ITMI20081206A1

ITMI20081206A1 - QUAD ANTENNA

Info

Publication number: ITMI20081206A1
Authority: IT
Inventors: Maurizio Stasolla
Original assignee: Maurizio Stasolla
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-01
Also published as: WO2010001337A3; WO2010001337A2

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: ANTENNA QUAD Description of the industrial invention entitled: QUAD ANTENNA

Campo deH’invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad una antenna Quad. The present invention refers to a Quad antenna.

Stato della tecnica State of the art

Lo stato della tecnica enumera un elevato tipologie dì antenne. The state of the art lists a large number of types of antennas.

Pochissime hanno delle prestazioni ottimali e comunque, se sono ottimizzate, lo sono in determinate caratteristiche mentre nelle restanti risultano carenti prevalentemente per i limiti tecnologici raggiunti dalla tecnica nota. Very few have optimal performance and in any case, if they are optimized, they are so in certain characteristics while in the rest they are lacking mainly due to the technological limits reached by the known art.

Per esempio, nelle bande di frequenza superiori al Ghz, esistono delle soluzioni a guadagno elevatissimo, ma che introducono un altissimo livello di direttività, tanto che per raggiungere un target mobile si è obbligati a fare uso di sistemi di inseguimento del target. Questo problema è comune alle parabole o alle antenne di tipo yagi. Infatti per ottenere un alto guadagno in una direzione di ottengono antenne altamente direzionali che trovano impiego soprattutto nei collegamenti punto-punto fissi come accade per i ponti radio. For example, in the frequency bands above Ghz, there are very high gain solutions, but which introduce a very high level of directivity, so much so that to reach a mobile target one is obliged to make use of target tracking systems. This problem is common to parabolas or yagi-type antennas. In fact, in order to obtain a high gain in one direction, highly directional antennas are obtained which are used above all in fixed point-to-point connections such as radio links.

Agli antipodi delle antenne direzionali vi sono le antenne omnidirezionali che hanno uno scarso guadagno, ma che permettono invece collegamenti multi-punto. At the antipodes of directional antennas are omnidirectional antennas which have low gain, but which instead allow multi-point connections.

Tra le migliori soluzioni tecnologiche vale la pena annoverare quelle che si basano sui cosiddetti array di antenne. Questa tecnologia supera i noti problemi di attenuazione che soffrono le trasmissioni ad alta frequenza. Un’antenna Quad è un antenna a dipolo ripiegato (folded-dipole) a quattro bracci rettilinei in serie tra loro, ciascuno dimensionato ad un quarto di lunghezza d’onda (λ/4) disposti a formare un Quadrato o un rombo aperto in corrispondenza di un vertice. In altre parole da un rombo conduttivo geometricamente richiuso se aperto in un angolo e se ai due capi così ottenuti si collega un generatore a radiofrequenza (RF), il rombo risuona creando così un carico fortemente induttivo esattamente come una spira di solenoide sostanzialmente schiacciata su 4 spigoli. Among the best technological solutions it is worth mentioning those based on so-called antenna arrays. This technology overcomes the known attenuation problems that high frequency transmissions suffer. A Quad antenna is a folded-dipole antenna with four straight arms in series with each other, each sized to a quarter wavelength (λ / 4) arranged to form a Square or an open rhombus in correspondence of a vertex. In other words, from a geometrically closed conductive rhombus if opened in a corner and if a radiofrequency (RF) generator is connected to the two ends thus obtained, the rhombus resonates thus creating a strongly inductive load exactly like a solenoid coil substantially crushed on 4 edges.

Per comodità si farà riferimento nel seguito a rombi intendendosi compresi Quadrilateri di qualunque forma. For convenience reference will be made hereinafter to rhombuses, meaning quadrilaterals of any shape included.

Alcuni array sono noti con l’acronimo anglosassone Hybrid Quad Antennas, che comprendono una coppia di antenne Quad connesse l’una all’altra per gli estremi aperti cioè accostate reciprocamente per un vertice in modo da avere una diagonale giacente su una stessa retta, in modo da giacere in un medesimo piano. Dunque si conoscono applicazioni con due antenne Quad in parallelo. Tale soluzione consente di ottenere una bassa impedenza in uscita, ma la potenza totale si divide in ciascuna delle due antenne. Il guadagno tipico di questo tipo di antenna è equivalente a quella di una Yagi a 10 elementi, quindi nell’ordine degli 8-9 dB. Some arrays are known with the Anglo-Saxon acronym Hybrid Quad Antennas, which include a pair of Quad antennas connected to each other by the open ends that is, mutually approached by a vertex so as to have a diagonal lying on the same straight line, in so as to lie in the same plane. Therefore applications with two Quad antennas in parallel are known. This solution allows to obtain a low output impedance, but the total power is divided in each of the two antennas. The typical gain of this type of antenna is equivalent to that of a 10-element Yagi, therefore in the order of 8-9 dB.

Un’altra soluzione nota consta nel porre in serie due coppie di antenne Quad tra loro in parallelo, realizzando un doppio-otto, in cui cioè tutti i rombi sono accostati avendo una diagonale giacente su una stessa retta. La connessione con un generatore RF è realizzata nella zona centrale, in corrispondenza del parallelo delle due coppie di antenne Quad, analogamente a quanto avviene nelle antenne Quad. Another known solution consists in placing two pairs of Quad antennas in series in parallel with each other, creating a double-eight, in which all the rhombuses are juxtaposed having a diagonal lying on the same straight line. The connection with an RF generator is made in the central area, in correspondence with the parallel of the two pairs of Quad antennas, similarly to what happens in the Quad antennas.

La tecnica nota insegna che la realizzazione di simili antenne Quad in cui i diversi rombi si susseguono a formare il doppio-otto genera una tipica configurazione stretta e allungata, poiché ciascun rombo è accostato ad un altro per un vertice. In particolare i rombi mediali trovano un primo rombo accostato in un primo vertice ed un secondo rombo accostato in un secondo vertice, per cui, ad ogni chiusura di ciascun rombo i due rami del conduttore che formano l’antenna si sovrappongono incrociandosi, per meglio comprendere tale aspetto si guardi la figure 1. The known art teaches that the realization of similar Quad antennas in which the different rhombuses follow one another to form the double-eight generates a typical narrow and elongated configuration, since each rhombus is approached to another by a vertex. In particular, the medial rhombuses find a first rhombus approached in a first vertex and a second rhombus approached in a second vertex, so that, at each closure of each rhombus, the two branches of the conductor that form the antenna overlap each other, to better understand this aspect, see figure 1.

Dunque, un’antenna Quad doppia o a doppio-otto non è piana. Therefore, a double or double-eight Quad antenna is not flat.

In particolare si nota, come nelle antenne della tecnica nota il segnale positivo, anche detto segnale del polo caldo, è connesso ad un conduttore che si estende a formare una porzione di un otto e una porzione dell’altro otto, dunque il segnale viene diviso tra le due coppie di Quad che formano il doppio-otto, per cui la potenza complessiva risulta ripartita tra le due coppie di Quad. Se queste giacciono sullo stesso piano i segnali si sommano vettorialmente, invece se giacciono su piani ortogonali allora si hanno due segnali dimezzati in potenza che si irradiano in direzioni ortogonali fra loro, un sistema utile per ottenere una efficiente omnidirezionalità. In particular, it is noted, as in the antennas of the known art the positive signal, also called the hot pole signal, is connected to a conductor that extends to form a portion of an eight and a portion of the other eight, therefore the signal is divided between the two pairs of Quads that form the double-eight, so the overall power is divided between the two pairs of Quads. If these lie on the same plane the signals add up vectorially, instead if they lie on orthogonal planes then there are two signals halved in power that radiate in orthogonal directions to each other, a useful system for obtaining an efficient omnidirectionality.

Vale la pena osservare ulteriormente che nelle antenne Quad doppie e a doppio-otto la circolazione della corrente risulta invertita tra due rombi consecutivi, per permettere al flusso elettromagnetico generato da ciascun rombo di concatenarsi con i rombi adiacenti. It is worth further observing that in the double quad and double-eight antennas the circulation of the current is reversed between two consecutive rhombuses, to allow the electromagnetic flux generated by each rhombus to concatenate with the adjacent rhombuses.

Secondo la figura 2, è noto l’impiego di direttori assiali-concentrici con un’antenna Quad, che è quella a cui è connesso il cavo di alimentazione ed un elemento riflettente che è l’ultimo direttore di dimensioni maggiorate. I direttori aumentano contemporaneamente il guadagno e la direttività dell’antenna, mentre l’elemento riflettore elimina il lobo posteriore di irradiazione a favore di un maggior guadagno del lobo anteriore. According to figure 2, the use of axial-concentric directors with a Quad antenna is known, which is the one to which the power cable is connected and a reflective element which is the last oversized director. The directors simultaneously increase the gain and the directivity of the antenna, while the reflector element eliminates the rear radiation lobe in favor of a greater gain of the anterior lobe.

Un primo importante problema nelle doppio-otto sta nel fatto che, costruttivamente, bisogna sincerarsi che i conduttori non si tocchino negli incroci, per non cortocircuitare il percorso della corrente all’interno dei diversi rombi. A first important problem in double-eights lies in the fact that, constructively, it is necessary to ensure that the conductors do not touch at the intersections, in order not to short-circuit the path of the current within the different rhombuses.

Inoltre, posto che raddoppiando il numero di antenne Quad si aumenta il guadagno di 3 dB, ma se ne aumenta la direttività, allora è di rilevante interesse massimizzare il guadagno dell’antenna senza imprimere un eccessivo carattere di direttività, e soprattutto contenendo le dimensioni dell’antenna per poterla integrare più facilmente in altri apparati. Furthermore, given that doubling the number of Quad antennas increases the gain by 3 dB, but increases the directivity, then it is of great interest to maximize the gain of the antenna without imparting an excessive directivity character, and above all by limiting the dimensions of the antenna. antenna to be able to integrate it more easily into other devices.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Scopo della presente invenzione è quello di fornire una antenna Quad. E’ oggetto della presente invenzione, conformemente alla rivendicazione 1 , una antenna Quad comprendente un primo rombo ed almeno un secondo rombo accostato al primo per un vertice in modo che una prima diagonale del primo rombo ed una prima diagonale del secondo rombo giacciono su una medesima prima retta ed almeno un terzo rombo accostato al primo rombo per un vertice in modo che una prima diagonale del terzo rombo ed una seconda diagonale del primo rombo giacciono su una seconda retta distinta da detta prima retta; essendo i rombi collegati galvanicamente direttamente o indirettamente reciprocamente. Un’antenna secondo il presente trovato comprende una pluralità di elementi ricetrasmittenti, quali rombi e similari, accostati a formare una superficie tozza, cioè avente le dimensioni tra loro confrontabili, cioè non eccedenti oltre un ordine di grandezza l’una rispetto all’altra. The purpose of the present invention is to provide a Quad antenna. The object of the present invention, according to claim 1, is a Quad antenna comprising a first diamond and at least a second diamond approached to the first by a vertex so that a first diagonal of the first diamond and a first diagonal of the second diamond lie on the same first line and at least a third rhombus approached to the first rhomb by a vertex so that a first diagonal of the third rhombus and a second diagonal of the first rhombus lie on a second line distinct from said first line; the rhombuses being galvanically connected directly or indirectly to each other. An antenna according to the present invention comprises a plurality of transceiver elements, such as rhombuses and the like, placed side by side to form a squat surface, that is, having comparable dimensions, i.e. not exceeding one order of magnitude with respect to each other.

Detti rombi possono essere accostati oppure, anche connessi gli uni agli altri, come sarà meglio evidenziato in seguito negli esempi riportati. These rhombuses can be juxtaposed or even connected to each other, as will be better highlighted later in the examples shown.

Secondo un altro aspetto del trovato un’antenna Quad può vantaggiosamente comprendere almeno un elemento rettilineo dimensionato per risuonare con un segnale da ricevere/trasmettere, di materiale conduttore connesso galvanicamente in un vertice; detto elemento rettilineo estendendosi sulla medesima superficie di giacenza definita dall’antenna lungo una bisettrice di un angolo supplementare relativo al vertice a cui è connesso. According to another aspect of the invention, a Quad antenna can advantageously comprise at least one rectilinear element sized to resonate with a signal to be received / transmitted, of conductive material galvanically connected in one vertex; said rectilinear element extending over the same stock surface defined by the antenna along a bisector of an additional angle relative to the vertex to which it is connected.

Vantaggiosamente, un’antenna realizzata in conformità del presente trovato risulta possedere un elevato guadagno ed un elevato grado di omnidirezionalità, risultando particolarmente adatta ad essere stampata come un circuito su una basetta stampabile comprendente almeno uno strato di materiale elettricamente conduttivo. Advantageously, an antenna made in accordance with the present invention has a high gain and a high degree of omnidirectionality, being particularly suitable for being printed as a circuit on a printable base comprising at least one layer of electrically conductive material.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione. Breve descrizione delle Figure The dependent claims describe preferred embodiments of the invention, forming an integral part of this description. Brief description of the Figures

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di una antenna Quad, illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo, con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of a preferred, but not exclusive, embodiment of a Quad antenna, illustrated by way of non-limiting example, with the aid of the accompanying drawing tables in which :

la Fig. 1 rappresenta un’antenna Quad a doppio-otto secondo la tecnica nota (Prior Art); Fig. 1 represents a double-eight Quad antenna according to the known technique (Prior Art);

la Fig. 2 rappresenta l’impiego di direttori e riflettori con un’antenna Quad semplice secondo la tecnica nota; Fig. 2 represents the use of directors and reflectors with a simple Quad antenna according to the known technique;

la Fig. 3a raffigura un’antenna Quad secondo il presente trovato comprendendo una molteplicità di rombi, risonante a 6λ, con in evidenza un particolare nella figura 3b che mostra due vertici contrapposti di relativi due rombi consecutivi che sono accostati senza toccarsi reciprocamente, mentre nella figura 3c è mostrato un particolare in cui due vertici contrapposti di due rombi adiacenti connessi tra loro galvanicamente; la Fig. 4a rappresenta la porzione sinistra dell’antenna di figura 3 con in evidenza il senso di circolazione delle correnti circolanti nell’antenna, mentre la Fig. 4b riporta la schematizzazione di un’onda di corrente sinusoidale che si propaga nell’antenna; entrambe le figure 4a e 4b risultano associate mostrando attraverso le lettere a, b, c, d la propagazione dei quarti d’onda lungo i lati che definiscono ciascun rombo, delineando la perfetta completezza di tutti i quarti d’onda (a,b,c,d) in ciascun rombo presente; Fig.3a depicts a Quad antenna according to the present invention comprising a multiplicity of rhombuses, resonant at 6λ, with a detail in figure 3b showing two opposite vertices of relative two consecutive rhombuses which are approached without touching each other, while in figure 3c shows a detail in which two opposite vertices of two adjacent rhombuses are galvanically connected to each other; Fig. 4a represents the left portion of the antenna in figure 3 highlighting the direction of circulation of the currents circulating in the antenna, while Fig. 4b shows the schematization of a sinusoidal current wave that propagates in the antenna; both figures 4a and 4b are associated showing through the letters a, b, c, d the propagation of the quarter waves along the sides that define each rhombus, outlining the perfect completeness of all the quarter waves (a, b, c, d) in each rhombus present;

la Fig. 5a mostra i piani di polarizzazione risultanti all’interno di ciascun rombo definente l’antenna; Fig. 5a shows the resulting polarization planes within each rhombus defining the antenna;

la Fig. 5b mostra la disattivazione del flusso nei rombi polarizzati ortogonalmente rispetto a tutti gli altri, mediante occlusione con materiale elettroconduttivo; Fig. 5b shows the deactivation of the flux in orthogonally polarized rhombuses with respect to all the others, by occlusion with electroconductive material;

la Fig. 6a mostra un’antenna risonante a 10λ particolarmente estesa parallelamente all’asse di simmetria a; Fig. 6a shows a 10λ resonant antenna particularly extended parallel to the axis of symmetry a;

la Fig. 6b raffigura i piani di polarizzazione dell’antenna raffigurata in figura 3; Fig. 6b depicts the polarization planes of the antenna depicted in figure 3;

la Fig. 7a raffigura un'antenna a doppio-otto con degli elementi rettilinei per l’aumento dell’angolo d’irradiazione misurato in un piano ortogonale a quello in cui giacciono detti elementi rettilinei; Fig. 7a depicts a double-eight antenna with rectilinear elements for increasing the irradiation angle measured in a plane orthogonal to that in which said rectilinear elements lie;

la Fig. 7b riporta, come per le figure 4a e 4b, la schematizzazione di un’onda di corrente sinusoidale che si propaga nell’antenna; entrambe le figure risultano associate mostrando attraverso le lettere a, b, c, d la propagazione dei quarti d’onda lungo i lati che definiscono ciascun rombo e detti elementi rettilinei; Fig. 7b shows, as for figures 4a and 4b, the schematization of a sinusoidal current wave that propagates in the antenna; both figures are associated showing through the letters a, b, c, d the propagation of the quarter waves along the sides that define each rhombus and said rectilinear elements;

la Fig. 8 mostra l’antenna di figura 7a comprendente direttori e riflettori; Fig. 8 shows the antenna of figure 7a comprising directors and reflectors;

le Figg. 9 riportano un esempio, in vista frontale e laterale, in cui un’antenna secondo la figura 3a comprende elementi direttori che le consentono di aumentare il guadagno a scapito della omnidirezionalità; Figs. 9 show an example, in front and side view, in which an antenna according to figure 3a includes director elements that allow it to increase the gain at the expense of omnidirectionality;

le Figg. 10, in fine, mostrano un esempio di realizzazione di un modulo fotovoltaico comprendente un’antenna secondo il presente trovato. Figs. 10, finally, show an example of realization of a photovoltaic module comprising an antenna according to the present invention.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. The same reference numbers and letters in the figures identify the same elements or components.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Detailed description of a preferred embodiment of the invention

Una configurazione di antenna secondo il presente trovato è raffigurata in figura 3a, in cui si vede che a un qualunque rombo, con la sola eccezione di quelli perimetrali, sono connessi o accostati ulteriori rombi rispetto agli spigoli, definendo un’antenna piana giacente in un piano di giacenza. Inoltre, secondo un’altra configurazione preferita, ad un certo rombo, per esempio 11 , vengono accostati o collegati galvanicamente ulteriori rombi in tutti i vertici ed in tutti gli spigoli. An antenna configuration according to the present invention is shown in figure 3a, in which it can be seen that to any rhombus, with the sole exception of the perimeter ones, further rhombuses are connected or approached with respect to the edges, defining a flat antenna lying in a stock plan. Furthermore, according to another preferred configuration, to a certain rhombus, for example 11, further rhombuses are combined or galvanically connected in all the vertices and in all the corners.

Una porzione elementare dell’antenna comprende un primo rombo 11 ed almeno un secondo rombo 12 e/o 14 e/o 16 e/o 18 accostato al primo per un vertice in modo che una prima diagonale del primo rombo 11 ed una prima diagonale del secondo rombo giacciono su una medesima prima retta ed almeno un terzo rombo 12 e/o 14 e/o 16 e/o 18 accostato al primo rombo 11 per un vertice in modo che una prima diagonale del terzo rombo ed una seconda diagonale del primo rombo giacciono su una seconda retta distinta da detta prima retta; essendo i rombi collegati galvanicamente direttamente o indirettamente reciprocamente. An elementary portion of the antenna comprises a first diamond 11 and at least a second diamond 12 and / or 14 and / or 16 and / or 18 approached to the first by a vertex so that a first diagonal of the first diamond 11 and a first diagonal of the second rhombus lie on the same first line and at least a third rhombus 12 and / or 14 and / or 16 and / or 18 approached to the first rhombus 11 for a vertex so that a first diagonal of the third rhombus and a second diagonal of the first rhomb they lie on a second line distinct from said first line; the rhombuses being galvanically connected directly or indirectly to each other.

In particolare, prendendo a riferimento, per esempio, il rombo 11, si vede che oltre ai rombi 12 e 16, sono presenti altri due rombi 14 e 18 adiacenti al rombo 11 nei vertici opposti a due a due ed ulteriori quattro rombi: 13, 15, 17 e 19 gli sono adiacenti relativamente ai quattro spigoli. Al fine di comprendere le caratteristiche di un’antenna secondo il presente trovato è opportuno notare che al centro, in corrispondenza dei morsetti 20 e 21, viene collegata ad un cavo 40 di trasmissione per un segnale RF ricevuto o trasmesso. In particolare, la porzione di conduttore 100 definente l’antenna, di cui fa parte il morsetto 20 si estende interamente in un primo semipiano rispetto l’asse β, mentre la porzione di conduttore 100 di cui fa parte il morsetto 21 si estende interamente in un secondo semipiano rispetto l’asse di simmetria β; le due porzioni connettendosi nei punti 22 e 23. Nel particolare di figura 3b si vede un ingrandimento di due rombi i cui vertici risultano testa a testa senza toccarsi reciprocamente, mentre nel particolare raffigurato in figura 3c si vede che il vertice inferiore del rombo 11 è galvanicamente collegato al vertice superiore del rombo 16. In particular, taking as reference, for example, the rhombus 11, it can be seen that in addition to the rhombuses 12 and 16, there are two other rhombuses 14 and 18 adjacent to the rhombus 11 in the opposite vertices to two by two and a further four rhombuses: 13, 15, 17 and 19 are adjacent to it relative to the four edges. In order to understand the characteristics of an antenna according to the present invention, it should be noted that in the center, at the terminals 20 and 21, it is connected to a transmission cable 40 for a received or transmitted RF signal. In particular, the portion of conductor 100 defining the antenna, of which terminal 20 forms part, extends entirely in a first half plane with respect to the axis β, while the portion of conductor 100 of which terminal 21 forms part extends entirely in a second half plane with respect to the axis of symmetry β; the two portions connecting at points 22 and 23. In the detail of figure 3b you can see an enlargement of two rhombuses whose vertices are head to head without touching each other, while in the detail shown in figure 3c it can be seen that the lower vertex of the rhombus 11 is galvanically connected to the upper vertex of the rhombus 16.

E’ importante notare, con l’aiuto della figura 3c, che i medesimi vertice contrapposti risultano accostati senza toccarsi, cioè disgiunti, in relazione ai due rombi 15 e 17, mentre risultano connessi galvanicamente in relazione ai due rombi 11 e 16. It is important to note, with the help of Figure 3c, that the same opposite vertexes are juxtaposed without touching, that is, disjointed, in relation to the two rhombuses 15 and 17, while they are galvanically connected in relation to the two rhombuses 11 and 16.

Vantaggiosamente, il conduttore 100 che costituisce l’antenna è ripiegato senza sovrapporsi a se stesso, significando che non si corre alcun rischio di cortocircuito e che si possono realizzare antenne su circuito stampato piano senza alcuna necessità di realizzare ponticelli. Advantageously, the conductor 100 which constitutes the antenna is folded without overlapping itself, meaning that there is no risk of a short circuit and that antennas can be made on a flat printed circuit without any need to make jumpers.

Dunque un’antenna secondo il presente trovato risulta piana, poiché non sono necessari incroci del conduttore 100 definente l’antenna. Therefore an antenna according to the present invention is flat, since crossings of the conductor 100 defining the antenna are not necessary.

La circolazione della corrente all’interno dei rombi adiacenti agli spigoli del rombo 11 risulta essere inversa rispetto al rombo 11 , dovendoci essere concordanza col verso di circolazione della corrente nello spigolo comune definito dal conduttore 100. Questo aspetto determina un incremento di prestazione dell’antenna poiché il flusso generato da un qualunque rombo si concatena additivamente con i flussi generati dai rombi adiacenti percorsi da una circolazione opposta della corrente. The circulation of the current inside the rhombuses adjacent to the edges of the rhombus 11 turns out to be inverse with respect to the rhombus 11, since there must be a concordance with the direction of circulation of the current in the common edge defined by the conductor 100. This aspect determines an increase in the performance of the antenna since the flux generated by any rhombus is additively concatenated with the fluxes generated by the adjacent rhombuses crossed by an opposite circulation of the current.

Per cui, in una antenna conforme al presente trovato, sufficientemente estesa, si può osservare che la circolazione della corrente in ciascun rombo risulta rispettare lo schema di una scacchiera. Therefore, in a sufficiently extended antenna according to the present invention, it can be observed that the circulation of the current in each diamond appears to respect the pattern of a chessboard.

La composizione vettoriale del flusso magnetico che si concatena ai rombi è tale per cui una siffatta antenna risulta avere un elevatissimo guadagno a parità di superficie, perché ottimizzata al massimo ed un elevato angolo d’irradiazione, parametri difficilmente conciliabili nelle antenne conosciute. The vector composition of the magnetic flux that concatenates with the rhombuses is such that such an antenna has a very high gain for the same surface area, because it is optimized to the maximum and a high irradiation angle, parameters that are difficult to reconcile in known antennas.

Poiché detta antenna risulta ulteriormente simmetrica rispetto ad un secondo asse a, allora può essere vantaggiosamente analizzata limitatamente ad una sola metà, per esempio, la metà sinistra riportata in figura 3a, fermo restando che può sempre essere realizzata un’antenna comprendente una sola metà, con riferimento a quella in figura 3a, con la necessità di dover successivamente adattare l’impedenza dell’antenna con un balun, noto in sé. Since said antenna is further symmetrical with respect to a second axis a, then it can advantageously be analyzed limited to only one half, for example, the left half shown in figure 3a, it being understood that an antenna comprising only one half can always be made, with reference to the one in figure 3a, with the need to subsequently adapt the impedance of the antenna with a balun, known per se.

Poiché, costruttivamente, ogni lato di ciascun rombo ha una lunghezza pari ad un quarto della lunghezza d’onda, λ/4, allora la porzione di antenna rappresentata in figura 4a risuona a 6λ, mentre l’antenna intera continua a risuonare a 6λ, ma rappresentando l’accoppiamento di due porzioni identiche effettua l’adattamento dell’impedenza, dimezzandola, e raddoppiando il guadagno, cioè aumentandolo di 3 dB, mentre il lobo di trasmissione si schiaccia leggermente lateralmente aumentando di direttività. Per rendersene conto è sufficiente contare il numero di lati occorrenti per collegare i due poli dell’antenna e dividere per quattro. Since, constructively, each side of each diamond has a length equal to a quarter of the wavelength, λ / 4, then the portion of the antenna represented in figure 4a resonates at 6λ, while the whole antenna continues to resonate at 6λ, but representing the coupling of two identical portions it carries out the adaptation of the impedance, halving it, and doubling the gain, that is, increasing it by 3 dB, while the transmission lobe flattens slightly laterally increasing directivity. To realize this, simply count the number of sides needed to connect the two antenna poles and divide by four.

La figura 4b riporta sulla destra una sinusoide divisa per quarti d’onda associati ciascuno ad un lato di un rombo. Tale associazione è realizzata mediante le lettere minuscole a, b, c, d. Figure 4b shows on the right a sinusoid divided by quarter waves each associated with one side of a rhombus. This association is achieved by means of the lowercase letters a, b, c, d.

I piani di radiazione o polarizzazione che risultano essere perpendicolari al piano di giacenza dell’antenna e passanti per ciascuna coppia di vertici di ciascun rombo associati ai ventri dell’onda sinusoidale. The planes of radiation or polarization that appear to be perpendicular to the plane of stock of the antenna and passing through each pair of vertices of each rhombus associated with the wombs of the sine wave.

Ci si rende immediatamente conto che i rombi 14’ e 18’ sono polarizzati ortogonalmente rispetto a tutti gli altri. Definiamo, per comodità, minoritari i rombi polarizzati come i rombi 14’ e 18’. Poiché, questo aspetto potrebbe ridurre l’efficienza della trasmissione, i rombi minoritari possono essere efficientemente inattivati posizionando, in ciascuno, una superficie metallica inscritta, vedi gli elementi schermanti 24’ e 28’, preferibilmente romboidale così che i lati della superficie inscritta risultino paralleli ai lati del rombo, così come mostrato in figura 5b, senza che vi sia contatto tra essi. Tale soluzione Inibisce la generazione del flusso magnetico da parte dei rombi minoritari. Dette superfici metalliche inscritte nei rombi possono essere ulteriormente collegate a massa per garantire una migliore disattivazione dei rombi minoritari. One immediately realizes that the diamonds 14 'and 18' are polarized orthogonally with respect to all the others. For convenience, we define polarized rhombuses as the 14 'and 18' rhombuses as a minority. Since this aspect could reduce the transmission efficiency, the minority rhombuses can be efficiently inactivated by placing, in each, an inscribed metal surface, see shielding elements 24 'and 28', preferably rhomboidal so that the sides of the inscribed surface are parallel on the sides of the rhombus, as shown in figure 5b, without any contact between them. This solution inhibits the generation of magnetic flux by minority rhombuses. Said metal surfaces inscribed in the rhombuses can be further grounded to ensure a better deactivation of the minority rhombuses.

In figura 6a viene mostrata un’antenna completa risonante a 10 λ, dalla quale si evince che i rombi minoritari, sono quattro su un numero complessivo di funzionanti ventotto. Questo significa che il rapporto è di 4:28, cioè 1:7. Figure 6a shows a complete resonant antenna at 10 λ, from which it is clear that the minority rhombuses are four out of a total number of functioning twenty-eight. This means that the ratio is 4:28, which is 1: 7.

Osservando la figura 6b, basata sull’antenna in figura 3a si vede che i rombi minoritari sono in numero di quattro su sedici con un rapporto 1 :4. Infine guardando la versione estesa orizzontalmente 6c i rombi minoritari sono in numero di sei su ventisei con un rapporto 3:13. Observing Figure 6b, based on the antenna in Figure 3a, it can be seen that the minority rhombuses are four out of sixteen in number with a 1: 4 ratio. Finally, looking at the horizontally extended version 6c, the minority rhombuses are six out of twenty-six with a ratio of 3:13.

E’ evidente, allora, che le antenne che si estendono maggiormente parallelamente all’asse di simmetria a presentano una migliore polarizzazione e dunque una migliore efficienza. It is evident, then, that the antennas that extend more parallel to the axis of symmetry a have better polarization and therefore better efficiency.

Comprendendo, dunque, la successione dei quarti d’onda risuonanti in ciascun lato di un’antenna Quad è stato possibile costruire un’antenna a basata sui Quad. By understanding, therefore, the succession of resonant quarter-waves in each side of a Quad antenna, it was possible to build a Quad-based antenna.

Un’antenna a base di Quad, per esempio come l’antenna 1 secondo le figure da 3 a 6, oppure a doppio-otto nota in sé, risulta ulteriormente migliorata quando comprende elementi rettilinei 2 lunghi un quarto d’onda, anch’essi giacenti nel piano di giacenza definito dall’antenna, estendendosi esternamente ad un rombo perimetrale lungo la bisettrice dell’angolo supplementare definito da un vertice perimetrale, quali i lati 1a e 1b oppure 1c e 1d mostrati in figura 7a. A Quad-based antenna, for example such as the antenna 1 according to Figures 3 to 6, or a double-eight antenna known per se, is further improved when it comprises straight elements 2 long a quarter wave, also lying in the plane defined by the antenna, extending externally to a perimeter rhombus along the bisector of the additional angle defined by a perimeter vertex, such as sides 1a and 1b or 1c and 1d shown in figure 7a.

Detti elementi rettilinei 2, trovandosi posizionati in corrispondenza dei vertici, estendono virtualmente i punti in cui si manifestano i ventri, per esempio di corrente, lungo lo stesso piano di trasmissione, cioè nei punti in cui la sinusoide rappresentata in figura 7b assume il valore massimo o minimo. Said rectilinear elements 2, being positioned in correspondence with the vertices, virtually extend the points in which the bellies manifest themselves, for example of current, along the same transmission plane, i.e. in the points in which the sinusoid represented in figure 7b assumes the maximum value or minimum.

Vantaggiosamente, il presente trovato tende ad aumentare il guadagno di un’antenna ad esso conforme di circa il 50%, che significa circa 1.5 -2 dB rispetto ad un’antenna a doppio-otto nota. Al tempo stesso, sorprendentemente si è ottenuto un angolo di irradiazione più ampio, lungo il piano parallelo a detti elementi rettilinei 2 e perpendicolare al piano di giacenza dell’antenna. Advantageously, the present invention tends to increase the gain of an antenna conforming to it by about 50%, which means about 1.5 -2 dB compared to a known double-eight antenna. At the same time, surprisingly, a wider irradiation angle was obtained, along the plane parallel to said rectilinear elements 2 and perpendicular to the plane of the antenna.

Per comodità di descrizione detta antenna 1 risulta definire/giacere in un piano, ma può essere distesa su una superficie qualunque, per esempio su una porzione di superficie cilindrica. In tal caso si riuscirebbe ad esaltare ulteriormente il suo carattere di omnidirezionalità. For convenience of description, said antenna 1 is defined / lying in a plane, but can be extended on any surface, for example on a portion of cylindrical surface. In this case it would be possible to further enhance its omnidirectional character.

L’antenna può ulteriormente comprendere degli elementi direttori passivi 3 e riflettori in accordo con la tecnica nota sui direttori delle antenne Quad, secondo cui essi debbano essere disposti parallelamente ai bracci definenti ciascun Quad. The antenna can further comprise passive director elements 3 and reflectors in accordance with the known technique on the directors of Quad antennas, according to which they must be arranged parallel to the arms defining each Quad.

Vantaggiosamente, non essendo più necessario effettuare ponticelli per l’assenza di sovrapposizioni un’antenna comprendente direttori ed eventualmente uno o più riflettori può essere realizzata con una basetta elettronica multi strato. Advantageously, since it is no longer necessary to make jumpers for the absence of overlaps, an antenna comprising directors and possibly one or more reflectors can be made with a multi-layer electronic base.

La soluzione proposta risulta funzionare anche per Quadrilateri maggiormente aperti rispetti a quelli raffigurati nelle figure. L’associazione di direttori ad un’antenna conforme al presente trovato consente di aumentare la direttività e il guadagno dell’antenna, ma la presenza di detti elementi rettilinei 2 garantisce di raggiungere anche target vicini e particolarmente angolati. The proposed solution also works for more open Quadrilaterals than those shown in the figures. The association of directors to an antenna according to the present invention allows to increase the directivity and the gain of the antenna, but the presence of said straight elements 2 guarantees to reach also close and particularly angled targets.

Tale accorgimento, in realtà risulta maggiormente necessario per le antenne a doppio-otto con direttori, poiché caratterizzate da una accentuata direttività, problema meno sentito nelle antenne 1. This expedient is actually more necessary for double-eight antennas with directors, since they are characterized by an accentuated directivity, a problem less felt in antennas 1.

Dunque, il comportamento di un’antenna a doppio-otto Quad comprendente gli elementi rettilinei 2, pur comprendendo direttori 3, mostra sorprendentemente ottime caratteristiche di omnidirezionalità. Mediante un pannello metallico riflettente, si può ottenere un ottimo rapporto fron te/retro, eliminando uno dei due lobi principali di irradiazione, cioè il segnale può irradiarsi in un semispazio. Therefore, the behavior of a double-eight Quad antenna comprising the straight elements 2, while including directors 3, surprisingly shows excellent omnidirectional characteristics. By means of a reflecting metal panel, an excellent front / back ratio can be obtained by eliminating one of the two main irradiation lobes, i.e. the signal can radiate in a half space.

Il massimo vantaggio lo si ottiene soprattutto in città, dove con l’uso di frequenze molto alte porta ad avere molte riflessioni dei segnali, per cui un lobo d’irradiazione molto ampio ed un alto guadagno consente di garantire un collegamento continuo e sicuro anche in presenza di ostacoli. Per cui, pur usando un elevato numero di direttori, che significa incrementare il guadagno di 2.5 dB per ciascuno di essi, si mantiene un lobo comunque ampio. The maximum advantage is obtained above all in the city, where with the use of very high frequencies it leads to many signal reflections, so a very wide irradiation lobe and a high gain allows to guarantee a continuous and safe connection even in presence of obstacles. So, even if you use a large number of directors, which means increasing the gain of 2.5 dB for each of them, you still have a wide lobe.

Il fatto di trovare aver individuato una semplice schematizzazione della propagazione di un’onda in un’antenna Quad ha consentito l’invenzione di un’antenna a pannello 1 e l’impiego di elementi rettilinei 2 capaci offrire un alto guadagno ed un comportamento omnidirezionale. Inoltre, con antenne a pannello siffatte è possibile integrarle facilmente nella circuiteria degli apparati di trasmissione, sicuramente per il fatto di non necessitare di ponticelli ed anche perché possono essere abbastanza tozze e dunque di dimensioni contenute. The fact of having identified a simple schematic of the propagation of a wave in a Quad antenna allowed the invention of a panel antenna 1 and the use of straight elements 2 capable of offering high gain and omnidirectional behavior. Furthermore, with such panel antennas it is possible to easily integrate them into the circuitry of the transmission apparatuses, certainly due to the fact that they do not need jumpers and also because they can be quite squat and therefore of limited size.

Una siffatta antenna può essere vantaggiosamente impiegata per la conversione della luce, che pure è un’onda elettromagnetica nanometrica, in elettricità. Infatti mediante le nanotecnologie è possibile realizzare microconduttori in posizioni precise su materiali di vario tipo definendo almeno un’antenna simile a quella riportata in figura 6a, ma comprendente consentirà un numero enormemente più grande di rombi. Such an antenna can be advantageously used for the conversion of light, which is also a nanometric electromagnetic wave, into electricity. In fact, by means of nanotechnologies it is possible to create microconductors in precise positions on various types of materials by defining at least one antenna similar to that shown in Figure 6a, but including it will allow an enormously larger number of rhombuses.

Tale impiego non esclude un impiego promiscuo di un’antenna secondo il presente trovato e un tradizionale modulo fotovoltaico (PV). This use does not exclude the mixed use of an antenna according to the present invention and a traditional photovoltaic (PV) module.

Preferibilmente andrebbe posizionata l’antenna davanti ad un modulo PV rispetto alla sorgente luminosa, essendo impercettibile l’ombra cagionata dall’antenna al modulo PV. Inoltre, possono essere previsti più strati definenti un’antenna secondo il presente trovato, e caratterizzati da una diversa accordatura per coprire bande di frequenze diverse. Preferably the antenna should be positioned in front of a PV module with respect to the light source, as the shadow caused by the antenna to the PV module is imperceptible. Furthermore, multiple layers can be provided defining an antenna according to the present invention, and characterized by a different tuning to cover different frequency bands.

Nelle figure 9 viene riportato un esempio di impiego di direttori in un’antenna secondo il presente trovato. Figures 9 show an example of the use of directors in an antenna according to the present invention.

Inoltre, l'inserimento di diodi nei punti di inizio e fine rombo, consente la costruzione di un nuovo tipo di modulo PV alternativo, così come mostrato nelle figure 10. Furthermore, the insertion of diodes in the points of the beginning and end of the rhombus, allows the construction of a new type of alternative PV module, as shown in figure 10.

In particolare viene riportato nella figura 10b una sinusoide associata all’andamento delle tensioni in ciascun rombo, divisa per quarti d’onda associati ciascuno ad un lato di un rombo. In particular, Figure 10b shows a sinusoid associated with the trend of the voltages in each rhombus, divided by quarter waves each associated with one side of a rhombus.

In particolare, nelle zone di mutuo accostamento dei rombi per i rispettivi vertici vengono predisposti morsetti per il drenaggio della corrente indotta nell’antenna; ciascun morsetto comprendente un diodo polarizzato secondo lo schema riportato nella figura 10a. In particular, in the areas of mutual juxtaposition of the rhombuses for the respective vertices, terminals are provided for the drainage of the induced current in the antenna; each terminal comprising a biased diode according to the diagram shown in Figure 10a.

Lo schema mostrato per la realizzazione di un modulo fotovoltaico non risulta assolutamente limitativa, in quanto i diodi possono essere tutti quanti invertiti in termini di polarizzazione, inoltre, ciascun Quad che definisce un rombo può essere anche circolare, piuttosto che a forma di quadrilatero o rombo. The diagram shown for the construction of a photovoltaic module is not absolutely limiting, as the diodes can all be inverted in terms of polarization, moreover, each Quad that defines a rhombus can also be circular, rather than in the shape of a quadrilateral or rhombus. .

I modi particolari di realizzazione qui descritti non limitano il contenuto di questa domanda che copre tutte le varianti dell’invenzione definite dalle rivendicazioni. The particular embodiments described here do not limit the content of this application which covers all the variants of the invention defined by the claims.

Claims

CLAIMS 1. Quad panel antenna comprising a conductor (100) a first rhombus (11) and at least a second rhombus (12 and / or 14 and / or 16 and / or 18) approached to the first by a vertex so that a first diagonal of the first rhombus (11) and a first diagonal of the second rhombus lie on the same first line and at least a third rhombus (12 and / or 14 and / or 16 and / or 18) approached to the first rhombus (11) for a vertex in so that a first diagonal of the third rhombus and a second diagonal of the first rhombus lie on a second line distinct from said first line; the rhombuses being galvanically connected directly or indirectly to each other.

2. Antenna according to claim 1 wherein at least one further diamond (13 and / or 15 and / or 17 and / or 19) having a side in common with said first diamond (11) is associated with said first diamond (11).

3. Antenna according to one of the previous claims in which the antenna is flat, that is, free from crossings and overlaps of said conductor (100) with itself.

4. Antenna according to claims 1 or 2, defining / lying in at least a portion of a flat, cylindrical or spherical surface.

5. Antenna according to one of the preceding claims comprising a first portion and a second portion, mutually symmetrical with respect to a first axis (β) and mutually connected at two points (22 and 23) defined by as many vertices of two rhombuses; said first portion comprising a first clamp (20) and said second portion comprising a second clamp (21); said terminals being adapted to be connected to a signal generator / receiver.

6. Antenna according to one of the preceding claims, comprising at least one shielding element (24 'or 28') comprising a metal surface inscribed in a rhombus (14 'or 18') defining the antenna, to inhibit the operation of the rhombus.

7. Antenna according to claim 6, wherein said metal surface is rhomboidal in shape with sides parallel to the sides defining the rhombus in which it is inscribed.

8. Antenna according to claim 6, wherein said metal surface is connected to ground.

Antenna according to one of the preceding claims, further comprising at least one director and / or a reflector.

10. Antenna according to one of the preceding claims, further comprising at least one straight element (2) of conductive material (100), galvanically connected in a perimeter vertex of a perimeter rhombus having a length at least equal to or greater than that of a side of a rhombus defining the antenna; said element extending over the same stock surface defined by the antenna along a bisector of an additional angle relative to the vertex to which it is connected.

11. Antenna according to one of the preceding claims comprising a base or the like on which it is printed by means of at least one conductive layer.

12. Quad antenna comprising at least one rhombus of conductive material (100), characterized in that it comprises a rectilinear element (2) of conductive material, galvanically connected in a perimeter vertex of a perimeter rhombus of length at least equal to or greater than that of a side of a rhombus defining the antenna; said element extending over the same stock surface defined by the antenna along a bisector of an additional angle relative to the vertex to which it is connected.

13. Transceiver apparatus comprising an antenna according to one of the preceding claims.

14. Photovoltaic module comprising an antenna according to claims 1 to 12.

15. Photovoltaic module according to claim 14, in which in the areas of mutual juxtaposition of the rhombuses defining an antenna for the respective vertices, terminals are provided for the drainage of the induced current in the antenna; each terminal comprising a diode.

16. Method of realization of a Quad antenna comprising a phase of association of four quarters of a sine wave to the four branches of a Quad antenna starting from a terminal (20 or 21) of the antenna by identifying the vertices of the antenna corresponding to the wombs of the sinusoid to connect further resonant elements.

17. Method according to claim 16, in which said resonant elements are rectilinear (2) with a length of at least a quarter of a wavelength (λ / 4); said wave having a frequency equal to the modulation frequency of a signal to be transmitted. (FIU / BOR / lm