IT202000016975A1 - Dispositivo di antenna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?DISPOSITIVO DI ANTENNA?

La presente invenzione ? relativa ad un dispositivo di antenna. Preferibilmente, la presente invenzione ? relativa ad un dispositivo di antenna 5G provvisto di un almeno un involucro di protezione sagomato a forma di pinna di squalo ed installabile in un veicolo, convenientemente un veicolo a motore, quale ad esempio un autoveicolo ossia un automobile o un qualsiasi veicolo similare; cui la trattazione che segue far? esplicito riferimento senza per questo perdere in generalit?.

Sono noti dispositivi di antenna cosiddetti a pinna di squalo in quanto sono provvisti di involucri esterni di protezione sagomati a forma di pinna di squalo, che sono fissati stabilmente sugli autoveicoli.

Un dispositivo di antenna a pinna di squalo del tipo sopra citato ? descritto, ad esempio, nella domanda di brevetto n. EP 3 625 847 A1 della Richiedente. Il detto dispositivo di antenna comprende una base di supporto, un involucro interno ed un involucro esterno, entrambi sagomati a pinna di squalo. L?involucro interno ? accoppiato alla base di supporto per delimitare uno spazio interno di alloggiamento, mentre l?involucro esterno ? calzato sull?involucro interno a copertura dello stesso.

Il dispositivo di antenna comprende inoltre un dispositivo elettronico di elaborazione segnale disposto all?interno dell?involucro interno per ricevere/fornire un segnale di antenna, un primo elemento di antenna a forma di semi-guscio disposto sulla porzione superiore dell?involucro interno, ed un secondo elemento di antenna che comprende a sua volta un corpo piastriforme di supporto in materiale elettricamente isolante, che ? disposto su un piano verticale, ed un elemento a spirale che ? disposto sul corpo piastriforme di supporto e comprende una pluralit? di spire concentriche in materiale elettricamente conduttore.

? noto inoltre che attualmente si sta diffondendo da parte dei produttori di veicoli a motore, ad esempio automobili, camion, corriere, etc. ? , l?esigenza di ?connettere? i veicoli sia alle reti/sistemi di comunicazione operanti secondo le tecnologie telefoniche cellulari di quarta generazione cosiddette reti/sistemi di comunicazione 4G, sia alle reti/sistemi di telecomunicazione a banda larga di nuova e ultima generazione, quali in particolare le reti/sistemi di quinta generazione, ossia reti 5G e/o a reti/sistemi di comunicazione LTE (acronimo di Long Term Evolution).

Per soddisfare la suddetta esigenza risulta quindi necessario poter installare all?interno dei dispositivi di antenna a pinna di squalo del tipo sopra citato, delle antenne aggiuntive che siano in grado di comunicare anche con reti/sistemi di quinta generazione, ossia reti 5G, non causino un peggioramento delle prestazioni delle altre antenne gi? presenti nel dispositivo di antenna, ad esempio le antenne operanti nelle bande AM/FM/DAB, e non richiedano modifiche dimensionali degli involucri per permettere la loro installazione. Per quanto riguarda questo ultimo aspetto, lo spazio disponile all?interno delle antenne a pinna di squalo del tipo sopra citato risulta essere particolarmente ridotto ed ha rappresentato ad oggi una criticit? particolarmente rilevante che ad oggi non ? stata completamente superata in modo soddisfacente.

L?obiettivo della presente invenzione ? pertanto quello di fornire un dispositivo di antenna del tipo sagomato a forma di pinna di squalo del tipo sopra citato che sia in grado di comunicare anche con reti/sistemi di comunicazione a larga banda di ultima generazione, in particolare con reti telefoniche cellulari comprendenti anche la rete 5G.

Oggetto della presente invenzione ? quindi quello di mettere a disposizione una soluzione che consenta di raggiungere l?obiettivo sopra indicato.

La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la Figura 1 ? un esploso di un dispositivo di antenna, realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

- la Figura 2 ? una vista prospettica con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato in Figura 1;

- la Figura 3 ? una vista in elevazione laterale con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato in Figura 1;

- la Figura 4 ? una vista posteriore con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato in Figura 1;

- la Figura 5 ? una vista prospettica con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato in Figura 1;

- la Figura 6 ? una vista in elevazione laterale con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato in Figura 1;

- la Figura 7 ? una vista anteriore con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato in Figura 1;

- la Figura 8 ? un esploso di un dispositivo di antenna realizzato secondo una prima variante della presente invenzione;

- la Figura 9 ? una vista prospettica con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna secondo una seconda variante realizzativa;

- le Figure 10 e 11 mostrano altrettante viste in elevazione laterale da bande opposte con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato nella Figura 9;

- la Figura 12 ? una vista dall?alto con parti asportate per chiarezza del dispositivo di antenna mostrato nella Figura 9,

- le Figure 13 e 14 mostrano dei grafici del return loss degli elementi di antenna presenti nel dispositivo di antenna realizzato secondo i dettami della presente invenzione.

La presente invenzione verr? ora descritta in dettaglio con riferimento alle Figure allegate per permettere ad una persona esperta di realizzarla ed utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione ed applicazioni senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate, ma le si deve accordare il pi? ampio ambito protettivo conforme ai principi e alle caratteristiche qui descritte, illustrate e rivendicate.

Con riferimento alle Figure 1-7, con il numero 1 ? indicato nel suo complesso un dispositivo di antenna realizzato secondo la presente invenzione. Il dispositivo di antenna 1 ? strutturato per essere montato su un veicolo a motore (non illustrato), preferibilmente un autoveicolo o similari, preferibilmente accoppiato sul tetto dell?abitacolo dello stesso.

Come mostrato nella Figura 1, il dispositivo di antenna 1 presenta un asse A longitudinale e comprende un coperchio o involucro interno 2 provvisto di una apertura inferiore, ed una base 3 di supporto, che presenta la superficie inferiore atta ad essere fissata sul veicolo, ad esempio al tetto. La base 3 di supporto ? accoppiata stabilmente all?involucro interno 2 in corrispondenza dell?apertura inferiore dello stesso, cos? da realizzare un contenitore di antenna, ad esempio un contenitore di antenna chiuso, che delimita uno spazio interno di alloggiamento di componenti elettrici di antenna, descritti dettagliatamente in seguito.

Preferibilmente, il contenitore di antenna chiuso pu? essere a tenuta stagna per proteggere i componenti elettronici d?antenna disposti al suo interno.

La base 3 di supporto comprende un corpo piastriforme, almeno parzialmente in materiale elettricamente isolante, ad esempio una materiale polimerico (o in zama) o materiali similari, che giace su un piano, preferibilmente orizzontale. La base 3 presenta due superfici maggiori opposte circa piane, e pu? alloggiare centralmente un organo di connessione meccanico 10 inferiore, strutturato per fissare il dispositivo di antenna 1 al veicolo. La base 3 presenta una porzione anteriore circa a forma di cuspide complementare alla forma della porzione anteriore dell?apertura dell?involucro interno 2 e una porzione posteriore opposta.

Il dispositivo di antenna 1 comprende, inoltre, preferibilmente un coperchio o involucro 4 esterno strutturato per essere calzato sull?involucro 2 interno cos? da coprirlo esternamente. Gli involucri interno 2 ed esterno 4 possono essere realizzati in un materiale adatto ad essere attraversato dalle onde radio, ad esempio a base di materiali polimerici o materiali similari, quali resine sintetiche adatte allo scopo sopra indicato. Secondo la preferita forma realizzativa illustrata nella Figura 1, gli involucri interno 2 ed esterno 4 sono sagomati esternamente circa a forma di pinna di squalo.

Per aumentare la comprensione della presente invenzione nella trattazione che segue con piano ?orizzontale? verr? inteso un piano parallelo alla base 3; con piano ?verticale? si intender? un piano ortogonale alla base 3; con ?basso?, in riferimento ad una direzione, si intender? una direzione verso la base 3; con alto in riferimento ad una direzione, si intender? una direzione opposta alla base 3 ossia verso la parte superiore dell?involucro 2; con porzione anteriore in riferimento alla base 3 si intender? la porzione di estremit? della base 3 (mostrata a destra nelle Figure 2 e 3); con porzione posteriore in riferimento alla base 3 si intender? la porzione di estremit? della base 3 opposta alla porzione anteriore (mostrata a sinistra nelle Figure 2 e 3); con piano di mezzeria del dispositivo di antenna 1 si intender? un piano centrale passante per l?asse A ed ortogonale alla base 3.

Con riferimento alle Figure 2 e 3, il dispositivo di antenna 1 comprende un circuito elettronico 5 di elaborazione (mostrato solo schematicamente), che ? disposto nello spazio interno di alloggiamento dell?involucro interno 2 ed ? configurato in modo tale da ricevere/fornire uno o pi? segnali di antenna. Il circuito elettronico 5 di elaborazione pu? comprendere almeno una scheda elettronica 6 disposta in appoggio sulla superficie superiore della base 3 e pu? essere preferibilmente fissata a quest?ultima. La scheda elettronica 6 pu? avere una forma sostanzialmente rettangolare, e supporta una serie di circuiti e componenti elettronici del circuito elettronico 5 (non illustrati in dettaglio), preferibilmente associati ad una serie di bande di frequenza di trasmissione/ricezione prestabilite.

Il circuito elettronico 5 di elaborazione pu? essere configurato in modo tale da eseguire delle elaborazioni analogiche e/o digitali dei segnali di antenna. A questo scopo, il circuito elettronico 5 pu? comprendere almeno un circuito amplificatore (non illustrato) atto ad amplificare il segnale di antenna. Tuttavia, la scheda elettronica 6 potrebbe comprendere in aggiunta o in alternativa, altri circuiti di elaborazione e trattamento del segnale di antenna, quali ad esempio: un circuito di filtraggio (non illustrato) e/o un circuito di equalizzazione (non illustrato) e/o un circuito di modulazione e demodulazione (non illustrato). Le modalit? di elaborazione analogica/digitale eseguite su un segnale di antenna attraverso dei circuiti elettronici sono note e, non essendo l?oggetto principale della presente invenzione, non verranno ulteriormente descritte.

Con riferimento alle Figure 1-7, il dispositivo di antenna 1 comprende, inoltre, un elemento di antenna 7 capacitivo definente almeno un componente capacitivo di antenna, ed almeno un elemento di antenna 12 induttivo definente almeno un componente induttivo di antenna.

L?elemento di antenna 12 induttivo collega elettricamente il circuito elettronico 5 con l?elemento di antenna 7 capacitivo per ricevere/fornire dallo/allo stesso i corrispondenti segnali di antenna. Preferibilmente, gli elementi di antenna 7 e 12 possono essere associati alla ricetrasmissione di segnali nelle bande AM (Amplitude Modulation) e in aggiunta o alternativamente, alla banda di frequenze FM (Frequency Modulation), e in aggiunta o alternativamente alla banda di frequenze DAB (Digital Audio Broadcasting).

Secondo la preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 1-7, l?elemento di antenna 7 induttivo pu? essere preferibilmente realizzato secondo quanto descritto nella domanda Europea di Brevetto EP 3 625 847 A della Richiedente, il cui contenuto (descrizione, rivendicazioni e tavole) si intendono qui completamente incorporati per riferimento. In particolare, come mostrato in Figura 1, l?elemento di antenna 7 induttivo pu? essere convenientemente disposto sulla porzione superiore della superficie esterna dell?involucro 2 interno ed ? sagomato in modo tale da essere adiacente/affacciato alla superficie interna dell?involucro 4 esterno.

Nell?esempio illustrato nelle Figure 2-4, l?elemento di antenna 7 pu? comprendere una pellicola o foglio o lamina sottile in materiale metallico. L?elemento di antenna 7 ha una forma circa rettangolare ed ? ripiegato lungo la sua linea centrale, che attraversa il piano di mezzeria, parallela all?asse longitudinale A, cos? da formare circa un semi-guscio curvo aperto inferiormente.

Il semi-guscio dell?elemento di antenna 7 ha una sezione ortogonale all?asse A sostanzialmente a forma di U rovesciata in modo tale da presentare da bande opposte rispetto al piano verticale di mezzeria del dispositivo d?antenna 1, due lembi laterali 7a e 7b rivolti/orientati verso la base 3 sottostante. Nell?esempio illustrato, l?elemento di antenna 7 presenta due lati inferiori 7c, ciascuno dei quali si estende rettilineo e parallelo all?asse A e costituisce il bordo inferiore di un relativo lembo 7a e 7b. L?elemento di antenna 7 presenta inoltre sull?estremit? longitudinale anteriore e rispettivamente posteriore, due lati 7d e 7e aventi una forma trasversale all?asse A, curvilinea preferibilmente, circa ad U rovesciata.

Secondo una preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 1-7, l?elemento di antenna 12 induttivo ? preferibilmente realizzato secondo quanto descritto nella domanda Europea di Brevetto EP 3 625 847 A della Richiedente, i cui contenuti (descrizione e tavole) si intendono qui completamente incorporati per riferimento.

Come mostrato nella Figura 2, l?elemento di antenna 12 induttivo ? fissato stabilmente sulla scheda elettronica 6 del circuito elettronico 5 e si estende a sbalzo nello spazio interno di alloggiamento dell?involucro 2 circa al disotto dell?elemento di antenna 7. L?elemento di antenna 12 induttivo ? disposto sulla scheda elettronica 6 preferibilmente in corrispondenza dell?estremit? posteriore del dispositivo di antenna 1. L?elemento di antenna 12 ? disposto su un piano verticale parallelo e decentrato, ossia distanziato dal piano verticale di mezzeria. Convenientemente, l?elemento di antenna 12 ? disposto distanziato dal piano verticale di mezzeria ad una distanza tale da essere circa affacciato e adiacente ad una parete laterale verticale dell?involucro 2.

Secondo una preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 1-7, l?elemento di antenna 12 comprende un corpo piastriforme 12a in materiale elettricamente isolante, ad esempio di forma rettangolare, provvisto di almeno una superficie maggiore verticale piana, ed una coppia di elementi a spirale 12b in materiale elettricamente conduttore, disposti complanari uno a fianco all?altro sulla superficie maggiore del corpo piastriforme 12a. Ciascun elemento a spirale 12b comprende una pluralit? di spire che sono distese concentricamente attorno ad un asse comune circa ortogonale alla superficie maggiore e sono complanari tra loro sulla superficie maggiore stessa.

Con riferimento alla Figura 1, l?elemento di antenna 12 ? elettricamente collegato all?elemento di antenna 7 tramite mezzi di collegamento. Secondo una possibile forma realizzativa, mostrata ad esempio in Figura 1, i mezzi di collegamento possono comprendere un connettore 22 a tenuta stagna, che ? disposto nella porzione intermedia di una parete laterale dell?involucro 2 tra la porzione superiore dell?involucro 2 che supporta l?elemento di antenna 7 e la porzione inferiore collegata alla base 3. Secondo la preferita forma realizzativa, il connettore 22 pu? essere preferibilmente realizzato secondo quanto descritto nella domanda Europea di Brevetto EP 3 625 847 A della Richiedente, il cui contenuto (descrizione, rivendicazioni e tavole) si intendono qui completamente incorporati per riferimento.

Secondo una preferita forma realizzativa mostrata in Figura 1, il dispositivo di antenna 1 comprende inoltre una coppia di elementi di antenna 15 e 16 in materiale elettricamente conduttore che sono disposti sulla scheda elettronica 6 in corrispondenza delle estremit? assiali opposte della stessa. Secondo la preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 1-5, gli elementi di antenna 15 e 16 sono convenientemente delle antenne telefoniche configurate per operare secondo tecnologia telefonica cellulare 5G. In particolare, gli elementi di antenna 15 e 16 del dispositivo di antenna 1 realizzato secondo quanto sopra descritto sono atti ciascuno a comunicare selettivamente nelle seguenti bande di frequenza associate alla funzione 5G: 617-960 MHz, 1427-1511 MHz, 1710-2170 MHz, 2300-2400 MHz, 2496-2690 MHz, 3300-4200 MHz, 4400-5000MHz.

L?elemento di antenna 15 ? convenientemente disposto sulla scheda elettronica 5 in corrispondenza dell?estremit? posteriore della base 3 e si estende a sbalzo dalla stessa in modo tale da prolungarsi verso l?alto. L?elemento di antenna 15 ? elettricamente collegato al circuito elettronico 5 per scambiare con lo stesso i segnali di antenna in ricezione e/o in trasmissione.

Con riferimento alle Figure 2 e 3, l?elemento di antenna 15 ? costituito da due rami 15a e 15b. Un primo ramo 15a comprende un corpo piastriforme di forma allargata che si estende a sbalzo dalla scheda elettronica 5 cos? da prolungarsi verso l?alto, ossia verso l?elemento di antenna 7. Il corpo piastriforme del primo ramo 15a giace su un piano che ? circa trasversale, preferibilmente ortogonale, alla base 3, ? parallelo all?asse A ed ? decentrato rispetto al piano di mezzeria del dispositivo di antenna 1.

Come mostrato in Figura 4, il primo ramo 15a ? preferibilmente disposto distanziato dal piano verticale di mezzeria in modo tale da essere circa affacciato alla superficie interna della parete laterale verticale dell?involucro 2 opposta all?elemento di antenna 12. Preferibilmente, il corpo piastriforme del primo ramo 15a ? disposto circa al disotto del lembo 7b ed ? circa complanare allo stesso.

Secondo una preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 1-4, il corpo piastriforme del primo ramo 15a ha una forma circa poligonale e presenta una porzione inferiore fissata sulla scheda elettronica 5 ed una porzione superiore che si estende verso l?elemento di antenna 7 rimanendo adiacente all?elemento di antenna 7 senza essere a contatto con lo stesso.

Secondo una preferita forma realizzativa esemplificativa, la porzione inferiore del primo ramo 15a si estende a sbalzo dalla scheda elettronica 5 rimanendo circa complanare al lato 7c del lembo 7b laterale al disotto dello stesso. Come mostrato nella Figura 4, la porzione superiore del primo ramo 15a ? leggermente ripiegata rispetto alla porzione inferiore verso l?interno ossia verso il piano di mezzeria in modo tale da rimanere circa parallela ed affacciata alla superficie interna del lembo 7b laterale.

Con riferimento alle Figure 3 e 4, il secondo ramo 15b ? formato da un corpo nastriforme avente cio? la forma di una piattina o striscia rettangolare allungata, che si estende a sbalzo da un bordo laterale posteriore del primo ramo 15a cos? da prolungarsi nello spazio interno dell?involucro 2 al disopra della porzione posteriore della base 3 verso l?involucro interno 2 stesso e presenta l?estremit? superiore sagomata circa a forma di U rovesciata che ? posizionata adiacente al lato 7e posteriore dell?elemento di antenna 7.

Secondo una preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 3 e 4, il corpo nastriforme del secondo ramo 15b giace su un piano circa trasversale all?asse A e presenta l?estremit? superiore a forma di U rovesciata, il cui segmento terminale piegato si prolunga verso il basso in modo tale da rimanere parallelo ed affacciato al lembo 7a dell?elemento di antenna 7 opposto al corpo piastriforme.

Secondo una forma realizzativa esemplificativa, l?estremit? superiore ripiegata ad U del secondo ramo 15b ha circa il medesimo profilo di curvatura del lato 7e dell?elemento di antenna 7 ed ? disposto adiacente al lato 7e ad una certa distanza dallo stesso.

Per quanto riguarda l?elemento di antenna 16, esso ? disposto sulla scheda elettronica 5 in corrispondenza dell?estremit? anteriore della base 3 e si estende a sbalzo dalla stessa in modo tale da prolungarsi verso l?alto. Come mostrato nelle Figure 5-7, l?elemento di antenna 16 ? elettricamente collegato al circuito elettronico 5 per scambiare con lo stesso i segnali di antenna in ricezione e trasmissione.

L?elemento di antenna 16 ? costituito da due rami 16a e 16b. Un primo ramo 16a comprende un corpo piastriforme che si estende a sbalzo dalla scheda elettronica 5 cos? da prolungarsi verso l?alto, ossia verso l?elemento di antenna 7. Il corpo piastriforme del primo ramo 16a giace su un piano che ? circa trasversale, preferibilmente ortogonale alla base 3, ? parallelo all?asse A ed ? disposto dalla parte opposta del primo ramo 15a dell?elemento di antenna 15 rispetto al piano verticale di mezzeria del dispositivo di antenna 1. In particolare, il corpo piastriforme del primo ramo 16a ? decentrato rispetto al piano verticale di mezzeria del dispositivo di antenna 1. Il primo ramo 16a ? preferibilmente distanziato dal piano verticale di mezzeria in modo tale da essere circa affacciato ad una parete laterale verticale dell?involucro 2 opposta alla parete laterale dell?involucro 2 stesso che risulta essere affacciata al primo ramo 15a dell?elemento di antenna 15.

Come mostrato nelle Figure 5-7, preferibilmente, il corpo piastriforme del primo ramo 16a ? disposto circa al disotto del lembo 7a dell?elemento di antenna 7 ed ? circa complanare allo stesso. Secondo una preferita forma realizzativa, il corpo piastriforme ha una forma circa poligonale e si estende a sbalzo dalla scheda elettronica 5 rimanendo circa complanare al lato 7c del lembo 7a laterale e presenta un bordo superiore sostanzialmente orizzontale disposto al disotto ed adiacente al lato 7c del lembo 7a dell?elemento di antenna 7.

Il secondo ramo 16b ? formato da un corpo nastriforme avente cio? la forma di una piattina o striscia rettangolare allungata che si estende a sbalzo da un bordo laterale anteriore del primo ramo 16a cos? da prolungarsi nello spazio al disopra della porzione anteriore della base 3 verso la parte superiore dell?involucro interno 2 e presenta l?estremit? superiore sagomata circa a forma di U rovesciata che ? posizionata adiacente al lato 7d anteriore dell?elemento di antenna 7.

Secondo una preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 5-7, il corpo nastriforme del secondo ramo 16b presenta un tratto inferiore che si estende verticalmente rimanendo a fianco del bordo anteriore del corpo nastriforme e un tratto superiore ripiegato ad U attorno all?asse A in modo tale da seguire circa il profilo del lato 7d cos? da avere il segmento di estremit? che si prolunga verso il basso in modo tale da rimanere affacciato ed adiacente al lembo 7b dell?elemento di antenna 7.

Il corpo piastriforme dei primi rami 15a e 16a degli elementi di antenna 15 e 16 ? associato alla banda delle basse frequenze, e il corpo nastriforme dei secondi rami 15b e 16b degli elementi di antenna 15 e 16 ? associato alla banda delle alte frequenze.

La Richiedente ha trovato che il posizionamento degli elementi di antenna 15 e 16 sagomati secondo la geometria sopra descritta, in posizioni immediatamente adiacenti alle estremit? opposte, ossia ai lati 7d e 7e dell?elemento di antenna 7 ha l?effetto tecnico di ampliare le bande in bassa ed alta frequenza rimanendo contestualmente al disotto della soglia limite (? 6 dB) in modo tale da coprire le bande frequenza previste dalla comunicazione telefonica 5G.

Per quanto riguarda il funzionamento degli elementi di antenna 15 e 16 ? opportuno precisare che il ramo nastriforme 15b e 16b ha l?effetto tecnico di incidere sulla risonanza pi? profonda della prima banda di frequenza (compresa tra 617 e 960 MHz) a circa 900 MHz.

Per quanto riguarda invece l?elemento di antenna 15a e 16a di forma allargata piastriforme, esso ha l?effetto tecnico di incidere sulle risonanze a frequenza pi? alta, a partire da circa 1700 MHz.

Il corpo nastriforme di ciascun elemento di antenna 15 e 16 sopra descritto ha quindi l?effetto tecnico di assicurare un accoppiamento capacitivo fra l?elemento di antenna 15, 16 e l?elemento di antenna 7. Inoltre, la distanza tra il secondo ramo 15b e 16b e l?estremit? adiacente dell?elemento di antenna 7 ? dimensionata in modo tale da garantire, da un lato, l?adattamento di impedenza dell?elemento di antenna 15 o 16 (antenna telefono) e dall?altro non causare un accoppiamento eccessivo con il secondo ramo dell?altro elemento di antenna 16 o 15.

Il posizionamento degli elementi di antenna 15 e 16 in posizioni decentrate ed assialmente opposte ha l?effetto tecnico di massimizzare la distanza tra gli stessi, con un ingombro estremamente limitato nell?involucro. In particolare, la forma del corpo nastriforme degli elementi di antenna 15 e 16 consente di aumentare la lunghezza dei secondi rami 15b e 16a all?interno dell?involucro 2 senza aumentare la dimensione dello stesso (la sua altezza). La lunghezza del secondo ramo 15b e 16b determina la frequenza di risonanza.

? opportuno precisare inoltre che l?altezza interna massima del contenitore 2 a disposizione dell?antenna pu? essere di circa 53mm sulla parte posteriore e di 42 mm sulla parte anteriore. In questo caso la Richiedente ha trovato che per raggiungere una frequenza di risonanza minore di 1 GHz ? necessario allungare il ramo 15b o 16b degli elementi di antenna 15 e 16. Dato quindi che non ? possibile uno sviluppo verticale del corpo nastriforme viene ripiegato verso il basso formando una U rovesciata.

A questo proposito le Figure 13 e 14 mostrano ciascuna due grafici del return loss, in cui il grafico o curva RL1 indica il return loss (nell?asse delle ordinate) dell?elemento di antenna 15 e rispettivamente 16, accoppiato in modo capacitivo all?elemento di antenna 7 nelle diverse bande di frequenza (riportate nell?asse delle ascisse); il grafico o curva RL2 indica invece il return loss di una diversa configurazione circuitale in cui l?elemento di antenna 15 e rispettivamente l?elemento di antenna 16 non sono accoppiati all?elemento di antenna 7 capacitivo.

In particolare, nelle Figure 13 e 14, le colonne grigie corrispondono a rispettive bande di frequenze prestabilite associate alla funzione 5G, che sono le seguenti: 617-960, 1427-1511, 1710-2170, 2496-2690, 3300-4200, 4400-5000 MHz.

La comparazione dei grafici RL1 ed RL2 nella Figure 13 e 14 dimostra che l?elemento di antenna 15 e rispettivamente l?elemento di antenna 16 e l?accoppiamento capacitivo tra ciascuno di quest?ultimi e l?elemento di antenna 7 ha l?effetto tecnico di causare una riduzione del return loss all?interno di tutte le suddette bande.

In particolare, la curva RL2 mostrata nella Figura 13 ? stata ottenuta dalla Richiedente tramite un primo test di laboratorio eseguito su una prima configurazione circuitale di antenna, in cui ? presente solo l?elemento di antenna 15 e rispettivamente solo l?elemento di antenna 16 ed ? assente l?elemento di antenna 7.

La curva RL2 ? indicativa del fatto che in assenza dell?elemento di antenna 7, si verifica un rapido incremento del return loss con il superamento del limite massimo di accettabilit? (-6 dB) in alcune bande quali in particolare, nelle bande comprese tra: 617-960 MHz (primo riquadro), 1427-1511 MHz (secondo riquadro) e l?inizio della banda 1710 MHz (terzo riquadro).

Il grafico RL1 dimostra invece che l?accoppiamento capacitivo di ciascun elemento di antenna 15 e 16 con l?elemento di antenna 7 determina un ampliamento del return loss nella prima banda (617-960 MHz) grazie in particolare all?accoppiamento capacitivo che si forma fra l?elemento nastriforme 15b e l?elemento di antenna 7. Analogamente, l?accoppiamento capacitivo fra l?elemento elemento piastriforme 15a o 16a e l?elemento di antenna 7 determina uno spostamento della frequenza verso le frequenze pi? basse ossia verso l?inizio della banda di risonanza associato all?elemento 15a o 16a stesso. In particolare, si evidenzia che nella banda di frequenza compresa tra 1427-1511 MHz, il return loss (RL1) ha un valore accettabile inferiore cio? al limite massimo di accettabilit? (- 6 dB).

Lo stesso effetto tecnico si ottiene anche per la banda di frequenza che inizia a 1710 MHz per l?elemento di antenna 15 e 16 in cui l?interazione capacitiva con l?elemento di antenna 7 adatta l?impedenza dell?antenna tra 1700 e 2000 MHz consentendo di raggiungere le prestazioni richieste nella comunicazione 5G.

Per quanto riguarda invece le frequenze maggiori dei 2 GHz (dal quarto riquadro grigio in poi) la Richiedente ha trovato che l?elemento di antenna 15 e l?elemento di antenna 6 presenta un return loss adeguato anche in assenza dell?elemento di antenna 7.

La Richiedente ha inoltre trovato che l?effetto dell?accoppiamento capacitivo tra l?elemento di antenna 15 o l?elemento di antenna 16 avente un?altezza misurata rispetto alla scheda elettronica 6 di circa 38mm e l?elemento di antenna 7 consente di ridurre la frequenza di risonanza. Infatti a parit? di altezza dell?elemento di antenna 15 o 16, la presenza dell?elemento di antenna 7 consente di ottenere una frequenza di risonanza pi? bassa.

Con riferimento alle Figure allegate, gli elementi di antenna 15 e 16 possono essere costituiti ciascuno da una lamina sottile in materiale elettricamente conduttore, preferibilmente materiale metallico, ritagliata e piegata in modo tale da ricavare i rispettivi primo ramo e secondo ramo. Resta tuttavia inteso che la presente invenzione non ? limitata all?uso di lamine sottili in metallo ma pu? comprendere, in alternativa, dei film o pellicole in materiale metallico, oppure degli strati in materiale elettricamente conduttore depositati su schede di supporto in materiale elettricamente isolante (PCB) sagomate secondo la forma dei primi e secondi rami.

Secondo la preferita forma realizzativa mostrata nelle Figure 1-7, il dispositivo di antenna 1 comprende, inoltre, preferibilmente un telaio di supporto 19 che ? disposto in appoggio sulla scheda elettronica 5 in corrispondenza della porzione posteriore della base 3 ed ? strutturato per supportare l?elemento di antenna 15; ed un telaio di supporto 20 che ? disposto in appoggio sulla scheda elettronica 5 in corrispondenza della porzione anteriore della base 3 ed ? strutturato per supportare l?elemento di antenna 16.

Il telaio di supporto 19 comprende un corpo scatolato traforato in materiale elettricamente isolante e di forma sostanzialmente parallelepipeda, che ? disposto decentrato rispetto al piano di mezzeria in modo tale da essere posizionato dalla parte opposta rispetto all?elemento di antenna 12. Il corpo scatolato ? aperto su un lato affacciato al corpo piastriforme 12a dell?elemento di antenna 12, e presenta, sul lato opposto, una prima parete verticale 19a traforata che supporta stabilmente il corpo piastriforme del primo ramo 15 dell?elemento di antenna 15 ed ? affacciata alla parete laterale dell?involucro 2. La prima parete 19a ? circa rettangolare ed ? circa parallela all?asse A.

Preferibilmente, sulla prima parete 19a verticale possono essere previsti degli elementi di fissaggio 19b, ad esempio delle porzioni ad L nelle quali si innestano i bordi del corpo piastriforme del primo ramo 15a per trattenerlo stabilmente ancorato al telaio di supporto 19.

Il corpo scatolato presenta inoltre una seconda parete 19c verticale traforata che ? circa trasversale all?asse A in modo tale da essere affacciata alla parete posteriore dell?involucro 2 e supporta il secondo ramo 15b. Nell?esempio illustrato il secondo ramo 15b ? piano ed ? disposto sulla parete posteriore in modo tale da essere disteso sullo stesso ossia complanare. Nell?esempio illustrato il corpo scatolato presenta inoltre una terza parete traforata 19d verticale opposta alla seconda parete e trasversale all?asse A.

Con riferimento alle Figure 2 e 5, il telaio di supporto 20 comprende un corpo scatolato traforato in materiale elettricamente isolante e di forma sostanzialmente parallelepipeda, che ? disposto decentrato rispetto al piano di mezzeria in modo tale da essere posizionato dalla parte opposta rispetto al telaio scatolato 19. Il corpo scatolato del telaio 20 presenta, su un lato affacciato alla parete laterale dell?involucro 2, una prima parete 20a verticale traforata che supporta stabilmente il corpo piastriforme del primo ramo 16a. Preferibilmente, sulla prima parete 20a verticale possono essere previsti degli elementi di fissaggio 20b, ad esempio delle porzioni ad L nelle quali si innestano i bordi del corpo piastriforme del primo ramo 16a. Il corpo scatolato presenta inoltre una seconda parete 20c traforata che ? affacciata alla parete anteriore dell?involucro 2 e supporta il secondo ramo 16b. Preferibilmente, il secondo ramo 16b pu? essere calzato su una cornice di appoggio 20d sagomata ad U rovesciata che si estende ortogonale alla seconda parete 20c lungo il bordo perimetrale esterno della stessa. Sulla cornice di appoggio 20d possono essere predisposti degli elementi di fissaggio 20e, ad esempio delle porzioni ad L innestate lateralmente sul corpo nastriforme per accoppiarlo al telaio 20. Il corpo scatolato pu? inoltre comprendere preferibilmente una terza parete 20d verticale traforata che si estende al disotto dell?elemento di antenna 7 dal lato della prima parete 20a opposto alla seconda parete 20b.

Le pareti traforate dei telai 19 e 20 consentono convenientemente di ridurre l?alterazione dei segnali telefonici o radio trasmessi dagli elementi di antenna 12, 15 e 16 presenti nel dispositivo di antenna 1.

Il funzionamento degli elementi di antenna ? evidente dai grafici delle Figure 13 e 14. In particolar gli elementi di antenna 15 e 16 operano come dei monopoli che irradiano alle bande di frequenze associate all?implementazione delle funzioni telematiche 4G/5G.

Il dispositivo di antenna sopra descritto, grazie alla presenza degli elementi di antenna 15 e 16 e 7 consente di implementare numerose funzioni sia broadcast (AM/FM/DAB) sia telematiche (4G/5G), in uno spazio ridotto. In particolare la sagoma degli elementi di antenne 15, 16 ed il loro posizionamento rispetto all?elemento di antenna 7 consentono anche grazie all?accoppiamento capacitivo sopra descritto di migliorare le performance delle funzioni telematiche associate al 4G/5G, oltre ad essere semplici e quindi economici da realizzare non influenzano le performance delle funzioni broadcast associate alle bande AM/FM/DAB. A questo proposito ? opportuno evidenziare che la riduzione delle dimensioni e degli ingombri all?interno del dispositivo di antenna soddisfa convenientemente i limiti dimensionali, in particolare quello dell?altezza imposto nel settore automobilistico.

Risulta infine chiaro che al dispositivo di antenna sopra descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito della presente invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

La forma realizzativa mostrata nelle Figure 8 e 9 ? relativa ad un dispositivo di antenna 100, che ? simile al dispositivo di antenna 1, e le cui parti componenti verranno contraddistinte, ove possibile, con gli stessi numeri di riferimento che contraddistinguono corrispondenti parti del sistema di collegamento 1. Il dispositivo di antenna 100 mostrato nelle Figure 8 e 9 differisce dal dispositivo di antenna 1 mostrato nelle Figure 1-7, per il fatto che l?elemento di antenna 15 ha una geometria modificata, nella quale il primo ramo 15a ed il secondo ramo 15b dell?elemento di antenna 15 hanno la medesima geometria del primo ramo 16a e rispettivamente del secondo ramo 16b dell?elemento di antenna 16. L?elemento di antenna 15 ? disposto simmetricamente all?elemento di antenna 16 rispetto al piano di mezzeria del dispositivo di antenna 1.

Con riferimento alla Figura 8, l?elemento di antenna 15 ? disposto nella parte posteriore della scheda elettronica 5 in modo tale che la sua porzione da U del secondo ramo 15b si estenda al disotto dell?elemento di antenna 7 rimanendo adiacente allo stesso. Analogamente, l?elemento di antenna 16 ? disposto nella parte anteriore della scheda elettronica 5 in modo tale che la sua porzione da U del secondo ramo 16b si estenda al disotto dell?elemento di antenna 7 rimanendo adiacente allo stesso.

Il dispositivo di antenna 100 mostrato nella Figura 8 differisce inoltre dal dispositivo di antenna 1 mostrato nelle Figure 1-7, per il fatto che il corpo piastriforme del primo ramo 15a e 16a degli elementi di antenna 15 e 16 ? sostanzialmente rettangolare.

Resta inteso che secondo una diversa forma realizzativa semplificata rispetto alle forme realizzative mostrate Nelle Figure 1-8, il dispositivo di antenna 1 o 100 pu? essere privo di uno dei due elementi di antenna 15 e 16. In altre parole, secondo tale variante realizzativa (non illustrata) il dispositivo di antenna 1 o 100 pu? comprendere un singolo elemento di antenna 15 o 16.

La forma realizzativa mostrata nelle Figure da 9 a 12 ? relativa ad un dispositivo di antenna 200, che ? simile al dispositivo di antenna 100, e le cui parti componenti verranno contraddistinte, ove possibile, con gli stessi numeri di riferimento che contraddistinguono corrispondenti parti del sistema di collegamento 1.

Il dispositivo di antenna 200 mostrato nelle Figure da 9 a 12 differisce dal dispositivo di antenna 100 mostrato nella Figura 8 per il fatto di comprendere una coppia di elementi di antenna 7 allineati e distanziati tra loro lungo l?asse A e calzati sulla parte superiore dell?involucro 2 uno a fianco all?altro senza essere a contatto. Ciascun elemento di antenna 7 ? associato a due relativi elementi di antenna 15 e 16 i quali sono disposti sulla scheda elettronica in modo tale da risultare adiacenti rispettivamente al lato 7e e 7d del corrispondente elemento di antenna 7. La forma realizzativa mostrata nelle Figure 9-11 consente di ottenere convenientemente quattro elementi di antenna operanti secondo la tecnologia 5G con un ingombro ridotto all?interno di un medesimo involucro 2. I quattro elementi di antenna 15 e 16 associati alla coppia di elementi di antenna 7, sono decentrati rispetto all?asse A e sono alternativamente posizionati da parti opposte uno rispetto all?altro lungo l?asse A in modo tale da risultare simmetrici rispetto al piano di mezzeria del dispositivo di antenna 200.

Il dispositivo di antenna 200 mostrato nelle Figure da 9 a 12 differisce inoltre dal dispositivo di antenna 100 mostrato nella Figura 8 per il fatto che gli elementi 15 e 16 disposti nella parte centrale della scheda elettronica 5, ossia nello spazio compreso tra i due elementi di antenna 7 consecutivi, presentano i primi rami 15a e 16a orientati uno verso l?altro cos? da essere disposti all?esterno della proiezione del rispettivo elemento di antenna 7 sulla scheda elettronica sottostante, in modo tale da non essere adiacenti al lato 7c dello stesso.

Il dispositivo di antenna 200 mostrato nelle Figure da 9 a 11 differisce inoltre dal dispositivo di antenna 100 mostrato nella Figura 8 per il fatto di comprendere due elementi di antenna 12 induttivi. Un primo elemento induttivo di antenna 12 ? disposto nella parte posteriore della base 3 ed ? posizionato dalla parte opposta del corpo piastriforme del relativo primo ramo 15a dell?elemento di antenna 15 rispetto al piano di mezzeria circa a fianco del primo ramo 16a dell?elemento di antenna 16.

Un secondo elemento di antenna 12 induttivo ? disposto sulla parte anteriore della base 3 ed ? posizionato dalla parte opposta del primo elemento di antenna 12 rispetto al piano di mezzeria. Come mostrato nelle Figure 9-11, il secondo elemento di antenna 12 ? posizionato affacciato e adiacente alla faccia interna posteriore del primo ramo 15a del relativo elemento di antenna 15.

Il dispositivo di antenna 200 ? particolarmente vantaggioso in quanto consente l?impiego di una serie di elementi di antenna per svolgere le funzioni telematiche associate al 4G/5G.

Claims (13)

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Dispositivo di antenna (1)(100)(200) atto ad essere installato su un veicolo a motore, comprendente:

una base di supporto (3) che ? atta ad essere disposta in appoggio sul detto veicolo,

un primo involucro (2) aperto inferiormente che si estende lungo un asse longitudinale (A) ed ? accoppiato inferiormente alla detta base di supporto (3) per delimitare con la stessa uno spazio interno,

una scheda elettronica (6) disposta in appoggio sulla detta base di supporto (3) nel detto spazio interno del detto primo involucro (2),

mezzi elettronici di elaborazione (5) che sono disposti sulla detta scheda elettronica (6) e sono configurati in modo tale da ricevere e fornire uno o pi? segnali di antenna,

un primo elemento di antenna (7) comprendente un corpo piastriforme in materiale elettricamente conduttore di forma circa rettangolare ed allungata, che si estende parallelo al detto asse longitudinale (A) ed ? piegato verso la base di supporto (3) sottostante lungo un piano verticale di mezzeria del detto dispositivo di antenna (1), parallelo al detto asse longitudinale (A) in modo tale da avere una sezione trasversale dal detto asse longitudinale (A) circa ad U rovesciata e formare due lembi laterali (7a) e (7b) ripiegati verso la base (3),

almeno un secondo elemento di antenna (15)(16) in materiale elettricamente conduttore che si estende a sbalzo dalla scheda elettronica (5) in modo tale da prolungarsi verso il detto primo involucro (2), ed ? elettricamente collegato ai detti mezzi elettronici di elaborazione (5) per comunicare detti segnali di antenna,

il secondo elemento di antenna (15)(16) comprende:

un primo ramo (15a)(16a) che ? formato da un corpo piastriforme avente una forma circa poligonale, che giace su un piano che ? trasversale alla detta base di supporto (3), ? circa parallelo al detto asse longitudinale (A) e si estende a sbalzo dalla detta scheda elettronica (5) cos? da prolungarsi verso detto primo elemento di antenna (7) in modo da presentare almeno un lato superiore adiacente allo stesso,

il secondo ramo (15b)(16b) comprende un corpo nastriforme che si estende a sbalzo dalla scheda elettronica (6) cos? da prolungarsi verso detto primo elemento di antenna (7) e presentare una porzione superiore adiacente al primo elemento di antenna (7).

2. Dispositivo di antenna secondo la rivendicazione 1, in cui il detto corpo nastriforme del secondo ramo (15b)(16b) del detto secondo elemento di antenna (15)(16) comprende una piattina o striscia provvista di una porzione superiore, opposta alla detta base (3), avente una forma ad U rovesciata disposta adiacente ed affacciata ad una estremit? assiale (7e)(7d) del detto primo elemento di antenna (7).

3. Dispositivo di antenna secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detto corpo nastriforme del secondo ramo (15b) del detto secondo elemento di antenna (15)(16) ha una forma piana e giace su un piano trasversale a detto asse longitudinale (A).

4. Dispositivo di antenna secondo la rivendicazione 2, in cui la porzione superiore del corpo nastriforme del secondo ramo (16b) ? piegato ad U attorno al detto asse longitudinale (A).

5. Dispositivo di antenna secondo la rivendicazione 2, in cui la curvatura della porzione superiore piegata ad U del corpo nastriforme del secondo ramo (15b)(16b) corrisponde circa al profilo della sezione trasversale ad U dell?estremit? (7e)(7d) detto primo elemento di antenna (7).

6. Dispositivo di antenna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto corpo piastriforme del primo ramo (15a)(16a) del detto secondo elemento di antenna (15)(16) ? disposto sulla detta scheda elettronica (6) circa complanare ad un lembo (7a)(7b) del detto elemento di antenna (7) in una posizione decentrata rispetto al detto piano di mezzeria.

7. Dispositivo di antenna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente una coppia di secondi elementi di antenna (15)(16) disposti rispettivamente sulla porzione posteriore e rispettivamente anteriore della detta base (3).

8. Dispositivo di antenna secondo la rivendicazione 7, in cui detti secondi elementi di antenna (15)(16) sono disposti da bande opposte rispetto al detto piano di mezzeria.

9. Dispositivo di antenna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente almeno un telaio di supporto (19)(20) che ? disposto sulla detta scheda elettronica e comprende un corpo scatolato; detto secondo elemento (15)(16) essendo disposto in appoggio sul detto corpo scatolato.

10. Dispositivo di antenna secondo la rivendicazione 9, in cui detto corpo scatolato del detto telaio di supporto (19)(20) ? traforato.

11. Dispositivo di antenna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto secondo elemento di antenna (15)(16) ? atto a comunicare a scelta nelle seguenti bande di frequenza associate alla funzione 5G: 617-960 MHz, 1427-1511 MHz, 1710-2170 MHz, 2300-2400 MHz, 2496-2690 MHz, 3300-4200 MHz, 4400-5000MHz.

12. Dispositivo di antenna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente almeno un terzo elemento di antenna (12)(13) definente almeno un elemento induttivo di antenna, che ? disposto nel detto spazio interno di alloggiamento dell?involucro interno (2) ed ? strutturato per collegare elettricamente il detto primo elemento di antenna (6)(8) ai detti mezzi elettronici di elaborazione segnale (5) per ricevere/fornire detto segnale di antenna, detto terzo elemento di antenna (12)(13) comprendendo:

un corpo piastriforme di supporto (14) in materiale elettricamente isolante, che ? disposto su un piano verticale circa ortogonale alla detta base di supporto (3), ed almeno un elemento a spirale (15) che ? disposto su una superficie maggiore verticale del detto corpo piastriforme di supporto (14) e comprende una pluralit? di spire in materiale elettricamente conduttore, che sono distese concentricamente attorno ad un primo asse (B) comune circa ortogonale alla detta superficie maggiore verticale del detto corpo piastriforme di supporto (14), complanari tra loro sulla superficie stessa, dette spire si estendono sulla superficie maggiore verticale in modo tale da occupare un?area progressivamente crescente;

detto secondo elemento di antenna (15)(16) essendo disposto sulla detta scheda elettronica in una posizione opposta al detto terzo elemento di antenna rispetto al piano di mezzeria.

13. Dispositivo di antenna secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente una coppia di primi elementi di antenna (7) disposti allineati uno di seguito all?altro parallelamente al detto asse longitudinale (A) e due coppie di secondi elementi di antenna (15)(16) in cui ciascuna coppia di secondi elementi di antenna sono disposti sulle estremit? longitudinali opposte del relativo primo elemento di antenna (7).