MX2010008841A - Dispositivo de radio para una red inalambrica. - Google Patents
Dispositivo de radio para una red inalambrica.Info
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Abstract
Un dispositivo de radio para una red inalámbrica que comprende: una caja externa protectora (3) que aloja un circuito transceptor electrónico (4); y cuatro elementos radiantes (5) portados por la caja protectora y con orientaciones que difieren entre sí. La caja protectora externa (3) está configurada de tal manera que, cuando se dispone sobre una superficie plana, se dispone con solo un elemento radiante (5) sustancialmente perpendicular a la superficie plana; el dispositivo de radio es capaz de determinar de manera autónoma la orientación asumida y comprende un selector automático (20) para seleccionar el elemento radiante (5) dispuesto sustancialmente perpendicular a la superficie plana.
Description
DISPOSITIVO DE RADIO PARA UNA RED INALÁMBRICA
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se relaciona con un dispositivo de radio para una red inalámbrica.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En particular, el objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo que sea capaz de maximizar las propiedades de recepción y transmisión de un aparato transceptor que opera en un nodo de una red formada por una pluralidad de dispositivos.
Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo de radio para una red inalámbrica que:
• presenta costos contenidos;
• es extremadamente robusto;
• es simple y rápido de producir; y
• presenta bajos niveles de consumo y consecuentemente tiene una vida bastante larga.
El objetivo anterior se logra por medio de la presente invención en lo que se refiere a un dispositivo para una red inalámbrica que comprende: una caja protectora externa que aloja un circuito transceptor electrónico; y por lo menos un primer elemento radiante y un segundo elemento radiante, los cuales son portados por dicha caja protectora y tienen orientaciones que difieren entre si, dicho dispositivo de radio para una red inalámbrica se caracteriza porque comprende medios para la selección automática del elemento radiante que presenta una orientación preestablecida con respecto a una superficie de apoyo sobre la cual se dispone dicha caja.
En particular, la caja protectora externa está configurada de tal manera que, cuando se dispone sobre una superficie de apoyo plana se dispone junto con un elemento radiante sustancialmente perpendicular a la superficie plana. Dicho medio de selección automática selecciona el elemento radiante dispuesto sustancialmente perpendicular a la superficie plana.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La invención se ilustrará ahora con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
• La figura 1 muestra, en una vista en perspectiva, un dispositivo de radio para una red inalámbrica obtenido de conformidad con las enseñanzas de la presente invención;
• la figura 2 muestra el interior del dispositivo 1;
• las figuras 3 y 4 muestran, respectivamente en una vista en planta superior y en una vista en perspectiva, un detalle del dispositivo 1;
• la figura 5 muestra un ejemplo de aplicación del dispositivo de conformidad con la presente invención; y
· la figura 6 muestra, en una vista en perspectiva, un dispositivo de radio para una red inalámbrica obtenido de conformidad con las enseñanzas de la presente invención, insertado dentro de una caja de forma esférica.
MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
En la figura 1 se ilustra en su totalidad un dispositivo de radio (1) para una red inalámbrica que comprende :
una caja protectora externa (3) que aloja un circuito transceptor electrónico (4) (ilustrado en la figura 2) ; y
cuatro elementos radiantes (5) (en el ejemplo formado por antenas helicoidales) portadas por la caja protectora (3) y que tiene ejes geométricos de orientación que difieren entre si.
Como se aclarará en la siguiente descripción, la caja protectora (3) está configurada de tal manera que, cuando se dispone sobre una superficie de apoyo plana, se dispone con solo un elemento radiante (5) con su eje geométrico de orientación sustancialmente perpendicular a la superficie de apoyo plana.
La caja (3) está elaborada además de un material aislante resistente a impactos, por ejemplo resinas epoxi.
En particular, la caja protectora (3) comprende una porción central (7) de forma esférica, y cuatro brazos en forma de conos truncados (9), los cuales se extienden radialmente desde la porción central esférica (7).
Cada brazo en forma de cono truncado (9) tiene una porción terminal con una base mayor (9a) y una porción con una base menor (9b) delimitada por una pared circular plana (12) perpendicular a un eje de simetría (13) del brazo en forma de cono truncado (9) .
En otras palabras, cada brazo en forma de cono truncado (9) se ahúsa desde la porción central esférica (7) hacia su porción terminal libre (pared circular plana (12) ) .
Los brazos (9) tienen las mismas dimensiones, en particular la misma longitud radial (h) (es decir, la misma distancia entre la porción terminal con una base mayor (9a) y con una base menor (9b) medida en una dirección paralela al eje de simetría (13)).
Cada brazo (9) está asociado con un elemento radiante respectivo (5) obtenido de una tira metálica (15) (por ejemplo, una tira de cobre o de aluminio) enrollada en forma helicoidal alrededor de la superficie externa del cono truncado (9c) de cada brazo (9). En esta forma, cada elemento radiante (5) se obtiene de una antena helicoidal que tiene su eje (13), el cual coincide con el eje de simetría del brazo (9).
Los ejes (13) se juntan en un punto común (C) dispuesto en el centro de la porción central esférica (7) y forman ángulos iguales (de 120°) uno con respecto al otro.
Consecuentemente, con base en la estructura física ilustrada arriba, los ejes de simetría de los elementos radiantes (5) y de los brazos (9) se juntan en un punto común (C) dispuesto en el centro de la porción central esférica (7) y forman ángulos iguales (de 120°) uno con respecto al otro.
Cada brazo (9) es internamente hueco y define una cavidad cilindrica compartiendo el eje (13), la cual está diseñada para alojar una batería (17) (o una batería recargable, figura 2) que tiene una forma cilindrica alargada (por ejemplo una batería alcalina de 1.5 V del tipo AAA, figura 2) utilizada para suministro de energía del circuito electrónico (4).
La cavidad cilindrica antes mencionada (no se ilustra) también se provee con medios de conexión (de un tipo conocido, no se ilustra) diseñados para acoplarse a los polos respectivos (+ y -) de cada batería (17). Medios de conexión adicionales (de un tipo conocido, no se ilustran) están diseñados para conectar las baterías (17) entre sí para proveer un voltaje de suministro total para el suministro de energía del circuito electrónico (4).
Cada batería (17) se extiende a lo largo de un eje respectivo que coincide con el eje (13) . Por lo tanto, los varios ejes de las baterías (17) se juntan en el punto (C) dispuesto en el centro de la porción esférica (7) de tal manera que tienen una disposición espacial simétrica con respecto al centro (C) de la porción central (7) .
El circuito transceptor electrónico (4) está alojado dentro de la porción central (7) y proporciona una unidad transceptora la cual tiene suministro de energía por medio de las baterías (17) y tiene una terminal de antena (no se ilustra) la cual puede conectarse a uno de los elementos radiantes (5) a través de un dispositivo de selección automática (20) diseñado para proporcionar una conexión entre la salida del circuito transceptor (4) y el elemento radiante (5) dispuesto perpendicular a un plano sobre el cual se apoya el dispositivo (1) . De esta manera se realiza una selección automática del elemento radiante (5) .
El circuito electrónico (4) realiza funciones adicionales (además de la función de transcepción) y coopera con uno o más sensores (22) (en el ejemplo ilustrado, cuatro sensores) cada uno de los cuales se dispone en una región que corresponde a una porción terminal de un brazo (9); en particular, se dispone debajo de la pared circular plana (12), la cual puede estar provista con aberturas (no se ilustran) .
Pueden disponerse otros sensores (no se ilustran) en otras áreas del dispositivo (1), tal como, por ejemplo, en la porción central (7) .
Los sensores (22) pueden comprender, por ejemplo: · sensores de proximidad diseñados para detectar un cuerpo en movimiento en las cercanías del dispositivo (1);
• sensores de vibración diseñados para detectar un cuerpo en movimiento y/o el paso de un vehículo en las cercanías del dispositivo (1);
· sensores ópticos diseñados para detectar una imagen del espacio cerca del dispositivo (1);
• sensores magnéticos diseñados para detectar la disposición y las variaciones del campo magnético en las cercanías del dispositivo (1) ;
· micrófonos;
• sensores infrarrojos (IR); y
• dispositivos MEMS.
El dispositivo de selección automática (20) comprende una pluralidad de interruptores (24) (cuatro en el ejemplo representado, uno por cada elemento radiante (5)) alojados dentro de la caja protectora (3) . Cada interruptor (24) está alineado con un eje respectivo (13) y está dispuesto cerca de la porción que tiene una base mayor (9a) del brazo en forma de cono truncado (9) entre el circuito electrónico (4) y un extremo de la batería (17).
Como se aclarará en la siguiente descripción, cada interruptor (24) está configurado para conmutar, por gravedad, con base en su orientación con respecto a la vertical .
Las figuras 3 y 4 muestran una modalidad posible del interruptor (24).
Dicha modalidad permite obtener un interruptor doble, es decir, un interruptor que comprende un primer interruptor (24a) y un segundo interruptor (24b) los cuales se disponen simultáneamente en el estado cerrado (ENCENDIDO) o en el estado abierto (APAGADO) de acuerdo con la disposición del interruptor (24) con respecto a la vertical .
El interruptor (24) se conecta, con respecto al circuito (4), de tal forma que, cuando se dispone en la posición cerrada (ENCENDIDO), el circuito (4) se conecta al elemento radiante (5) con su eje (13) perpendicular al plano sobre el cual el dispositivo (1) se apoya a través de un primer interruptor (24a), y un sensor (22) se conecta al circuito electrónico (4) a través de un segundo interruptor (24b) .
Más en particular, el interruptor (24) comprende una caja cilindrica (30), que define una cavidad cilindrica interna (31) delimitada en un primer extremo de la misma por un circuito impreso circular (32) dispuesto, durante el uso, perpendicular al eje (13) .
La cavidad cilindrica (31) está dividida por un diafragma (32) que se extiende en una dirección diametral dentro de la cámara (31) de tal manera que define una primera cámara (31a) y una segunda cámara (31b) que están separadas entre si.
El circuito impreso (32) tiene, sobre su lado orientado hacia la cavidad (31), una primera trayectoria conductora en forma de C (32a, 32b) que se extienden a lo largo de una porción perimetral del circuito impreso circular (32) y orientadas hacia la cámara (31a) y la cámara (31b), respectivamente.
El circuito impreso (32) tiene además, sobre su lado orientado hacia la cavidad (31), segundas trayectorias conductoras semicirculares (33a, 33b) que se proyectan hacia una porción central del circuito impreso circular (32s) y orientadas hacia la cámara (31a) y la cámara (31b), respectivamente .
Además se proveen elementos conductores radiales (34, 35) que se proyectan, sin tocar, desde la trayectoria (32a, 32b) y la trayectoria (33a, 33b), respectivamente.
Cada cámara (31a, 31b) aloja una cantidad preestablecida de material electroconductor, por ejemplo liquido electroconductor, tal como mercurio (37) (figura 4), el cual cuando el circuito impreso (32) se dispone perpendicular a la vertical (o paralelo a un plano horizontal), cubre las trayectorias (32a, 32a) y (32b, 33b) , proporcionando una conexión entre éstas (interruptores (24a, 24b) ambos cerrados).
Cuando el circuito impreso (32) se dispone inclinado con respecto a la vertical, el mercurio (37) se desplaza e interrumpe la conexión entre las trayectorias (32a, 33a y 32b, 33b) proporcionando una desconexión eléctrica entre éstas (interruptores. 24a, 24b abiertos) .
En el uso, el dispositivo (1) se tira (por ejemplo, desde un helicóptero, figura 5) sobre una parte de un territorio el cual va a sondearse.
El dispositivo (1) se pone en contacto con el suelo (S) y, después de posiblemente rebotar y rodar sobre el mismo, se pone en contacto con el suelo con tres de sus brazos en forma de conos truncados (9) . En esta posición, el brazo que no está en contacto con el suelo necesariamente está dispuesto perpendicular a un plano que pasa a través de los tres puntos de contacto entre los extremos de los brazos en forma de conos truncados (9) y el
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suelo .
En otras palabras, el sensor (1) asume una orientación tal como para dejar solo un elemento radiante (5) en una posición preferencial (es decir, sustancialmente vertical) con respecto a los otros y de tal manera para ver el suelo como un plano de suelo infinito.
De esta manera (es decir, en presencia de un elemento radiante (5) perpendicular al suelo), en un dispositivo (1) de dimensiones pequeñas se obtiene una antena de alta eficiencia. Por lo tanto no es necesario usar paquetes más complejos o más costosos.
El dispositivo (1) puede comunicarse por lo tanto vía radio con otros dispositivos (1) que también han sido arrojados creando así una disposición de dispositivos que se extienden en cierto territorio, por ejemplo delimitándolo.
Por tanto el acercamiento de personas y/o vehículos hacia la disposición puede ser detectado por los sensores .
La presencia de una antena de alta eficiencia optimiza la administración de energía del dispositivo (1) reduciendo el consumo global del mismo. De hecho, la antena obtenida tiene un diagrama de radiación más cerca del objetivo en comparación con una antena orientada a un ángulo desconocido con respecto al suelo.
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El dispositivo (1) es por lo tanto capaz de irradiar una señal propia usando un diagrama de radiación dependiendo del tipo de elemento radiante (5) utilizado pero no de la orientación del dispositivo (1) con respecto al suelo. Este hecho permite una irradiación más eficiente y efectiva en términos de direccionalidad de la antena.
En particular, en aplicaciones de radio en donde el dispositivo debe ser capaz de recibir señales no periódicas durante periodos largos, meses o años, o con valores bajos de energía recibida (por ejemplo, -50... -100 dB) , la presente invención incrementa las capacidades de recepción del radio sin aumentar la energía disipada por el dispositivo (1) .
El ahorro de energía anterior es particularmente importante en aplicaciones en donde la energía disponible en el dispositivo (1) está limitada, o en donde la vida del dispositivo depende de una fuente de energía no recargable, por ejemplo, las baterías (17). En tales aplicaciones, la administración óptima de la energía disponible es un factor crucial para la vida del propio dispositivo.
El direccionamiento de la antena en la recepción y transmisión optimiza la energía transmitida/recibida en las direcciones de interés evitando la dispersión de energía en direcciones no deseadas o de otra manera evita que las direcciones deseadas sean alcanzadas por radiación.
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Además, la simplicidad de producción del dispositivo (1) lo hace particularmente indicado en aplicaciones de radio en donde el costo del dispositivo final debe ser considerablemente bajo o en donde no se contemple ningún tipo de mantenimiento.
Finalmente, está claro cómo deben hacerse modificaciones y variaciones al dispositivo descrito en la presente, sin alejarse con ello del ámbito de protección de la presente invención como se define en las reivindicaciones.
Los elementos radiantes, por ejemplo, podrían obtenerse con antenas de un tipo diferente, por ejemplo, antenas bipolares o antenas de Marconi bipolares modificadas .
El aparato es además capaz de determinar su propia disposición con respecto al suelo por medio de un circuito electrónico (no se ilustra) , el cual recibe en la entrada la información correspondiente al estado lógico cerrado/abierto de los cuatro interruptores 24. En particular, en el caso (figura 2) en donde el dispositivo (1) se pone en contacto con un área del suelo que es predominantemente horizontal, tres brazos (9) tocan con sus propias áreas de porciones terminales (Pl, P2 y P3) de una superficie de apoyo plana que se aproxima al suelo.
En este caso, los interruptores (24) asociados
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con los brazos (9) en contacto con el suelo suministrarán una señal de APAGADO, mientras que el interruptor asociado con el brazo (9) que no está en contacto con el suelo (y sustancialmente vertical) suministrará una señal de ENCENDIDO. Al analizar esas cuatro señales, es posible identificar qué brazos están en contacto con el suelo y cuál está vertical y sustancialmente perpendicular a la superficie que pasa a través de (Pl, P2 y P3) .
Por otro lado en el caso en el que todas las señales estuvieran en APAGADO puede concluirse que ninguno de los brazos (9) es sustancialmente perpendicular a la superficie sobre la cual se apoya el dispositivo (1), mientras que en el caso en el que todas las señales estuvieran en ENCENDIDO puede concluirse que hay un malfuncionamiento de los interruptores (24).
En el caso del uso de un sensor (22) de tipo magnético, la información con respecto a la orientación con respecto al suelo (S) del dispositivo (1) permite una interpretación más correcta de la información con respecto al campo magnético medido por el sensor (22).
La figura 6 ilustra una variante del dispositivo
(1) mostrado en las figuras anteriores.
De acuerdo con una variante, la caja protectora
(3) adopta una forma esférica (3s) y define una cavidad interna, la cual aloja los mismos componentes descritos
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anteriormente en la misma disposición espacial uno con respecto del otro.
En particular, la caja (3s) aloja:
el circuito electrónico (4) dispuesto en el centro de la caja esférica;
las cuatro baterías cilindricas (17) dispuestas alineadas con los respectivos ejes (13);
los cuatro interruptores (24) cada uno de los cuales se dispone alineado con un eje respectivo (13) y se dispone entre el extremo de una batería (17) y el circuito (4) ;
los sensores (22); y
los cuatro elementos radiantes (5) que tienen ejes de simetría que coinciden con los ejes (13) .
Los medios para soportar las varias partes componentes no se ilustran con el objeto de simplificar la representación gráfica.
A diferencia de la modalidad descrita anteriormente, la caja protectora (3s) no está dispuesta, debido a su conformación, en una posición preestablecida con respecto a la superficie sobre la cual se apoya la caja ds) .
Sin embargo, siempre está presente el dispositivo de selección automática (20) para seleccionar el elemento radiante (5), el cual está diseñado para la selección de la
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transmisión del elemento radiante (5) que tiene una disposición preestablecida (en particular, es sustancialmente paralela a la vertical y/o sustancialmente perpendicular a la superficie de apoyo) .
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Claims (30)
1. Un dispositivo de radio para una red inalámbrica que comprende: una caja protectora externa (3) que aloja un circuito transceptor electrónico (4); por lo menos un primer elemento radiante (5) y un segundo elemento radiante (5), el cual es portado por dicha caja protectora y tiene orientaciones que difieren entre si, el dispositivo de radio para una red inalámbrica se caracteriza porque comprende medios para la selección automática (20) del elemento radiante (5) dispuestos con una orientación preestablecida con respecto a una superficie de apoyo (S) sobre la cual se dispone dicha caj a .
2. El dispositivo según la reivindicación 1, en donde la caja protectora (3) está configurada de tal manera que, cuando se dispone sobre una superficie de apoyo plana, se dispone con solo un elemento radiante (5) sustancialmente perpendicular a la superficie de apoyo plana; el medio de selección automática (20) selecciona el elemento radiante (5) dispuesto sustancialmente perpendicular a la superficie plana.
3. El dispositivo según la reivindicación 2, en 52-682 donde la caja protectora externa (3) está configurada de tal manera que, cuando está dispuesta sobre dicha superficie plana, se dispone con solo un elemento radiante (5) sustancialmente perpendicular a la superficie plana.
4. El dispositivo según la reivindicación 2 ó la reivindicación 3, en donde la caja protectora externa (3) comprende una porción central (7) y una pluralidad de brazos (9) que se extienden radialmente desde la porción central ( 7 ) .
5. El dispositivo según la reivindicación 4, en donde cada elemento radiante (5) es portado por un brazo respectivo ( 9) .
6. El dispositivo según la reivindicación 4 ó la reivindicación 5, en donde cada elemento radiante (5) se dispone sobre la superficie externa (9c) de dicho brazo.
7. El dispositivo según la reivindicación 5 ó la reivindicación 6, en donde cada elemento radiante (5) está hecho de una tira metálica (15) enrollada sobre una superficie externa (9c) de cada brazo (9).
8. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en donde los brazos tienen la misma longitud (h) medida en una dirección radial con respecto a la porción central (7).
9. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en donde se proveen cuatro brazos 52-682 (9) , cada uno de los cuales está asociado con un elemento radiante respectivo (5) .
10. El dispositivo según las reivindicaciones 4 a 9, en donde cada brazo (9) se extiende a lo largo de un eje respectivo (13); los ejes (13) se juntan en un punto central de dicha porción central (7).
11. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 10, en donde los brazos (9) tienen la forma de un cono truncado.
12. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 11, en donde cada brazo se ahúsa desde la porción central esférica (7) hacia una porción de extremo libre (12) del mismo.
13. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 12, en donde se provee una pluralidad de baterías (17) para el suministro de energía al circuito electrónico (4); cada batería (17) se aloja en un brazo respectivo ( 9) .
14. El dispositivo según la reivindicación 13, en donde cada batería (17) tiene una forma alargada y se extiende a lo largo de un eje respectivo (13); los ejes de las baterías se juntan en el centro de la porción esférica (7) de tal manera que las baterías (17) tienen una disposición espacial simétrica con respecto a la porción central ( 7 ) . 52-682
15. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 14, en donde se provee una pluralidad de sensores (22) , que operan con dicho circuito electrónico; cada sensor está alojado en una porción terminal (9b, 12) de un brazo respectivo (9).
16. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 15, en donde el circuito transceptor electrónico (4) está alojado en dicha porción central (7).
17. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 4 a 16, en donde la porción central tiene forma esférica.
18. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de selección automática comprende una pluralidad de interruptores (24).
19. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de selección comprende medios interruptores configurados para conmutar, por gravedad, con base en su orientación con respecto a la vertical.
20. El dispositivo según la reivindicación 19, en donde el medio interruptor comprende un primer interruptor (24a) y un segundo interruptor (24b) los cuales se disponen simultáneamente en el estado cerrado (ENCENDIDO) o en el estado abierto (APAGADO) con base en su disposición con respecto a la vertical; 52-682 el primer interruptor (24a) , cuando está cerrado, proporciona una conexión entre el elemento radiante (5) dispuesto perpendicular y el circuito transceptor electrónico (4) ; el segundo interruptor (24b) , cuando está cerrado, provee una conexión entre un sensor (22) y dicho circuito transceptor electrónico (4).
21. El dispositivo según la reivindicación 19 ó la reivindicación 20, en donde se proveen medios electrónicos, los cuales reciben en la entrada la información sobre el estado lógico cerrado/abierto del medio interruptor (24) para determinar la posición del dispositivo (1) con respecto a la superficie de apoyo (S) .
22. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo comprende una pluralidad de brazos (9) que se extienden a lo largo de ejes se simetría respectivos (13); dichos ejes (13) se juntan en un punto común (C) y forman ángulos iguales entre sí .
23. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos radiantes (5) se extienden a lo largo de ejes geométricos respectivos (13); los ejes geométricos (13) se juntan en un punto común (C) y forman ángulos iguales (120°) entre sí.
24. El dispositivo según cualesquiera dé las 52-682 reivindicaciones anteriores, en donde cada elemento radiante comprende una antena con estructura helicoidal.
25. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 23, en donde cada elemento radiante comprende una antena bipolar.
26. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 23, en donde cada elemento radiante comprende una antena de Marconi bipolar modificada.
27. El dispositivo según cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la caja (3) está hecha de un material aislante resistente al impacto.
28. El dispositivo según la reivindicación 1, en donde la caja (3s) es esférica.
29. El dispositivo según la reivindicación 28, en donde la caja esférica (3s) aloja dentro de ella los elementos radiantes (5) y medios para suministrar energía al circuito transceptor (4).
30. El dispositivo según la reivindicación 28 ó la reivindicación 29, en donde cada elemento radiante (5) se extiende a lo largo de un eje respectivo (13); los ejes (13) se juntan en un punto central de la caja esférica (ls) . 52-682
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