磁感應(yīng)波導(dǎo)的制作方法
【專利摘要】公開了一種磁感應(yīng)波導(dǎo)，其包括多個(gè)諧振元件，多個(gè)諧振元件包括第一諧振元件和第二諧振元件，第一諧振元件包括被至少一個(gè)電容間隙中斷的導(dǎo)電回路，第二諧振元件包括被至少一個(gè)電容間隙中斷的導(dǎo)電回路，第二諧振元件與第一諧振元件磁感應(yīng)地耦合；其中第一諧振元件和第二諧振元件導(dǎo)電地耦合。
【專利說明】磁感應(yīng)波導(dǎo)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁感應(yīng)波導(dǎo)。尤其是本發(fā)明涉及具有導(dǎo)電地通信的諧振元件的磁感應(yīng)波導(dǎo)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子設(shè)備之間的功率和數(shù)據(jù)連接通常通過電纜完成，并且數(shù)據(jù)連接可以通過無線射頻通信設(shè)備完成。計(jì)算設(shè)備通常通過通用串行總線(USB)或類似的電纜接口與相關(guān)的配件和外圍設(shè)備例如打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、外部硬盤驅(qū)動(dòng)器和閃存驅(qū)動(dòng)器連接。微處理器通常通過多導(dǎo)體總線連接到相關(guān)的組件，所述多導(dǎo)體總線被定義為在印刷電路板(PCB)或相似物上的軌跡。
[0003]與電纜連接相關(guān)的問題是，它們呈現(xiàn)跳閘危險(xiǎn)以及潛在的觸電危險(xiǎn)。因此，電纜管理系統(tǒng)通常是需要的。這樣的系統(tǒng)在必須遵守健康和安全立法的工作場所和公共訪問地區(qū)中是特別重要的。電纜連接也可能是笨拙的并且需要手動(dòng)操作安裝到電纜的連接器，以便實(shí)現(xiàn)連接。這對于身體殘障的個(gè)人可能是一個(gè)問題。由于磨損，重復(fù)的連接和斷開限制了連接器的壽命。
[0004]在大多數(shù)情況下，無線連接不適合于向設(shè)備提供功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了磁感應(yīng)波導(dǎo)，其包括多個(gè)諧振元件，多個(gè)諧振元件包括第一諧振元件和第二諧振元件，第一諧振元件包括被至少一個(gè)電容間隙中斷的導(dǎo)電回路，第二諧振元件包括被至少一個(gè)電容間隙中斷的導(dǎo)電回路，第二諧振元件與第一諧振元件磁感應(yīng)地耦合；其中第一諧振元件和第二諧振元件導(dǎo)電地耦合，并且第一諧振元件具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/20倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于所述第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
[0006]第一和第二諧振元件的相應(yīng)的導(dǎo)電回路具有公共的部分，由此，第一和第二諧振元件導(dǎo)電地耦合。
[0007]第一和第二諧振元件的相應(yīng)的導(dǎo)電回路具有公共的電容間隙。
[0008]磁感應(yīng)波導(dǎo)可布置成使得在波導(dǎo)和自由空間輻射之間本質(zhì)上沒有耦合。
[0009]第一諧振元件可具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/30倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
[0010]第一諧振元件可具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/100倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
[0011]第一諧振元件可具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/150倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
[0012]根據(jù)一些實(shí)施方式，第一和第二諧振元件都不與地平面耦合。
[0013]磁感應(yīng)波導(dǎo)可包括沿網(wǎng)格的線布置的導(dǎo)體，導(dǎo)體定義多個(gè)諧振元件，其中導(dǎo)體在網(wǎng)格的線交叉的節(jié)點(diǎn)處相遇，并且電容間隙在相鄰節(jié)點(diǎn)對之間的導(dǎo)體中形成，使得所述相鄰節(jié)點(diǎn)不通過導(dǎo)電路徑連接。
[0014]導(dǎo)體可將諧振元件的形狀定義為正方形、長方形或三角形中的一個(gè)。
[0015]多個(gè)諧振元件可布置為通過磁感應(yīng)波傳播功率或數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
[0016]磁感應(yīng)波導(dǎo)可以具有由下式給出的色散關(guān)系:
[0017]cosh ( Y d) =2Z/(Ζ-j ωΜ)
[0018]其中Υ是傳播常數(shù)，d是所述多個(gè)諧振元件的周期，Z是每個(gè)諧振元件的阻抗，ω是磁感應(yīng)波的角頻率，M是諧振元件之間的互感,且j= V -1。
[0019]多個(gè)諧振元件可被布置為與外部設(shè)備的諧振元件磁感應(yīng)地耦合，使得功率或數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)在磁感應(yīng)波導(dǎo)和外部設(shè)備之間傳送。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施方式有下列優(yōu)勢:輸入和輸出設(shè)備可以在設(shè)備的實(shí)質(zhì)上任何位置處通過波導(dǎo)相互耦合。此外，兩個(gè)以上的設(shè)備可以耦合到設(shè)備而無需提供連接器和相關(guān)的開關(guān)電子設(shè)備。
[0021]一些實(shí)施方式包括通過電場而不是磁場耦合的諧振電路的一個(gè)或多個(gè)陣列。
[0022]磁性耦合的諧振器的陣列能夠支持傳播電磁波，其主要分量是在每個(gè)電路中循環(huán)的電流和它們的共享磁通量。這樣的波被稱為磁感應(yīng)(MI)波(見例如E.Shamonina,V.E.Kalinin、K.H.Ringhofer 和 L.Solymar 的“Magneto_inductivewaveguide，，(Electron.Letters38,371-3 (2002)))。
[0023]MI波只在存在諧振電路的區(qū)域中傳播。因此在二維結(jié)構(gòu)中波在功率上衰減為I/r，而不是在三維結(jié)構(gòu)的情況中的1/r2。
[0024]本發(fā)明利用下列事實(shí):MI波的局部磁通量可以耦合到放置為接近支持MI波的結(jié)構(gòu)但只在近場中靠近結(jié)構(gòu)的外部設(shè)備。
[0025]假定陣列的諧振器的半徑r與自由空間波長λ相比一般比較小，輻射損耗Rrad并不明顯:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種磁感應(yīng)波導(dǎo)，包括多個(gè)諧振元件，所述多個(gè)諧振元件包括: 第一諧振元件，其包括被至少一個(gè)電容間隙中斷的導(dǎo)電回路，以及 第二諧振元件，其包括被至少一個(gè)電容間隙中斷的導(dǎo)電回路，所述第二諧振元件用于與所述第一諧振元件磁感應(yīng)地耦合；其中 所述第一諧振元件和所述第二諧振元件導(dǎo)電地耦合，以及 所述第一諧振元件具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/20倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于所述第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述第一諧振元件和所述第二諧振元件的相應(yīng)的導(dǎo)電回路具有公共的部分，由此，所述第一諧振元件和所述第二諧振元件導(dǎo)電地耦合。
3.如權(quán)利要求2所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述第一諧振元件和所述第二諧振元件的相應(yīng)的導(dǎo)電回路具有公共的電容間隙。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述磁感應(yīng)波導(dǎo)布置成使得在所述波導(dǎo)和自由空間輻射之間本質(zhì)上沒有耦合。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述第一諧振元件具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/30倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于所述第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
6.如權(quán)利要求5所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述第一諧振元件具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/100倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于所述第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述第一諧振元件具有約為或小于自由空間電磁波的波長的1/150倍的尺寸，所述自由空間電磁波具有等于所述第一諧振元件的諧振頻率的頻率。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述第一諧振元件和所述第二諧振元件都不與地平面耦合。
9.如任一前述權(quán)利要求所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，包括沿網(wǎng)格的線布置的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體定義所述多個(gè)諧振元件，其中 所述導(dǎo)體在所述網(wǎng)格的線交叉的節(jié)點(diǎn)處相遇，以及 電容間隙在相鄰的節(jié)點(diǎn)對之間的所述導(dǎo)體中形成，使得所述相鄰的節(jié)點(diǎn)不通過導(dǎo)電路徑連接。
10.如權(quán)利要求9所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述導(dǎo)體將所述諧振元件的形狀定義為正方形、長方形或三角形中的一個(gè)。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述多個(gè)諧振元件被布置為通過磁感應(yīng)波導(dǎo)傳播功率或數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，具有由下式給出的色散關(guān)系:
cosh (yd) =2Z/ (Z-jcoM) 其中Y是傳播常數(shù)，d是所述多個(gè)諧振元件的周期，Z是每個(gè)諧振元件的阻抗，ω是磁感應(yīng)波的角頻率，M是所述諧振元件之間的互感，以及j= V -1。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的磁感應(yīng)波導(dǎo)，其中所述多個(gè)諧振元件布置為能夠與外部設(shè)備的諧振元件磁感應(yīng)地耦合，使得功率或數(shù)據(jù)中的所述至少一個(gè)能夠在所述磁感應(yīng)波導(dǎo)和所述外部設(shè)備之間傳送。
14.一種實(shí)質(zhì)上如參考附圖在本文中描述的磁感應(yīng)波導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】H04B5/00GK103609033SQ201280029506
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】克里斯多佛·史蒂文斯 申請人:埃西斯創(chuàng)新有限公司