29/12/2018 870180169211 15:10 29409161813123291 Pedido nacional de Invenção, Modelo de Utilidade, Certificado de Adição de Invenção e entrada na fase nacional do PCT Número do Processo: BR 10 2018 077533 2 Dados do Depositante (71) Depositante 1 de 2 Nome ou Razão Social: UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - PB Tipo de Pessoa: Pessoa Jurídica CPF/CNPJ: 05055128000176 Nacionalidade: Brasileira Qualificação Jurídica: Instituição de Ensino e Pesquisa Endereço: AV. APRIGIO VELOSO, 882 - UNIVERSITÁRIO Cidade: Campina Grande Estado: PB CEP: 58429900 País: Brasil Telefone: (83) 2011601 Fax: (83) 21011601 Email: nitt@ufcg.edu.br Esta solicitação foi enviada pelo sistema Peticionamento Eletrônico em 29/12/2018 às 15:10, Petição 870180169211 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 1/18 Depositante 2 de 2 Nome ou Razão Social: INSTITUTO FEDERAL DA PARAÍBA Tipo de Pessoa: Pessoa Jurídica CPF/CNPJ: 10783898000175 Nacionalidade: Brasileira Qualificação Jurídica: Instituição de Ensino e Pesquisa Endereço: Avenida 1º de Maio, S/N. Bairro de Jaguaribe Cidade: João Pessoa Estado: PB CEP: 58015-905 País: BRASIL Telefone: (83) 320 83055 Fax: Email: phdafs@gmail.com Dados do Pedido Natureza Patente: 10 - Patente de Invenção (PI) Título da Invenção ou Modelo de ANTENA BIOINSPIRADA TRANSPARENTE Utilidade (54): Resumo: A presente invenção refere-se a uma antena patch transparente, flexível, bioinspirada na planta ingae edulis com seis folhas, com aplicação nas redes locais sem fio (Wireless Local Area Network WLAN) nas faixas frequências de 5 GHz (5,15 a 5,85 GHz), construída no dielétrico acetado de celulose e em filme condutor de Óxido de Tin Índio (ITO – Indio Tin Oxide), alimentação via linha de transmissão. A invenção pode ser utilizada para comunicação em dispositivos transparentes ou que exijam o uso de antenas transparentes em seu funcionamento. Figura a publicar: 4 Esta solicitação foi enviada pelo sistema Peticionamento Eletrônico em 29/12/2018 às 15:10, Petição 870180169211 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 2/18 Dados do Inventor (72) Inventor 1 de 4 Nome: PAULO FERNANDES DA SILVA JÚNIOR CPF: 02473197407 Nacionalidade: Brasileira Qualificação Física: Pesquisador Endereço: Rua Eurico Dutra, 442 – Bairro Popular Cidade: Santa Rita Estado: PB CEP: 58301-055 País: BRASIL Telefone: (83) 987 747670 Fax: Email: pfs1224@gmail.com Inventor 2 de 4 Nome: RAIMUNDO CARLOS SILVÉRIO FREIRE CPF: 09051120400 Nacionalidade: Brasileira Qualificação Física: Professor do ensino superior Endereço: Rua Aprigio Veloso, 882 Cidade: Campina Grande Estado: PB CEP: 58429-900 País: BRASIL Telefone: (83) 210 11418 Fax: Email: rcsfreire@ee.ufcg.edu.br Inventor 3 de 4 Esta solicitação foi enviada pelo sistema Peticionamento Eletrônico em 29/12/2018 às 15:10, Petição 870180169211 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 3/18 Nome: ALEXANDRE JEAN RENÉ SERRES CPF: 01579114466 Nacionalidade: Francesa Qualificação Física: Professor do ensino superior Endereço: Rua Rodrigues Alves, 1979 AP204 Cidade: Campina Grande Estado: PB CEP: 58429-145 País: BRASIL Telefone: (83) 210 11535 Fax: Email: alexandreserres@dee.ufcg.edu.br Inventor 4 de 4 Nome: PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA CPF: 98196294700 Nacionalidade: Brasileira Qualificação Física: Professor do ensino superior Endereço: Rua 1º de Maio, 720 Cidade: João Pessoa Estado: PB CEP: 58015-430 País: BRASIL Telefone: Fax: Email: phdafs@gmail.com Documentos anexados Tipo Anexo Nome Relatório Descritivo Relatório Descritivo.pdf Reivindicação Reivindicações.pdf Desenho Figuras.pdf Resumo Resumo.pdf Comprovante de pagamento de GRU 200 Comprovante_3291.pdf Esta solicitação foi enviada pelo sistema Peticionamento Eletrônico em 29/12/2018 às 15:10, Petição 870180169211 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 4/18 Acesso ao Patrimônio Genético Declaração Negativa de Acesso - Declaro que o objeto do presente pedido de patente de invenção não foi obtido em decorrência de acesso à amostra de componente do Patrimônio Genético Brasileiro, o acesso foi realizado antes de 30 de junho de 2000, ou não se aplica. Declaração de veracidade Declaro, sob as penas da lei, que todas as informações acima prestadas são completas e verdadeiras. Esta solicitação foi enviada pelo sistema Peticionamento Eletrônico em 29/12/2018 às 15:10, Petição 870180169211 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 5/18 1/5 ANTENA BIOINSPIRADA TRANSPARENTE CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a uma antena patch transparente, flexível, bioinspirada na planta ingae edulis mart com seis folhas, de com aplicação nas redes locais sem fio (Wireless Local Area Network - WLAN) na faixa de frequência de 5 GHz (5,15 a 5,85 GHz), construída no dielétrico acetato de celulose e em filme condutor de Óxido de Tin Índio (ITO – Indio Tin Oxide) com alimentação via linha de transmissão. A invenção pode ser utilizada para comunicação em dispositivos transparentes ou que exijam o uso de antenas transparentes em seu funcionamento. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Para comunicação entre dispositivos transparentes é necessário o uso de antenas transparentes, de pequenas dimensões, de preferência, de baixo custo, flexíveis e que operem em bandas de frequências comerciais com protocolos de comunicações comerciais como as redes locais sem fio indicados pelo padrão IEEE 802.11. [003] A natureza é uma grande fonte de pesquisa em diversas áreas. As formas das plantas são estruturas otimizadas pela natureza com objetivo primário da captação da energia luminosa, transformando-a em energia química. Neste caso elas apresentam comportamento análogo ao de refletores parabólicos, possuindo em seu centro de captação um complexo arranjo de antenas. As formas das plantas possuem apresentação estética de baixo impacto visual, podendo ser utilizadas em roupas, bolsas e outros acessórios. Uma das principais vantagens do uso das formas das plantas, no desenvolvimento de antenas, é o fato de que, as plantas, em suas estruturas, apresentam maiores perímetros com dimensões reduzidas, o que proporciona estruturas compactas com extensos perímetros. Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 6/18 2/5 [004] Uma antena patch é composta por um elemento irradiante e um plano de terra separados por um material dielétrico. Em uma antena patch, a densidade de corrente de superfície encontra-se melhor distribuída nas bordas do que no centro e a frequência de ressonância da antena é determinada pela distância percorrida pela corrente nas bodas antenas, ou seja, o perímetro da antena. Antenas com maiores perímetros operam em frequências mais baixas, a redução do perímetro de uma antena faz com que ela opere em frequências mais altas. Assim, existe uma relação direta entre o perímetro do patch e a frequência de ressonância da antena. [005] Com aumento do perímetro, proporcionado pelas formas das plantas, torna-se possível o desenvolvimento de antenas com maior cumprimento elétrico e dimensões reduzidas, possibilitando antenas com estruturas compactas operando em faixas de frequências mais baixas. [006] A antena patch bioinspirada na planta ingae edulis mart com seis folhas, foi desenvolvida com material dielétrico (acetato de celulose) e condutor (filmes de ITO) transparentes, o que possibilita seu uso em dispositivos transparentes, ou que exigem baixo impacto visual, em situações onde, mesmo em uso externo, a antena não seja notada pelo usuário. Por ser desenvolvida com dielétrico e material condutor flexível, a antena pode ser aplicada a sistemas de comunicações mecanicamente flexíveis, como vestuários e utensílios que podem sofrer dobras e trações. [007] A antena é adaptável aos protocolos de comunicações comerciais, operando na faixa das redes locais sem fio em 5 GHz. A banda ultra larga da antena é identificada pela resposta em frequência, com largura de banda medida superior a 4 GHz e largura de faixa de meia potência (Half power beamwidth – HPBW) de 126º. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 7/18 3/5 [008] Estes e outros aspectos da invenção poderão ser melhor compreendidos através da descrição detalhada, em consonância com as figuras em anexo, onde: [009] A Figura 1 representa um galho da planta ingae edulis mart com seis folhas, cuja forma é utilizada como inspiração para a antena; [010] A Figura 2 representa a medição da permissividade dielétrica do acetato de celulose; [011] A Figura 2 representa a tangente de perdas medida do acetato de celulose; [012] A Figura 4 representa o desenvolvimento da folha unitária, das inclinações das folhas e da antena simulada, com elemento irradiante e plano de terra; [013] A Figura 5 representa o protótipo construído da antena patch flexível e transparente, bioinspirada na planta ingae edulis mart com seis folhas; [014] A Figura 6 representa a comparação entre o parâmetro |S11| da simulação e das medições do protótipo podem ser visualizados; [015] A Figura 7 representa os diagramas de irradiação 3D e 2D da antena com a indicação da densidade de corrente (A/m2), ganho, relação frente/costas (front-to-back – ratio – F/B) e largura de feixe de meia potência; e [016] A Figura 8 representa as impedâncias sobre a carta de Smith da simulação e do protótipo. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [017] As figuras fornecidas são partes integrantes das realizações executadas, como resultados do processo de desenvolvimento da antena, e são destinadas a incluir os recursos convencionais conhecidos pelas pessoas de conhecimento comum na técnica para serem requeridos para a prática das realizações reveladas no presente documento. Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 8/18 4/5 [017] Com referência a estas figuras, pode-se observar que a forma da planta ingae edulis mart com seis folhas (1), foi utilizada no desenvolvimento da antena patch transparente construída em acetato de celulose e filme de ITO. A forma da planta foi gerada pela expressão de Gielis. A expressão de Gielis é uma expressão polar com a qual é possível representar matematicamente formas euclidianas e não euclidianas encontradas em plantas e de outros seres encontrados na natureza. [018] Com as técnicas de CAD foi possível a implementação da expressão é possível a exportação da imagem, automatizando o processo de simulação e construção do protótipo, reduzindo o erro de simulação da antena. O programa utilizado para a simulação foi ANSYS, com um protótipo construído a partir dos resultados obtidos. [019] Para uso do material dielétrico foi necessário a caracterização elétrica do acetato de celulose, realizada pelo método da sonda, realizadas no Laboratório de Medidas do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB), Campus de João Pessoa, no VNA da Agilent Technogies modelo S5071C (300 kHz – 20 GHz), com o programa Dielectric Probe 85070. O material condutor transparente, filme de óxido de tin Índio, utilizado apresentou espessura de 0,125 mm. O acetato de celulose utilizado tem espessura de 0,28 mm. O resultado da caracterização para a frequência de ressonância central de 5,44 GHz, apresentam permissividade relativa, εr, de 6,2 (2), e tangente de perdas de 0,08 (3). A partir da permissividade relativa e da frequência central foi possível calcular o comprimento de onda guiado, λg, que foi de 29,28 mm, e o perímetro total da antena que foi de 290 mm, ou seja, aproximadamente dez vezes o perímetro calculado para a frequência de ressonância central. [020] A forma da folha unitária foi gerada com os parâmetros da expressão de Gielis: m = 2, n1 = 400, n2, n3 = 1200, a e b = 1 (4). As folhas da borda Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 9/18 5/5 da antena receberam inclinação 30º, e as folhas da base de 60º (5). O elemento irradiante da antena (6) teve largura da linha de transmissão de 3 mm e o comprimento foi de 10,5 mm, apresentados juntamente com o plano de terra (7). As dimensões gerais da antena de comprimento e largura são dadas como variações do comprimento de onda guiado, λg. [021] A comparação entre os resultados da simulação e da medição do protótipo (8), parâmetro |S11|, da antena transparente flexível bioinspirada (9), indica a compatibilidade entre os resultados. Os valores da simulação e da medição para primeira frequência de ressonância inferior em -10 dB, f1, segunda frequência de ressonância, f2, frequência de ressonância central, f0, e largura de banda, ganho em dBi, densidade corrente máxima, e largura de feixe de meia potência (HPBW), com o diagrama de irradiação 3D (10), e o diagrama de irradiação 2D (11), podem ser visualizadas abaixo: Antena bioinspirada transparente f0 (GHz) 1 Simulação 6,44 2 Medição 5,20 Tabela 1 – Valores das simulações f1 f2 Largura Ganho Densidade Largura de (GHz) (GHz) de banda (dBi) de Corrente feixe de (GHz) (A/m2) meia potência(º) 4,95 7,40 2,45 5,4 4,6 126 4,85 8,96 4,11 - - - [022] Pelos resultados da impedância de entrada da antena traçados na carta de Smith simulada (12) e medida (13) é possível verificar a característica de banda ultra larga da antena, com várias curvas no casamento de impedâncias em 50 Ω, indicados pelo numeral “1” no centro da carta. Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 10/18 1/1 REIVINDICAÇÕES 1. Antena bioinspirada transparente, é uma antena patch transparente, flexível, caracterizada por forma bioinspirada na planta ingae edulis mart com seis folhas (1), com aplicação nas redes locais sem fio (Wireless Local Area Network - WLAN) nas faixas frequências de 5 GHz (5,15 a 5,85 GHz) (8), construída no dielétrico acetado de celulose e em filme condutor de Óxido de Tin Índio (ITO – IndioTin Oxide), alimentação via linha de transmissão (8). 2. Antena bioinspirada transparente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender pelo elemento irradiante (6) com forma bioinspirada na planta ingae edulis mart com seis folhas (1), e plano de terra (7) construídos em filme condutor e material dielétrico flexíveis e transparentes. Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 11/18 1/ 5 FIGURA 1 1 FIGURA 2 2 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 12/18 2/ 5 FIGURA 3 3 FIGURA 4 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 13/18 3/ 5 FIGURA 5 8 FIGURA 6 9 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 14/18 4/ 5 Figura 7 10 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 15/18 5/ 5 Figura 8 12 13 Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 16/18 1/1 RESUMO ANTENA BIOINSPIRADA TRANSPARENTE A presente invenção refere-se a uma antena patch transparente, flexível, bioinspirada na planta ingae edulis com seis folhas, com aplicação nas redes locais sem fio (Wireless Local Area Network - WLAN) nas faixas frequências de 5 GHz (5,15 a 5,85 GHz), construída no dielétrico acetado de celulose e em filme condutor de Óxido de Tin Índio (ITO – Indio Tin Oxide), alimentação via linha de transmissão. A invenção pode ser utilizada para comunicação em dispositivos transparentes ou que exijam o uso de antenas transparentes em seu funcionamento. Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 17/18 __ SIAFI2018-DOCUMENTO-CONSULTA-CONGRU (CONSULTA GUIA DE RECOLHIMENTO DA UNIAO 28/12/18 17:44 M17162JO USUARIO : VICENTE NETO DATA EMISSAO : 28Dez18 TIPO : 1 - PAGAMENTO NUMERO : 2018GR800074 UG/GESTAO EMITENTE : 158195 / 15281 - UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE UG/GESTAO FAVORECIDA : 183038 / 18801 - INSTITUTO NACIONAL DA PROPRIEDADE INDU RECOLHEDOR : 158195 GESTAO : 15281 CODIGO RECOLHIMENTO : 72200 - 6 COMPETENCIA: DEZ18 VENCIMENTO: 28Dez18 DOC. ORIGEM: 158195 / 15281 / 2018NP001627 PROCESSO : 23096.038519/18-1 RECURSO : 1 (=)VALOR DOCUMENTO : 70,00 (-)DESCONTO/ABATIMENTO: (-)OUTRAS DEDUCOES : (+)MORA/MULTA : (+)JUROS/ENCARGOS : (+)OUTROS ACRESCIMOS : (=)VALOR TOTAL : 70,00 NOSSO NUMERO/NUMERO REFERENCIA : 00029409161813123291 CODIGO DE BARRAS : 89610000000 0 70000001010 3 95523127220 9 00360640000 4 OBSERVACAO PAGAMENTO REFERENTE AO DEPÓSITO DE PATENTE N. 29409161813123291, CONFORME SOLI CITAÇÃO CONTIDA NO MEMO NITT/UFCG N. 142 2018 EM 13 DE DEZEMBRO DE 2018 E GRU LANCADO POR : 06242879476 - VICENTE NETO UG : 158195 28Dez2018 16:51 PF1=AJUDA PF3=SAI PF2=DADOS ORC/FIN PF4=ESPELHO PF12=RETORNA Petição 870180169211, de 29/12/2018, pág. 18/18