具有耦合装置和波导的通信装置和系统制造方法及图纸

本公开的至少一些方面以一种用于在阻挡结构周围传播电磁波的通信装置为特征。该通信装置包括用于捕获该电磁波的无源耦合装置和电磁耦接到该耦合装置的波导。该波导设置在该阻挡结构周围。该波导具有与该耦合装置匹配的谐振频率。该波导被构造成传播由该耦合装置捕获的电磁波。

Communication devices and systems with coupled devices and waveguides

At least some aspects of the present disclosure are characterized by a communication device used to propagate electromagnetic waves around a barrier structure. The communication device includes a passive coupling device used to capture the electromagnetic wave and a waveguide that is electrically coupled to the coupling device. The waveguide is set around the barrier structure. The waveguide has a resonant frequency matched with the coupling device. The waveguide is constructed to propagate electromagnetic waves captured by the coupling device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有耦合装置和波导的通信装置和系统
本公开涉及耦合装置、以及使用多个高介电谐振器的波导。
技术实现思路
本公开的至少一些方面以一种用于在阻挡结构周围传播电磁波的通信装置为特征，该通信装置包括：设置为邻近阻挡结构的第一侧并被构造成捕获电磁波的无源耦合装置；设置为邻近阻挡结构的第二侧的发射器；以及电磁耦接到耦合装置和发射器并设置在阻挡结构周围的波导。该波导具有与该耦合装置匹配的谐振频率。该波导被构造成传播由该耦合装置捕获的电磁波。该发射器被构造成再辐射电磁波。附图说明附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合具体实施方式阐明本专利技术的优点和原理。在附图中，图1为示出了包括具有高介电谐振器的波导的示例性系统或装置的框图；图2A示出了使用具有HDR的波导的通信系统的一个示例的概念图；图2B为在图2A中所示的通信系统的EM振幅曲线图；图2C示出了在图2A中所示的具有和不具有HDR的通信系统的比较曲线图；图2D示出了使用具有HDR的波导的通信系统的一个示例的概念图；图2E为在图2D中所示的通信系统的EM振幅曲线图；图2F示出了在图2D中所示的具有和不具有HDR的通信系统的比较曲线图；图3A-3G示出了HDR的一些示例性布置；图4A-4C为示出了可用于HDR的结构的各种形状的框图；图4D为示出了涂覆有基材的球形HDR的示例的框图；图5A示出了使用具有HDR的波导的身体区域网络(“BAN”)的示例；图5B示出了用于通信系统中的波导的示例；图5C示出了要用于封闭件的通信系统的示例；图6为示出了要与阻挡结构一起使用的通信装置600的一个实施方案的框图；并且图7A-7D示出了耦合装置的一些示例。在这些附图中，类似的附图标号指示类似的元件。虽然可能未按比例绘制的以上附图示出了本公开的各种实施方案，但还可设想其他实施方案，如在具体实施方式中所指出的。在所有情况下，本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表述限制来描述当前公开的专利技术。应当理解，本领域的技术人员可设想出落在本公开的范围和实质内的许多其他修改形式和实施方案。具体实施方式除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理特性的所有数字在所有情况下均应被理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。由端点表述的数值范围的使用包括该范围内的所有数字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。除非本文内容另外明确指定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”涵盖具有多个指代物的实施方案。除非本文内容另外明确指定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“或”通常以其包括“和/或”的意义使用。本公开的至少一些方面涉及一种具有带有低的相对介电常数的基材和多个高介电谐振器(HDR)的波导，其中HDR以允许HDR之间的能量传递的方式间隔开。HDR为被制作成在特定频率下谐振并可由例如陶瓷类材料构造而成的对象。当具有处于或接近HDR谐振频率的频率的电磁(EM)波穿过HDR时，波的能量被有效地传递。当HDR之间的能量传递与由于HDR的谐振引起的EM波能的有效和低损耗传递结合时，EM波的功率比可为最初接收的波的功率比的多于三倍。在一些情况下，HDR设置在基材中。在一些情况下，HDR涂覆有基材。在一些实施方案中，波导电磁耦接到第一收发器和第二收发器，使得信号可通过波导从第一收发器发射到第二收发器，或者反之亦然，并且然后从第一收发器和/或第二收发器无线地发射。在一些情况下，波导可设置在服装上或与服装集成在一起，使得服装可促进和/或传播人体上的信号收集。在一些情况下，第一收发器和/或第二收发器电耦接到一个或多个传感器并被构造成发射或接收传感器信号。本公开的至少一些方面涉及一种要在阻挡结构上使用的通信装置或系统，该阻挡结构不允许在某波段内传播电磁波。在一些情况下，通信系统可包括设置为邻近阻挡结构的一侧的第一耦合装置、设置在阻挡结构上或与阻挡结构集成在一起的波导、以及设置为邻近阻挡结构的另一侧(例如，相反侧)的第二耦合装置。该波导电磁耦接到第一耦合装置和第二耦合装置。耦合装置是指可有效地捕获EM波并再辐射EM波的装置。例如，耦合装置可为电介质透镜、贴片天线阵列、八木天线、超材料耦合元件等。在一些实施方案中，第一耦合装置可捕获进入的EM波、经由波导将EM波传播到第二耦合装置，并且第二耦合装置可再辐射对应的EM波。图1为示出了根据本公开的一种或多种技术的包括具有高介电谐振器的波导的示例性系统或装置的框图。在该系统100中，波导110电磁耦接到收发器(130,140)。波导包括以一定模式遍布于波导110的基材115和多个HDR120。波导110从两个收发器中的一个收发器接收信号，该信号通过HDR120传播并传播进入波导110的相反端。该信号可为例如电磁波、声波等。在一些示例中，该信号为60GHz毫米波信号。该信号通过两个收发器中的一个离开波导110。在所示的示例中，波导与两个收发器耦接；然而，波导可与三个或更多个收发器耦接。在一些情况下，收发器中的一个或多个收发器仅为发射器。在一些情况下，收发器中的一个或多个收发器仅为接收器。波导110为引导波的结构。波导110通常将信号限定为在一个维度上行进。当在开放空间中时，波通常在多个方向上传播，例如球形波。当发生这种情况时，波以与所行进的距离的平方成比例地丢失其功率。在理想条件下，当波导接收波并将该波限定为仅在单个方向上行进时，波在传播时几乎没有丢失功率。在一些实施方案中，基材115可包括例如诸如以下个项的材料：石英玻璃、堇青石、硼硅酸盐玻璃、全氟烷氧基、聚氨酯、聚乙烯、氟化乙烯丙烯等。在一些情况下，基材可包括例如铜、黄铜、银、铝、或具有低体电阻率的其他金属。在一个示例中，波导110具有2.5mm×1.25mm的尺寸，并由具有εr＝2.1的相对介电常数并且损耗正切＝0.0002的制成，其中在波导110的内壁上具有1mm厚的铝镀层。波导110为由低的相对介电常数材料(诸如例如)制成的结构。在其他示例中，波导110的基板部分可由诸如以下各项的材料制成：石英玻璃、堇青石、硼硅酸盐玻璃、全氟烷氧基、聚乙烯、或氟化乙烯丙烯。在一些示例中，波导110具有梯形形状，其中楔形末端被定位成邻近波导110的一端。在一个示例中，波导110由长度为46cm、厚度为25.5mm的基板形成，其中HDR球体具有40的相对介电常数，8.5mm的半径，25.5mm的晶格常数，其中收发器130和波导110之间的间距为5mm。在一些实施方案中，波导110包含布置在基材115内的多个HDR120，使得相邻HDR之间的晶格距离小于被设计为进行传播的电磁波的波长。在一些实施方案中，波导110包含以阵列布置在基材115内的多个HDR120。在一些示例中，该阵列为二维网格阵列。在一些情况下，该阵列为规则阵列。该规则阵列可为例如周期阵列，使得相邻HDR沿某维度具有大致相同的距离。在一些示例中，HDR的谐振频率被选择成匹配电磁波的频率。在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在阻挡结构周围传播电磁波的通信装置，包括：无源耦合装置，所述无源耦合装置设置为邻近所述阻挡结构的第一侧并被构造成捕获所述电磁波，发射器，所述发射器设置为邻近所述阻挡结构的第二侧，和波导，所述波导电磁耦接到所述耦合装置和所述发射器并设置在所述阻挡结构周围，所述波导具有与所述耦合装置匹配的谐振频率，所述波导被构造成传播由所述耦合装置捕获的所述电磁波，其中，所述发射器被构造成再辐射所述电磁波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.21 US 62/150,3831.一种用于在阻挡结构周围传播电磁波的通信装置，包括：无源耦合装置，所述无源耦合装置设置为邻近所述阻挡结构的第一侧并被构造成捕获所述电磁波，发射器，所述发射器设置为邻近所述阻挡结构的第二侧，和波导，所述波导电磁耦接到所述耦合装置和所述发射器并设置在所述阻挡结构周围，所述波导具有与所述耦合装置匹配的谐振频率，所述波导被构造成传播由所述耦合装置捕获的所述电磁波，其中，所述发射器被构造成再辐射所述电磁波。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦合装置包括电介质透镜。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦合装置包括贴片天线。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述耦合装置包括超材料耦合元件。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述波导包括基材和多个谐振器。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个谐振器以一定模式设置。7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个谐振器以阵列设置。8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个谐振器中的至少两个谐振器根据晶格常数间隔开，所述晶格常数限定所述谐振器中的第一个谐振器的中心和所述谐振器中的相邻第二个谐振器的中心之间的距离。9.根据权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·魏因曼，金载源，贾斯汀·M·约翰逊，迪潘克尔·高希，克雷格·W·林塞，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US