[發(fā)明專利]無線地下通信的天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380043937.0
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN104769773B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 穆罕默德·武蘭;董欣;戴維·安東尼
• 申請（專利權(quán)）人: 紐泰克溫圖斯公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/24
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 陳依虹,劉光明

1.一種用于輻射經(jīng)過耗散介質(zhì)的地下天線結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)包括：

電介質(zhì)基板；

布置在所述基板上的饋送結(jié)構(gòu)；以及

布置在所述基板上、被定向并被埋在所述耗散介質(zhì)中的一個或多個電導(dǎo)體，所述電導(dǎo)體適配于以與所述耗散介質(zhì)相鄰的半空間中的頻率輻射信號，所述適配包括對于一個或多個所述電導(dǎo)體至少部分地基于所述耗散介質(zhì)的相對電容率的波束寬度狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述天線結(jié)構(gòu)包括對于多種土壤狀況維持小于負(fù)10分貝的回波損耗的寬帶天線。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中所述寬帶天線的直徑是100毫米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述波束寬度狀態(tài)導(dǎo)致對于所述地下天線結(jié)構(gòu)與一個或多個其他結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)之間的通信的無線通信距離增加。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述一個或多個電導(dǎo)體被定向為朝向并且大致平行于自由空間與所述耗散介質(zhì)之間的界面，并且由所述地下天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的相應(yīng)輻射圖案朝向所述界面是單向性的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括能夠適配于提供適應(yīng)不同土壤狀況下從土壤到空氣的臨界入射角度的波束寬度的電路。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其中所述臨界入射角度包括在5度與15度之間的臨界操作角度θ_c，其中所述臨界操作角度θ_c值至少部分地基于所述耗散介質(zhì)的所述電容率，并且其中所述臨界操作角度θ_c表示超過該角度對于所述天線結(jié)構(gòu)不存在折射的角度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述耗散介質(zhì)包括非均質(zhì)土壤。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述天線結(jié)構(gòu)被埋在所述耗散介質(zhì)中0.1米直到1.0米處。

10.一種用于操作根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輻射經(jīng)過耗散介質(zhì)的地下天線結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：

使用所述地下天線結(jié)構(gòu)測量與多個無線傳感器周圍的所述耗散介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，其中所述多個無線傳感器耦接至所述天線結(jié)構(gòu)；

響應(yīng)于檢測到所述耗散介質(zhì)的電容率的改變的閾值水平，而對于所述天線結(jié)構(gòu)維持回波損耗的閾值水平小于負(fù)10分貝；以及

使用所述天線發(fā)送來自所述多個無線傳感器的一個或多個無線消息，所述消息與測量的數(shù)據(jù)相對應(yīng)。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述耗散介質(zhì)的所述電容率的改變的所述閾值水平包括所述耗散介質(zhì)的濕度水平的百分之五的增加或減少。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述多個無線傳感器收集來自所述耗散介質(zhì)內(nèi)的至少兩個深度的數(shù)據(jù)。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述至少兩個深度包括在所述耗散介質(zhì)的表面下面0.1米和在所述耗散介質(zhì)的表面下面1.0米。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述耗散介質(zhì)是非均質(zhì)土壤。