无源超低频目标跟踪器制造技术

无源超低频目标跟踪器。一种跟踪器包括至少一个发射器，其中每个发射器包括：基板；悬臂梁，其具有耦合到基板的第一端；至少一个驻极体，其在悬臂梁上形成，或由悬臂梁的全部或部分形成；至少一个接地平面，其被配置为垂直于至少一个驻极体的运动，并且其中至少一个驻极体被配置为当振动能量入射在发射器上时，以对应于发射器的谐振频率的频率辐射电磁场。

Passive Ultra-Low Frequency Target Tracker

Passive Ultra-Low Frequency Target Tracker. A tracker includes at least one transmitter, in which each transmitter includes a substrate; a cantilever beam having a first end coupled to the substrate; at least one electret formed on the cantilever beam or formed by all or part of the cantilever beam; at least one ground plane configured to move perpendicular to at least one electret, and at least one electret is subjected to When the vibration energy is incident on the transmitter, the electromagnetic field is radiated at a frequency corresponding to the resonant frequency of the transmitter.

【技术实现步骤摘要】
无源超低频目标跟踪器
技术介绍
在高频频谱中，信号的通信良好地建立。然而，在高频频谱中传送的信号容易堵塞并且不能长距离（例如（ex），超过百米）穿透诸如水、金属、土壤、岩石以及建筑材料之类的传导介质。在范围从300Hz到3kHz的超低频（ULF）频谱中的信号能够穿透这类物质。一些系统在超低频（ULF）频谱中传输信号以与地下或水下系统进行通信。例如，地面通信（terrestrialcommunication）使用ULF频谱来与潜入水中的潜水艇进行通信，因为该频率频谱中的信号穿透水。因为在这些频率处的电磁场的自由空间波长在长度上为数百至数千千米，与ULF无线电一起使用的天线要么非常低效要么非常大。例如，ULF天线可能高达10英里长。使用ULF发射器来跟踪资产将是希望的，因为可以在地下和水下跟踪资产。然而，与ULF无线电一起使用的低效或非常长的天线使这不切实际。因此，存在对可以用于跟踪资产的小ULF发射器的需要。
技术实现思路
一种跟踪器包括至少一个发射器，其中每个发射器包括基板；悬臂梁，其具有耦合到基板的第一端；至少一个驻极体（electret），其在悬臂梁上形成，或由悬臂梁的全部或部分形成；至少一个接地平面（groundplane），其被配置为垂直于至少一个驻极体的运动，并且其中至少一个驻极体被配置为当振动能量入射（incident）在发射器上时，以对应于发射器的谐振频率的频率辐射电磁场。附图说明应当理解附图仅描绘了示例性实施例，并因此不被认为在范围上进行限制，通过使用附图以附加的特性和细节来描述示例性实施例，其中：图1描述了跟踪器的一个实施例；图2A是目标的机械振动特征频率（signaturefrequency）的示例性图示；图2B图示了包括多个发射器的超低频跟踪器的一个实施例；图3图示了目标与接收器系统的系统的一个实施例的框图；图4A是跟踪器的操作的方法的一个实施例的流程图；以及图4B是跟踪器和接收器系统的操作的方法的一个实施例的流程图。根据惯例，各种描述的特征未按比例绘制，而是被绘制来强调与示例性实施例相关的具体特征。具体实施方式在以下详细描述中，参考形成详细描述的部分的附图，并且其中通过图示的方式示出具体的说明性实施例。然而，应当理解的是，可以利用其他实施例并且可以进行逻辑、机械和电气改变。此外，附图和说明书中呈现的方法不应被解释为限制可以执行个别步骤的顺序。因此，以下详细描述不应被用作限制意义。本文描述了包括一个或多个发射器的跟踪器。每个发射器包括悬臂梁，所述悬臂梁具有附接到它的至少一个驻极体。驻极体是具有电荷的电介质。意图将跟踪器附接到目标，所述目标例如是诸如交通工具或制造设备之类的机器、人类或动物。交通工具包括汽车、卡车、火车、船、潜水艇、飞行器、直升飞机、宇宙飞船或任何其他交通工具。例如来自目标的振动能量为跟踪器的（一个或多个）发射器供电。当目标移动时，诸如当交通工具处在运动中或者交通工具的引擎或机器（诸如发生器）正在操作时，其生成振动能量。替代地，来自目标所位于的环境的振动能量可以提供这类振动能量；例如来自附近机械装置（machinery）的振动能量。振动能量使得（一个或多个）发射器以其（一个或多个）谐振频率振荡。在一个实施例中，（一个或多个）谐振频率被设计为振荡ULF。当（一个或多个）发射器振荡时，每个发射器的（一个或多个）驻极体生成在处于（一个或多个）谐振频率的频谱中的电磁场（信号）。在一个实施例中，（一个或多个）谐振频率在ULF频谱中；然而，谐振频率也可以在其他频谱中。接收器可以检测信号并确定是目标或其环境正在生成振动能量。这可以指示目标正在移动。三个或更多个接收器的系统可以确定目标的位置。图1描述了跟踪器100的一个实施例。跟踪器100包括至少一个发射器150。每个发射器150包括悬臂梁104以及在悬臂梁104上形成的至少一个驻极体108。在另一个实施例中，悬臂梁104可以整体地或部分地是驻极体108。悬臂梁104具有第一表面122、与第一表面122相对的第二表面124、第一端132以及与第一端132相对的第二端134。在一个实施例中，悬臂梁104在悬臂梁104的第一端132处与基板102形成整体。在另一个实施例中，悬臂梁104由例如包括诸如硅之类的半导体基板的材料制造。发射器150包括在悬臂梁104上形成的至少一个驻极体108。驻极体108具有第三表面126和与第三表面126相对的第四表面128。在一个实施例中，一个驻极体108在悬臂梁104上形成以与悬臂梁104的第二端134对齐，使得驻极体108的第三表面126在悬臂梁104的第二表面124的至少一部分上形成。虽然图1图示了单个驻极体108在悬臂梁104上形成，但是多于一个驻极体可以在悬臂梁104上形成。在另一个实施例中，至少一个驻极体108由诸如二氧化硅之类的电介质制造。在另外的实施例中，例如使用半导体制造技术将至少一个发射器150制造成微机电系统（MEMS）。垂直于驻极体108的运动放置至少一个接地平面129；该至少一个接地平面129耦合到电气地。在一个实施例中，至少一个接地平面129是诸如金之类的金属。在另一个实施例中，至少一个接地平面129在基板102上形成。在另外的实施例中，至少一个接地平面129是最接近于驻极体108的（一个或多个）接地平面。在一个实施例中，跟踪器100还包括外壳115。将至少一个发射器150附接到外壳115，例如通过经由使用诸如环氧树脂或焊料之类的粘合材料将基板102附接到外壳115。在另一个实施例中，至少一个发射器150被气密地（hermetically）密封在外壳115内。在另外的实施例中，在气密地密封的外壳内形成真空110。真空110滤除除了从目标传递到跟踪器100的振动能量之外的全部信号（诸如声学信号）。当至少一个发射器150被形成为MEMS并且被放置于真空中时，至少一个发射器150可以实现大于100000的非常高的Q因数。因此，其更有效地将振动能量转化成信号。图2A是目标的机械振动特征频率（目标特征频率）200A的示例性图示。目标或其环境生成通过例如至少ULF频谱的高于零赫兹的振动信号。跟踪器特征频率200A具有明显的信号（pronouncedsignal）240a-o。该明显的信号240a-o可以是由目标生成的谐振频率及其谐波，例如其一些或全部在ULF频谱中。如果跟踪器100的发射器150被设计为在跟踪器特征频率200A的明显的信号240a-o处谐振，则跟踪器100更有效地操作。出于教学目的，跟踪器特征频率包括多于一个的频率；然而可以仅使用一个频率。返回图1，发射器150可以被设计为具有对应于发射器150将附接到的目标的例如在ULF频谱中的明显的信号的谐振频率。可以例如使用有限元分析建模工具，通过选择悬臂梁104和对应的（一个或多个）驻极体108中的每个的材料成分（即，对应的杨氏模量）以及合适尺寸来设计谐振频率。当跟踪器100的发射器150以其谐振频率振动时，（一个或多个）驻极体108以及因此发射器150和跟踪器100以对应的谐振频率生成电磁信号。如果跟踪器100具有有多于一个谐振频率的发射器150，那么跟踪器100生成具有多于一个频率分量的电磁信号。在一个实施例中，那些一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跟踪器（100，200B，300），包括：至少一个发射器（150，250‑x），其中每个发射器包括：基板（102，202）；悬臂梁（104，204‑x），其具有耦合到基板的第一端；至少一个驻极体（108，208‑x），其在悬臂梁上形成，或由悬臂梁的全部或部分形成；至少一个接地平面（129，229），被配置为垂直于所述至少一个驻极体的运动，并且其中所述至少一个驻极体被配置为当振动能量入射在发射器上时以对应于发射器的谐振频率的频率辐射电磁场。

【技术特征摘要】
2017.10.10 US 15/7293361.一种跟踪器（100，200B，300），包括：至少一个发射器（150，250-x），其中每个发射器包括：基板（102，202）；悬臂梁（104，204-x），其具有耦合到基板的第一端；至少一个驻极体（108，208-x），其在悬臂梁上形成，或由悬臂梁的全部或部分形成；至少一个接地平面（129，229），被配置为垂直于所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：田友军，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US