Система возбуждения и способы связи
Изобретение относится к области техники связи, в частности к системам связи внутри транспортных средств или непосредственной близости от них. Достигаемый технический результат - создание системы возбудителя и способов возбуждения для обеспечения связи внутри и в непосредственной близости от транспортных средств. По одному из вариантов предложена система передачи информации из первого местоположения внутри или в непосредственной близости от транспортного средства во второе местоположение внутри транспортного средства, в которой транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, содержащая дистанционный блок, содержащий первую аппаратуру связи, снабженную датчиком, блок возбудителя, содержащий вторую аппаратуру связи и возбуждающее средство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства, при этом первая аппаратура связи осуществляет прием информации в первом местоположении, осуществляет модуляцию сигнала с использованием этой информации, осуществляет передачу электромагнитного поля в металлическую конструкцию транспортного средства через датчик, возбуждающее устройство осуществляет за счет проводимости извлечение тока из металлической конструкции транспортного средства и получение сигнала по току, вторая аппаратура связи принимает этот сигнал, демодулирует и подает информацию во второе местоположение, тем самым осуществляется передача информации из первого местоположения во второе местоположение способом беспроводной связи. 8 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится, в общем случае, к области техники связи и, в частности, к системам связи внутри и в непосредственной близости от транспортных средств, имеющих металлические конструкции. Настоящее изобретение особенно полезно при частотах радиосвязи в диапазоне от 0,1 до 100 МГц, причем некоторые варианты настоящего изобретения способны функционировать в диапазонах свыше 500 МГц.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Желательным является обеспечение передачи информации между различными местами внутри и около транспортных средств, в том числе, автомобилей, грузовиков и тягачей с прицепами, поездов, судов и самолетов, но эти примеры не являются ограничивающими. Традиционно это осуществляли путем прокладки проводящих проводов между точками. В последнее время для этой роли отчасти аналогичным образом был использован оптический кабель. Также используют традиционные технологии беспроводной связи в диапазонах частот 2,4 и 5 ГГц.
К сожалению, все эти системы из известного уровня техники имеют недостатки. На провод и оптический кабель расходуется значительное количество материалов, и для них необходима прокладка соединений между различными местами с использованием информации об этих местах, что часто влечет за собой значительную сложность конструктивного исполнения. Обычные технологии беспроводной связи также часто влекут за собой значительную сложность конструктивного исполнения, которая обусловлена как обеспечением гарантированного сохранения целостности информации при наличии нарушающего воздействия, оказываемого извне транспортного средства, так и обеспечением того, чтобы энергия, используемая для передачи информации, не оказывала на другие системы воздействия, нарушающего их работу.
Эти проблемы обостряются применительно к транспортным средствам. Во-первых, транспортное средство имеет особую конструкцию. Оно имеет отсеки, то есть помещения или полости. Ими являются, в том числе, большие отсеки, именуемые здесь «основными отсеками». Например, в обычном легковом автомобиле основными отсеками являются отсек двигателя или отсек, расположенный под капотом, пассажирский салон и багажник или багажное отделение, но эти примеры не являются ограничивающими. В обычном грузовом автомобиле для грузовых перевозок основными отсеками являются отсек двигателя, отсек, представляющий собой кабину для водителя/пассажиров, и грузовая площадка. В обычных транспортных средствах, например, перчаточный ящик или иные расположенные внутри места для хранения вещей не являются основными отсеками. В качестве обобщения обычно имеется возможность физического доступа к основным отсекам транспортного средства. В отличие от этого физический доступ к другим отсекам транспортного средства часто является проблематичным.
Во-вторых, транспортное средство является подвижным по своей сущности. Следовательно, его системы могут быть подвержены воздействиям, нарушающим их работу, или могут стать источником нарушающих воздействий, которые сильно изменяются и очень трудно поддаются прогнозированию. Например, рассмотрим традиционные технологии беспроводной связи в диапазонах частот 2,4 или 5 ГГц. Если использующее их транспортное средство расположено поблизости от чувствительной электронной аппаратуры, то оно может вызвать сбой в работе этой аппаратуры. И, наоборот, могут возникнуть серьезные нарушения в работе этого же самого транспортного средства в том случае, если оно расположено возле электронной аппаратуры высокой мощности. Эти проблемы усложняют передачу информации внутри (это понятие расценивают здесь как включающее в себя понятие «прикрепленный к внешней стороне») и в непосредственной близости от транспортных средств.
Следовательно, необходимо создание лучших систем для обеспечения связи внутри и вблизи транспортных средств. В предпочтительном варианте такие системы должны быть способны осуществлять единую передачу, доходящую до всех отсеков транспортного средства, а также до близлежащей области вне транспортного средства, без использования повторителей или множества физических точек доступа.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание системы возбудителя и способов возбуждения для обеспечения связи внутри и в непосредственной близости от транспортных средств.
В кратком изложении одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения является система передачи информации между первым местоположением внутри транспортного средства и вторым местоположением, находящимся либо внутри, либо очень близко от транспортного средства. Транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков. Предусмотрено наличие блока возбудителя, содержащего первую аппаратуру связи и возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства. Также предусмотрено наличие дистанционного блока, содержащего вторую аппаратуру связи, снабженную датчиком, не соединенным за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства. Первая аппаратура связи может производить прием информации в вышеупомянутом первом местоположении и осуществлять модуляцию сигнала посредством этой информации. Сигнал имеет несущую частоту, предельная частота которой соответствует половине длины волны, определяемой наименьшим размером основных отсеков транспортного средства. Работа на частотах ниже предельной частоты приводит к созданию затухающих электромагнитных полей. Работа на частотах, превышающих предельную частоту, приводит к созданию распространяющихся электромагнитных полей более обычного типа. Затем возбуждающее устройство может осуществить прием сигнала из первой аппаратуры связи и за счет проводимости ввести его в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства, создавая электромагнитное поле. Затем вторая аппаратура связи способна за счет проводимости осуществлять прием электромагнитного поля из металлической конструкции транспортного средства посредством датчика, осуществлять демодуляцию информации из электромагнитного поля и подавать информацию во второе местоположение. Вторая аппаратура связи также может осуществлять прием информации во втором местоположении, осуществлять модуляцию электромагнитного поля посредством этой информации и за счет проводимости осуществлять передачу электромагнитного поля в металлическую конструкцию транспортного средства посредством датчика, осуществляя генерацию в нем электрического тока. Затем возбуждающее устройство может за счет проводимости извлечь сигнал в виде тока из металлической конструкции транспортного средства и подать его в первую аппаратуру связи. После этого первая аппаратура связи способна осуществлять демодуляцию информации из сигнала и подавать ее в первое местоположение. Следовательно, это обеспечивает возможность передачи информации между первым местоположением и вторым местоположением беспроводным способом.
В кратком изложении другим из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения является система передачи информации между, по меньшей мере, двумя местоположениями внутри транспортного средства. Транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков. Предусмотрено наличие нескольких блоков возбудителей, количество которых равно количеству местоположений, а каждый из них содержит аппаратуру связи и возбуждающее устройство, соединенные за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства. Каждая аппаратура связи может осуществлять прием информации в соответствующем ей местоположении и осуществлять модуляцию сигнала посредством этой информации, при этом вышеупомянутый сигнал является сигналом переменного тока радиочастотного диапазона. Затем возбуждающие устройства могут осуществлять прием сигнала из соответствующей им аппаратуры связи и за счет проводимости вводить его в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства. Каждое из возбуждающих устройств также может за счет проводимости снимать ток с металлической конструкции транспортного средства, получать сигнал тока и подавать сигнал в соответствующую ему аппаратуру связи. Затем аппаратура связи может осуществлять демодуляцию информации из сигнала и подавать ее в соответствующее ей местоположение. Следовательно, это обеспечивает возможность передачи информации между местоположениями способом, эквивалентным способу проводной связи.
Преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что размеры транспортных средств, в частности основных отсеков внутри транспортного средства, обычно являются малыми по сравнению с длиной волны радиочастотного (РЧ) диапазона для предложенных операций. Это приводит к снижению потерь в тракте передачи, что, тем самым, позволяет снизить требуемую мощность передатчика связи. С другой стороны, наличие малых размеров внутренней части транспортного средства по сравнению с рабочими длинами волн приводит к тому, что доминирующим электромагнитным полем внутри транспортного средства являются затухающие поля, генерация которых осуществлена возбудителем, выполнившим ввод токов РЧ диапазона в металлическую конструкцию транспортного средства. Затухающие поля не распространяются и, следовательно, не вызывают эффектов блокировки или многолучевого распространения внутри транспортного средства, обычно возникающих в обычных системах распространения сигнала.
Другое преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что на частотах выше предельной частоты, где срез частоты возникает в том случае, когда длина волны равна 1/2 от наименьшего размера основных отсеков транспортного средства, в настоящем изобретении продолжают вводить токи в конструкцию, и оно также обеспечивает поддержку полей электромагнитных волн более обычного типа, которые также могут быть использованы для беспроводной связи.
Еще одно преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что токи РЧ-диапазона текут во все соединенные друг с другом металлические конструкции транспортного средства. Следовательно, эти токи приводят к возникновению электромагнитных полей во всех отсеках транспортного средства, в том числе, в частности, в основных отсеках, что позволяет обеспечивать беспроводную связь между возбудителем и дистанционными устройствами, и датчиками, находящимися внутри этих отсеков.
Другое преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что утечка электромагнитного поля в область, расположенную в непосредственной близости от внешних поверхностей транспортного средства, позволяет осуществлять связь между возбудителем и дистанционными устройствами, и датчиками, расположенными вблизи от внешней поверхности транспортного средства.
Еще одно преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что возбудитель имеет достаточную регулируемую ширину полосы используемых частот, которая может быть использована для создания многочисленных каналов связи, шин передачи данных или сетевых приложений без помех между различными прикладными задачами связи.
Другое преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что оно может обеспечить непрерывную ширину полосы частот в широком диапазоне. Он может содержать частоты от 0,1 МГц до предельной частоты для затухающих полей и дополнительную непрерывную ширину полосы частот от предельной частоты до 100 МГц и выше для распространяющихся волн.
Еще одно преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что в нем используют размер конструкции транспортного средства для устранения необходимости в наличии очень больших антенн.
И еще одно преимущество настоящего изобретения для беспроводной связи в транспортном средстве состоит в том, что для соединения с проводящим каркасом транспортного средства для передачи сигналов обратно в возбудитель могут быть использованы «датчики» дистанционного блока малой мощности, при этом прием таких слабых сигналов позволяет осуществлять уникальная взаимосвязь системы возбудителя с проводящим каркасом.
Преимущество настоящего изобретения для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что размеры транспортных средств являются обычно малыми по отношению к длинам волн РЧ-диапазона для предложенных операций. Это приводит к снижению потерь в тракте передачи, что, тем самым, позволяет снизить требуемую мощность передатчика связи.
Другое преимущество настоящего изобретения для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что токи РЧ-диапазона текут во все соединенные друг с другом металлические конструкции транспортного средства. Следовательно, прием этих токов может быть осуществлен в любой точке внутри или на поверхности металлической конструкции транспортного средства, что позволяет обеспечивать связь между возбудителями в точках на внутренней и на внешней сторонах металлической конструкции транспортного средства.
Еще одно преимущество настоящего изобретения для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что связь между возбудителями, расположенными внутри или на поверхности транспортного средства, с использованием металлической конструкции транспортного средства, обеспечивает снижение уровня помех, вызываемых внешними источниками энергии или создаваемых источниками помех внутри транспортного средства, такими как система зажигания, работа окна с электрическим стеклоподъемником или другими источниками электрических помех. В варианте применения, эквивалентном проводной связи, этого достигают за счет устранения всех элементов, подобных антеннам, и проводов, и необходимо только лишь то, чтобы изобретение функционировало в редуцированной среде токов возврата через землю при очень низком полном сопротивлении металлической конструкции.
И еще одно преимущество настоящего изобретения для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что оно может обеспечить непрерывную ширину полосы частот от 0,1 МГц до более чем 100 МГц. Кроме того, соединенные напрямую возбудители могут обеспечивать ввод токов в металлические конструкции транспортного средства на частотах до 500 МГц и выше и, тем самым, создавать распространяющиеся электромагнитные поля с внешней стороны транспортного средства. Этот отличительный признак позволяет создавать каналы передачи информации в транспортное средство и из него в тех диапазонах частот, в которых в настоящее время существуют нормы, регулирующие выделение частот для конкретных областей применения. Примерами являются диапазоны частот 315 и 433 МГц для дистанционного отпирания дверей транспортного средства без ключа и для устройств открывания дверей гаража.
Преимущество настоящего изобретения как для беспроводной связи, так и для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что возбудитель имеет достаточную регулируемую ширину полосы используемых частот, которая может быть использована для создания многочисленных каналов связи, шин передачи данных или сетевых приложений без помех между различными прикладными задачами связи.
Другое преимущество настоящего изобретения как для беспроводной связи, так и для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что узел возбудителя может служить для выполнения множества функций, что устраняет необходимость в наличии отдельных компонентов, подобных антеннам.
И еще одно преимущество изобретения как для беспроводной связи, так и для связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве состоит в том, что узел возбудителя является физически компактным по своей конструкции и может быть очень быстро установлен и введен в эксплуатацию.
Эти и иные задачи и преимущества настоящего изобретения станут ясными для специалистов в данной области техники из описания наилучшего известного в настоящее время варианта осуществления настоящего изобретения и из описанного здесь и проиллюстрированного на нескольких чертежах использования этого предпочтительного варианта осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания при его рассмотрении совместно с приложенными чертежами, на которых изображено следующее:
на Фиг.1 изображены принципиальная схема и блок-схема системы возбудителя для беспроводной связи согласно настоящему изобретению;
на Фиг.2 изображен график, на котором показан один из возможных вариантов распределения спектра частот, предназначенного для использования в варианте осуществления настоящего изобретения из Фиг.1;
на Фиг.3A и 3Б изображены блок-схемы, на которых показаны возможные сценарии односторонней связи с использованием варианта осуществления изобретения из Фиг.1, причем на Фиг.3A изображена передача информации из возбудителя в те части варианта осуществления изобретения из Фиг.1, которые оснащены датчиком, а на Фиг.3Б изображена передача информации из датчика в те части варианта осуществления изобретения из Фиг.1, которые оснащены возбудителем;
на Фиг.4 изображена блок-схема двусторонней связи между теми частями варианта осуществления изобретения из Фиг.1, которые оснащены возбудителем и датчиком;
на Фиг.5 изображена блок-схема сетевой связи между возбудителем и множеством частей варианта осуществления изобретения из Фиг.1, оснащенных датчиками;
на Фиг.6 изображены принципиальная схема и блок-схема системы возбудителя для обеспечения связи, эквивалентной проводной связи, согласно настоящему изобретению;
на Фиг.7A и 7Б изображены блок-схемы, на которых показаны возможные сценарии односторонней связи с использованием варианта осуществления настоящего изобретения из Фиг.6, при этом на Фиг.7A изображена передача информации из первого возбудителя во второй возбудитель, а на Фиг.7Б изображена передача информации из второго возбудителя в первый возбудитель;
на Фиг.8 изображена блок-схема двусторонней связи между двумя частями варианта осуществления изобретения из Фиг.6, которые оснащены возбудителями;
на Фиг.9 изображена блок-схема сетевой связи между множеством частей варианта осуществления изобретения из Фиг.6, оснащенных возбудителями;
на Фиг.10 на виде сбоку в разрезе изображен возбудитель конусно-дискового типа, который может быть использован в варианте осуществления настоящего изобретения из Фиг.1;
на Фиг.11 также на частичном виде сбоку в разрезе изображен возбудитель конусно-дискового типа из Фиг.10, установленный в транспортном средстве;
на Фиг.12 изображен график результатов измерений, полученных в транспортном средстве с установленным возбудителем конусно-дискового типа, работающим в режиме беспроводной связи, который может быть использован в варианте осуществления настоящего изобретения из Фиг.1;
на Фиг.13 изображен график результатов измерений, полученных в транспортном средстве с установленным возбудителем конусно-дискового типа, работающим в режиме связи, эквивалентной проводной связи, который может быть использован в варианте осуществления настоящего изобретения из Фиг.6;
на Фиг.14 изображена блок-схема типового возбудителя с прямой связью, который также может быть использован в варианте осуществления настоящего изобретения из Фиг.6;
на Фиг.15 изображены блок-схема и принципиальная электрическая схема одного из возможных вариантов осуществления возбудителя с прямой связью из Фиг.14;
на Фиг.16 на виде сверху, а также на частичном виде сбоку в разрезе, изображен возбудитель с прямой связью из Фиг.14, установленный в транспортном средстве;
на Фиг.17 изображен график результатов измерений, полученных в транспортном средстве, снабженном установленным возбудителем с прямой связью из Фиг.14, работающим в режиме беспроводной связи; и
на Фиг.18 изображен график результатов измерений, полученных в транспортном средстве, снабженном установленным возбудителем с прямой связью из Фиг.14, работающим в режиме связи, эквивалентной проводной связи.
На различных чертежах для обозначения аналогичных или одинаковых элементов или операций использованы одинаковые номера позиций.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения являются система возбудителя и способы возбуждения для обеспечения связи внутри и в непосредственной близости от транспортных средств. Как показано на приведенных здесь различных чертежах, и, в частности, на чертежах Фиг.1 и 6, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения обозначены общими позициями 1 и 2.
Настоящее изобретение является расширением заявки на патент США №09/909247 от 19 июля 2001 г., заявки на патент США №09/909246 от 19 июля 2001 г., заявки на патент США №09/724544 от 27 ноября 2000 г. и заявки на патент США №09/340218 от 25 июня 1999 г., все из которых принадлежат автору настоящего изобретения и, тем самым, включены сюда путем ссылки в соответствующем им объеме.
В вариантах осуществления настоящего изобретения, которые являются предпочтительными в настоящее время, используют возбуждающие устройства в общей системе для облегчения и оптимизации беспроводной связи и связи, эквивалентной проводной связи, внутри и вокруг транспортных средств, которыми являются, в том числе, автомобили, грузовики и тягачи с прицепами, поезда, суда и самолеты, но эти примеры не являются ограничивающими. В кратком изложении, изобретение функционирует за счет ввода токов в металлическую конструкцию транспортного средства, при этом происходит создание электромагнитных полей в отсеках транспортного средства, а также вблизи внешней поверхности транспортного средства. Данное изобретение может быть применено в транспортных средствах двумя способами, обеспечивая беспроводную связь, а также связь, эквивалентную проводной связи.
Термин «связь, эквивалентная проводной связи» придуман автором настоящего изобретения для обозначения методологии, в которой связь одной точки в конструкции транспортного средства с другой точкой или со множеством точек в конструкции транспортного средства осуществляют посредством токов внутри конструкции транспортного средства, созданных возбудителями, расположенными на каждом из концов. Этот тип связи обладает всеми возможностями проводной связи, относящимися к ширине полосы частот и к возможностям подключения, но вместо проводов используют металлическую конструкцию транспортного средства, откуда, следовательно, возникает термин «связь, эквивалентная проводной связи».
В изобретении используют возбудитель, который может иметь две разновидности. Одна его разновидность, именуемая автором изобретения «оптимальным возбудителем», осуществляет ввод и/или прием токов из конструкции транспортного средства способом, обеспечивающим возможность эффективного функционирования в режиме широкополосной беспроводной связи от самых низких частот до самых высоких частот в рабочем диапазоне частот настоящего изобретения. Вторая его разновидность представляет собой возбудитель с непосредственной связью, который является намного более простым, но менее эффективно работает на низких частотах. На Фиг.1 показана работа всей системы беспроводной связи, содержащей систему 1 оптимального возбудителя в типовом транспортном средстве. На Фиг.6 показана работа всей системы связи, эквивалентной проводной связи, которая содержит систему 2 возбудителя с прямой связью в типовом транспортном средстве.
Для создания канала, каналов или сети беспроводной связи внутри транспортного средства может быть использован возбудитель любого типа совместно с одним или с большим количеством дистанционных блоков, снабженных датчиками и аппаратурой связи, например, модемами, передатчиками, приемниками и фильтрами. Может быть обеспечена односторонняя, двусторонняя или сетевая беспроводная связь или связь, эквивалентная проводной связи, во всем транспортном средстве без традиционных жгутов проводов, обычных для нынешних транспортных средств.
На Фиг.1 изображен вариант беспроводной связи, в котором в настоящем изобретении используют возбудитель, обеспечивающий ввод токов в металлическую конструкцию транспортного средства и создание электромагнитных полей внутри и вблизи транспортного средства таким образом, что прием передаваемой информации может быть осуществлен одним или большим количеством дистанционных устройств связи, снабженных датчиками. Передача сигналов связи из дистанционного устройства в возбудитель может быть осуществлена путем подведения энергии, переданной из датчика дистанционного устройства, к металлической конструкции, создавая тем самым в металлической конструкции транспортного средства токи радиочастотного (РЧ) диапазона, прием которых может быть осуществлен возбудителем.
Система 1, 2 возбудителя приспособлена для работы в замкнутом (или в частично замкнутом) пространстве 28, которое можно считать либо малым пространством, которым является, например, пассажирский салон, или большим пространством, которым является, например, грузовая площадка грузового транспортного средства. Замкнутое пространство 28 любого типа должно содержать какую-либо разновидность проводящей конструкции или каркас 22, который может за счет проводимости «доставлять» энергию, находящуюся в проводящем каркасе 22, по всему замкнутому пространству 28 для создания во всем замкнутом пространстве 28 квазистатического электромагнитного поля 26 на частотах ниже предельной частоты (то есть, затухающего поля). Предельной частотой является та частота, при которой наименьший размер замкнутого пространства или полости равен 1/2 от длины волны. Выше предельной частоты происходит преобразование электромагнитных полей в пространстве в распространяющиеся волны более обычного типа. Как указано выше, используемый здесь термин «основной отсек» также относится к соответствующим замкнутым пространствам.
Проводящий каркас 22 может представлять собой одиночный тракт, изогнутый тракт или множество проводящих элементов, все из которых, действуя совместно, образуют виртуальный электромагнитный объем, похожий на «клетку Фарадея», который автор изобретения называет «куполом» или в данном случае «куполом» 30. Как правило, проводящий каркас 22 сформирован из металлической рамы транспортного средства, заземляющей электропроводки и из комбинаций этих элементов.
По своей сущности купол 30 грубо похож на клетку или на сетку, удерживающую электромагнитные поля во многом подобно тому, как клетка удерживает физические конструкции, которые являются слишком большими для того, чтобы поместиться между прутьями клетки. В этом случае проводящий каркас 22 образует для полей виртуальные прутья с наличием существующих промежутков, в которых отсутствуют какие-либо элементы каркаса 22. До тех пор, пока промежутки в проводящем каркасе 22 являются меньшими половины длины волны на рабочей частоте, электромагнитные поля 26 будут «захвачены» в куполе 30 и будут оказывать лишь небольшое воздействие вне зоны купола. Это особенно важно для таких целей, как, например, обеспечение связи с высокой чувствительностью, а также для обеспечения соответствия различным правительственным нормативным постановлениям, таким как, например ограничения, установленные Федеральной комиссией по связи (США). Купол 30 может фактически содержать несколько частично самостоятельных замкнутых пространств 28 меньшего размера (которыми являются, например, багажник, отсек двигателя; то есть основные отсеки), каждое из которых может функционировать, в определенной мере, как отдельная «клетка», но являются связанными посредством взаимосвязанного проводящего каркаса 22, проходящего по всему транспортному средству.
Элементом, вызывающим подведение энергии к проводящему каркасу 22 таким образом, чтобы обеспечить создание купола 30 и основу для беспроводной связи или связи, эквивалентной проводной связи, является возбудитель 14, 16. Возбудитель 14, 16, расположенный в конкретном замкнутом пространстве 28, служит для выполнения множества функций. Одной из основных функций, из которой происходит наименование этого компонента, является функция наведения токов 24 РЧ-диапазона в стенках металлической конструкции или каркаса 22. Описанные здесь типы возбудителей: оптимальные возбудители 14 и возбудители 16 с прямой связью - схематично показаны и описаны в родственных заявках автора настоящего изобретения как согласующая секция.
Результаты, полученные в вариантах осуществления, реализованных в реальных транспортных средствах, являются очевидными, и было показано, что система 1, 2 эффективно функционирует во множестве окружающих сред. В иллюстративных целях возбудитель 14, 16 и система 1, 2 возбудителя описаны здесь как возбуждающие транспортное средство, устанавливающие, таким образом, не распространяющееся квазистатическое электромагнитное поле на любой желательной частоте вплоть до предельной частоты в пределах диапазона частот, при этом не распространяющееся поле действует таким образом, что обеспечивает «несущую», на которой осуществляют связь. Выше предельной частоты поля становятся более традиционными распространяющимися волнами.
Кроме того, характеристики возбудителя 14, 16, когда он установлен надлежащим образом внутри транспортного средства, обеспечивают создание специального соединения с проводящим каркасом 22 из транспортного средства, поэтому прием сигналов, наведенных в проводящем каркасе 22, в удаленных местах внутри транспортного средства осуществляют с уровнем, достаточным для его использования узлом возбудителя, при условии, что частота этих сигналов также находится в пределах диапазона частот. Таким образом, один и тот же узел возбудителя может функционировать как в качестве «возбудителя», так и в качестве «приемного устройства» (приемника).
Каждый возбудитель 14, 16 является возбудителем одного и того же типа, но возбудители, выбранные для конкретного назначения, имеют множество вариантов, отличающихся по размеру, материалам и конструктивному оформлению. Здесь описаны и показаны на чертежах два конкретных примера одинаково предпочтительных вариантов осуществления изобретения, но их конструктивное исполнение может изменяться в широких пределах в зависимости от варианта применения. Примером оптимального возбудителя 14 является конусно-дисковый возбудитель 32, который подробно показан на Фиг.10 и 11, а на Фиг.14-16 подробно показан возбудитель 16 с прямой связью. Конусно-дисковый возбудитель 32 является предпочтительным для вариантов применения с большей эффективностью, а меньший возбудитель 16 с прямой связью является менее эффективным, но более пригодным для более узкополосных вариантов применения. Оптимальный возбудитель, примером которого является конусно-дисковый возбудитель 32, имеет больший размер и большую площадь поверхности для обеспечения более эффективного соединения, которое необходимо для подачи достаточного количества энергии на надлежащих частотах, в то время как физически меньший возбудитель 16 с прямой связью является менее эффективным, но это достаточно для его функционирования в узкополосных вариантах применения.
Мощность, требуемая для установления связи, связана с требуемым качеством сигнала и является пропорциональной общему объему транспортного средства, а наиболее значимым размером для генерации затухающего поля (квазистатического электромагнитного поля) является наименьшее расстояние по оси между противолежащими проводящими поверхностями в транспортном средстве. Локальные размеры определяют соответствующую предельную частоту для транспортного средства (и внутренних отсеков) и являются определяющим фактором в отношении того, могут ли быть созданы в этом отсеке затухающие поля при выполнении возбудителем своей функции. При работе выше предельной частоты возбудитель создает распространяющиеся волны.
Для связи, эквивалентной проводной связи, возбудитель осуществляет ввод токов в металлической конструкции, и эти токи текут по всей металлической конструкции транспортного средства. Возбудитель также способен осуществлять прием токов, текущих в конструкции, генерация которых осуществлена другими возбудителями, расположенными в транспортном средстве или на нем. Следовательно, две или большее количество систем возбудителей могут поддерживать связь друг с другом в точках транспортного средства путем ввода токов РЧ-диапазона в металлическую конструкцию или их приема из нее.
Это изобретение обеспечивает эквивалент среды проводной связи внутри или на поверхности транспортного средства с использованием металлической конструкции транспортного средства. Эта связь, эквивалентная проводной связи, предоставляет возможность обеспечения той же самой ширины полосы частот связи, тех же самых скоростей передачи информации и той же самой способности к соединению в любой точке внутри или на металлической конструкции транспортного средства, как и те, которые могут быть получены в случае монтажа проводов между этими точками. Однако, в этом изобретении используют металлическую конструкцию транспортного средства, за счет чего устраняют необходимость в наличии проводов между пунктами связи.
Таким образом, для создания канала, каналов или сети связи, эквивалентной проводной связи, внутри транспортного средства без использования традиционных проводов или линий передачи может быть использован возбудитель любого типа совместно с аппаратурой связи, такой как, например, модемы, передатчики, приемники и фильтры. В частности, возбудители могут быть использованы совместно с аппаратурой связи для обеспечения односторонней, двусторонней или сетевой связи во всем транспортном средстве без традиционных жгутов проводов, обычных для нынешних транспортных средств.
На Фиг.10 и 11 показана конструкция конусно-дискового возбудителя 32, а на Фиг.11 показан конусно-дисковый возбудитель 32, установленный для использования внутри багажника транспортного средства. Конусно-дисковый возбудитель 32 состоит из конусообразного диска 34. Конусообразный диск 34 сформирован из четырех проводов, которые моделируют поверхность конусообразного диска 34. Входной коаксиальный кабель 36 входит через центр этой конструкции, а его центральный провод 38 присоединен к плоскому диску 40. Поверхность плоского диска 40 служит основанием для спирального резонатора 42. Размеры конусно-дискового возбудителя могут значительно изменяться для обеспечения более высокой эффективности, требующей больших размеров. Типичный конусно-дисковый возбудитель 32, установленный в багажнике транспортного средства, имеет высоту конусного диска в интервале от двух до трех дюймов. Радиус основания конусообразного диска 34 и плоского диска 40 принимает значения в интервале от трех до четырех дюймов. Диаметр расположенного сверху спирального резонатора 42 обычно равен 12 дюймам.
Для «возбуждения» транспортного средства (проводящего каркаса 22) энергию подают в конусно-дисковый возбудитель 32 через коаксиальный кабель 36, имеющий центральный провод 38 и экран 44. Центральный провод 38 присоединен к конусно-дисковому возбудителю 32 и к проводящему каркасу 22. Из Фиг.10 видно, что экран 44 имеет непосредственное электрическое соединение с проводящим каркасом 22 транспортного средства. Излучение энергии, поданной посредством центрального провода 38, не происходит обычным способом. Спиральный резонатор 42 конусообразного диска, имеющий диаметр 12 дюймов, является слишком малым для излучения частот менее 100 МГц. Однако, конструкция конусно-дискового возбудителя 32 обеспечивает существенную неоднородность в этом диапазоне частот. Происходит почти полное отражение энергии, введенной в центральный провод 38, но энергия, находившаяся в экране 44, теперь связана с проводящим каркасом 22, образуя основу для затухающих полей. Поскольку энергия, введенная в центральный провод 38, возвращается в источник, то отраженная волна равна пятидесяти процентам (50%) от входной мощности. Однако, эти потери за счет отражения являются, по существу, постоянными при изменении частоты, так как происходит передача почти всей оставшейся энергии из внешнего экрана 44 в конструкцию проводящего каркаса 22. Выше предельной частоты возбудитель изменяет свой основной режим работы из режима не распространяющихся затухающих полей в режим распространяющихся волн.
На Фиг.12 и 13 показан пример результатов измерений, полученных в пассажирском транспортном средстве для конусно-дискового возбудителя с заданными размерами. На Фиг.12 показаны результаты измерений, соответствующие режиму беспроводной связи, в котором источник сигнала мощностью 25 дБм был соединен с возбудителем, а измерение сигнала беспроводной связи в пассажирском салоне было осуществлено посредством датчика. На Фиг.13 показаны результаты измерений, соответствующие режиму связи, эквивалентной проводной связи, в котором источник сигнала мощностью 25 дБм был соединен с возбудителем, а измерение сигнала беспроводной связи в пассажирском салоне было осуществлено путем соединения второго возбудителя с прямой связью с металлической конструкцией внутри пассажирского салона транспортного средства.
Возбудитель с прямой связью представляет собой расширенный вариант принципов действия оптимального возбудителя, в котором желательно получение упрощенного варианта его реализации с соответствующим снижением эффективности. Типовой возбудитель 16 с прямой связью показан на Фиг.14. В этом варианте осуществления коаксиальный кабель 36 соединен с аппаратурой 20 связи системы возбудителя. Центральный провод 38 этого коаксиального кабеля затем соединен с согласующей РЧ-схемой 46, а затем соединен с разделительным конденсатором 48 по постоянному току, который затем соединен с металлическим каркасом 22 транспортного средства.
Возбудитель 16 с прямой связью функционирует, приблизительно, тем же самым образом, что и оптимальный возбудитель 14, по отношению к вводу и приему токов в металлическом каркасе 22. Однако, простота и малые размеры возбудителя с прямой связью снижают достижимую эффективность по сравнению с той эффективностью, которая может быть получена с использованием оптимального возбудителя 14. Согласующая РЧ-схема 46 выполнена таким образом, что обеспечивает для рабочих частот максимально эффективную передачу энергии между аппаратурой 20 связи и металлическим каркасом 22, насколько это возможно. Функция разделительного конденсатора 48 по постоянному току в этом типовом варианте реализации состоит в обеспечении развязки возбудителя 16 от схем передатчика и приемника в аппаратуре 20 связи по постоянному току.
На Фиг.15 показан один из вариантов осуществления возбудителя с прямой связью. В этом варианте осуществления коаксиальный разъем 50 установлен на небольшой печатной плате 52, имеющей три участка 54, 60, 62 с покрытием из меди. Коаксиальный разъем 50 установлен на первом участке 54 с покрытием из меди и соединен с ним. Коаксиальный кабель 36 затем выступает из коаксиального разъема 50 таким образом, что центральный провод 38 соединен с согласующей схемой 46, состоящей из последовательно включенной катушки 56 индуктивности, питающей шунтирующий конденсатор 58, расположенный на втором участке 60 с покрытием из меди и заземленный на первый участок 54 с покрытием из меди. С одним из концов коаксиального разъема 50 соединен экран 44, остающийся не подсоединенным на другом его конце, поэтому он служит в качестве РЧ-экрана для центрального провода 38, соединенного со вторым участком 60 с покрытием из меди.
Последовательно включенная катушка 56 индуктивности согласующей схемы 46 затем соединена с разделительным конденсатором 48 по постоянному току на третьем участке 62 с покрытием из меди. Разделительный конденсатор 48 по постоянному току затем соединен с клеммой 64. Далее обеспечено соединение возбудителя 16 с прямой связью с металлической конструкцией 22 посредством соединительного провода 66 между клеммой 64 и металлической конструкцией 22.
На Фиг.16 показан возбудитель с прямой связью из Фиг.15, установленный в транспортном средстве. На Фиг.17 показаны данные измерений канала беспроводной связи в пассажирском транспортном средстве с наличием возбудителя 16 с прямой связью из Фиг.15, установленного в багажнике, и дистанционного блока 12 беспроводной связи, расположенного внутри пассажирского салона. Эти измерения были проведены для сигнала мощностью 25 дБм, введенного в возбудитель 16 с прямой связью. Для вариантов применения с беспроводной связью при сравнении функционирования возбудителя 16 с прямой связью с функционированием конусно-дискового возбудителя 32 из Фиг.12 очевиден выигрыш в простоте за счет ухудшения рабочих характеристик.
На Фиг.18 показаны данные измерений для канала связи, эквивалентной проводной связи, в пассажирском транспортном средстве с возбудителем 16 с прямой связью из Фиг.15, установленным в багажнике, и вторым возбудителем 16 с прямой связью, расположенным на металлической конструкции внутри пассажирского салона. Эти измерения были проведены для сигнала мощностью 25 дБм, введенного в возбудитель 16 с прямой связью. Результаты этих измерений свидетельствуют о превосходных рабочих характеристиках возбудителей с прямой связью, работающих в режиме связи, эквивалентной проводной связи.
Данный вариант осуществления изобретения является всего лишь одним из многих других возможных вариантов реализации возбудителя с прямой связью. Были реализованы другие концепции согласующей схемы 46, в том числе трансформаторные согласующие схемы. Аналогичным образом, соединение между согласующей схемой 46 и металлической конструкцией 22 может быть выполнено многими средствами, наиболее простым из которых является крепежная деталь, используемая вместо клеммы 64, при этом крепежная деталь скрепляет возбудитель с прямой связью 16 с металлическим каркасом 22, а также обеспечивает тракт для протекания тока 24 РЧ-диапазона между согласующей схемой 46 и металлическим каркасом 22.
В режиме беспроводной связи, показанном на Фиг.1, передатчик, имеющийся в аппаратуре 20 связи, обеспечивает подачу энергии в пределах желательного диапазона частот для приведения в действие возбудителя. Затем возбудитель 14, 16 возбуждает энергию в проводящем каркасе 22 способом, описанным в предшествующей заявке на изобретение, таким образом, чтобы обеспечить возможность передачи модулированных сигналов, генерация которых осуществлена аппаратурой 20 связи. Токи 24 в конструкции создают электромагнитные поля 26 в отсеках транспортного средства и вблизи от его поверхности. Затем осуществляют прием этих электромагнитных полей 26 любым из нескольких дистанционных блоков 12 беспроводной связи, состоящих из аппаратуры 20 связи и датчика 18, которые расположены внутри или вблизи от транспортного средства. Кроме того, в варианте применения для двусторонней или сетевой связи возбудитель 14, 16 действует таким образом, что осуществляет прием сигналов, генерация которых осуществлена дистанционным блоком 12 беспроводной связи, и служит в качестве их проводника в приемную систему аппаратуры 20 связи в возбудителе 14, 16. Передача и прием между блоком 10 возбудителя и дистанционными блоками 12 беспроводной связи могут происходить одновременно.
На Фиг.3A и 3Б показан режим односторонней беспроводной связи между блоком 10 возбудителя и дистанционным блоком 12 беспроводной связи внутри или в непосредственной близости от транспортного средства. Аналогичным образом, на Фиг.4 и 5 показаны режимы, соответственно, двусторонней и сетевой беспроводной связи между блоком 10 возбудителя и дистанционными блоками 12 беспроводной связи внутри или в непосредственной близости от транспортного средства. Сигналы, генерация которых осуществлена аппаратурой 20 связи в блоке 10 возбудителя, переданные через возбудитель 14, 16, могут иметь иные частоты, чем те сигналы, генерация которых осуществлена дистанционными блоками 12 беспроводной связи, и которые переданы обратно через проводящий каркас 22 в возбудитель 14, 16 и из него в аппаратуру 20 связи возбудителя. Альтернативный вариант осуществления изобретения предназначен для работы с сигналами, генерация которых осуществлена аппаратурой 20 связи, возбудителем 14, 16 и дистанционными блоками 12 беспроводной связи, на одной и той же частоте за счет разделения передач во времени.
Для режима связи, эквивалентной проводной связи, который показан на Фиг.6, передатчик в аппаратуре 20 связи создает энергию в пределах желательного диапазона частот для приведения в действие возбудителя. Затем возбудитель 14, 16 создает токи 24 в проводящем каркасе 22, обеспечивая возможность передачи модулированных сигналов, генерация которых осуществлена аппаратурой 20 связи. Прием токов 24 в конструкции может быть осуществлен в любой точке на металлической конструкции транспортного средства одним или большим количеством блоков 10 возбудителей. Передача между блоками 10 возбудителей и прием могут происходить одновременно.
На Фиг.7A и 7Б показан вариант односторонней связи, эквивалентной проводной связи, между блоками 10 возбудителей, расположенными в любых точках на металлической поверхности транспортного средства. Аналогичным образом, на Фиг.8 и 9 показаны варианты, соответственно, двусторонней и сетевой связи, эквивалентной проводной связи, между точками, расположенными на металлической поверхности транспортного средства. Сигналы, генерация которых осуществлена аппаратурой 20 связи, переданные через возбудитель 14, 16, могут иметь иные частоты, чем те сигналы, генерация которых осуществлена в других возбудителях 14, 16 в удаленных точках, что, тем самым, позволяет поддерживать между возбудителями одновременную связь, эквивалентную проводной связи. Альтернативный вариант осуществления изобретения предназначен для работы с сигналами, генерация которых осуществлена аппаратурой 20 связи и возбудителями 14, 16, на одной и той же частоте за счет разделения передач во времени.
Транспортные средства имеют различные характеристики, и для каждого замкнутого пространства требуется некоторая эмпирическая корректировка для надлежащего размещения и монтажа возбудителя. Однако, для большинства транспортных средств описанные здесь варианты осуществления возбудителя являются эффективными для возбуждения энергии и создания «эффекта купола». Варианты реализации настоящего изобретения продемонстрировали успешную работу сети беспроводной связи, осуществляющей передачу потоковой видеоинформации по каналам передачи данных, работающих со скоростью передачи одиннадцать мегабит в секунду (11 Мбит/с), успешное управление источниками света и считыванием с датчиков в транспортных средствах в режиме, эквивалентном проводной связи.
Точные физические формы и размеры возбудителей могут быть различными в пределах изложенных параметров и могут быть использованы иные материалы, обеспечивающие в результате выполнение тех же самых функциональных операций. Зазор между элементом возбудителя и проводящим каркасом может быть различным в пределах допустимых интервалов значений, а способ подачи энергии в возбудитель может быть иным. Несомненно, что специалисты в данной области техники способны разработать родственные конструкции и варианты использования без излишнего экспериментирования.
Несмотря на то, что выше было приведено описание различных вариантов осуществления изобретения, следует понимать, что они были представлены только лишь в качестве примеров и не являются ограничивающими. Следовательно, широту охвата и объем патентных притязаний настоящего изобретения не следует ограничивать ни одним из вышеописанных вариантов осуществления, которые приведены в качестве примеров, но их следует определять только в соответствии с приведенной ниже формулой изобретения и ее эквивалентами.
Настоящая система 1, 2 возбудителя хорошо пригодна для обеспечения связи внутри и в непосредственной близости от транспортных средств. В частности, настоящее изобретение может обеспечивать беспроводную связь или связь, эквивалентную проводной связи, на частотах в диапазоне от 0,1 до 100 МГц, а в некоторых вариантах - в диапазоне свыше 500 МГц.
Для обеспечения беспроводной связи в настоящем изобретении используют возбудитель, который осуществляет ввод токов в металлическую конструкцию транспортного средства и создает поля внутри и вблизи транспортного средства, что обеспечивает возможность передачи информации посредством одного или большего количества дистанционных устройств связи, снабженных датчиками. Также может быть осуществлена передача информации из дистанционного устройства в возбудитель путем подведения переданной энергии из датчика дистанционного устройства в металлическую конструкцию, создавая тем самым токи РЧ-диапазона в металлической конструкции транспортного средства, прием которых может быть осуществлен возбудителем. Для беспроводной связи могут быть использованы как затухающие поля, так и электромагнитные поля. Рабочая частота может быть выбрана таким образом, чтобы она была ниже предельной частоты, и в этом случае используют затухающие поля. Либо рабочая частота может быть выбрана таким образом, чтобы она была выше предельной частоты, и в этом случае используют электромагнитные поля.
Для обеспечения связи, эквивалентной проводной связи, в настоящем изобретении используют основной режим работы возбудителя для ввода токов в металлическую конструкцию, и эти токи текут по всей металлической конструкции транспортного средства. Возбудитель также обладает способностью осуществлять прием токов, текущих в вышеупомянутой конструкции, генерация которых осуществлена другими возбудителями в транспортном средстве или на его поверхности. Следовательно, два или большее количество систем возбудителей могут поддерживать связь друг с другом в точках на транспортном средстве путем ввода токов РЧ-диапазона в металлическую конструкцию или их приема из нее.
Теперь можно понять, что общей особенностью настоящего изобретения является ввод токов в металлическую конструкцию транспортного средства. Эти токи, по своей сути, создают поля. В вариантах осуществления настоящего изобретения для беспроводной связи эти поля используют таким образом, что способ их использования зависит от выбора рабочей частоты. В вариантах осуществления настоящего изобретения для обеспечения связи, эквивалентной проводной связи, используют непосредственно сами токи.
Возбудители по настоящему изобретению могут иметь множество разновидностей, две из которых были подробно описаны здесь и названы оптимальным возбудителем 14 и возбудителем 16 с прямой связью. Оптимальный возбудитель 14 осуществляет ввод и/или прием токов из конструкции транспортного средства способом, обеспечивающим возможность эффективного функционирования в режиме широкополосной беспроводной связи от самых низких частот до самых высоких частот в рабочем диапазоне частот настоящего изобретения. Возбудитель 16 с прямой связью является намного более простым, но менее эффективно работает на низких частотах.
Для установления беспроводной связи или связи, эквивалентной проводной связи, в транспортном средстве может быть использован любой из возбудителей 14, 16. Совместно с, по существу, обычной аппаратурой связи, такой как, например, модемы, передатчики, приемники и фильтры, возбудитель, работающий с одним или с большим количеством дистанционных блоков, снабженных датчиками, обеспечивает беспроводную связь в транспортном средстве. Аналогичным образом, совместно с такой аппаратурой связи два или большее количество возбудителей обеспечивают в транспортном средстве связь, эквивалентную проводной связи. Может быть обеспечена односторонняя, двусторонняя или сетевая беспроводная связь или связь, эквивалентная проводной связи, во всем транспортном средстве без традиционных жгутов проводов, обычных для нынешних транспортных средств.
Эти возможности беспроводной связи и связи, эквивалентной проводной связи, позволяют обеспечить ту же самую ширину полосы частот связи, те же самые скорости передачи информации и ту же самую способность к соединению в любой точке внутри или на металлической конструкции транспортного средства, как и те, которые могут быть получены путем монтажа проводов между этими точками или связи с использованием традиционных беспроводных технологий в диапазонах частот 2,4 и 5 ГГц. Однако, в этом изобретении используют металлическую конструкцию транспортного средства, обеспечивая тем самым распределение токов по всему транспортному средству и создание электромагнитных полей во всех отсеках транспортного средства. Результатом является возможное устранение сигнальной электропроводки в транспортном средстве в вариантах применения связи, эквивалентной проводной связи, и возможность единой беспроводной передачи, доходящей до всех отсеков транспортного средства, а также до близлежащей области вне транспортного средства, без использования повторителей или точек доступа.
По вышеуказанным и по иным соображениям ожидается, что система 1, 2 возбудителя по настоящему изобретению найдет широкое применение в промышленности.
Следовательно, ожидается, что коммерческая полезность настоящего изобретения будет обширной и продолжительной.
1.Система передачи информации между первым местоположением внутри транспортного средства и вторым местоположением внутри или в непосредственной близости от транспортного средства, в которой вышеупомянутое транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащая блок возбудителя, содержащий первую аппаратуру связи и возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; дистанционный блок, содержащий вторую аппаратуру связи, снабженную датчиком, не соединенным за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; первая аппаратура связи является пригодной для приема информации в первом местоположении и для модуляции сигнала посредством этой информации, при этом сигнал имеет несущую частоту, выбранную таким образом, чтобы она была либо меньшей, чем предельная частота, для затухающих электромагнитных полей, либо большей, чем предельная частота, для распространяющихся электромагнитных полей; возбуждающее устройство является пригодным для приема сигнала из первой аппаратуры связи и для осуществляемого за счет проводимости ввода сигнала в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства, создавая тем самым электромагнитное поле; вторая аппаратура связи является пригодной для осуществляемого за счет связи приема электромагнитного поля из металлической конструкции транспортного средства через датчик, для демодуляции информации из электромагнитного поля и для подачи этой информации во второе местоположение; вторая аппаратура связи также является пригодной для приема информации во втором местоположении, для модуляции электромагнитного поля посредством этой информации и для осуществляемой за счет связи передачи электромагнитного поля в металлическую конструкцию транспортного средства через датчик, осуществляя генерацию в ней тока; возбуждающее устройство также является пригодным для осуществляемого за счет проводимости извлечения сигнала в виде тока из металлической конструкции транспортного средства и для подачи сигнала в первую аппаратуру связи; и первая аппаратура связи также является пригодной для демодуляции информации из сигнала и для подачи информации в первое местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации между первым местоположением и вторым местоположением способом беспроводной связи.
2. Система по п.1, в которой возбуждающее устройство содержит
смоделированную коническую поверхность, сформированную из надлежащим образом расположенного множества проводящих проводов; основание конуса, сформированное из первой проводящей пластины, соединенной за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; проводящий спиральный резонатор, имеющий основание, расположенное в его центре, которое сформировано из второй проводящей пластины, при этом основание резонатора соединено в его центре с вершиной конической поверхности за счет проводимости; и проводник, являющийся пригодным для подачи тока в вершину конической поверхности.
3. Система по п.2, в которой множество проводящих проводов содержит четыре проводящих провода; первая проводящая пластина и вторая проводящая пластина представляют собой плоские диски, имеющие диаметр в интервале от трех до четырех дюймов; спиральный резонатор является плоским и имеет номинальный диаметр, равный двенадцати дюймам; и блок возбудителя имеет высоту в интервале от двух до трех дюймов.
4. Система по п.1, в которой возбуждающее устройство содержит
согласующую схему, позволяющую обеспечивать эффективное прохождение желательной переменной составляющей тока в металлическую конструкцию транспортного средства; и разделительную емкость, предотвращающую прохождение любой постоянной составляющей тока в металлическую конструкцию транспортного средства.
5. Система по п.4, в которой согласующая схема содержит последовательно подключенную индуктивность и параллельно подключенную шунтирующую емкость.
6. Система по п.1, в которой транспортное средство содержит множество вторых местоположений и такое же множество дистанционных блоков, обеспечивая тем самым формирование сети, способной осуществлять передачу информации между первым местоположением и любым из множества вторых местоположений.
7. Система передачи информации из первого местоположения внутри транспортного средства во второе местоположение внутри или в непосредственной близости от транспортного средства, в которой транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащая блок возбудителя, содержащий первую аппаратуру связи и возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; дистанционный блок, содержащий вторую аппаратуру связи, снабженную датчиком, не соединенным за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; первая аппаратура связи является пригодной для приема информации в первом местоположении и для модуляции сигнала посредством этой информации, при этом сигнал имеет несущую частоту, выбранную таким образом, чтобы она была либо меньшей, чем предельная частота, для затухающих электромагнитных полей, либо большей, чем предельная частота, для распространяющихся электромагнитных полей; возбуждающее устройство является пригодным для приема сигнала из первой аппаратуры связи и для осуществляемого за счет проводимости ввода сигнала в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства, создавая тем самым электромагнитное поле; и вторая аппаратура связи является пригодной для осуществляемого за счет связи приема электромагнитного поля из металлической конструкции транспортного средства через датчик, для демодуляции информации из электромагнитного поля и для подачи этой информации во второе местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации из первого местоположения во второе местоположение способом беспроводной связи.
8. Система передачи информации из первого местоположения внутри или в непосредственной близости от транспортного средства во второе местоположение внутри транспортного средства, в которой транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащая дистанционный блок, содержащий первую аппаратуру связи, снабженную датчиком, не соединенным за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства;
блок возбудителя, содержащий вторую аппаратуру связи и возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; первая аппаратура связи является пригодной для приема информации в первом местоположении, для модуляции сигнала посредством этой информации и для осуществляемой за счет проводимости передачи электромагнитного поля в металлическую конструкцию транспортного средства через датчик, осуществляя генерацию в ней тока, при этом электромагнитное поле имеет несущую частоту, выбранную таким образом, чтобы она была либо меньшей, чем предельная частота, для затухающих электромагнитных полей, либо большей, чем предельная частота, для распространяющихся электромагнитных полей; возбуждающее устройство является пригодным для осуществляемого за счет проводимости извлечения тока из металлической конструкции транспортного средства и для получения сигнала по току; и вторая аппаратура связи является пригодной для приема сигнала из возбуждающего устройства, для демодуляции информации из сигнала и для подачи этой информации во второе местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации из первого местоположения во второе местоположение способом беспроводной связи.
9. Система передачи информации между, по меньшей мере, двумя местоположениями внутри транспортного средства, в которой транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащая множество блоков возбудителей, количество которых равно количеству местоположений, и каждый из которых содержит аппаратуру связи и возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; каждая из аппаратур связи является пригодной для приема информации в соответствующем ей местоположении и для модуляции сигнала посредством этой информации, при этом сигнал является сигналом переменного тока радиочастотного диапазона; каждое из возбуждающих устройств является пригодным для приема сигнала из соответствующей ему аппаратуры связи и для осуществляемого за счет проводимости ввода сигнала в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства; каждое из возбуждающих устройств также является пригодным для осуществляемого за счет проводимости извлечения тока из металлической конструкции транспортного средства, для получения сигнала из тока и для подачи сигнала в соответствующую ему аппаратуру связи; и каждая из аппаратур связи также является пригодной для демодуляции информации из сигнала и для подачи этой информации в соответствующее ей местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации между местоположениями способом, эквивалентным проводной связи.
10. Система по п.9, в которой возбуждающие устройства содержат
смоделированную коническую поверхность, сформированную из надлежащим образом расположенного множества проводящих проводов; основание конуса, сформированное из первой проводящей пластины, соединенной за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; проводящий спиральный резонатор, имеющий основание резонатора, расположенное в его центре, которое сформировано из второй проводящей пластины, при этом основание резонатора соединено в его центре с вершиной конической поверхности за счет проводимости; и проводник, являющийся пригодным для подачи тока в вершину вышеупомянутой конической поверхности.
11. Система по п.10, в которой множество проводящих проводов содержит четыре проводящих провода; первая проводящая пластина и вторая проводящая пластина представляют собой плоские диски, имеющие диаметр в интервале от трех до четырех дюймов; спиральный резонатор является плоским и имеет номинальный диаметр, равный двенадцати дюймам; а блок возбудителя имеет высоту в интервале от двух до трех дюймов.
12. Система по п.9, в которой возбуждающие устройства содержат
согласующую схему, позволяющую обеспечивать эффективное прохождение желательной переменной составляющей тока в металлическую конструкцию транспортного средства; и разделительную емкость, предотвращающую прохождение любой постоянной составляющей тока в металлическую конструкцию транспортного средства.
13. Система по п.12, в которой согласующая схема содержит последовательно подключенную индуктивность и параллельно подключенную шунтирующую емкость.
14. Система по п.9, в которой транспортное средство содержит множество местоположений, количество которых превышает два, и такое же множество блоков возбудителей, обеспечивая тем самым формирование сети, способной осуществлять передачу информации между множеством местоположений.
15. Система передачи информации из первого местоположения во второе местоположение внутри транспортного средства, в которой транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащая первый блок возбудителя, расположенный в первом местоположении и содержащий первую аппаратуру связи и первое возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства;
второй блок возбудителя, расположенный во втором местоположении и содержащий вторую аппаратуру связи и второе возбуждающее устройство, соединенное за счет проводимости с металлической конструкцией транспортного средства; первая аппаратура связи является пригодной для приема информации в первом местоположении и для модуляции сигнала посредством этой информации, при этом сигнал является сигналом переменного тока радиочастотного диапазона; первое возбуждающее устройство является пригодным для приема сигнала из первой аппаратуры связи и для ввода сигнала в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства; второе возбуждающее устройство является пригодным для извлечения тока из металлической конструкции транспортного средства и для получения сигнала по току; и вторая аппаратура связи является пригодной для приема сигнала из второго возбуждающего устройства, для демодуляции информации из сигнала и для подачи этой информации во второе местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации между первым местоположением и вторым местоположением способом, эквивалентным проводной связи.
16. Способ передачи информации из первого местоположения внутри транспортного средства во второе местоположение внутри или в непосредственной близости от транспортного средства, в котором транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащий следующие этапы: (а) осуществляют прием информации в первом местоположении; (б) осуществляют модуляцию сигнала с информацией, при этом сигнал имеет несущую частоту, выбранную таким образом, чтобы она была либо меньшей, чем предельная частота, для затухающих электромагнитных полей, либо большей, чем предельная частота, для распространяющихся электромагнитных полей; (в) за счет проводимости осуществляют ввод сигнала в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства, создавая тем самым электромагнитное поле; (г) за счет связи осуществляют прием электромагнитного поля из металлической конструкции транспортного средства; (д) осуществляют демодуляцию информации из электромагнитного поля; и (е) информацию подают во второе местоположение, обеспечивая тем самым передачу информации из первого местоположения во второе местоположение способом беспроводной связи.
17. Способ по п.16, по которому имеется множество вторых местоположений, и по которому этап (е) содержит следующие этапы: информацию подают в одно из множества вторых местоположений, для которого она предназначена, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации в пределах сети, состоящей из первого местоположения и множества вторых местоположений.
18. Способ передачи информации из первого местоположения внутри транспортного средства во второе местоположение внутри или в непосредственной близости от транспортного средства, в котором транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащий следующие этапы: (а) осуществляют прием информации в первом местоположении; (б) осуществляют модуляцию электромагнитного поля посредством информации, при этом электромагнитное поле имеет несущую частоту, выбранную таким образом, чтобы она была либо меньшей, чем предельная частота, для затухающих электромагнитных полей, либо большей, чем предельная частота, для распространяющихся электромагнитных полей; (в) за счет связи осуществляют передачу электромагнитного поля в металлическую конструкцию транспортного средства, создавая в ней ток; (г) за счет проводимости осуществляют извлечение тока из металлической конструкции транспортного средства и получают сигнал из тока; (д) осуществляют демодуляцию информации из сигнала; и (е) информацию подают во второе местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации из первого местоположения во второе местоположение способом беспроводной связи.
19. Способ передачи информации из первого местоположения во второе местоположение внутри транспортного средства, в котором транспортное средство имеет проводящую металлическую конструкцию, определяющую границы одного или большего количества основных отсеков, содержащий следующие этапы: (а) осуществляют прием информации в первом местоположении; (б) осуществляют модуляцию сигнала с информацией, при этом сигнал имеет несущую частоту, выбранную таким образом, чтобы она была либо меньшей, чем предельная частота, для затухающих электромагнитных полей, либо большей, чем предельная частота, для распространяющихся электромагнитных полей; (в) за счет проводимости осуществляют ввод сигнала в виде тока в металлическую конструкцию транспортного средства; (г) за счет связи осуществляют извлечение тока из металлической конструкции транспортного средства и получают сигнал из тока; (д) осуществляют демодуляцию информации из сигнала; и
(е) информацию подают во второе местоположение, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации из первого местоположения во второе местоположение способом, эквивалентным проводной связи.
20. Способ по п.19, по которому имеется множество вторых местоположений, и по которому этап (е) содержит этап, на котором информацию подают в одно из множества вторых местоположений, для которого она предназначена, обеспечивая тем самым способность осуществлять передачу информации в пределах сети, состоящей из первого местоположения и множества вторых местоположений.
