ITRE20010081A1

ITRE20010081A1 - Antenna multifunzione da padiglione, per autoveicoli

Info

Publication number: ITRE20010081A1
Application number: IT2001RE000081A
Authority: IT
Inventors: Pietro Mantovani
Original assignee: Zendar Spa
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-01-30
Also published as: ITRE20010081A0; EP1286414A1

Description

Descrizione di una invenzione industriale avente per titolo:

Antenna multifunzione da padiglione, per autoveicoli.

La presente invenzione si riferisce ad una antenna multifunzione applicabile al padiglione di autoveicoli in generale.

E’ noto che gli impianti multifunzione di ricezione e di ricetrasmissione di segnali radio e segnali telefonici, attualmente adottati per applicazioni su veicoli in genere, sono realizzati secondo molteplici configurazioni: da quelle che adottano antenne e connessioni separate e distinte per ogni funzione, che non possono in alcun modo interferire tra loro, a quelle in cui alcune funzioni sono associate, ma che richiedono particolari accorgimenti di schermatura per evitare interferenze tra le funzioni stesse.

Le configurazioni del primo tipo sono quelle più affidabili, ma trovano più facile applicazione solo su veicoli di classe superiore, dove i problemi relativi agli spazi necessari per la disposizione degli impianti sono marginali e dove è molto meno sentita l’esigenza del contenimento dei costi produttivi e dei prezzi di vendita.

Negli impianti multifunzione più recenti e comuni, che trovano maggior applicazione sulle vetture di classe media e inferiore e dove è richiesta una particolare attenzione nei riguardi dei possibili risparmi sui costi produttivi e sui tempi di montaggio dei sistemi, le antenne con relativi circuiti elettronici, tendono ad essere comprese in un unico contenitore applicabile al padiglione degli autoveicoli e sono connesse ai così detti “Nodi informatici telematici” (NIT), posizionati in plancia i quali, nella loro forma più semplice, comprendono ingressi distinti per ogni funzione.

Le configurazioni più comuni e richieste dei sistemi multifunzione, sono quelle che comprendono l’antenna di ricezione dei segnali radio in modulazione di ampiezza (AM) e modulazione di frequenza (FM) e la corrispondente alimentazione, l’antenna di ricetrasmissione dei segnali di telefonia in Dual Band, l’antenna di ricezione dei segnali GPS per la navigazione e la corrispondente alimentazione elettrica. Tali configurazioni sono generalmente connesse con gli ingressi distinti delle varie funzioni, disposti su detti NIT, mediante cavi singoli e indipendenti.

In applicazioni più avanzate la funzione di ricezione dei segnali radio in AM e FM e la funzione di ricetrasmissione dei segnali di telefonia in Dual Band sono ottenute con lo stesso stelo mentre la ricezione dei segnali di navigazione GPS si ottiene con una antenna miniaturizzata a microstriscia (patch). Le alimentazioni inoltre pervengono ai circuiti di amplificazione e adattamento sia per la parte di ricezione AM/FM che per la parte ricevente i segnali GPS attraverso il conduttore centrale dei rispettivi cavi coassiali di uscita.

In sostanza, da quanto detto è rilevabile che, nella sempre più affannosa ricerca di soluzioni economiche atte ad affrontare l’aggressività della concorrenza commerciale, tutte le varie soluzioni sopra menzionate sono concepite per ridurre il numero di cavi applicati, ridurre la loro estensione, diminuire le corrispondenti connessioni, semplificare i mezzi di aggancio delle connessioni, ridurre i costi dei singoli componenti ed i tempi di applicazione, di montaggio e di interventi manutentivi, ridurre la mano d’opera ed i costi in generale, tenendo però sempre conto delle esigenze tecnologiche degli impianti che devono comunque operare correttamente, senza problemi di interferenze tra le varie funzioni.

A questo scopo, in alcune più recenti configurazioni la funzione di ricetrasmissione dei segnali di telefonia in Dual Band, associata allo stelo dell’ antenna di ricezione dei segnali radio di AM ed FM, comprende un unico cavo coassiale di connessione al sistema NIT, il quale porta anche l'alimentazione elettrica ai relativi circuiti elettronici, mentre invece, per i segnali di ricezione dei sistemi GPS di navigazione dove il rischio di interferenze nei confronti delle altre funzioni è particolarmente elevato, la connessione tra la propria antenna e lo stesso sistema NIT con relativa alimentazione, richiede un cavo coassiale distinto.

Scopo della presente invenzione è quello di superare anche quest’ultimo inconveniente. L’invenzione, quale essa è caratterizzata dalle rivendicazioni, risolve il problema per mezzo di una antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli, compresa in un unico contenitore, che include: la funzione di ricezione radio nelle bande AM e FM, la funzione di ricetrasmissione dei segnali telefonici GSM (Global System for Mobile Communications) in Dual Band (bande 900 e 1800 MHz), la funzione di ricezione del segnale GPS (Global Positioning System), ed un miscelatore dei segnali di tali funzioni; quest’ultimo si interfaccia con un sistema NIT (Nodo Informatico Telematico) dotato di adeguato demiscelatore, per mezzo di un unico cavo coassiale schermato attraverso il quale sono trasmessi e/o ricevuti i segnali di tutte le funzioni suddette e le alimentazioni necessarie, adeguatamente calibrate.

I vantaggi conseguiti secondo il presente trovato consistono essenzialmente nel fatto che nel contenitore applicabile al padiglione dei veicoli in genere sono comprese tutte le antenne, coi relativi circuiti elettronici di alimentazione, di ricezione, di ricetrasmissione che si associano ad un unico circuito di miscelazione dei segnali delle varie funzioni. A detto miscelatore fa capo un solo connettore di uscita ad attacco rapido per un unico cavo coassiale di collegamento ad una unità NIT, posta in plancia; l’unità NIT è a sua volta dotata di un solo connettore di ingresso per un demiscelatore atto alla separazione dei segnali delle varie funzioni. Il tutto configurato in modo da adottare un solo cavo coassiale ad estensione contenuta, da ridurre ad una sola la connessione tra antenne e NIT, da semplificare i mezzi di aggancio delle connessioni stesse, da ridurre al minimo i costi dei singoli componenti, i costi di mano d’opera ed i tempi di montaggio, mantenendo comunque inalterate le caratteristiche tecniche degli impianti che operano senza interferenze tra le varie funzioni.

L’invenzione viene descritta in dettaglio nel seguito, secondo una forma realizzativa data unicamente a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento agli allegati disegni, in cui:

la fig.l rappresenta la sezione longitudinale schematizzata di un contenitore da padiglione comprendente: le diverse antenne, i relativi circuiti elettronici di amplificazione dei segnali e/o adattamento di impedenza, il circuito di miscelazione dei segnali, le alimentazioni delle varie funzioni, e l’unico connettore per il cavo coassiale in uscita,

la fig. 2 rappresenta un esempio non limitativo di schema del circuito elettronico di amplificazione dell’antenna di ricezione AM-FM,

la fig. 3 rappresenta un esempio non limitativo di schema del circuito elettronico di adattamento di impedenza e filtraggio per l’antenna di ricetrasmissione telefonica Dual Band (900 MHz - GSM e 1800 MHz - DCS),

la fig. 4 rappresenta un esempio non limitativo di schema del circuito elettronico dell’antenna GPS di navigazione,

la fig. 5 rappresenta lo schema a blocchi dei circuiti elettronici dell'intera antenna e del circuito di miscelazione dei segnali, e

la fig. 6 rappresenta lo schema a blocchi del circuito elettronico di demiscelazione dei segnali posto all’ingresso dell’unità NIT.

Con riferimento alla figura 1, all’interno del contenitore 1, applicabile al padiglione 2 di autoveicoli in genere, è disposta una prima scheda orizzontale 3, sulla quale è solidale, da circuito stampato, un connettore coassiale 4 che entra in relazione di vincolo e di contatto con un mozzo di fissaggio 5.

Sulla parte anteriore inferiore della scheda orizzontale 3 è ricavato il circuito elettronico 6 di amplificazione a basso rumore (LNA) per segnali GPS con l’aggiunta di un filtro passa banda 7, a banda stretta. Sulla parte anteriore superiore della stessa scheda orizzontale 3 è posizionato il “patch antenna” 9 relativo allò stesso circuito elettronico 6 della funzione GPS. Nella parte posteriore della scheda orizzontale 3 è invece disposto il circuito elettronico 10 delle funzioni radioriceventi AM/FM, con filtro passa basso 11, ed il collegamento con una scheda verticale 12 sulla quale è compreso il circuito elettronico 13 con filtro di adattamento passa alto 14 per la funzione di ricetrasmissione della telefonia in Dual Band (GSM/DCS) ed il contatto con la calotta 16 dello stelo antenna 17, comune per le due funzioni.

Nelle figure 2, 3 e 4 sono rappresentati esempi dei vari circuiti antenna: 10 per ricezione radio AM/FM, posizionato posteriormente sulla scheda orizzontale 3; 13 per la ricetrasmissione di telefonia in Dual Band, posizionato sulla scheda verticale 12; 6 per la ricezione GPS di navigazione, posizionato anteriormente sulla stessa scheda orizzontale 3.

Nella figura 5 è invece rappresentato lo schema a blocchi complessivo relativo ai suddetti circuiti, in cui è evidenziato con il simbolo a l'alimentazione per il circuito elettronico di ricezione radio AM/FM 10, la quale è ricavata attraverso l'induttanza di blocco c direttamente dal conduttore centrale dell'unico cavo coassiale di uscita e connessa attraverso il regolatore di tensione 8 al circuito elettronico GPS di navigazione 6 (per ridurre la tensione di alimentazione da 10-16 V ai 3 oppure 5 V richiesti).

I segnali filtrati delle antenne: A (870÷960 MHz), B (1710÷1880 MHz) della telefonia in Dual Band GSM/DCS; C (1575 ± 5 MHz) del sistema di navigazione GPS; D (0 -110 MHz) della ricezione radio in AM/FM, e le necessarie alimentazioni, sono convogliati e miscelati sull’unico connettore coassiale 4 il quale è associato al mozzo di fissaggio 5 che, tramite la sua parte inferiore filettata 30 accoppiata ad un dado 31 con elemento elastico di presa 32 e guarnizione di tenuta 33, opera come elemento di vincolo dell’ antenna multifunzione al padiglione 2, mentre con la sua parte centrale cava 34, costituisce l’elemento di guida e di contatto per lo stesso connettore 4. A quest’ultimo può impegnarsi o una presa complementare, applicata ad una estremità di un cavetto corto con connettore volante (tipo “pig tail”) a cui si connette un successivo cavo coassiale, oppure una presa 18 per un unico cavo coassiale dedicato 19, per ogni tipo di veicolo su cui si opera l’applicazione dell’ antenna multifunzione, che si sviluppa per una lunghezza giusta e sufficiente per effettuare il collegamento con l’unico connettore 20 di un circuito elettronico di demiscelazione 21 dei segnali, posto all’ingresso del Nodo Informatico Telematico (NIT) alloggiato in plancia. Il demiscelatore ha il compito di separare i segnali e di impedire che si manifestino interferenze tra di essi. In particolare impedisce che il segnale a 1800 MHz del DCS, che esce con circa 1 Watt di potenza, entri nell’ingresso del ricevitore GPS, bloccandolo.

Le carateristiche fondamentali del demiscelatore 21 dei segnali, consistono essenzialmente nel fato che: l’isolamento tra DCS e GPS a 1700 MHz è compreso tra 60 e 70 dB ed è otenuto con un filtro sul percorso GPS da almeno 50 dB ed un filtro notch, messo dalla parte del telefono, che produce una atenuazione di almeno 10 dB.

Dal nodo di confluenza 29, dei segnali miscelati, i segnali A e/o B passano atraverso un filtro 22 passa alto, ed un filtro elimina banda 23 a 1575 MHz con atenuazione di almeno 10 dB, per poi arrivare all'apparecchio ricetrasmitente per telefonia in Dual Band, compreso nel NIT; i segnali C passano atraverso un filtro passa banda 24, a 1575 MHz con A (atenuazione) >50 dB a 1700 MHz, per poi essere captati dall’apparecchio ricevente GPS compreso nel NIT; i segnali D passano atraverso un filtro Passa Basso 25 per poi essere captati dall’apparecchio radioricevente, compreso nel NIT.

Negli schemi delle figure 2 e 3, con XX e YY, sono rappresentati i punti di interfaccia degli esempi di circuito eletronico 10 di ricezione radio AM/FM, posizionato posteriormente sulla scheda orizzontale 3, e di circuito eletronico 13 per la ricetrasmissione di telefonia in Dual Band, posizionato sulla scheda verticale 12, associati alla medesima antenna 17. Nello schema di figura 2, con a è rappresentato il punto di alimentazione eletrica (di 10-16 V) del circuito eletronico 10, di ricezione radio AM/FM, mentre nello schema di figura 4, il punto a rappresenta l'ingresso di alimentazione elettrica dotato di relativo regolatore di tensione 8, del circuito eletronico 6 di amplificazione a basso rumore per segnali GPS, posizionato anteriormente sulla scheda orizzontale 3 ed associato al “patch antenna” 9. Negli schemi delle figure 2 e 4, con b è rappresentato il punto di interfaccia dei circuiti elettronici 6 e 10 verso l’unico connettore coassiale 4.

Mentre il trovato è stato descritto ed illustrato secondo una forma realizzativa data a solo scopo esemplificativo e non limitativo, risulterà evidente agli esperti del ramo che varie modifiche alle forme, ai particolari, ai componenti, ed alle combinazioni, potranno essere apportate senza per questo uscire dal suo ambito e scopo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli caratterizzata dal fatto che nel contenitore (1) sono comprese le funzioni: di ricezione radio nelle bande AM e FM (10), di ricezione del segnale GPS (6) (Global Positioning System) di ricetrasmissione dei segnali telefonici GSM/DCS Dual Band (12) (Global System for Mobil Comunications) e di miscelazione dei vari segnali e delle necessarie alimentazioni su di un unico connettore coassiale (4); l’antenna multifunzione essendo interfacciata con un sistema NIT (Nodo informatico telematico) al cui ingresso (20) è posto un demiscelatore (21) dei segnali intercollegato a detto connettore coassiale (4) tramite un unico cavo coassiale schermato (19) attraverso il quale sono trasmessi e/o ricevuti tutti i segnali miscelati, e le alimentazioni adeguatamente calibrate.
2) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che, all’ interno del contenitore (1), applicabile al padiglione (2) di autoveicoli in genere, è disposta una prima scheda orizzontale (3), sulla quale è solidale, da circuito stampato, un connettore coassiale (4) in corrispondenza di un mozzo di fissaggio (5) per un connettore coassiale (19).
3) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzata dal fatto che sulla parte anteriore inferiore della scheda orizzontale (3) è ricavato un circuito elettronico (6) di amplificazione a basso rumore (LNA) per segnali GPS, comprendente un filtro passa banda (7), a banda stretta; sulla parte anteriore superiore della stessa scheda orizzontale (3) essendo disposto un “patch antenna” (9) relativo allo stesso circuito elettronico (6) di detta funzione GPS.
4) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo le rivendicazioni da 1 a 3 caratterizzata dal fatto che nella parte posteriore della scheda orizzontale (3) è disposto un circuito elettronico (10) delle funzioni radioriceventi AM/FM, con filtro passa basso (11), ed il collegamento con una scheda verticale (12) sulla quale è disposto un circuito elettronico (13), con filtro di adattamento passa basso (14), per la funzione di ricetrasmissione della telefonia in Dual Band; su detta scheda verticale (12) essendo posto il contatto con la calotta (16) dello stelo antenna (17), comune alle due funzioni.
5) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo le rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzata dal fatto che i segnali filtrati delle antenne: A (870÷960 MHz), B (1710÷1880 MHz) della telefonia in Dual Band; C (1575 ± 5 MHz) del sistema di navigazione GPS; D (0 —110 MHz) della ricezione radio in AM/FM, e le necessarie alimentazioni, sono convogliati e miscelati su un unico connettore coassiale (4).
6) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo le rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzata dal fatto che sul connettore (4) si impegna una presa complementare, applicata ad una estremità di un cavetto corto con connettore volante (tipo “pig tail”), a cui si connette un successivo cavo coassiale dedicato (19), di lunghezza giusta e sufficiente per ogni tipo di veicolo su cui si opera l’applicazione dell’antenna multifunzione, per il collegamento con l’unico connettore di (20) di un circuito elettronico di demiscelazione (21) dei segnali, posto all’ ingresso del Nodo Informatico Telematico (NIT) alloggiato in plancia.
7) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo le rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzata dal fatto di comprendere una presa (18) per un unico cavo coassiale dedicato (19), di lunghezza giusta e sufficiente per ogni tipo di veicolo su cui si opera l’applicazione dell’antenna multifunzione, per il collegamento con l’unico connettore di (20) di un circuito elettronico di demiscelazione (21), dei segnali, posto all’ingresso del Nodo Informatico Telematico (NIT) alloggiato in plancia.
8) Antenna multifunzione da padiglione per autoveicoli secondo le rivendicazioni da 1 a 7 caratterizzata dal fatto che il demiscelatore (21) comprende: un filtro (22) passa alto, ed un filtro elimina banda a 1575 MHz (23) con attenuazione di almeno 10 dB, per la demiscelazione dei segnali A (870÷960 MHz) e/o B (1710÷1880 MHz) della telefonia in Dual Band in arrivo o in partenza dall’apparecchio ricetrasmittente per telefonia in Dual Band, compreso nel NIT; un filtro passa banda (24), a 1575 MHz con A>50 dB a 1700 MHz, per la demiscelazione dei segnali C (1575 ± 5 MHz) del sistema di navigazione GPS, rilevabili dall’apparecchio ricevente GPS compreso nel NIT; un filtro passa basso (25) di demiscelazione dei segnali D (0 -110 MHz) della ricezione radio in AM/FM, rilevabili dall’ apparecchio radioricevente, compreso nel NIT.
9) Antenna multifìmzione da padiglione per autoveicoli come descritta con la riserva espressa nell’ultimo periodo della parte descrittiva, come esemplificativamente illustrata, secondo le rivendicazioni precedenti e per gli scopi specificati.