多相波导探针的适配制造技术

公开了通过激发多相波导探针来沿着有损传导介质(例如地面介质的表面)以引导表面波导模式的形式传输能量的各种实施例。探针控制系统可用于至少部分地基于有损传导介质的特性来调节多相波导探针。

Adaptation of multiphase waveguide probes

Various embodiments are disclosed for transmitting energy along a lossy transmission medium, such as a surface of a ground medium, in the form of a guided surface waveguide mode by activating a multiphase waveguide probe. The probe control system can be used to modulate multiphase waveguide probes at least in part based on the characteristics of lossy conducting media.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年9月11日提交的、名称为“多相波导探针的适配”的共同未决的美国临时申请No.62/049,124，以及2015年9月9日提交的、名称为“多相波导探针的适配”的共同未决的美国非临时申请No.14/848,653的优先权和权益，两个申请的全部内容以引用的方式并入本文。本申请涉及2013年3月7日提交的、名称为“在有源介质上引导表面波模式的激发和使用”的共同未决的美国非临时申请且其被指定申请号13/789,538，并且于2014年9月11日以公开号US2014/0252886A1公开，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。本申请还涉及2013年3月7日提交的、名称为“在有源介质上引导表面波模式的激发和使用”的共同未决的美国非临时申请且其被指定申请号13/789,525，并且于2014年9月11日以公开号US2014/0252865A1公开，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。本申请进一步涉及2014年9月10日提交的、名称为“在有源介质上引导表面波模式的激发和使用”的共同未决的美国非临时申请且其被指定申请号14/483,089，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。本申请进一步涉及2015年6月2日提交的、名称为“在有源介质上引导表面波模式的激发和使用”的共同未决的美国非临时申请且其被指定申请号14/728,507，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。本申请进一步涉及2015年6月2日提交的、名称为“在有源介质上引导表面波模式的激发和使用”的共同未决的美国非临时申请且其被指定申请号14/728,492，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
一个多世纪以来，由无线电波传输(transmit)的信号涉及使用常规天线结构发射的辐射场。与无线电科学相反，上个世纪的配电系统涉及沿着电导体引导的能量的传输。这种对射频(RF)和电力传输之间的区别的理解自1900年代早期就已经存在。
技术实现思路
本公开的实施例涉及多相波导探针的适配。在多个实施例中的一个，一种方法包括用激发电压激发多相波导探针的第一充电端子和第二充电端子，以合成与有损传导介质的引导表面波导模式实质上匹配的多个场，以沿有损传导介质的表面通过径向表面电流传输能量，检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化，并且响应于检测到的变化，调节多相探针以改善引导表面波导模式的匹配。第一充电端子位于有损传导介质上的限定高度处，并且第二充电端子位于第一充电端子下方限定距离。检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化可以包括检测与径向表面电流相关联的电场强度的变化。检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化包括检测与径向表面电流相关联的电场强度的变化。在这些实施例的一个或多个方面中，电场强度的变化由位于超过多相波导探针的限定的径向距离之外的场检测仪来检测。该限定的径向距离与多相波导探针的接近径向表面电流和远离径向表面电流之间的过渡相关联。检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化包括检测有损传导介质的传导率的变化。传导率的变化由位于距离多相波导探针的限定的径向距离处的地面参数检测仪来检测。该限定的径向距离与多相波导探针的接近径向表面电流和远离径向表面电流之间的过渡相关联。有损传导介质可以是陆地介质。合成场可以与地面介质表面上的泽尼克表面波模式实质上模式匹配。在这些实施例的一个或多个方面中，调节多相探针可包括调节有损传导介质上方的第一充电端子的高度和/或第二充电端子的高度。第一和第二充电端子之间的限定的距离可保持相同。第一充电端子和第二充电端子可经由线圈耦合到激发源。第一充电端子可经由可变抽头耦合到线圈，并且调节多相探针可包括调节线圈上的可变抽头的位置，和/或第二充电端子可经由可变抽头耦合到线圈，并且调节多相探针可包括调节线圈上的可变抽头的位置。调节多相探针可包括调节第一充电端子的尺寸或第二充电端子的尺寸。在这些实施例的一个或多个方面中，引导表面波导模式的径向表面电流密度可实质上表示为其中γ是由给出的表面波径向传播常数，并且u2是由给出的垂直传播常数，其中σ是地面介质的传导率，ω等于2πf，其中f是多相波导探针的激发频率，εo是自由空间的介电常数，εr是陆地介质的相对介电常数，并且自由空间波数ko等于其中λo是多相波导探针的自由空间波长，j等于ρ是径向坐标，z是垂直于地面介质的垂直坐标，是方位坐标，Io是多相探针净电流，并且H1(2)(-jγρ)是第二类和第一阶的复自变量为-jγρ的汉克尔函数，对于时间变化量e+jωt，其中t是时间。在另一实施例中，一种系统，包括多相波导探针，其被配置为在有损传导介质的表面上产生与泽尼克表面波模式实质上模式匹配的多个合成场，和探针控制系统，其被配置为至少部分地基于有损传导介质的特性来调节多相波导探针。探针控制系统可被配置为响应于检测到的有损传导介质的特性的变化来调节多相波导探针，以改善泽尼克表面波模式的模式匹配。在这些实施例的一个或多个方面中，多相波导探针可包括耦合到多个充电端子的探针耦合电路，该探针耦合电路可被配置为在多个充电端子上施加多个电压幅度和多个相位。探针控制系统被配置为调节多个充电端子上的多个电压幅度和多个相位，以改善泽尼克表面波模式的模式匹配。多个充电端子可经由至少一个可变抽头耦合到探针耦合电路的线圈。调节多个充电端子上的多个电压幅度和多个相位可包括调整至少一个可变抽头的位置。探针控制系统可被配置为经由抽头控制器来调节至少一个可变抽头的位置。探针控制系统可被配置为调节在有损传导介质之上的多个充电端子中的至少一个充电端子的高度，以改善泽尼克表面波模式的模式匹配。探针控制系统可被配置为经由充电端子定位系统重新定位该至少一个充电端子。在这些实施例的一个或多个方面中，泽尼克表面波模式的径向表面电流密度可实质上表示为其中γ是由给出的表面波径向传播常数，并且u2是由给出的垂直传播常数，其中σ是地面介质的传导率，ω等于2πf，其中f是多相波导探针的激发频率，εo是自由空间的介电常数，εr是陆地介质的相对介电常数，并且自由空间波数ko等于其中λo是多相波导探针的自由空间波长，j等于ρ是径向坐标，z是垂直于地面介质的垂直坐标，是方位坐标，Io是多相探针净电流，并且H1(2)(-jγρ)是第二类和第一阶的复自变量为-jγρ的汉克尔函数，对于时间变化量e+jωt，其中t是时间。本公开的其他系统、方法、特征和优点将基于下面的附图和详细描述而对本领域技术人员的成为或变得显而易见。可预期的所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在本说明书中，在本公开的范围之内，并且由所附权利要求保护。并且，所描述的实施例的所有可选的和优选的特征和变型，在本文所教导的专利技术的所有方面是可用的。此外，所描述的实施例中的从属权利要求中的区别特征以及所有可选的和优选的特征及变型可以相互组合及互换。附图说明参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定是按比例的，重点在于清楚地示出该公开的原理。此外，在附图中，相同的附图标记指示多个视图中的相应部分。图1是描绘作为引导电磁场和辐射电磁场的距离的函数的场强的曲线图。图2是示出根据本公开的各种实施例的具有用于传输引导表面波的两个区域的传播界面的图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：用激发电压激发多相波导探针的第一充电端子和第二充电端子，以合成与有损传导介质的引导表面波导模式实质上匹配的多个场，以沿有损传导介质的表面通过径向表面电流传输能量，第一充电端子位于有损传导介质上的限定高度处，并且第二充电端子位于第一充电端子下方限定距离；检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化；和响应于检测到的变化，调节多相探针以改善引导表面波导模式的匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.11 US 62/049,124;2015.09.09 US 14/848,6531.一种方法，包括：用激发电压激发多相波导探针的第一充电端子和第二充电端子，以合成与有损传导介质的引导表面波导模式实质上匹配的多个场，以沿有损传导介质的表面通过径向表面电流传输能量，第一充电端子位于有损传导介质上的限定高度处，并且第二充电端子位于第一充电端子下方限定距离；检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化；和响应于检测到的变化，调节多相探针以改善引导表面波导模式的匹配。2.如权利要求1所述的方法，其中，检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化包括检测与径向表面电流相关联的电场强度的变化。3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，电场强度的变化由位于超过多相波导探针的限定的径向距离之外的场检测仪来检测，该限定的径向距离与多相波导探针的接近径向表面电流和远离径向表面电流之间的过渡相关联。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，检测与多相波导探针相关联的操作条件的变化包括检测有损传导介质的传导率的变化。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，传导率的变化由位于距离多相波导探针的限定的径向距离处的地面参数检测仪来检测，该限定的径向距离与多相波导探针的接近径向表面电流和远离径向表面电流之间的过渡相关联。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，有损传导介质是陆地介质。7.如权利要求6所述的方法，其中，合成场与地面介质表面上的泽尼克表面波模式实质上模式匹配。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，调节多相探针包括调节有损传导介质上方的第一充电端子的高度或第二充电端子的高度。9.如权利要求8所述的方法，其中，调节多相探针包括调节有损传导介质上方的第一充电端子的高度和第二充电端子的高度。10.如权利要求9所述的方法，其中，第一充电端子和第二充电端子之间的限定的距离保持相同。11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，第一充电端子和第二充电端子经由线圈耦合到激发源。12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，第一充电端子经由可变抽头耦合到线圈，并且调节多相探针包括调节线圈上的可变抽头的位置。13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，第二充电端子经由第二可变抽头耦合到线圈，并且调节多相探针还包括调节线圈上的第二可变抽头的位置。14.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，第二充电端子经由可变抽头耦合到线圈，并且调节多相探针包括调节线圈上的可变抽头的位置。15.如权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，调节多相探针包括调节第一充电端子的尺寸或第二充电端子的尺寸。16.如权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，引导表面波导模式的径向表面电流密度实质上表示为Jρ(ρ,φ,0)...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF科勒姆，KL科勒姆，
申请(专利权)人：CPG技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US