¿Por qué los teléfonos celulares modernos no tienen una antena visible externamente?

Respuesta corta: las antenas externas no son atractivas para el usuario. El consumidor impulsa el mercado, y en estos días, los consumidores quieren más delgado, más ligero, más rápido, etc. Esto es realmente un gran problema para las antenas porque la física es fundamentalmente limitante.

La mayoría de las antenas en los teléfonos celulares son una especie de variante de una PIFA (antena de F invertida plana). Antenna-Theory tiene algunos artículos interesantes sobre PIFAs y el ahora famoso antena de iPhone 4 . Los PIFA son bastante invariables en cuanto a patrones y proporcionan una coincidencia de impedancia decente. Tienen poca ganancia, pero si realiza un cálculo de presupuesto de enlace, verá que su nivel de ruido es de -110 dBm (creo ... lo olvido, pero en algún lugar de ese rango).

El milagro que hace que los teléfonos funcionen son las comunicaciones digitales. La modulación avanzada, los protocolos extremadamente robustos, MIMO, etc. han contribuido a garantizar la comunicación, incluso cuando la antena del teléfono es un radiador terrible (ganancia de -5 dBi). Si realiza el cálculo del presupuesto del enlace para llegar a la torre más cercana, verá que funciona, siempre y cuando el enlace enlace los factores en todas las propiedades de comunicación. Es decir, debe considerar qué nivel de señal necesita la radio (teléfono celular) para demodular los datos digitales y obtener información. Más allá de la ganancia analógica (antena, amplificadores, etc.), tiene ganancia digital a través de cosas como la codificación de control de errores (es decir, la ganancia de codificación) y técnicas de modulación robustas como OFDM (el estándar para LTE y el futuro). Las técnicas de acceso múltiple (CDMA, TDMA) y MIMO también contribuyen a esto. Si observas los "estándares de generación" como 3G y 4G, verás en qué punto del protocolo las cosas se complican más. Todo esto hace que las redes celulares funcionen.

En las industrias móviles ha habido un gran impulso de contratación para contratar ingenieros de antenas para diseñar antenas que funcionen para teléfonos delgados. Uno de los desafíos más difíciles que enfrentan las personas ahora es que los teléfonos celulares necesitan muchas antenas que se acoplen y se comuniquen en las mismas bandas. Por lo tanto, debe poder integrar múltiples radios y antenas en una pequeña plataforma y asegurarse de que todo funcione. Cuando no lo haces bien, obtienes el iPhone 4 / 4S ... :-)

Hace mucho tiempo, cuando las antenas eran largas, había escasez de torres celulares y las que estaban allí eran cortas. Hoy en día las frecuencias han cambiado, las torres de telefonía móvil se han vuelto más poderosas (más altas y más eficientes) y la tecnología en los teléfonos ha aumentado.

Los teléfonos celulares más antiguos en su mayoría utilizaban antenas monopolares tradicionales, que (básicamente) consisten en un cable recto con requisitos de longitud específicos (según lo indique usted).

Algunos teléfonos celulares modernos usan antenas de parche de microstrip. Este tipo de antena se obtiene diseñando estratégicamente ciertas figuras (como cuadrados u otras) e imprimiéndolas en una placa de circuito impreso (PCB), generalmente con un plano de tierra en la cara opuesta (vea por qué esto funciona here ). Esto permite que la antena se integre con el resto de los circuitos del teléfono móvil y se ajuste dentro de la carcasa.

El tipo de antena más común en los teléfonos celulares modernos parece ser la antena plana invertida F (PIFA), que es un tipo especial de monopolo en un formato compacto de microcinta (parche).

  

En los teléfonos celulares modernos, todas las antenas están dentro del estuche

Claramente no es el caso. El iPhone, por ejemplo, es famoso por sus bandas de antena visibles. Lo mismo para muchos otros teléfonos también. Los más nuevos hacen todo lo posible para ocultar sus bandas de antena, haciéndolos menos visibles.