñado por la empresa Fractus para poder tener una idea de cómo se comporta la antena “booster” y la plataforma una vez se hacen las medidas físicas. Estos resultados, muestran unas eficiencias de más de un 55% para la banda baja y más de un 75% por parte de la banda alta, mostrando una conservación de la eficiencia que no se consigue en los teléfonos. Por otro lado, si se observa el tamaño de cada una de las plataformas se puede observar unos tamaños similares para el plano de masa y el “clearance”, mientras que la antena de telefonía móvil muestra un aumento de tamaño de hasta 10 veces respecto al “booster”. Analizando todas las prestaciones observadas, se ve claramente una ventaja tecnológica por parte de los “boosters” ya que no sólo mejoran la eficiencia y el espacio de integración de la antena, sino que añaden una simplicidad de diseño y de aplicación respecto las antenas de telefonía móvil vistas. Por tanto, se puede concluir que este tipo de tecnología es una buena opción para futuros diseños en el desarrollo de antenas de telefonía móvil. 5 Conclusiones Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 97 [1] J. S. McLean, “A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. AP-44, pp. 672–676, May 1996. [2] K. L. Wong, Planar Antennas for Wireless Communications. New York: Wiley, 2003. [3] J. Anguera, I. Sanz, A. Sanz, A. Condes, D. Gala, C. 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Mumbru, “Antennaless Wireless Device Capable of Operation in Multiple Frequency Regions,” Patent Appl. WO2010/015364, July 31, 2009. [9] H. Hsieh, Y. Lee, K. Tiong, and J. Sun, “Design of a multiband antenna for mobile handset operations,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 8, pp. 200–203, 2009 [10] A. Andújar, J. Anguera, C. Puente, “Ground Plane Boosters as a Compact Antenna Technology for Wireless Handheld Devices” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 59,nº5, May 2011, pp.1668-1677. [11] A. Andújar, J. Anguera, C. Picher, and C. Puente, "Ground Plane Booster Antenna Technology. Human Head Interaction: Functional and Biological Analysis", Proceedings of the Sixth European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2012, Prague, Czech Republic, March 2012, pp. 2745-2749. [12] A. Andújar, J. Anguera, and C. Puente, "Ground Plane Boosters to provide Multi-Band Operation in Wireless Handheld Devices", Proceedings of the Fifth European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2011, Rome, Italy, April 2011, pp. 599-603. [13] H. Hsieh, Y. Lee, K. Tiong, and J. Sun, “Design of a multiband antenna 6 Referencias Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 98 for mobile handset operations,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 8, pp. 200–203, 2009. [14] Qasim, G.; Zhao Wei; Zhang Jianguo, “Inverted-F Antenna for Mobile Communication”, Microwave Conference Proceedings, 2005. APMC 2005. Asia-Pacific Conference Proceedings 2005, vol.5 [15] Qiwu Tan; Erricolo, D., “ Comparision between printed folded monopole and inverted F antennas forwireless portable devices”, Antennas and Propagation Society International Symposium, 2007 IEEE 2007, pp 4701 – 4704. 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McLean, “A re-examination of the fundamental limits on the radiation Q of electrically small antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. AP-44, pp. 672–676, May 1996. [21] http://www.fractus.com/sales_documents/FR01-S4-250/UM_FR01S4-250.pdf [22] http://www.fractus.com/sales_documents/FR01-S4-250/ White Paper mXTEND FR01-S4-250 27-11-2013.pdf [23] http://www.fractus.com/sales_documents/FR01-S4-224/AN_FR01-S4224_Junior%20All-in-One.pdf Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 99 Anexo 1: Diagramas de radiación de las medidas TRP-TIS I. ZTE V768 Concord  TRP  GSM 850 Phi 0º Phi 90º Theta 90º  GSM 900 Phi 0º Phi 90º 7 Anexos Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 100 Theta 90º  GSM 1800 Phi 0º Phi 90º Theta 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 101  GSM 1900 Phi 0º Phi 90º Theta 90º  TIS  GSM 850 Phi 0º Phi 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 102 Theta 90º  GSM 900 Phi 0º Phi 90º Theta 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 103  GSM 1800 Phi 0º Phi 90º Theta 90º  GSM 1900 Phi 0º Phi 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 104 Theta 90º II. Bq Aquaris E4  TRP  GSM 850 Phi 0º Phi 90º Theta 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 105  GSM 900 Phi 0º Phi 90º Theta 90º  GSM 1800 Phi 0º Phi 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 112 Theta 90º  TIS  GSM 850 Phi 0º Phi 90º Theta 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 113  GSM 900 Phi 0º Phi 90º Theta 90º  GSM 1800 Phi 0º Phi 90º Analysis of Antenna Solutions for Smartphones 114 Theta 90º  GSM 1900 Phi 0º Phi 90º Theta 90º