ITUD20100174A1 - ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION DEVICE FOR RADIOFREQUENCY - Google Patents

ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION DEVICE FOR RADIOFREQUENCY Download PDF

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ITUD20100174A1
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electromagnetic energy
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Stefano Adami
Alessandra Costanzo
Francesco Donzelli
Diego Masotti
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Eurotech S P A
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Description

Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:

"DISPOSITIVO DI CONVERSIONE DI ENERGIA ELETTROMAGNETICA DA RADIOFREQUENZA" "DEVICE FOR THE CONVERSION OF ELECTROMAGNETIC ENERGY FROM RADIOFREQUENCY"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza per convertire il campo elettromagnetico a radiofrequenza, generato da unità di trasmissione, quali telefoni cellulari, dispositivi di connessione wireless o altri, in energia elettrica in tensione continua per l'alimentazione di utenze elettroniche a basso o bassissimo consumo. The present invention relates to a device for converting electromagnetic energy from radiofrequency to convert the electromagnetic field to radiofrequency, generated by transmission units, such as mobile phones, wireless connection devices or others, into electrical energy in direct voltage for power supply of electronic utilities with low or very low consumption.

In particolare, il dispositivo di conversione secondo il presente trovato trova applicazione nel campo dei sensori distribuiti senza fili, o Wireless Sensor Networks, per alimentare unità elettroniche di tipo indossabile, quali sensori direttamente incorporati in capi di vestiario, come divise, giubbotti od altri. In particular, the conversion device according to the present invention finds application in the field of wireless distributed sensors, or Wireless Sensor Networks, for powering electronic units of the wearable type, such as sensors directly incorporated in garments, such as uniforms, jackets or others.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Sono noti i dispositivi per la conversione di energia elettromagnetica a radiofrequenza, o dispositivi di "energy harvesting" da radiofrequenza, i quali convertono energia elettromagnetica a radiofrequenza presente nell'ambiente in energia elettrica a tensione continua per alimentare un circuito elettronico. Tali dispositivi di conversione noti comprendono normalmente un'antenna di ricezione del campo elettromagnetico incidente, il quale viene successivamente convertito, mediante un idoneo circuito raddrizzatore, o di rettificazione, in energia elettrica a tensione continua. L'antenna ricevente e il rettificatore sono anche noti come "rectenna" (Rectifying Antenna). Devices for the conversion of radio-frequency electromagnetic energy, or radio-frequency "energy harvesting" devices, are known, which convert radio-frequency electromagnetic energy present in the environment into direct voltage electrical energy to power an electronic circuit. Such known conversion devices normally comprise an antenna for receiving the incident electromagnetic field, which is subsequently converted, by means of a suitable rectifier, or rectification circuit, into direct voltage electrical energy. The receiving antenna and the rectifier are also known as "rectenna" (Rectifying Antenna).

La quantità di energia elettrica utile che si può ottenere à ̈ determinata, pertanto, dalle caratteristiche elettriche ed elettromagnetiche, definibili in sede di progetto, in relazione al segnale del campo elettromagnetico, dell'antenna ricevente, del circuito raddrizzatore e del loro accoppiamento. Tuttavia, le proprietà delle sorgenti a radiofrequenza presenti nell'ambiente, quali frequenza, polarizzazione del segnale, angolo di incidenza sulla rectenna, distanza della sorgente a radiofrequenza, le quali contribuiscono a determinare l'intensità di campo elettromagnetico incidente sul dispositivo di conversione, non sono note a priori. The quantity of useful electrical energy that can be obtained is therefore determined by the electrical and electromagnetic characteristics, which can be defined in the design, in relation to the signal of the electromagnetic field, the receiving antenna, the rectifier circuit and their coupling. However, the properties of the radiofrequency sources present in the environment, such as frequency, signal polarization, angle of incidence on the rectenna, distance of the radiofrequency source, which contribute to determining the intensity of the electromagnetic field incident on the conversion device, do not are known a priori.

Inoltre, l'energia elettromagnetica disponibile risulta spesso limitata rispetto all'energia tipicamente richiesta da un dispositivo elettronico utilizzatore a basso consumo, quale ad esempio, un nodo sensore di una rete wireless (Wireless Sensor Node). Peraltro, l'energia elettromagnetica disponibile può essere variabile nel tempo, in funzione della tipologia di sorgente, quale ad esempio l'energia elettromagnetica irradiata in trasmissione da un telefono cellulare. Furthermore, the electromagnetic energy available is often limited with respect to the energy typically required by a low-consumption electronic device, such as, for example, a sensor node of a wireless network (Wireless Sensor Node). Moreover, the electromagnetic energy available may vary over time, depending on the type of source, such as for example the electromagnetic energy radiated in transmission by a mobile phone.

Pertanto, allo scopo di soddisfare le richieste degli utenti, i dispositivi per la conversione di energia elettromagnetica a radiofrequenza devono essere realizzati per ottenere una massima efficienza in più di una predeterminata banda di frequenza, ossia nelle bande ove si presuma esista campo elettromagnetico disponibile dell'ambiente operativo, ciascuna banda corrispondendo a potenziali sorgenti di campo elettromagnetico a radiofrequenza . Therefore, in order to satisfy the users' requests, the devices for the conversion of electromagnetic energy to radiofrequency must be made to obtain maximum efficiency in more than a predetermined frequency band, i.e. in the bands where it is assumed that there is an available electromagnetic field of the operating environment, each band corresponding to potential sources of radio frequency electromagnetic field.

Il brevetto WO/2007/048052 descrive un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica a radiofrequenza, il quale comprende un array di rectenne, ciascuna delle quali à ̈ progettata e dimensionata per una specifica banda di frequenza. La disposizione geometrica delle rectenne nell'array permette la ricezione con elevata efficienza di un campo elettromagnetico con qualsiasi polarizzazione, ed incidente con angolo qualsiasi, sull'array di rectenne stesso. Patent WO / 2007/048052 describes a radiofrequency electromagnetic energy conversion device, which comprises an array of rectennas, each of which is designed and sized for a specific frequency band. The geometric arrangement of the rectennas in the array allows the reception with high efficiency of an electromagnetic field with any polarization, and incident at any angle, on the rectenne array itself.

Un inconveniente di tale dispositivo noto à ̈ che la dimensione complessiva dell'array di rectenne à ̈ piuttosto elevata; ad esempio, nello spettro di frequenze da 900MHz a 2500 Mhz l'ingombro complessivo richiesto dall'array di rectenne à ̈ di circa 500 cm<3>. Inoltre, tale sistema prevede un circuito di controllo della connessione elettrica, dell'attivazione e dell'alimentazione tra le rectenne e, di conseguenza, un aumento della relativa complessità circuitale, del consumo e dei costi. A drawback of this known device is that the overall size of the rectenne array is rather large; for example, in the frequency spectrum from 900MHz to 2500Mhz the overall footprint required by the rectenne array is about 500 cm <3>. Furthermore, this system provides for a control circuit for the electrical connection, for the activation and for the power supply between the rectennas and, consequently, for an increase in the relative circuit complexity, consumption and costs.

Inoltre, l'utilizzo di un dispositivo per conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza che deve essere utilizzato in applicazioni indossabili determina ulteriori vincoli realizzativi. Infatti, dal punto di vista meccanico il dispositivo di conversione deve essere flessibile e sufficientemente robusto per seguire le deformazioni del corpo e dell'indumento in cui viene montato o integrato. Tale flessibilità, oltre ad essere di tipo statico, cioà ̈ di sagomatura e conformazione curvilinea secondo un predeterminato profilo, deve anche essere di tipo dinamico durante il suo normale utilizzo. Pertanto, à ̈ necessario che il dispositivo sia in grado di sopportare un numero illimitato di piegamenti senza deformazioni, per un angolo di curvatura massimo in funzione di una specifica zona del corpo di riferimento in corrispondenza della quale si trova posizionato il dispositivo stesso. Furthermore, the use of a device for the conversion of electromagnetic energy from radiofrequency that must be used in wearable applications determines further manufacturing constraints. In fact, from the mechanical point of view the conversion device must be flexible and sufficiently strong to follow the deformations of the body and of the garment in which it is mounted or integrated. This flexibility, in addition to being of the static type, that is of shaping and curvilinear conformation according to a predetermined profile, must also be of a dynamic type during its normal use. Therefore, it is necessary that the device is able to withstand an unlimited number of bending without deformation, for a maximum angle of curvature according to a specific area of the reference body in correspondence with which the device is positioned.

Un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza integrabile in indumenti o capi di vestiario à ̈ descritto nel brevetto JP2003258539. Tale dispositivo comprende una rectenna di tipo "microstrip patch" a banda singola a polarizzazione lineare, la quale presenta pertanto una limitata efficienza di conversione, dovuta sia alla singola banda che alla impossibilità di ricevere segnali a polarizzazione differente da quella lineare. A radiofrequency electromagnetic energy conversion device which can be integrated into garments or garments is described in patent JP2003258539. This device comprises a "microstrip patch" type rectenna with single band with linear polarization, which therefore has a limited conversion efficiency, due both to the single band and to the impossibility of receiving signals with polarization different from the linear one.

Ulteriori dispositivi di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza sono descritti nei brevetti US2007285324 e US7193573B2, i quali descrivono una struttura multistrato integrabile in un capo di vestiario o in un indumento. Tali dispositivi presentano tuttavia dimensioni piuttosto elevate e sono specificatamente progettati per operare in maniera efficiente in un'unica banda di frequenza. Further devices for converting electromagnetic energy from radiofrequency are described in patents US2007285324 and US7193573B2, which describe a multilayer structure that can be integrated into a garment or garment. However, these devices have quite large dimensions and are specifically designed to operate efficiently in a single frequency band.

Un ulteriore dispositivo del tipo di cui si discute à ̈ descritto nel brevetto US7429959, il quale comprende una pluralità di antenne indossabili a singola banda, o "single-band", disposte in corrispondenza di zone differenti del corpo. Ciascuna antenna viene attivata selettivamente in maniera manuale o in base alle sue proprietà radianti specifiche, in funzione del segnale noto da trasmettere/ricevere. Tale dispositivo noto presenta, tuttavia, un elevato ingombro superficiale complessivo ed elevata complessità determinata dalla presenza di un componente circuitale di selezione dell'antenna da utilizzare, e quindi di alimentazione, il che rende tale dispositivo difficilmente utilizzabile in una applicazione di tipo indossabile. A further device of the type discussed is described in US7429959, which comprises a plurality of single-band or "single-band" wearable antennas arranged in correspondence with different areas of the body. Each antenna is selectively activated manually or according to its specific radiant properties, depending on the known signal to be transmitted / received. However, this known device has a large overall surface space and a high complexity determined by the presence of a circuit component for selecting the antenna to be used, and therefore for the power supply, which makes this device difficult to use in a wearable type application.

Sono inoltre noti dispositivi per la conversione di energia elettromagnetica a radiofrequenza di tipo indossabile provvisti di antenna a polarizzazione circolare "dual band", aventi tuttavia efficienza limitata a qualche dB in una sola banda preferenziale. Also known are devices for the conversion of electromagnetic energy to radiofrequency of the wearable type provided with a "dual band" circular polarization antenna, however having an efficiency limited to a few dB in a single preferential band.

Uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza che abbia una elevata efficienza di conversione per segnali aventi polarizzazione non nota a priori e in più bande di frequenza. An object of the present invention is to provide a device for converting electromagnetic energy from radiofrequency which has a high conversion efficiency for signals having a polarization not known a priori and in several frequency bands.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza che abbia ingombro e dimensioni contenute per essere integrato in un capo di abbigliamento. A further object of the present invention is to provide a device for converting electromagnetic energy from radiofrequency which has small overall dimensions and dimensions to be integrated in an article of clothing.

Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un capo di abbigliamento, o un indumento, comprendente almeno un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza che abbia bassi costi di realizzazione . A further object of the present invention is to provide an article of clothing, or a garment, comprising at least one device for converting electromagnetic energy from radiofrequency which has low manufacturing costs.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. In order to obviate the drawbacks of the known art and to obtain these and further objects and advantages, the Applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato à ̈ espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. The present invention is expressed and characterized in the independent claim.

Le relative rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato, o varianti dell'idea di soluzione principale. The related dependent claims disclose other characteristics of the present invention, or variants of the main solution idea.

In accordo con i suddetti scopi, un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza, secondo il presente trovato, comprende un'antenna, vantaggiosamente di tipo "microstrip patch", ed un associato circuito raddrizzatore per l'alimentazione di una collegata utenza elettronica, a costituire nel suo complesso una cosiddetta "rectenna". In accordance with the aforementioned purposes, a device for converting electromagnetic energy from radiofrequency, according to the present invention, comprises an antenna, advantageously of the "microstrip patch" type, and an associated rectifier circuit for powering a connected electronic user, to constitute as a whole a so-called "rectenna".

Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, l'antenna comprende un unico elemento radiante ed un associato elemento conduttivo, sostanzialmente piano, sottostante all'elemento radiante, il quale ha la duplice funzione di cooperare elettromagneticamente con l'unico elemento radiante e di schermare dall'irraggiamento il corpo umano. L'elemento radiante presenta una forma circolare anulare, e l'elemento conduttivo sottostante presenta una forma sostanzialmente poligonale, vantaggiosamente quadrata o rettangolare. I due elementi sono reciprocamente posizionati per realizzare una geometria voluta dell'antenna, tale geometria essendo progettata e configurata per ricevere contemporaneamente energia elettromagnetica in almeno tre bande di frequenza distinte di campo elettromagnetico. According to a characteristic aspect of the present invention, the antenna comprises a single radiating element and an associated conductive element, substantially flat, underneath the radiating element, which has the dual function of electromagnetically cooperating with the single radiating element and of shielding from irradiation the human body. The radiating element has an annular circular shape, and the underlying conductive element has a substantially polygonal shape, advantageously square or rectangular. The two elements are mutually positioned to achieve a desired geometry of the antenna, this geometry being designed and configured to simultaneously receive electromagnetic energy in at least three distinct frequency bands of the electromagnetic field.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, il dispositivo di conversione di energia da radiofrequenza comprende, inoltre, un unico circuito multibanda di ricezione della potenza ricevuta dall'antenna, il quale include un circuito divisore di potenza e un circuito di sfasamento a 90°. I due circuiti, divisore e di sfasamento, sono disposti a monte del circuito di rettificazione, e sono associati all'elemento radiante e all'elemento conduttivo per derivare due distinti rami e rilevare, per ciascuna di dette tre bande di frequenza distinte, almeno due componenti di campo elettromagnetico ortogonali e sfasate di 90° e, quindi, rilevare, in ciascuna di dette almeno tre bande distinte, un corrispondente campo elettromagnetico sostanzialmente con qualsiasi polarizzazione . According to a further aspect of the present invention, the radiofrequency energy conversion device further comprises a single multiband circuit for receiving the power received by the antenna, which includes a power divider circuit and a 90 ° phase shift circuit. The two circuits, divider and phase shift, are arranged upstream of the rectification circuit, and are associated with the radiating element and the conductive element to derive two distinct branches and detect, for each of said three distinct frequency bands, at least two electromagnetic field components orthogonal and out of phase by 90 ° and, therefore, detecting, in each of said at least three distinct bands, a corresponding electromagnetic field substantially with any polarization.

L'utilizzo di un'antenna a polarizzazione circolare in grado di ricevere un campo elettromagnetico, e quindi di generare potenza a radiofrequenza, permette di garantire una ricezione di campi aventi polarizzazione qualsiasi, ricevendo ovviamente le componenti secondo le direzioni della polarizzazione circolare dell'antenna. In questo modo, viene massimizzata la ricezione del campo incidente comunque esso sia polarizzato, cioà ̈ con polarizzazione lineare, circolare, ellittica, ecc. Secondo una soluzione preferenziale del presente trovato, una prima banda di frequenza di dette tre bande di frequenza distinte à ̈ la banda primaria GSM P-GSM900 di trasmissione dal terminale mobile verso la stazione base (canale di "uplink") per la telefonia cellulare. Una seconda banda di frequenza di dette tre bande di frequenza distinte à ̈ la banda GSM1750 (DCS-1800) di "uplink" per la telefonia cellulare. Una terza banda di frequenza di dette tre bande di frequenza distinte à ̈ la banda ISM 2450 MHz utilizzata per le trasmissioni wireless di reti locali, quali le reti Wi-Fi, le reti Bluetooth, le reti ZigBee o altre. The use of a circular polarization antenna able to receive an electromagnetic field, and therefore to generate radio frequency power, allows to guarantee a reception of fields having any polarization, obviously receiving the components according to the directions of the circular polarization of the antenna. . In this way, the reception of the incident field is maximized however it is polarized, that is with linear, circular, elliptical polarization, etc. According to a preferential solution of the present invention, a first frequency band of said three distinct frequency bands is the primary GSM P-GSM900 transmission band from the mobile terminal to the base station ("uplink" channel) for cellular telephony. A second frequency band of said three distinct frequency bands is the GSM1750 (DCS-1800) "uplink" band for cellular telephony. A third frequency band of these three distinct frequency bands is the 2450 MHz ISM band used for wireless transmissions of local networks, such as Wi-Fi networks, Bluetooth networks, ZigBee networks or others.

Pertanto, il dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza secondo il presente trovato, mediante un dispositivo rectenna unico, cioà ̈ sostanzialmente mediante una unica antenna ed un unico elemento di conversione, converte in maniera efficace energia elettromagnetica ricevuta in differenti bande di frequenza in energia elettrica. Inoltre, dato che il dispositivo presenta un unico circuito di conversione, il suo ingombro può essere notevolmente ridotto, semplificando anche la relativa circuiteria elettrica. Inoltre, l'ingombro complessivo dell'elemento radiante dell'antenna à ̈ sostanzialmente correlato alla prima banda di frequenza, a frequenze minori, e, quindi, al diametro esterno dell'elemento radiante. Therefore, the device for converting electromagnetic energy from radiofrequency according to the present invention, by means of a single rectenna device, that is substantially by means of a single antenna and a single conversion element, efficiently converts electromagnetic energy received in different frequency bands into energy electric. Furthermore, since the device has a single conversion circuit, its overall dimensions can be considerably reduced, also simplifying the relative electrical circuitry. Furthermore, the overall dimensions of the radiating element of the antenna are substantially related to the first frequency band, at lower frequencies, and, therefore, to the external diameter of the radiating element.

Secondo una forma realizzativa del trovato, il diametro esterno dell'elemento radiante anulare à ̈ di circa 71mm, per ricevere energia elettromagnetica nella prima banda di frequenza di segnali radio in relazione al modo fondamentale TM11 della banda primaria GSM P-GSM900 "uplink". L'elemento radiante comprende, inoltre, primi mezzi di perturbazione delle correnti per rilevare energia elettromagnetica nella seconda banda di frequenza di segnali radio in relazione al modo fondamentale TM31 della seconda banda di frequenza, cioà ̈ della la banda GSM1750 (DCS-1800). Inoltre, l'elemento radiante comprende secondi mezzi di perturbazione delle correnti per rilevare energia elettromagnetica in detta terza banda di frequenza, cioà ̈ nella banda ISM 2450 MHz, in relazione al suo modo risonante superiore TM12. Secondo il trovato, i primi ed i secondi mezzi di perturbazione delle correnti sono realizzati in modo tale da non modificare significativamente il comportamento nelle altre due bande. According to an embodiment of the invention, the external diameter of the annular radiating element is about 71mm, to receive electromagnetic energy in the first frequency band of radio signals in relation to the fundamental mode TM11 of the primary GSM band P-GSM900 "uplink". The radiating element also comprises first means for perturbing the currents for detecting electromagnetic energy in the second frequency band of radio signals in relation to the fundamental mode TM31 of the second frequency band, that is, of the GSM1750 (DCS-1800) band. Furthermore, the radiating element comprises second current perturbation means for detecting electromagnetic energy in said third frequency band, that is, in the ISM band 2450 MHz, in relation to its upper resonant mode TM12. According to the invention, the first and second means for perturbing the currents are made in such a way as not to significantly modify the behavior in the other two bands.

Secondo una variante, detti primi mezzi di perturbazione delle correnti comprendono quattro fessure rettangolari ricavate anularmente fra il diametro esterno ed il diametro interno dell'elemento radiante, ed inclinate di ±45° rispetto ad una direzione di riferimento. I secondi mezzi di perturbazione delle correnti comprendono quattro fessure rettangolari, rispettivamente due contrapposte fessure parallele a detta direzione di riferimento e due contrapposte fessure ortogonali a detta direzione di riferimento, disposte sostanzialmente in maniera anulare fra detto diametro esterno e detto diametro interno e alla stessa distanza dal centro di dette prime fessure. According to a variant, said first means for perturbing the currents comprise four rectangular slits formed annularly between the external diameter and the internal diameter of the radiating element, and inclined by ± 45 ° with respect to a reference direction. The second means for perturbing the currents comprise four rectangular slots, respectively two opposite slots parallel to said reference direction and two opposed slots orthogonal to said reference direction, arranged substantially in an annular manner between said external diameter and said internal diameter and at the same distance from the center of said first cracks.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, l'elemento conduttivo comprende porzioni non conduttive, sagomate e posizionate per cooperare con detto circuito di sfasamento e determinare l'eccitazione dell'elemento radiante. According to a further aspect of the present invention, the conductive element comprises non-conductive portions, shaped and positioned to cooperate with said phase shift circuit and cause the excitation of the radiating element.

Secondo un ulteriore aspetto del trovato, il dispositivo di conversione à ̈ realizzato secondo una struttura a strati sovrapposti flessibili, in cui uno strato superiore di detta struttura comprende detto elemento radiante, uno strato inferiore comprende detto elemento conduttivo e almeno uno strato in materiale elettricamente isolante, anch'esso sostanzialmente flessibile, à ̈ frapposto fra detto strato superiore e detto strato inferiore, sì che l'intera struttura della rectenna ha caratteristiche di flessibilità. According to a further aspect of the invention, the conversion device is made according to a structure with flexible superimposed layers, in which an upper layer of said structure comprises said radiating element, a lower layer comprises said conductive element and at least one layer of electrically insulating material , also substantially flexible, is interposed between said upper layer and said lower layer, so that the entire structure of the rectenna has characteristics of flexibility.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, l'elemento radiante à ̈ realizzato in tessuto non tessuto di tipo conduttivo. According to a further aspect of the present invention, the radiating element is made of conductive non-woven fabric.

In una soluzione, detto tessuto non tessuto à ̈ realizzato in Global EMC Ag/Cu/Nl. In one solution, said non-woven fabric is made of Global EMC Ag / Cu / Nl.

Rientra anche nel presente trovato il prevedere che l'elemento conduttivo, il circuito di rettificazione, il circuito divisore di potenza e il circuito sfasatore siano realizzati su un supporto di tipo flessibile. The present invention also includes the provision that the conductive element, the rectification circuit, the power divider circuit and the phase shifter circuit are made on a flexible type support.

In una soluzione detto supporto flessibile à ̈ un circuito stampato, o pcb flessibile, a base Polyimide e due strati superficiali conduttivi, di spessore complessivo di qualche centinaia di micrometri (ad esempio utilizzando il prodotto commerciale Dupont PyraluxAP AP8545). In one solution, said flexible support is a printed circuit, or flexible pcb, based on Polyimide and two conductive surface layers, with a total thickness of a few hundred micrometers (for example using the commercial product Dupont PyraluxAP AP8545).

In un'altra soluzione, detto supporto flessibile à ̈ un supporto in neoprene serigrafato con argento su entrambe i lati. In another solution, said flexible support is a silkscreened neoprene support with silver on both sides.

Il presente trovato si riferisce, inoltre, ad un articolo, o capo di vestiario, comprendente almeno un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza come precedentemente descritto. The present invention also relates to an article, or article of clothing, comprising at least one device for converting electromagnetic energy from radiofrequency as previously described.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: These and other characteristics of the present invention will become clear from the following description of a preferential embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la fig. 1 Ã ̈ uno schema a blocchi di un dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza secondo il presente trovato; - fig. 1 is a block diagram of a radiofrequency electromagnetic energy conversion device according to the present invention;

la fig. 2 Ã ̈ uno schema circuitale di un rettificatore del dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza di fig. 1; fig. 2 is a circuit diagram of a rectifier of the radiofrequency electromagnetic energy conversion device of fig. 1;

la fig. 3 Ã ̈ una vista dall'alto di una realizzazione circuitale del dispositivo di fig. 1; fig. 3 is a top view of a circuit embodiment of the device of fig. 1;

la fig. 4 Ã ̈ la superficie di radiazione di un'antenna del dispositivo di fig. 1 relativo ad una prima banda di frequenza di utilizzo; fig. 4 is the radiation surface of an antenna of the device of fig. 1 relating to a first frequency band of use;

la fig. 5 Ã ̈ la superficie di radiazione dell'antenna del dispositivo di fig. 1 relativo ad una seconda banda di frequenza di utilizzo; fig. 5 is the radiation surface of the antenna of the device of fig. 1 relating to a second frequency band of use;

la fig. 6 Ã ̈ il diagramma di radiazione relativo ad una seconda banda di frequenza di utilizzo; fig. 6 is the radiation diagram relating to a second frequency band of use;

la fig. 7 Ã ̈ la superficie di radiazione dell'antenna del dispositivo di fig. 1 relativo ad una terza banda di frequenza di utilizzo; fig. 7 is the radiation surface of the antenna of the device of fig. 1 relating to a third frequency band of use;

la fig. 8 Ã ̈ un diagramma relativo al coefficiente di riflessione dell'antenna del dispositivo di fig. fig. 8 is a diagram relating to the reflection coefficient of the antenna of the device of fig.

- la ffig. 9 Ã ̈ una vista in trasparenza di due strati di un circuito stampato del dispositivo di conversione di fig. 1; - la ffig. 10 Ã ̈ una vista lato top del circuito stampato di fig. 9; - fig. 9 is a transparency view of two layers of a printed circuit of the conversion device of fig. 1; - fig. 10 is a top side view of the printed circuit of fig. 9;

- la ffig. 11 Ã ̈ una vista schematica in sezione laterale del dispositivo di conversione di energia da radiofrequenza secondo il presente trovato integrato in un capo di abbigliamento ; - fig. 11 is a schematic side sectional view of the radiofrequency energy conversion device according to the present invention integrated in an article of clothing;

- la ffig. 12 Ã ̈ una vista prospettica frontale dall'alto in esploso del dispositivo di conversione di energia da radiofrequenza di fig. 11; - fig. 12 is an exploded top front perspective view of the radiofrequency energy conversion device of fig. 11;

- la ffig. 13 Ã ̈ una vista prospettica frontale dal basso in esploso del dispositivo di conversione di energia da radiofrequenza di fig. 11; - fig. 13 is an exploded bottom front perspective view of the radiofrequency energy conversion device of fig. 11;

- la ffig. 14 Ã ̈ una vista dall'alto di un particolare di fig. 11; - fig. 14 is a top view of a detail of fig. 11;

- la ffig. 15 Ã ̈ una vista di un capo di vestiario nel quale sono integrati due dispositivi di conversione di energia da radiofrequenza. - fig. 15 is a view of a garment in which two radiofrequency energy conversion devices are integrated.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni . To facilitate understanding, identical reference numbers have been used wherever possible to identify identical common elements in the figures. It should be understood that elements and features of one embodiment can be conveniently incorporated into other embodiments without further specification.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI DESCRIPTION OF A PREFERENTIAL FORM OF

REALIZZAZIONE REALIZATION

Con riferimento alle figure allegate, un dispositivo 10 di conversione di energia da radiofrequenza secondo il presente trovato, comprende una antenna 12, multibanda, del tipo "microstrip patch", ed a banda larga in ciascuna delle bande di funzionamento, un circuito di rettificazione 31 multibanda, direttamente collegato all'uscita dell'antenna 12, e un circuito di adattamento di carico 32, collegato a sua volta all'uscita del circuito di rettificazione multibanda 31. Il dispositivo 10, come verrà descritto meglio nel seguito, à ̈ realizzato secondo una struttura a strati che consente la sua integrazione in un capo di abbigliamento 50, come illustrato in un esempio in fig. 15. With reference to the attached figures, a radiofrequency energy conversion device 10 according to the present invention comprises a multiband antenna 12 of the "microstrip patch" type, and broadband in each of the operating bands, a rectification circuit 31 multiband, directly connected to the output of the antenna 12, and a load matching circuit 32, connected in turn to the output of the multiband rectification circuit 31. The device 10, as will be better described below, is made according to a layered structure which allows its integration into an article of clothing 50, as illustrated in an example in fig. 15.

Nel caso di specie (fig. 1), il dispositivo 10 à ̈ utilizzato per alimentare una utenza elettronica 40 quale, ad esempio, ma non limitativamente, un nodo di una rete di sensori wireless, a sua volta integrato in detto capo di abbigliamento 50. L'utenza elettronica 40, in particolare, à ̈ provvista di un circuito di alimentazione ed immagazzinamento di energia 41, collegato all'uscita del dispositivo 10, ed una unità di microcontrollo 42, ad esempio un microcontrollore, provvisto di una idonea interfaccia RF, non indicata, e di una associata antenna RF 43 di ricetrasmissione . In the present case (fig. 1), the device 10 is used to power an electronic user 40 such as, for example, but not limited to, a node of a wireless sensor network, which in turn is integrated in said item of clothing 50 . The electronic user 40, in particular, is provided with an energy supply and storage circuit 41, connected to the output of the device 10, and a microcontroller unit 42, for example a microcontroller, equipped with a suitable RF interface , not indicated, and an associated RF transceiver antenna 43.

L'antenna 12 (fig. 3) comprende un unico elemento radiante 13 anulare di forma circolare, il quale presenta un diametro esterno Di ed un diametro interno D2 a definire una corona circolare realizzata in materiale conduttivo. In particolare, detti diametri Di, D2, assieme a specifici slot radiali, che verranno di seguito descritti, definiscono le specifiche proprietà di ricezione nelle bande a radiofrequenza desiderate dalle quali prelevare energia elettromagnetica ambientale. The antenna 12 (Fig. 3) comprises a single annular radiating element 13 of circular shape, which has an external diameter Di and an internal diameter D2 to define a circular crown made of conductive material. In particular, said diameters Di, D2, together with specific radial slots, which will be described below, define the specific reception properties in the desired radiofrequency bands from which to take environmental electromagnetic energy.

Lo schema circuitale che realizza la rettificazione nel circuito di rettificazione multibanda 31, di per sé noto, à ̈ del tipo di rettificazione ad onda intera. Una sua possibile realizzazione à ̈ illustrata in fig. 2, in cui gli specifici parametri sono dimensionati in funzione del carico e delle frequenze di utilizzo. The circuit diagram which carries out the rectification in the multiband rectification circuit 31, per se known, is of the full wave rectification type. One possible realization of it is illustrated in fig. 2, in which the specific parameters are sized according to the load and frequency of use.

La rettificazione ad elevata efficienza sulle specifiche bande di interesse à ̈ ottenuta con uno specifico circuito per lo sfasamento a 90° e la divisione di potenza, che garantiscono a tutte le bande di funzionamento la polarizzazione circolare. Inoltre un elemento circuitale specifico, non indicato esplicitamente nelle figure, il quale realizza l'adattamento di impedenza tra il circuito rettificatore a costanti concentrate e la porta di ingresso dell'antenna, che coincide con la porta del divisore di potenza. In particolare, per la struttura circuitale vista del rettificatore, questo presenta un'impedenza equivalente di ingresso con componente reattiva elevata, dovuta alle capacità utilizzate. The high efficiency rectification on the specific bands of interest is obtained with a specific circuit for the 90 ° phase shift and the power division, which guarantee circular polarization for all operating bands. Furthermore, a specific circuit element, not explicitly indicated in the figures, which carries out the impedance matching between the lumped constant rectifier circuit and the input port of the antenna, which coincides with the port of the power divider. In particular, due to the circuit structure of the rectifier, this has an equivalent input impedance with a high reactive component, due to the capacities used.

L ' adattamento di impedenza dell'antenna multibanda si ottiene principalmente con una struttura a costanti distribuite a salto di impedenza che permette di annullare tale componente reattiva in tutte le frequenze di lavoro e per tutta la larghezza di banda di interesse. The adaptation of the impedance of the multiband antenna is mainly obtained with a structure with distributed constants at jump impedance which allows to cancel this reactive component in all the working frequencies and for the whole bandwidth of interest.

L'elemento radiante 13 presenta inoltre prime quattro fessure rettangolari 16 e seconde quattro fessure rettangolari 18, le quali fungono da elementi di perturbazione di corrente per ottenere le prestazioni di ricezione desiderate nelle tre distinte bande della radiofrequenza. The radiating element 13 also has first four rectangular slots 16 and second four rectangular slots 18, which act as current perturbation elements to obtain the desired reception performance in the three distinct radio frequency bands.

Le prime fessure 16 sono ricavate anularmente sul materiale conduttivo dell'elemento radiante 13, e sono inclinate di ±45° rispetto ad una direzione di riferimento, ad esempio orizzontale, indicata nelle figure con "x". Tali prime fessure 16 sono sostanzialmente tangenti in corrispondenza della loro porzione centrale ad una circonferenza ideale di diametro intermedio fra il diametro esterno Di e il diametro interno D2. Le seconde fessure 18 sono ricavate anularmente sul materiale conduttivo dell'elemento radiante 13, e sono disposte a due a due rispettivamente parallele ed ortogonali a detta direzione di riferimento "x". Le seconde fessure 18 sono sostanzialmente tangenti in corrispondenza della loro porzione centrale a detta circonferenza ideale, in modo da risultare alla stessa distanza dal centro dell'elemento radiante 13 delle prime fessure 16, e ciascuna di esse à ̈ interposta lungo detta circonferenza ideale fra due prime fessure 16. The first slots 16 are formed annularly on the conductive material of the radiating element 13, and are inclined by ± 45 ° with respect to a reference direction, for example horizontal, indicated in the figures with "x". These first slots 16 are substantially tangent at their central portion to an ideal circumference of intermediate diameter between the external diameter Di and the internal diameter D2. The second slots 18 are formed annularly on the conductive material of the radiating element 13, and are arranged two by two, respectively parallel and orthogonal to said reference direction "x". The second slots 18 are substantially tangent at their central portion to said ideal circumference, so as to be at the same distance from the center of the radiating element 13 as the first slots 16, and each of them is interposed along said ideal circumference between two first cracks 16.

L 'antenna 12 comprende, inoltre, un elemento conduttivo 14, sostanzialmente piano, sottostante l'elemento radiante 13, di forma poligonale, vantaggiosamente quadrata o rettangolare . L'elemento conduttivo 14 (figg. 11, 12) comprende strati 48a, 49, come descritti nel seguito, e un primo lato, o lato top, di un circuito stampato di tipo flessibile, o pcb 28. L'insieme di tali strati funge da piano di massa per l'antenna 12, essendo lo strato 48a e il lato top del pcb reciprocamente incollati mediante un materiale adesivo conduttivo a radiofrequenza. In particolare, l'elemento radiante 13 viene alimentato per accoppiamento elettromagnetico da due rami 25 di un circuito di sfasamento a 90° 24, o phase shifter, sottostante all'elemento radiante 13. La cooperazione fra tali elementi conduttivi, cioà ̈ i rami di alimentazione 25, e rispettivi slot 20 realizzati nel piano di massa definito dall'elemento conduttivo 14, determinano l'accoppiamento elettromagnetico con l'elemento radiante 13. The antenna 12 also comprises a conductive element 14, substantially flat, underneath the radiating element 13, of polygonal shape, advantageously square or rectangular. The conductive element 14 (figs. 11, 12) comprises layers 48a, 49, as described below, and a first side, or top side, of a printed circuit of the flexible type, or pcb 28. The set of these layers acts as a ground plane for the antenna 12, the layer 48a and the top side of the pcb being mutually bonded by means of a radio-frequency conductive adhesive material. In particular, the radiating element 13 is powered by electromagnetic coupling from two branches 25 of a 90 ° phase shifter circuit 24, or phase shifter, underneath the radiating element 13. The cooperation between these conductive elements, i.e. power supply 25, and respective slots 20 made in the ground plane defined by the conductive element 14, determine the electromagnetic coupling with the radiating element 13.

Il pcb 28 presenta due porzioni non conduttive, nella fattispecie due slot 20, che hanno una porzione centrale rettangolare oblunga e due porzioni sostanzialmente quadrate allargate, alle rispettive estremità. Gli slot 20 sono disposti ortogonali l'uno con l'altro, e la loro forma à ̈ specificatamente progettata per: The pcb 28 has two non-conductive portions, in this case two slots 20, which have an oblong rectangular central portion and two substantially square widened portions, at the respective ends. The 20 slots are arranged orthogonal to each other, and their shape is specifically designed to:

- garantire la funzionalità di eccitazione dell'elemento radiante 13 in modo da generare una componente di polarizzazione di campo elettromagnetico circolare in tutte le bande di frequenza utilizzate; - guaranteeing the excitation functionality of the radiant element 13 so as to generate a circular electromagnetic field polarization component in all the frequency bands used;

- garantire allo stesso tempo il miglior disaccoppiamento tra i due rami di alimentazione 25 e quindi il massimo trasferimento di potenza in radiofrequenza. - guaranteeing at the same time the best decoupling between the two power supply branches 25 and therefore the maximum power transfer in radiofrequency.

Il circuito stampato, o pcb 28, à ̈ disposto in modo tale che ciascuno slot 20, illustrato in trasparenza in fig. 3, sia disposto rispettivamente parallelo ad una corrispondente seconda fessura 18, esternamente a detta circonferenza ideale. L'estensione longitudinale di ciascuno slot 20 à ̈ tale che le relative porzioni quadrate siano vicine a corrispondenti estremità di rispettive prime fessure 16. The printed circuit, or pcb 28, is arranged in such a way that each slot 20, illustrated transparently in fig. 3, is respectively arranged parallel to a corresponding second slot 18, externally to said ideal circumference. The longitudinal extension of each slot 20 is such that the relative square portions are close to corresponding ends of respective first slots 16.

Vantaggiosamente, l'antenna 12 del dispositivo 10 utilizza, in particolare, modi risonanti superiori delle antenne di tipo microstrip patch per le bande di frequenza più elevate che vengono utilizzate. Pertanto, il vincolo relativo alle dimensioni dell'elemento radiante 13 a patch à ̈ relativo alla frequenza di risonanza fondamentale, mentre ulteriori frequenze di risonanza si possono ottenere utilizzando le stesse dimensioni di antenna, cioà ̈ di elemento radiante 13. Advantageously, the antenna 12 of the device 10 uses, in particular, higher resonant modes of the microstrip patch type antennas for the higher frequency bands that are used. Therefore, the constraint relative to the dimensions of the patched radiant element 13 is relative to the fundamental resonance frequency, while further resonant frequencies can be obtained using the same dimensions of the antenna, that is, of the radiant element 13.

L'antenna 12 à ̈, inoltre, provvista di un circuito divisore di potenza 22 e del circuito di sfasamento di 90°, o phase shifter, 24, realizzati su un secondo lato di detto pcb 28, i quali determinano la polarizzazione circolare del campo elettromagnetico con la stessa accuratezza su tutte le bande di funzionamento. Al circuito divisore di potenza 22 e al circuito di sfasamento 24 sono collegati due rami di alimentazione 25 dell'elemento radiante 13 in modo da generare due componenti di campo elettromagnetico sfasate di 90° e quindi, per reciprocità di comportamento dell'antenna, ricevere un segnale con polarizzazione qualsiasi. The antenna 12 is also provided with a power divider circuit 22 and the 90 ° phase shifter circuit, 24, made on a second side of said pcb 28, which determine the circular polarization of the field. electromagnetic with the same accuracy on all operating bands. Two power supply branches 25 of the radiating element 13 are connected to the power divider circuit 22 and to the phase shift circuit 24 so as to generate two electromagnetic field components out of phase by 90 ° and therefore, due to the reciprocal behavior of the antenna, receive a signal with any polarization.

L'eccitazione dell'elemento radiante 13 dell 'antenna 12, come precedentemente detto, Ã ̈ ottenuta per accoppiamento elettromagnetico attraverso i due slot 20 realizzati sull'elemento conduttivo 14 di massa e i rami di alimentazione 25 realizzati sul secondo lato del pcb 28 sottostante all'elemento radiante 13 a patch (figg. 3, 9 e 10), secondo un metodo noto e qui non descritto. The excitation of the radiant element 13 of the antenna 12, as previously mentioned, is obtained by electromagnetic coupling through the two slots 20 made on the ground conductive element 14 and the power supply branches 25 made on the second side of the pcb 28 below the patch radiant element 13 (Figs. 3, 9 and 10), according to a known method and not described here.

In particolare, il dispositivo 10 converte energia elettromagnetica da radiofrequenza in tre differenti bande di frequenza, relative alle frequenze assegnate alla telefonia cellulare ed alle reti wireless come di seguito riassunto: In particular, the device 10 converts radio frequency electromagnetic energy into three different frequency bands, relating to the frequencies assigned to cellular telephony and wireless networks as summarized below:

- una prima banda à ̈ la banda di frequenza primaria GSM P-GSM900 di "uplink" per la telefonia cellulare avente circa 25 MHz di larghezza di banda; - a first band is the GSM P-GSM900 primary "uplink" frequency band for cellular telephony having about 25 MHz of bandwidth;

- una seconda banda à ̈ la banda di frequenza GSM1750 (DCS-1800) di "uplink" per la telefonia cellulare di circa 75 MHz di larghezza di banda; - a second band is the GSM1750 (DCS-1800) "uplink" frequency band for cellular telephony of about 75 MHz of bandwidth;

- una terza banda à ̈ la banda di frequenza ISM 2450 MHz utilizzata per le trasmissioni wireless su reti locali, quali le reti Wi-Fi, le reti Bluetooth, le reti ZigBee o altre con larghezza di banda di circa 50MHz ; - a third band is the 2450 MHz ISM frequency band used for wireless transmissions on local networks, such as Wi-Fi networks, Bluetooth networks, ZigBee networks or others with a bandwidth of about 50MHz;

Per quanto riguarda la prima e la seconda banda, cioà ̈ le bande di telefonia cellulare, vengono considerate solamente le bande di "uplink", cioà ̈ di trasmissione dal telefono cellulare, in quanto il segnale a radiofrequenza utile in termini di intensità di energia elettromagnetica rilevabile dall'antenna 12 à ̈ quello di trasmissione verso la stazione base delle celle della rete telefonica. Prima banda di frequenza As regards the first and second bands, ie the cellular telephone bands, only the "uplink" bands, ie transmission from the cellular phone, are considered, as the radiofrequency signal is useful in terms of electromagnetic energy intensity detectable by antenna 12 is that of transmission to the base station of the telephone network cells. First frequency band

Nella prima banda di frequenza, per P-GSM900, viene utilizzato il modo fondamentale TM11. In the first frequency band, for P-GSM900, the TM11 fundamental mode is used.

L'utilizzo dell'elemento radiante 13 con struttura patch ad anello circolare consente, a parità di frequenza di risonanza, di avere un ingombro dell'anello minore, come ad esempio descritto in "A broad-Band Annular-Ring Microstrip Antenna", Antennas & Propagation AP-30, n°5, 1982 a nome Weng Cho Chew. Il lobo di radiazione che si ottiene à ̈ di tipo broadside (fig. 4), tipico di una antenna patch. The use of the radiant element 13 with circular ring patch structure allows, at the same resonance frequency, to have a smaller ring size, as described for example in "A broad-Band Annular-Ring Microstrip Antenna", Antennas & Propagation AP-30, No. 5, 1982 for Weng Cho Chew. The resulting radiation lobe is of the broadside type (fig. 4), typical of a patch antenna.

In particolare il raggio esterno, relativo al diametro D1, dell'anello à ̈ di circa 71mm. In particular, the external radius, relative to the diameter D1, of the ring is approximately 71mm.

Utilizzando un piano di massa reale quadrato, quindi non ideale e infinito, avente dimensioni di circa 250x250mm ed una disposizione dell'elemento radiante 13 e dell'elemento conduttivo come prima descritto ed illustrato nelle figg. 12 e 13, si ottiene un guadagno di antenna massimo di circa 4dB, comprensivo anche dell'adattamento al circuito di rettificazione multibanda 31. Using a real square ground plane, therefore not ideal and infinite, having dimensions of about 250x250mm and an arrangement of the radiant element 13 and of the conductive element as previously described and illustrated in figs. 12 and 13, a maximum antenna gain of about 4dB is obtained, also including adaptation to the multiband rectification circuit 31.

Seconda banda di frequenza Second frequency band

Nella seconda banda di frequenza, cioà ̈ nella Banda GSM1750, viene utilizzato il modo risonante TM31. In the second frequency band, ie in the GSM1750 band, the TM31 resonant mode is used.

Infatti, noto il comportamento di un elemento patch ad anello (con substrato sottile) per quanto riguarda i propri modi risonanti, come indicato ad esempio in "Mode Chart for Microstrip Ring Resonators", Transactions on Microwave Theory and Techniques, Volume: 21, Issue: 7, 1973, a nome Y.S. Wu, F.J. Rosenbaum, e noto, inoltre, il metodo di perturbazione delle correnti per regolare la frequenza risonante di TM21 ad una predeterminata frequenza, come, ad esempio, indicato in "Design of a dual-mode annular ring antenna with a coupling feed", Microwave and optical technology letters, Voi.51, N° 12, 2009, a nome Jae Hee Kim, Dae Woong Woo and Wee Sang Park, Ã ̈ stata progettata la suddetta disposizione delle prime fessure 16 in grado di portare alla frequenza di risonanza desiderata e con una predeterminata larghezza di banda, senza interferire con gli altri modi radianti utilizzati. In fact, I notice the behavior of a ring patch element (with thin substrate) as regards its resonant modes, as indicated for example in "Mode Chart for Microstrip Ring Resonators", Transactions on Microwave Theory and Techniques, Volume: 21, Issue : 7, 1973, to Y.S. Wu, F.J. Rosenbaum, the current perturbation method to regulate the resonant frequency of TM21 at a predetermined frequency is also known, as, for example, indicated in "Design of a dual-mode annular ring antenna with a coupling feed", Microwave and optical technology letters, Vol. 51, N ° 12, 2009, in the name of Jae Hee Kim, Dae Woong Woo and Wee Sang Park, the aforementioned arrangement of the first 16 slots capable of bringing the desired resonance frequency and with a predetermined bandwidth, without interfering with the other radiant modes used.

Data l'alimentazione con i due elementi sfasati di 90° e la struttura simmetrica delle prime fessure 16 realizzate nell'elemento radiante 13, si ottiene una superficie di radiazione con due lobi inclinati di 30° rispetto ad un asse "Z" che fuoriescono dal piano di giacitura dell'elemento radiante 13 stesso (figg. 5 e 6). Given the power supply with the two elements out of phase by 90 ° and the symmetrical structure of the first slots 16 made in the radiating element 13, a radiation surface is obtained with two lobes inclined by 30 ° with respect to a "Z" axis which protrude from the plane of arrangement of the radiant element 13 itself (figs. 5 and 6).

In tali condizioni il guadagno massimo ottenuto dall'antenna 12 del dispositivo 10 Ã ̈ di circa 5 dB Terza banda di frequenza In these conditions the maximum gain obtained by the antenna 12 of the device 10 is approximately 5 dB Third frequency band

Nella terza banda di frequenza, o banda ISM 2450 MHz viene utilizzato il modo risonante superiore TM12. In the third frequency band, or 2450 MHz ISM band, the TM12 upper resonant mode is used.

In questo caso i campi elettromagnetici che irradiano il dispositivo 10 sono di intensità ridotta rispetto a quello generato dai dispositivi mobili per la telefonia cellulare. In base allo specifico standard di connettività wireless utilizzato si possono avere potenze incidenti l'antenna 12 massime di 10mW contro i 300-500mW relative alla trasmissione cellulare GSM. Pertanto, l'antenna 12 deve essere molto efficiente in tale banda, mantenendo inalterato il comportamento nelle altre due bande di utilizzo. In this case, the electromagnetic fields that radiate the device 10 are of reduced intensity compared to that generated by mobile devices for cellular telephony. Based on the specific wireless connectivity standard used, the antenna 12 may have a maximum power of 10mW against 300-500mW relating to GSM cellular transmission. Therefore, the antenna 12 must be very efficient in this band, maintaining the behavior in the other two bands of use unchanged.

Viene, quindi, utilizzato il modo risonante superiore TM12 a massimo irraggiamento per antenne patch ad anello, in modo che la relativa frequenza di risonanza sia esattamente quella voluta. Pertanto, la realizzazione delle seconde fessure 18 orizzontali e verticali simmetriche (in figura 13 di destra) determinano una predeterminata perturbazione del percorso delle correnti sull'elemento radiante 13 per il suddetto modo TM12. La conformazione delle seconde fessure 18 Ã ̈ dimensionata anche in base alle variazioni di comportamento dell'elemento radiante 13 introdotte dalle prime fessure 16, le quali a loro volta risentono delle seconde fessure 18. Therefore, the TM12 upper resonant mode at maximum irradiation is used for ring patch antennas, so that the relative resonance frequency is exactly that desired. Therefore, the realization of the second horizontal and vertical symmetrical slots 18 (in figure 13 on the right) cause a predetermined perturbation of the path of the currents on the radiating element 13 for the aforementioned TM12 mode. The conformation of the second slots 18 is also dimensioned on the basis of the variations in behavior of the radiating element 13 introduced by the first slots 16, which in turn are affected by the second slots 18.

In questa forma di realizzazione il raggio interno dell'anello, relativo al diametro, D2 Ã ̈ di circa 21mm. In this embodiment the inner radius of the ring, relative to the diameter, D2 is approximately 21mm.

Il diagramma di radiazione che si ottiene à ̈ di tipo broadside maggiormente direttivo, con un guadagno massimo di più di 9,0 dB in direzione perpendicolare al piano di giacitura dell'elemento radiante 13, cioà ̈ in direzione dell'asse "Z" (fig. The radiation pattern obtained is of the broadside type more directional, with a maximum gain of more than 9.0 dB in the direction perpendicular to the plane of the radiating element 13, that is, in the direction of the "Z" axis ( fig.

In fig. 8 à ̈ tracciato l'andamento del coefficiente di riflessione dell'antenna 12 in funzione della frequenza, e dal quale à ̈ possibile vedere l'adattamento dell'antenna 12 stessa alle specifiche e volute tre distinte bande di frequenza in cui viene ricevuta energia elettromagnetica. In fig. 8 the trend of the reflection coefficient of the antenna 12 is plotted as a function of the frequency, and from which it is possible to see the adaptation of the antenna 12 itself to the specific and desired three distinct frequency bands in which electromagnetic energy is received .

Pertanto, si ottiene una antenna a singola alimentazione, le cui dimensioni sono sostanzialmente nell'ingombro complessivo dell'elemento radiante 13 dell'antenna 12 e che opera con efficienza desiderata in tre distinte bande di frequenza e per tutta la larghezza di banda assegnata per gli standard di comunicazione wireless considerati. Therefore, a single feed antenna is obtained, the dimensions of which are substantially in the overall dimensions of the radiating element 13 of the antenna 12 and which operates with desired efficiency in three distinct frequency bands and for the entire bandwidth assigned for the wireless communication standards considered.

Con riferimento alle figg. 3, 9 e 10, l'area necessaria per il circuito di adattamento di impedenza 32, il circuito rettificatore multibanda 31, il circuito divisore di potenza 22, il circuito phase shifter 24 e gli slot 20 di accoppiamento all'elemento radiante 13 Ã ̈ di circa 140x140mm. La fig. 3 mostra la vista in trasparenza degli elementi dell'antenna 12 sul piano xy di giacitura. La posizione dell'elemento radiante 13 Ã ̈ determinata dall'accoppiamento fra l'elemento radiante 13 e gli slot 20, e risulta traslata e asimmetrica rispetto all'elemento conduttivo 13. With reference to figs. 3, 9 and 10, the area required for the impedance matching circuit 32, the multiband rectifier circuit 31, the power divider circuit 22, the phase shifter circuit 24 and the slot 20 for coupling to the radiant element 13 Ã ̈ about 140x140mm. Fig. 3 shows the transparent view of the elements of the antenna 12 on the xy plane of position. The position of the radiating element 13 is determined by the coupling between the radiating element 13 and the slots 20, and is translated and asymmetrical with respect to the conductive element 13.

L'ingombro minimo sul piano xy risulta di circa 175x165mm, o di circa 190x190mm nel caso in cui la dimensione complessiva dell'elemento conduttivo 14 presenti una distribuzione simmetrica. Tali ingombri tengono conto anche degli aspetti legati all'assemblaggio dei differenti strati che costituiscono l'antenna 12, come verrà descritto meglio di seguito. The minimum encumbrance on the xy plane is approximately 175x165mm, or approximately 190x190mm if the overall dimension of the conductive element 14 has a symmetrical distribution. These overall dimensions also take into account the aspects linked to the assembly of the different layers that make up the antenna 12, as will be better described below.

È possibile ottenere una maggiore efficienza in tutte le bande per dimensioni maggiori del piano di massa. In particolare si ottiene una riduzione di efficienza significativa passando da un piano di massa avente dimensione di 250x250mm ad un piano di massa avente dimensione minima indicata precedentemente. Greater efficiency can be achieved in all bands for larger dimensions of the ground plane. In particular, a significant reduction in efficiency is obtained by passing from a ground plane having a size of 250x250mm to a ground plane having the minimum size indicated above.

Il dispositivo 10 à ̈ compatibile con la realizzazione in materiali flessibili per la lavorazione di tessuto o indumenti. In particolare, la realizzazione dell'elemento radiante 13 e delle aperture a slot 20 sul pcb lato top richiede una precisione di taglio di circa 100Î1⁄4m, la quale à ̈ compatibile con i procedimenti di taglio al laser di tessuto-non tessuto conduttivo. Device 10 is compatible with making flexible materials for fabric or garment processing. In particular, the realization of the radiant element 13 and of the slot openings 20 on the top side pcb requires a cutting precision of about 100 µm, which is compatible with laser cutting processes of conductive non-woven fabric.

Anche il requisito di allineamento con il piano di giacitura xy tra gli strati che costituiscono l'antenna 12 Ã ̈ di circa 100Î1⁄4m, compatibile con le normali tecniche di assemblaggio in ambito tessile. The alignment requirement with the xy plane between the layers that make up the antenna 12 is also approximately 100Î1⁄4m, compatible with normal assembly techniques in the textile field.

Inoltre, l'antenna 12 del dispositivo 10 della presente invenzione può essere utilizzata anche come antenna trasmittente dell'utenza elettronica 40, quale un sensore ad essa connesso. In questo caso à ̈ possibile prevedere un funzionamento alternato ad intervalli di tempo in cui l'antenna 12 viene alternativamente utilizzata per la raccolta di energia a RF o per trasmettere i dati di rilevazione del sensore, cioà ̈ dell'utenza 40 stessa. Furthermore, the antenna 12 of the device 10 of the present invention can also be used as a transmitting antenna of the electronic user 40, such as a sensor connected thereto. In this case it is possible to provide alternating operation at time intervals in which the antenna 12 is alternatively used for the collection of RF energy or to transmit the detection data of the sensor, that is of the user 40 itself.

Inoltre, nel caso in cui almeno una delle bande di frequenza non venga utilizzata, ad esempio perchà ̈ non à ̈ rilevabile alcuna sorgente a radiofrequenza nella banda specifica, l'antenna 12 stessa può essere utilizzata come antenna trasmittente in detta specifica banda di frequenza, di fatto inutilizzata per la conversione di energia da radiofrequenza. Furthermore, in the event that at least one of the frequency bands is not used, for example because no radio frequency source is detectable in the specific band, the antenna 12 itself can be used as a transmitting antenna in said specific frequency band, in fact not used for the conversion of radiofrequency energy.

Il dispositivo 10 di conversione di energia elettromagnetica a radiofrequenza viene incorporato in un capo di abbigliamento 50, integrato nel tessuto stesso. Infatti il dispositivo 10 realizzato secondo una struttura a strati, presenta una struttura a strati sovrapposti, come illustrato nelle fig. 11-13. In particolare, il dispositivo 10 comprende i seguenti strati funzionali (in ordine dall'esterno verso il corpo dell'utente): The radiofrequency electromagnetic energy conversion device 10 is incorporated into an item of clothing 50, integrated into the fabric itself. In fact, the device 10 made according to a layered structure has a superimposed layer structure, as illustrated in figs. 11-13. In particular, the device 10 comprises the following functional layers (in order from the outside towards the user's body):

- uno strato esterno flessibile disposto verso l'esterno del capo di abbigliamento 50 ed avente funzione sostanzialmente protettiva; tale strato non indicato nelle presenti figure può essere, nel caso il dispositivo 10 sia interno all'indumento, ottenuto dallo strato esterno di tessuto 44 di cui à ̈ costituito l'indumento, indicato solo in fig. 11; - uno strato flessibile sotto allo strato 44 che realizza l'antenna il quale a sua volta comprende: - a flexible outer layer disposed towards the outside of the article of clothing 50 and having a substantially protective function; this layer not indicated in the present figures can be, if the device 10 is internal to the garment, obtained from the outer layer of fabric 44 of which the garment is made, indicated only in fig. 11; - a flexible layer under the layer 44 which forms the antenna which in turn comprises:

- l'elemento radiante 13 che definisce un primo strato superiore, - the radiating element 13 which defines a first upper layer,

- un primo strato termoadesivo isolante 46a, sagomato in maniera uguale all'elemento radiante 13, e mediante il quale l'elemento radiante 13 viene fissato agli strati inferiori, - a first insulating thermoadhesive layer 46a, shaped in the same way as the radiant element 13, and by means of which the radiant element 13 is fixed to the lower layers,

- un primo strato 47a di tessuto isolante frapposto tra l'elemento radiante 13 e l'elemento conduttivo 14 che comprende gli strati 48a e 49, - un secondo strato termoadesivo isolante 46b, - un primo strato di tessuto conduttivo 48a ed uno strato formato da una cornice biadesiva conduttiva 49 compresi nell'elemento conduttivo 14, che definiscono un secondo strato inferiore, - a first layer 47a of insulating fabric interposed between the radiating element 13 and the conductive element 14 which comprises the layers 48a and 49, - a second thermo-adhesive insulating layer 46b, - a first layer of conductive fabric 48a and a layer formed by a conductive double-sided adhesive frame 49 included in the conductive element 14, which define a second lower layer,

il pcb 28 doppio strato, fissato al primo strato di tessuto conduttivo 48a mediante detta cornice biadesiva conduttiva 49, the double-layer pcb 28, fixed to the first layer of conductive fabric 48a by means of said conductive double-sided adhesive frame 49,

- un terzo strato termoadesivo isolante 46c, - un secondo strato di tessuto 47b isolante, avente funzione distanziatrice e di contenimento del campo elettromagnetico, - a third thermo-adhesive insulating layer 46c, - a second layer of insulating fabric 47b, having the function of spacing and containing the electromagnetic field,

- un quarto strato di tessuto isolante 46d, - a fourth layer of 46d insulating fabric,

- un secondo strato di tessuto conduttivo 48b. - a second layer of conductive fabric 48b.

Il secondo strato termoadesivo isolante 46b e il primo strato di tessuto conduttivo 48a sono lavorati in maniera da presentare una prima apertura 45 sostanzialmente quadrata di dimensioni leggermente inferiori alle dimensioni del pcb 28, sui cui bordi viene applicata la cornice biadesiva conduttiva 49. In un'altra forma di realizzazione viene utilizzato un collante conduttivo al posto della cornice biadesiva 49. Anche il terzo strato termoadesivo isolante 46c presenta una seconda apertura 45c sostanzialmente quadrata e di dimensioni leggermente maggiori rispetto a quelle del pcb 28. The second thermoadhesive insulating layer 46b and the first layer of conductive fabric 48a are processed in such a way as to present a first substantially square opening 45 slightly smaller than the dimensions of the pcb 28, on the edges of which the conductive double-sided adhesive frame 49 is applied. another embodiment a conductive glue is used instead of the double-sided adhesive frame 49. The third thermo-adhesive insulating layer 46c also has a second opening 45c which is substantially square and slightly larger than those of the pcb 28.

I materiali utilizzati sono stati scelti per ottimizzare le prestazioni di conversione, cioà ̈ l'efficienza complessiva di conversione e per garantire flessibilità meccanica dell'antenna 12 durante il suo utilizzo integrato nel capo di abbigliamento 50. Inoltre lo spessore complessivo del dispositivo 10 deve essere inferiore a 10mm in modo da essere inserito in un capo di abbigliamento, quale un giubbotto 50, senza generare scalinature o tensioni sul tessuto. The materials used have been chosen to optimize the conversion performance, i.e. the overall conversion efficiency and to ensure mechanical flexibility of the antenna 12 during its use integrated in the garment 50. Furthermore, the overall thickness of the device 10 must be less than 10mm in order to be inserted into a garment, such as a jacket 50, without generating steps or tension on the fabric.

Nella tabella 1 successiva vengono riassunti alcuni possibili materiali realizzativi per i differenti strati, in cui, per semplicità, nella prima colonna relativa allo strato sono stati inseriti i relativi riferimenti numerici. The following table 1 summarizes some possible construction materials for the different layers, in which, for simplicity, the relative numerical references have been inserted in the first column relating to the layer.

Strato Materiale Descrizione Layer Material Description

13, Global EMC Ag/Cu/Nl Tessuto non tessuto 13, Global EMC Ag / Cu / Nl Non-woven fabric

48a,48b conduttivo 48a, 48b conductive

47a, 47b Polartech ThermalPro Pile 47a, 47b Polartech ThermalPro Pile

28 Pcb flessibile doppia Alternativa: Neoprene faccia conduttiva su serigrafato Ag su entrambe substrato dielettrico le facce 28 Double flexible pcb Alternative: Neoprene conductive face on screen printed Ag on both dielectric substrate faces

(es. DuPont PyraluxAP (eg DuPont PyraluxAP

AP8545) AP8545)

46a,46b, Termoadesivo isolante 46a, 46b, Thermal adhesive insulation

46c,46d 46c, 46d

49 biadesivo conduttivo 3M ECATT 9707 49 3M ECATT 9707 conductive double-sided tape

Tabella 1 Table 1

La parte più complessa da realizzare per l'antenna 12 à ̈ quella relativa agli strati del pcb 28 sul quale sono realizzati il circuito rettificatore multibanda 31 il circuito divisore di potenza 22, il circuito phase shifter 24, tutti multibanda, sul lato bottom, e gli slot 20 realizzati come aperture sul piano di massa che realizzano l'alimentazione per accoppiamento elettromagnetico all'elemento radiante 13, sul lato top. In base allo spessore ed alle caratteristiche elettromagnetiche degli strati isolanti di materiale dielettrico posto tra gli elementi conduttivi sul lato top e bottom, gli spessori e la precisione richiesta alle geometrie da realizzare sul lato bottom possono variare sensibilmente e potrebbero non essere rispettati con le tecnologie disponibili per i materiali selezionati. Ad esempio, nel caso in cui il pcb 28 à ̈ realizzato con circuito elettronico flessibile facilmente reperibile sul mercato, costituito da 2 facce di rame di 35um e dielettrico Polyimide (εr=3.4) di lOOum, à ̈ necessario realizzare piste conduttive con spessore di 3mils, valore che à ̈ al limite delle possibilità di lavorazione attuali per questi materiali. Diversamente, utilizzando neoprene come mezzo dielettrico (εr nel range di valori tra 6 e9) con spessore di circa 1-2 mm à ̈ possibile ottenere la geometria voluta dall'antenna utilizzando un processo di serigrafia con inchiostro conduttivo a base di argento con larghezza delle tracce maggiore e precisione richiesta inferiore. The most complex part to be made for the antenna 12 is that relating to the layers of the pcb 28 on which the multiband rectifier circuit 31 is made, the power divider circuit 22, the phase shifter circuit 24, all multiband, on the bottom side, and the slots 20 formed as openings on the ground plane which provide the power supply by electromagnetic coupling to the radiant element 13, on the top side. Based on the thickness and electromagnetic characteristics of the insulating layers of dielectric material placed between the conductive elements on the top and bottom side, the thicknesses and precision required for the geometries to be made on the bottom side can vary significantly and may not be respected with the available technologies. for the selected materials. For example, in the case in which the pcb 28 is made with a flexible electronic circuit easily available on the market, consisting of 2 copper faces of 35um and Polyimide dielectric (εr = 3.4) of 1000um, it is necessary to create conductive tracks with a thickness of 3mils, a value that is at the limit of the current processing possibilities for these materials. Otherwise, using neoprene as dielectric medium (εr in the range of values between 6 and 9) with a thickness of about 1-2 mm, it is possible to obtain the desired geometry of the antenna using a silkscreen process with conductive silver-based ink with width of the higher traces and lower required accuracy.

In questo secondo caso lo spessore complessivo del dispositivo 10 aumenta di alcuni mm ma à ̈ possibile ottenere maggiore flessibilità e robustezza dell'intera rectenna. In this second case, the overall thickness of the device 10 increases by a few mm but it is possible to obtain greater flexibility and robustness of the entire rectenna.

Pertanto, la realizzazione dell'antenna 12 e quella del pcb 28 sono sostanzialmente indipendenti l'una dall'altra. Questo permette di decidere quale tipo di pcb 28 utilizzare: ad esempio, con vincolo di spessore minimo e accettando una limitata flessibilità à ̈ possibile utilizzare un pcb flessibile realizzato da un circuito elettronico flessibile con materiali più tradizionali come indicato in tabella 1; nel caso di una soluzione con massima flessibilità e robustezza à ̈ possibile realizzare il pcb a partire da un elemento di suppoorto isolante in neoprene, serigrafato superficialmente con vernice conduttiva. Therefore, the construction of the antenna 12 and that of the pcb 28 are substantially independent of each other. This allows you to decide which type of pcb 28 to use: for example, with a minimum thickness constraint and accepting limited flexibility, it is possible to use a flexible pcb made from a flexible electronic circuit with more traditional materials as indicated in table 1; in the case of a solution with maximum flexibility and sturdiness, it is possible to make the pcb starting from an insulating support element in neoprene, surface silk-screened with conductive paint.

Inoltre, la struttura del pcb 28 Ã ̈ indipendente dalla dimensione e forma del dispositivo 10 nella sua realizzazione finale 10, quindi, Ã ̈ indipendente dagli aspetti produttivi e di assemblaggio dell'intera rectenna. Gli altri strati del dispositivo sono dimensionati e sagomati a seconda dell'indumento e della zona in cui viene posizionata la rectenna. Furthermore, the structure of the pcb 28 is independent of the size and shape of the device 10 in its final embodiment 10, therefore, it is independent of the production and assembly aspects of the entire rectenna. The other layers of the device are sized and shaped according to the garment and the area where the rectenna is placed.

Con riferimento alla figura 11 e facendo riferimento all'implementazione del pcb 28 con circuito elettronico flessibile, lo strato conduttivo 48a, che costituisce il piano di massa di riferimento dell'antenna, presenta detta apertura 45a in corrispondenza della posizione che deve assumere il pcb 28 stesso rispetto all'elemento radiante 13. L'apertura 45a ha una dimensione tale da risultare sovrapposta per 5-10mm al piano di massa realizzato sul pcb 28, lato top e da non interferire con i due slot 20. L'applicazione di un elemento adesivo conduttivo, cioà ̈ della cornice 49, per applicazione a radiofrequenza tra il secondo strato conduttivo 48a e il pcb 28 lato top permette di realizzare un piano di massa di dimensioni massime compatibilmente con la dimensione e la forma del dispositivo nella sua forma finale. Questo consente di migliorare l'efficienza di conversione complessiva dell'antenna 12 in base all'area disponibile sull'indumento per l'applicazione della rectenna 10. With reference to figure 11 and referring to the implementation of pcb 28 with flexible electronic circuit, the conductive layer 48a, which constitutes the reference ground plane of the antenna, has said opening 45a in correspondence with the position that pcb 28 must assume same with respect to the radiant element 13. The opening 45a has a size such as to be superimposed by 5-10mm on the ground plane made on the pcb 28, top side and not to interfere with the two slots 20. The application of an element conductive adhesive, that is of the frame 49, for radiofrequency application between the second conductive layer 48a and the pcb 28 on the top side allows to create a ground plane of maximum dimensions compatibly with the size and shape of the device in its final form. This improves the overall conversion efficiency of the antenna 12 based on the area available on the garment for the application of the rectenna 10.

L'incapsulamento complessivo del pcb 28 negli strati dell'antenna 12, e quindi il suo fissaggio e protezione, si ottiene incollando il secondo strato di tessuto 47b sul primo tessuto conduttivo 48a con l'ausilio dello strato termoadesivo isolante, rimosso in corrispondenza di tutta l'area occupata dal pcb 28. Dal momento che i due strati di tessuto isolante 47a, 47b hanno spessore molto maggiore del pcb 28, questi si comprimono in corrispondenza del pcb 28 stesso inglobandolo al loro interno e tutto attorno. In particolare se il pcb 28 à ̈ realizzato a base di neoprene con spessore di qualche millimetro si ottiene un profilo bombato a spessore maggiore solo in corrispondenza del pcb 28 mentre il resto della superficie dell'antenna 12 ha uno spessore uniforme, come già visto di circa 8mm. The overall encapsulation of the pcb 28 in the layers of the antenna 12, and therefore its fixing and protection, is obtained by gluing the second layer of fabric 47b on the first conductive fabric 48a with the aid of the thermo-adhesive insulating layer, removed in correspondence with the whole the area occupied by the pcb 28. Since the two layers of insulating fabric 47a, 47b have a much greater thickness than the pcb 28, they compress in correspondence with the pcb 28 itself, incorporating it inside and all around them. In particular, if the pcb 28 is made of neoprene with a thickness of a few millimeters, a thicker rounded profile is obtained only in correspondence with the pcb 28 while the rest of the surface of the antenna 12 has a uniform thickness, as already seen in about 8mm.

È chiaro che al dispositivo 10 di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza, fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato. It is clear that modifications and / or additions of parts can be made to the device 10 for converting electromagnetic energy from radiofrequency described up to now, without departing from the scope of the present invention.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di dispositivo 10 di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito. It is also clear that, although the present invention has been described with reference to some specific examples, a person skilled in the art will certainly be able to realize many other equivalent forms of device 10 for converting electromagnetic energy from radiofrequency, having the characteristics expressed in the claims and therefore all fall within the scope of protection defined by them.

Claims (13)

RIVENDICAZIONI 1.Dispositivo di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza comprendente un'antenna (12), vantaggiosamente di tipo "microstrip patch", ed un associato circuito raddrizzatore multibanda (31) per l'alimentazione di almeno una collegata utenza elettronica (40), caratterizzato dal fatto che l'antenna (12) comprende un unico elemento radiante (13), un associato elemento conduttivo (14) sottostante all'elemento radiante (13) ed un circuito di ricezione della potenza ricevuta dall'antenna (12), in cui l'elemento radiante (13) presenta una forma circolare anulare, in cui detto circuito di ricezione della potenza comprende almeno un circuito divisore di potenza (22) ed un circuito di sfasamento (24) a 90°, in cui al circuito divisore di potenza (22) e al circuito di sfasamento (24) sono collegati due rami di alimentazione (25) dell'elemento radiante (13) configurati in modo da generare due componenti di campo elettromagnetico ortogonali e sfasate di 90° e quindi ricevere un segnale con polarizzazione qualsiasi su almeno tre bande di frequenza distinte. CLAIMS 1.Device for converting electromagnetic energy from radiofrequency comprising an antenna (12), advantageously of the "microstrip patch" type, and an associated multiband rectifier circuit (31) for powering at least one connected electronic user (40), characterized by the fact that the antenna (12) comprises a single radiating element (13), an associated conductive element (14) underlying the radiating element (13) and a circuit for receiving the power received from the antenna (12), in which the radiating element (13) has an annular circular shape, in which said power receiving circuit comprises at least one power divider circuit (22) and a 90 ° phase shift circuit (24), in which the power divider circuit (22) and to the phase shift circuit (24) are connected two power supply branches (25) of the radiating element (13) configured so as to generate two electromagnetic field components orthogonal and out of phase by 90 ° and therefore to receive a signal le with any polarization on at least three distinct frequency bands. 2. Dispositivo come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento radiante (13) comprende almeno primi e secondi mezzi di perturbazione della corrente (16, 18), configurati in modo da rilevare energia elettromagnetica in rispettive seconde e terze bande di frequenza distinte da una prima banda di frequenza principale corrispondente al campo elettromagnetico ricevuto non perturbato. 2. Device as in claim 1, characterized in that the radiating element (13) comprises at least first and second current perturbation means (16, 18), configured so as to detect electromagnetic energy in respective second and third frequency bands distinct from a first main frequency band corresponding to the received electromagnetic field not perturbed. 3. Dispositivo come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti primi e secondi mezzi di perturbazione delle correnti (16, 18) sono realizzati in modo tale da non modificare significativamente il comportamento almeno dell'elemento radiante (13) nelle altre due bande. 3. Device as claimed in claim 2, characterized in that said first and second current perturbation means (16, 18) are made in such a way as not to significantly modify the behavior of at least the radiating element (13) in the other two bands. 4. Dispositivo come nella rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che i primi mezzi di perturbazione delle correnti comprendono quattro prime fessure rettangolari (16) ricavate anularmente fra un diametro esterno (DI) ed un diametro interno (D2) dell'elemento radiante (13), ed inclinate di ±45° rispetto ad una direzione di riferimento (x), e che i secondi mezzi di perturbazione delle correnti comprendono quattro seconde fessure rettangolari (18), rispettivamente due contrapposte fessure parallele a detta direzione di riferimento (x) e due contrapposte fessure ortogonali a detta direzione di riferimento (x), disposte sostanzialmente in maniera anulare fra detto diametro esterno (DI) e detto diametro interno (D2) alla stessa distanza dal centro dell'elemento radiante di dette prime fessure (16). 4. Device as in claim 2 or 3, characterized in that the first means for perturbing the currents comprise four first rectangular slots (16) formed annularly between an external diameter (DI) and an internal diameter (D2) of the radiating element ( 13), and inclined by ± 45 ° with respect to a reference direction (x), and that the second means for perturbing the currents comprise four second rectangular slots (18), respectively two opposite slots parallel to said reference direction (x) and two opposite slots orthogonal to said reference direction (x), arranged substantially annularly between said external diameter (DI) and said internal diameter (D2) at the same distance from the center of the radiating element of said first slots (16). 5. Dispositivo come in una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette almeno tre bande di frequenza comprendono bande di frequenza per la telefonia cellulare e almeno una banda ISM 2450. 5. Device as in one or the other of the preceding claims, characterized in that said at least three frequency bands comprise frequency bands for cellular telephony and at least one ISM 2450 band. 6. Dispositivo come nelle rivendicazione 3 e 5, caratterizzato dal fatto che il diametro esterno (Di) dell'elemento radiante (13) anulare à ̈ dimensionato a circa 7Imm, per rilevare energia elettromagnetica in detta prima banda di frequenza di segnali radio in relazione al modo fondamentale TMll della banda primaria GSM P-GSM900 "uplink". 6. Device as in claims 3 and 5, characterized in that the external diameter (Di) of the annular radiating element (13) is dimensioned to approximately 7Imm, to detect electromagnetic energy in said first frequency band of radio signals in relation to the fundamental mode TMll of the primary GSM P-GSM900 "uplink" band. 7. Dispositivo come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che à ̈ realizzato secondo una struttura a strati sovrapposti flessibili, in cui un primo strato superiore di detta struttura comprende detto elemento radiante (13), un secondo strato inferiore comprende detto elemento conduttivo (14), ed almeno uno strato (47a) in materiale elettricamente isolante à ̈ frapposto fra detto primo strato superiore e detto secondo strato inferiore. 7. Device as in any one of the preceding claims, characterized in that it is made according to a structure with flexible superimposed layers, in which a first upper layer of said structure comprises said radiating element (13), a second lower layer comprises said element conductive (14), and at least one layer (47a) of electrically insulating material is interposed between said first upper layer and said second lower layer. 8. Dispositivo come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'elemento radiante (13) à ̈ realizzato in tessuto non tessuto di tipo conduttivo . 8. Device as in claim 7, characterized in that the radiating element (13) is made of conductive non-woven fabric. 9. Dispositivo come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno parte dell'elemento conduttivo (14), il circuito raddrizzatore (31), il circuito divisore di potenza (22) e il circuito sfasatore a 90° (24) sono realizzati su un supporto (28) di tipo flessibile. 9. Device as in claim 1, characterized in that at least part of the conductive element (14), the rectifier circuit (31), the power divider circuit (22) and the 90 ° phase shifter circuit (24) are made on a support (28) of the flexible type. 10. Dispositivo come nella rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto supporto flessibile à ̈ un circuito stampato, o pcb (28), ad almeno due strati conduttivi separati da uno strato dielettrico . 10. Device as in claim 9, characterized in that said flexible support is a printed circuit, or pcb (28), with at least two conductive layers separated by a dielectric layer. 11. Dispositivo come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto supporto flessibile (28) à ̈ un supporto in neoprene serigrafato con argento su entrambe i lati. 11. Device as in claim 10, characterized in that said flexible support (28) is a neoprene support silkscreened with silver on both sides. 12. Dispositivo come alla rivendicazione 10 o 11, caratterizzato dal fatto che il supporto flessibile (28) presenta porzioni non conduttive (20), disposte sostanzialmente ortogonali l'una con l'altra, e specificatamente progettate per garantire la funzionalità di eccitazione dell'elemento radiante (13) in modo da generare una componente di polarizzazione di campo elettromagnetico circolare in tutte le bande di frequenza utilizzate e garantire allo stesso tempo il disaccoppiamento tra i due rami di alimentazione (25) e quindi il massimo trasferimento di potenza in radiofrequenza. 12. Device as claimed in claim 10 or 11, characterized in that the flexible support (28) has non-conductive portions (20), arranged substantially orthogonal to each other, and specifically designed to ensure the excitation functionality of the radiant element (13) so as to generate a circular electromagnetic field polarization component in all the frequency bands used and at the same time guarantee the decoupling between the two power supply branches (25) and therefore the maximum radio frequency power transfer. 13. Articolo di vestiario comprendente almeno un dispositivo (10) di conversione di energia elettromagnetica da radiofrequenza come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12.Article of clothing comprising at least one radio frequency electromagnetic energy conversion device (10) as in any one of claims 1 to 12.
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