相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年9月11日提交的標(biāo)題為“simultaneoustransmissionandreceptionofguidedsurfacewaves(引導(dǎo)表面波的同時傳輸和接收)”的共同未決美國臨時專利申請第62,049,215號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其通過引用全部合并于此。

本申請還要求于2014年9月9日提交的標(biāo)題為“simultaneoustransmissionandreceptionofguidedsurfacewaves(引導(dǎo)表面波的同時傳輸和接收)”的共同未決美國非臨時專利申請第14/848,467號的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其通過引用全部合并于此。

本申請涉及于2013年3月7日提交的并被分配申請?zhí)?3/789,538、并且于2014年9月11日公開為公開號us2014/0252886a1的標(biāo)題為“excitationanduseofguidedsurfacewavemodesonlossymedia”的共同未決美國非臨時專利申請，并將其通過引用全部合并于此。本申請還涉及于2013年3月7日提交的并被分配申請?zhí)?3/789,525、并且于2014年9月11日公開為公開號us2014/0252865a1的標(biāo)題為“excitationanduseofguidedsurfacewavemodesonlossymedia”的共同未決美國非臨時專利申請，并將其通過引用全部合并于此。本申請進(jìn)一步涉及于2014年9月10日提交的并被分配申請?zhí)?4/483,089的標(biāo)題為“excitationanduseofguidedsurfacewavemodesonlossymedia”的共同未決美國非臨時專利申請，且將其通過引用全部合并于此。本申請進(jìn)一步涉及于2015年6月2日提交的并被分配申請?zhí)?4/728,507的標(biāo)題為“excitationanduseofguidedsurfacewaves”的共同未決美國非臨時專利申請，且將其通過引用全部合并于此。本申請進(jìn)一步涉及于2015年6月2日提交的并被分配申請?zhí)?4/728,492的標(biāo)題為“excitationanduseofguidedsurfacewaves”的共同未決美國非臨時專利申請，且將其通過引用全部合并于此。

背景技術(shù)：

近百年來，通過無線電波發(fā)送的信號涉及使用傳統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)啟動的輻射場。相比無線電科學(xué)，最近一世紀(jì)的電功率分布系統(tǒng)涉及沿著導(dǎo)電體引導(dǎo)的能量的傳輸。自從1900年代早期以來，已經(jīng)存在射頻(rf)和功率傳輸之間的區(qū)別的理解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的實(shí)施例涉及一種引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器，其被配置為以第一頻率傳輸引導(dǎo)表面波并且在引導(dǎo)表面波以第一頻率傳輸?shù)耐瑫r以第二頻率接收引導(dǎo)表面波。

在一個實(shí)施例中，其中，提供一種方法包括以下步驟，經(jīng)由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭以第一頻率發(fā)射第一引導(dǎo)表面波，所述第一引導(dǎo)表面波沿著陸地介質(zhì)的表面發(fā)射；和通過將引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的一部分配置為調(diào)諧諧振器來操作，以第二頻率接收第二引導(dǎo)表面波。在其他的實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟，產(chǎn)生合成場，所述合成場在距所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的漢克爾交叉距離處提供復(fù)數(shù)入射角。在其他的實(shí)施例中，該方法還包括以下步驟，將體現(xiàn)在所述第二表面引導(dǎo)波中的電能提供給耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的調(diào)諧諧振器的電負(fù)載。還在其他的實(shí)施例中，所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭是具有充電端子的單相探頭。在在此所描述的各實(shí)施例中，第一引導(dǎo)表面波體現(xiàn)幅度調(diào)制信號。在其他的實(shí)施例中，充電端子是多個充電端子中的一個。

此外，本公開的各實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，其包括引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭，被調(diào)節(jié)為沿著陸地介質(zhì)以第一頻率發(fā)射第一引導(dǎo)表面波；和引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的一部分被配置為作為接收電路工作，接收電路被調(diào)諧以接收第二頻率的第二引導(dǎo)波。在其他的實(shí)施例中，所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭包括在陸地介質(zhì)上方升高的充電端子，配置為生成至少一個復(fù)合場，所述至少一個復(fù)合場合成以陸地介質(zhì)的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)入射的波前。在其他的實(shí)施例中，所述充電端子是多個充電端子之一。還在其他的實(shí)施例中，所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭包括在所述陸地介質(zhì)上方升高的充電端子，并且還包括電氣耦合到充電端子的饋送網(wǎng)絡(luò)，所述饋送網(wǎng)絡(luò)提供相位延遲(φ)，所述相位延遲(φ)匹配于與復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)相關(guān)聯(lián)的波傾斜角(ψ)，所述復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)與在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭附近的有損導(dǎo)電介質(zhì)相關(guān)聯(lián)。在其他的實(shí)施例中，所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭包括第一引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭，并且所述接收電路感應(yīng)耦合到電負(fù)載，所述電負(fù)載作為激勵源的負(fù)載耦合到產(chǎn)生第二引導(dǎo)表面波的第二引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭。在其他的實(shí)施例中，所述第一引導(dǎo)表面波具有作為從所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的距離的函數(shù)的指數(shù)衰減的輪廓。在其他的實(shí)施例中，所述接收電路還包括線圈的一部分，其在所述線圈的第一端處耦合到充電容器并且在所述線圈的第二端處耦合到地。在其他的實(shí)施例中，所述接收電路還包括線圈的一部分，其在所述線圈的第一位置處耦合到充電容器并且在所述線圈的第二位置處耦合到隔離設(shè)備，所述隔離設(shè)備耦合到地。在在此所描述的各實(shí)施例中，所述接收電路耦合到電壓調(diào)節(jié)電路，所述電壓調(diào)節(jié)電路被配置為調(diào)節(jié)來自接收電路的電壓以用于電負(fù)載。還在不同的實(shí)施例中，所述電壓調(diào)節(jié)電路將電壓提供給電源。

此外，本公開的各實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭，被調(diào)節(jié)為以第一引導(dǎo)表面波的形式發(fā)射能量；和用于從引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的一部分配置接收電路的裝置，所述接收電路被調(diào)諧以接收第二引導(dǎo)表面波。在其他的實(shí)施例中，所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭產(chǎn)生合成場，所述合成場在距所述引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的漢克爾交叉距離處提供復(fù)數(shù)入射角。還在其他的實(shí)施例中，所述接收電路還包括線圈的一部分，其在所述線圈的第一位置處耦合到地并且在所述線圈的第二位置處耦合到隔離設(shè)備，所述隔離設(shè)備耦合到補(bǔ)償端子。在在此所描述的各實(shí)施例中，所述接收電路感應(yīng)耦合到電壓調(diào)節(jié)電路，所述電壓調(diào)節(jié)電路被配置為調(diào)節(jié)來自接收電路的電壓以用于電負(fù)載。

在以下附圖和詳細(xì)說明的審查時，本公開的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)將對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯或變得明顯。意在所有這種附加的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)包括在該描述內(nèi)，在本公開的范圍內(nèi)，且由所附的權(quán)利要求保護(hù)。

另外，描述的實(shí)施例的所有可選的和優(yōu)選的特征和修改可用于在這里教導(dǎo)的本公開的所有方面。此外，從屬權(quán)利要求的單獨(dú)的特征、以及描述的實(shí)施例的所有可選的和優(yōu)選的特征和修改是彼此可組合和可互換的。

附圖說明

參考以下附圖能夠更好地理解本公開的許多方面。在圖中的組件并非必須是按比例的，代替地可以強(qiáng)調(diào)以清楚地圖示本公開的原理。此外，在圖中，類似的附圖標(biāo)記指定遍及幾幅圖的對應(yīng)部分。

圖1是示出對于引導(dǎo)電磁場和輻射電磁場的作為距離的函數(shù)的場強(qiáng)的圖表。

圖2是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的為了引導(dǎo)表面波的傳輸采用的具有兩個區(qū)域的傳播接口的圖。

圖3是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的針對圖2的傳播接口部署的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的圖。

圖4是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的一階漢克爾函數(shù)的逼近和遠(yuǎn)離漸近線的幅度的實(shí)例的繪圖。

圖5a和5b是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭合成的電場的復(fù)數(shù)入射角的圖。

圖6是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的在圖5a的電場以布魯斯特角與有損導(dǎo)電介質(zhì)交叉的位置上充電端子的升高效果的圖形表示。

圖7是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的實(shí)例的圖形表示。

圖8a到8c是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的圖3和7的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的等效像平面模型的實(shí)例的圖形表示。

圖9a和9b是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的圖8b和8c的等效像平面模型的單線傳輸線和經(jīng)典傳輸線模型的實(shí)例的圖形表示。

圖10是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的調(diào)整圖3和7的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭以沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面啟動引導(dǎo)表面波的實(shí)例的流程圖。

圖11是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的在圖3和7的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的波傾斜角度和相位延遲之間的關(guān)系的實(shí)例的繪圖。

圖12是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的實(shí)例的圖。

圖13是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的按照復(fù)數(shù)布魯斯特角入射合成電場、以匹配在漢克爾跨越距離處的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的圖形表示。

圖14是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的圖12的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的實(shí)例的圖形表示。

圖15a包括根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的充電端子t1的相位延遲(φu)的虛數(shù)和實(shí)數(shù)部分的實(shí)例的繪圖。

圖15b是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的圖14的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的示意圖。

圖16是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的實(shí)例的圖。

圖17是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的圖16的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的實(shí)例的圖形表示。

圖18a到18c示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的為了接收按照由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭啟動的引導(dǎo)表面波的形式發(fā)送的能量、所能采用的接收結(jié)構(gòu)的實(shí)例。

圖18d是圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的調(diào)整接收結(jié)構(gòu)的實(shí)例的流程圖。

圖19示出根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的為了接收按照由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭啟動的引導(dǎo)表面波的形式發(fā)送的能量、所能采用的附加的接收結(jié)構(gòu)的實(shí)例。

圖20a到20e圖示根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的用于引導(dǎo)表面波探頭和接收結(jié)構(gòu)的討論所使用的各種示意性符號的實(shí)例。

圖21a示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖21b示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的配置有ac-ac轉(zhuǎn)換器的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖22示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的依賴于補(bǔ)償端子作為接收電路的一部分的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖23示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的配置為幅度調(diào)制(am)中繼器的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖24示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的作為幅度調(diào)制中繼器工作并向幅度調(diào)制(am)中繼器的部分提供功率的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖25示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的具有多個線圈的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖26a示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的沒有補(bǔ)償端子的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖26b示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的配置有ac-ac轉(zhuǎn)換器并且沒有補(bǔ)償端子的的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖27示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的配置為幅度調(diào)制(am)中繼器并且沒有補(bǔ)償端子的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。

圖28示出根據(jù)在此所描述的一個實(shí)施例的向前引導(dǎo)表面波的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的系統(tǒng)的實(shí)例。

具體實(shí)施方式

開始，應(yīng)該建立某些術(shù)語以提供后續(xù)概念的討論的清楚。首先，如在這里考慮的，在輻射電磁場和引導(dǎo)電磁場之間劃清形式區(qū)別。

如在這里考慮的，輻射電磁場包括以不與波導(dǎo)綁定的波的形式從源結(jié)構(gòu)發(fā)出的電磁能。例如，輻射電磁場通常是離開諸如天線的電氣結(jié)構(gòu)、并通過大氣或者其他介質(zhì)傳播、且不與任何波導(dǎo)結(jié)構(gòu)綁定的場。一旦輻射電磁波離開諸如天線的電氣結(jié)構(gòu)，它們繼續(xù)獨(dú)立于它們的源在傳播介質(zhì)(比如空氣)中傳播，直到它們耗散為止，無論源是否繼續(xù)操作。一旦輻射電磁波，它們除非被截取是不可回收的，且如果不截取，輻射電磁波中固有的能量永遠(yuǎn)丟失。比如天線的電氣結(jié)構(gòu)被設(shè)計，以通過最大化輻射電阻對結(jié)構(gòu)損耗電阻的比率，來輻射電磁場。輻射能在空間中擴(kuò)散并丟失，而無論是否存在接收器。輻射場的能量密度由于幾何發(fā)散所以是距離的函數(shù)。因此，按照在此使用的它的所有形式的術(shù)語“輻射”指的是電磁傳播的該形式。

引導(dǎo)電磁場是其能量集中在具有不同電磁性質(zhì)的介質(zhì)之間的邊界內(nèi)或者該邊界附近的傳播電磁波。在這種意義上，引導(dǎo)電磁場是與波導(dǎo)綁定的電磁場，且其可被特征化為由波導(dǎo)中流動的電流傳送。如果沒有負(fù)載來接收和/或耗散在引導(dǎo)電磁波中傳送的能量，則除了引導(dǎo)介質(zhì)的電導(dǎo)率中耗散的能量之外不丟失能量。換言之，如果沒有用于引導(dǎo)電磁波的負(fù)載，則不消耗能量。因此，產(chǎn)生引導(dǎo)電磁場的發(fā)生器或者其他源不傳遞實(shí)際功率，除非存在電阻負(fù)載。為此，這種發(fā)生器或者其他源基本上空閑地運(yùn)行，直到存在負(fù)載為止。這類似于運(yùn)行發(fā)生器以生成通過沒有電負(fù)載的電力線發(fā)送的60赫茲電磁波。應(yīng)當(dāng)注意，引導(dǎo)電磁場或者波等效于所謂的“傳輸線模式”。這與其中總是供應(yīng)實(shí)際功率以生成輻射波的輻射電磁波形成對比。與輻射電磁波不同，引導(dǎo)電磁能在能量源關(guān)斷之后不繼續(xù)沿著有限長度波導(dǎo)傳播。因此，術(shù)語“引導(dǎo)”以如在此使用的它的所有形式指的是電磁傳播的該傳輸模式。

現(xiàn)在參考圖1，示出了在log-db繪圖上作為以千米為單位的距離的函數(shù)的以伏特/米為單位的任意基準(zhǔn)以上的以分貝(db)為單位的場強(qiáng)的曲線圖100，以進(jìn)一步圖示輻射電磁場和引導(dǎo)電磁場之間的區(qū)別。圖1的曲線圖100示出引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103，該曲線示出作為距離的函數(shù)的引導(dǎo)電磁場的場強(qiáng)。該引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103基本上與傳輸線模式相同。此外，圖1的曲線圖100示出輻射場強(qiáng)曲線106，該曲線示出作為距離的函數(shù)的輻射電磁場的場強(qiáng)。

感興趣的是分別用于引導(dǎo)波和用于輻射傳播的曲線103和106的形狀。輻射場強(qiáng)曲線106幾何地下降(1/d，其中d是距離)，這在對數(shù)-對數(shù)尺度上描繪為直線。另一方面，引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103具有的特性指數(shù)衰減，并在對數(shù)-對數(shù)尺度上展現(xiàn)有區(qū)別的拐點(diǎn)109。引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103和輻射場強(qiáng)曲線106在點(diǎn)112交叉，在相交距離出現(xiàn)點(diǎn)112。在小于在交點(diǎn)112的相交距離的距離處，引導(dǎo)電磁場的場強(qiáng)在大部分位置顯著地大于輻射電磁場的場強(qiáng)。在大于相交距離的距離時，情況相反。因此，引導(dǎo)場強(qiáng)曲線和輻射場強(qiáng)曲線103和106進(jìn)一步圖示引導(dǎo)電磁場和輻射電磁場之間的基本傳播差。對于引導(dǎo)電磁場和輻射電磁場之間的差別的非正式討論，參考milligan,t.，modernantennadesign，mcgraw-hill，第一版，1985，pp.8-9，將其通過引用完全包括于此。

以上做出的輻射電磁波和引導(dǎo)電磁波之間的區(qū)別容易正式地表示，并置于嚴(yán)格的基礎(chǔ)上。兩個這種不同的解決方案可以從同一個線性偏微分方程顯露出來，其是波動方程，分析上從施加于該問題的邊界條件得出。用于波動方程本身的格林函數(shù)包括輻射波和引導(dǎo)波的本質(zhì)之間的區(qū)別。

在空的空間中，該波動方程是其特征函數(shù)擁有復(fù)數(shù)波數(shù)平面上的特征值的連續(xù)譜的微分算子。該橫向電磁(tem)場被稱為輻射場，且那些傳播場被稱作“赫茲波”。但是，在傳導(dǎo)邊界的存在時，波動方程加上邊界條件數(shù)學(xué)地導(dǎo)致由連續(xù)譜組成的波數(shù)的譜表示加上離散譜的和。為此，對sommerfeld,a.，“uberdieausbreitungderwelleninderdrahtlosentelegraphie”，annalenderphysik，vol.28,1909，pp.665-736做出參考。還參見sommerfeld,a.，“problemsofradio”，作為第6章在partialdifferentialequationsinphysics–lecturesontheoreticalphysics:volumevi中發(fā)表，academicpress，1949，pp.236-289，295-296；collin,r.e.，“hertziandipoleradiatingoveralossyearthorsea:someearlyandlate20thcenturycontroversies”，ieeeantennasandpropagationmagazine，vol.46，no.2，2004年4月，pp.64-79；和reich,h.j.，ordnung,p.f，krauss,h.l.和skalnik,j.g.，microwavetheoryandtechniques，vannostrand，1953，pp.291-293，這些參考中的每一個通過引用完全包括于此。

術(shù)語“地波”和“表面波”標(biāo)識兩個明顯不同的物理傳播現(xiàn)象。表面波分析上從產(chǎn)生平面波譜中的離散分量的不同的極出現(xiàn)。例如，參見cullen,a.l.的“theexcitationofplanesurfacewaves”，(proceedingsoftheiee(british)，vol.101，部分iv，1954年8月，pp.225-235)。在上下文中，表面波被認(rèn)為是引導(dǎo)表面波。表面波(在zenneck-sommerfeld引導(dǎo)波意義中)，物理地和數(shù)學(xué)地與來自無線電廣播的現(xiàn)在如此熟悉的地波(在weyl-norton-fcc意義中)不相同。這兩個傳播機(jī)制起因于復(fù)平面上不同類型的特征值頻譜(連續(xù)或者分立的)的激勵。引導(dǎo)表面波的場強(qiáng)隨著距離指數(shù)地衰減，如圖1的曲線103所示(更類似于有損波導(dǎo)中的傳播)，并且聚集徑向傳輸線中的傳播，這與地波的經(jīng)典赫茲輻射相反，地波球形地傳播，擁有特征值的連續(xù)，如圖1的曲線106所示地幾何地下降，且來自分支切割積分。如由c.r.burrows在“thesurfacewaveinradiopropagationoverplaneearth”(proceedingsoftheire，vol.25，no2，1937年2月，pp.219-229)和“thesurfacewaveinradiotransmission”(belllaboratoriesrecord，vol.15，1937年6月，pp.321-324)中實(shí)驗(yàn)地示范的，垂直天線輻射地波，而不啟動引導(dǎo)表面波。

綜上所述，首先，與分支切割積分對應(yīng)的波數(shù)特征值譜的連續(xù)部分產(chǎn)生輻射場，且其次，離散譜以及從由積分的輪廓包圍的極出現(xiàn)的相應(yīng)的剩余和導(dǎo)致在對傳播橫向的方向上指數(shù)地衰減的非tem遷移表面波。這種表面波是引導(dǎo)傳輸線模式。為了進(jìn)一步說明，對friedman,b.，principlesandtechniquesofappliedmathematics，wiley，1956，pp.pp.214，283-286，290，298-300做出參考。

在自由空間中，天線激勵波動方程的連續(xù)特征值，其是輻射場，其中具有ez和hφ同相的向外傳播rf能量永久丟失。另一方面，波導(dǎo)探頭激勵離散特征值，這導(dǎo)致傳輸線傳播。參見collin,r.e.，fieldtheoryofguidedwaves，mcgraw-hill，1960，pp.453，474-477。雖然這種理論分析已經(jīng)維持啟動通過有損均勻介質(zhì)的平面或者球面的、開放表面引導(dǎo)波的假定的可能性，但是一百多年來工程領(lǐng)域還沒有已知的結(jié)構(gòu)存在，用于以任何實(shí)際的效率實(shí)現(xiàn)此。不幸地，因?yàn)樗?0世紀(jì)早期出現(xiàn)，所以以上提出的理論分析已經(jīng)基本上只剩下理論，并且還沒有已知的結(jié)構(gòu)用于實(shí)際上實(shí)現(xiàn)通過有損均勻介質(zhì)的平面或者球面的開放表面引導(dǎo)波的啟動。

根據(jù)本公開的各種實(shí)施例，描述了各種引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭，其配置為沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面激勵耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中的電場。這種引導(dǎo)電磁場實(shí)質(zhì)上在幅度和相位上與有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面上的引導(dǎo)表面波模式模式匹配。這種引導(dǎo)表面波模式也可以被稱為zenneck波導(dǎo)模式。由于在這里描述的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭所激勵的復(fù)合場實(shí)質(zhì)上與有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式模式匹配的事實(shí)，所以沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面啟動具有引導(dǎo)表面波的形式的引導(dǎo)電磁場。根據(jù)一個實(shí)施例，有損導(dǎo)電介質(zhì)包括比如大地的陸地介質(zhì)。

參考圖2，示出了準(zhǔn)備用于對在1907導(dǎo)出的麥克斯韋方程的邊界值解的檢查的傳播界面，其由jonathanzenneck在他的論文zenneck,j.，“onthepropagationofplaneelectromagneticwavesalongaflatconductingsurfaceandtheirrelationtowirelesstelegraphy”，annalenderphysik，serial4，vol.23，1907年9月20日，pp.846-866中提出。圖2示出用于沿著如區(qū)域1指定的有損導(dǎo)電介質(zhì)和如區(qū)域2指定的絕緣體之間的界面、徑向地傳播波的圓柱坐標(biāo)。區(qū)域1例如可以包括任何有損導(dǎo)電介質(zhì)。在一個實(shí)例中，這種有損導(dǎo)電介質(zhì)可以包括比如大地的陸地介質(zhì)或者其他介質(zhì)。區(qū)域2是與區(qū)域1共享邊界界面、且具有相對于區(qū)域1的不同構(gòu)成參數(shù)的第二介質(zhì)。區(qū)域2例如可以包括任何絕緣體，比如大氣或者其他介質(zhì)。這種邊界界面的反射系數(shù)僅對于在復(fù)數(shù)布魯斯特角的入射到達(dá)零。參見stratton,j.a.，electromagnetictheory，mcgraw-hill，1941，p.516。

根據(jù)各種實(shí)施例，本公開提出了各種引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭，其產(chǎn)生與包括區(qū)域1的有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式實(shí)質(zhì)上模式匹配的電磁場。根據(jù)各種實(shí)施例，這種電磁場實(shí)質(zhì)上合成按照可以導(dǎo)致零反射的有損導(dǎo)電介質(zhì)的復(fù)數(shù)布魯斯特角入射的波前。

為了進(jìn)一步解釋，在其中假定e^jωt場變化且其中ρ≠0和z≥0(其中，z是垂直于區(qū)域1的表面的垂直坐標(biāo)，且ρ是圓柱坐標(biāo)中的徑向維度)的區(qū)域2中，滿足沿著界面的邊界條件的麥克斯韋方程的zenneck的封閉形式精確解由以下電場和磁場分量表示：

在其中假定e^jωt場變化且其中ρ≠0和z≤0的區(qū)域1中，滿足沿著界面的邊界條件的麥克斯韋方程的zenneck的封閉形式精確解由以下電場和磁場分量表示：

在這些表達(dá)式中，z是垂直于區(qū)域1的表面的垂直坐標(biāo)，且ρ是徑向坐標(biāo)，是第二種類和階n的復(fù)數(shù)變元漢克爾函數(shù)，u1是區(qū)域1中的正垂直(z)方向上的傳播常數(shù)，u2是區(qū)域2中的垂直(z)方向上的傳播常數(shù)，σ1是區(qū)域1的電導(dǎo)率，ω等于2πf，其中f是激勵的頻率，εo是自由空間的介電常數(shù)，ε1是區(qū)域1的介電常數(shù)，a是由源施加的源常數(shù)，且γ是表面波徑向傳播常數(shù)。

方向上的傳播常數(shù)通過在區(qū)域1和2之間的界面以上和以下分離波動方程、且施加邊界條件，而確定±z方向上的傳播常數(shù)。該實(shí)踐在區(qū)域2中給出：

并且在區(qū)域1中給出，

u1＝-u2(εr-jx)。(8)

徑向傳播常數(shù)γ由以下給出：

其是復(fù)數(shù)表示，其中n是由下式給出的復(fù)數(shù)折射率：

在所有上述等式中，

其中εr包括區(qū)域1的相對介電常數(shù)，σ1是區(qū)域1的電導(dǎo)率，εo是自由空間的介電常數(shù)，且μo包括自由空間的滲透性。因此，生成的表面波平行于界面?zhèn)鞑ィ掖怪庇诮缑嬷笖?shù)地衰減。這已知為光衰(evanescence)。

因此，等式(1)-(3)可以被看作圓柱對稱的、徑向傳播的波導(dǎo)模式。參見barlow,h.m.，和brown,j.，radiosurfacewaves，oxforduniversitypress，1962，pp.10-12，29-33。本公開詳述激勵該“開放邊界”波導(dǎo)模式的結(jié)構(gòu)。特別的，根據(jù)各種實(shí)施例，向引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭提供適當(dāng)大小的充電端子，該充電端子被饋送電壓和/或電流且相對于區(qū)域2和區(qū)域1之間的邊界界面定位。這可以參考圖3更好地理解，圖3示出了包括沿著垂直于由有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，地面)表示的平面的垂直軸z在有損導(dǎo)電介質(zhì)203上方的升高的充電端子t1的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200a的實(shí)例。該有損導(dǎo)電介質(zhì)203組成區(qū)域1，且第二介質(zhì)206組成區(qū)域2并與有損導(dǎo)電介質(zhì)203共享邊界界面。

根據(jù)一個實(shí)施例，有損導(dǎo)電介質(zhì)203可以包括比如行星地球的陸地介質(zhì)。為此，這種陸地介質(zhì)包括在其上包括的所有結(jié)構(gòu)或者形式，無論自然的或者人造的。例如，這種陸地介質(zhì)可以包括比如巖石、土壤、沙土、淡水、海水、樹木、植物之類的自然元素，以及組成我們的星球的所有其他自然元素。另外，這種陸地介質(zhì)可以包括人造元素，比如混凝土、瀝青、建筑材料和其他人造材料。在其他實(shí)施例中，有損導(dǎo)電介質(zhì)203可以包括地球之外的某些介質(zhì)，無論自然出現(xiàn)或者人造的。在其他實(shí)施例中，有損導(dǎo)電介質(zhì)203可以包括比如人造表面和結(jié)構(gòu)的其他介質(zhì)，比如汽車、飛機(jī)、人造材料(比如膠合板、塑料片或者其他材料)或者其他介質(zhì)。

在有損導(dǎo)電介質(zhì)203包括陸地介質(zhì)或者大地的情況下，第二介質(zhì)206可以包括地面以上的大氣。因此，大氣可以被稱為包括空氣和組成大地的大氣的其他元素的“大氣介質(zhì)”。另外，第二介質(zhì)206可以包括相對于有損導(dǎo)電介質(zhì)203的其他介質(zhì)。

引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200a包括饋送網(wǎng)絡(luò)209，該饋送網(wǎng)絡(luò)209例如經(jīng)由垂直饋線導(dǎo)體將激勵源212耦合到充電端子t1。根據(jù)各種實(shí)施例，電荷q1施加在充電端子t1上，以基于在任何給定時刻施加到端子t1的電壓合成電場。取決于電場(e)的入射角度(θi)，可能將電場與包括區(qū)域1的有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式實(shí)質(zhì)上模式匹配。

通過考慮等式(1)-(6)的zenneck封閉形式解，區(qū)域1和區(qū)域2之間的leontovich阻抗邊界條件可以陳述為：

其中是在正垂直(+z)方向上垂直的單元，且是由以上等式(1)表示的區(qū)域2中的磁場強(qiáng)度。等式(13)暗示等式(1)-(3)中指定的電場和磁場可以導(dǎo)致沿著邊界界面的徑向表面電流密度，其中徑向表面電流密度可以由下式指定：

其中a是常數(shù)。另外，應(yīng)該注意趨近引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200(對于ρ＜＜λ)，以上等式(14)具有特性：

負(fù)號指的是當(dāng)源電流(io)垂直向上流動時，如圖3所示，“趨近”地電流向內(nèi)徑向流動。通過關(guān)于hφ“趨近”的場匹配，可以確定：

其中在等式(1)-(6)和(14)中，q1＝c1v1。因此，等式(14)的徑向表面電流密度可以重申為：

等式(1)-(6)和(17)表示的場具有對有損界面綁定的傳輸線模式的性質(zhì)，不是與地波傳播關(guān)聯(lián)的輻射場。參見barlow,h.m.和brown,j.,，radiosurfacewaves，oxforduniversitypress，1962，pp.1-5。

在這點(diǎn)上，對于波動方程的這些解提供等式(1)-(6)和(17)中使用的漢克爾函數(shù)的性質(zhì)的評述。人們可以觀察到第一和第二種類和階n的漢克爾函數(shù)被定義為第一和第二種類的標(biāo)準(zhǔn)巴塞爾函數(shù)的復(fù)數(shù)組合：

這些函數(shù)分別表示徑向向內(nèi)和向外傳播的柱面波。該定義類似于關(guān)系e^±jx＝cosx±jsinx。例如，參見harrington,r.f.，time-harmonicfields，mcgraw-hill，1961，pp.460-463。

該是可以從它的大變元漸近線性態(tài)識別的輸出波，它的大變元漸近線性態(tài)可以從jn(x)和nn(x)的系列定義直接獲得。從引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的遠(yuǎn)離：

其在乘以e^jωt時，是具有空間變化的形式e^j(ωt-kρ)的向外傳播的柱面波。該第一階(n＝1)的解能通過等式(20a)被確定為

趨近引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭(對于ρ＜＜λ)，第一階和第二種類的漢克爾函數(shù)表現(xiàn)為：

注意到這些漸近線表示是復(fù)數(shù)量。當(dāng)x是實(shí)數(shù)量時，等式(20b)和(21)在相位上相差其對應(yīng)于45°的額外相位提前或者“相位提升”，或者等效的，λ/8。第二種類的第一階漢克爾函數(shù)的趨近和遠(yuǎn)離漸近線具有漢克爾“相交”或者轉(zhuǎn)換點(diǎn)，在這里它們與距離ρ＝rx的具有相等幅度。

因此，超出漢克爾相交點(diǎn)，“遠(yuǎn)離”表示相對于漢克爾函數(shù)的“趨近”表示占據(jù)主導(dǎo)?？梢酝ㄟ^對于-jγρ令等式(20b)和(21)相等，并求解rx，來求出到漢克爾相交點(diǎn)的距離(或者漢克爾相交距離)。對于x＝σ/ωεo，可以看到遠(yuǎn)離和趨近漢克爾函數(shù)漸近線是取決于頻率的，其中當(dāng)頻率降低時漢克爾相交點(diǎn)向外移動。還應(yīng)當(dāng)注意，漢克爾函數(shù)漸近線也隨著有損導(dǎo)電介質(zhì)的電導(dǎo)率(σ)改變而變化。例如，土壤的電導(dǎo)率可以隨著天氣狀況的改變而變化。

參考圖4，示出了在1850khz的操作頻率、電導(dǎo)率σ＝0.010mhos/m且相對介電常數(shù)εr＝15的區(qū)域1的等式(20b)和(21)的第一階漢克爾函數(shù)的幅度的繪圖的實(shí)例。曲線115是等式(20b)的遠(yuǎn)離漸近線的幅度，且曲線118是等式(21)的趨近漸近線的幅度，其中在rx＝54英尺的距離出現(xiàn)漢克爾相交點(diǎn)121。當(dāng)幅度相等時，在漢克爾相交點(diǎn)121的兩個漸近線之間存在相位偏移。還可以看到漢克爾相交距離遠(yuǎn)小于操作頻率的波長。

考慮由區(qū)域2中的zenneck封閉形式解的等式(2)和(3)給出的電場分量，可以看到ez和eρ的比率漸近地轉(zhuǎn)為：

其中n是等式(10)的復(fù)數(shù)折射率，且θi是電場的入射角。另外，等式(3)的模式匹配的電場的垂直分量漸近地轉(zhuǎn)為：

其與在端子電壓處升高的充電端子的電容的隔離分量上的自由電荷線性成正比，qfree＝cfree×vt。

例如，圖3中的升高的充電端子t1的高度h1影響充電端子t1上的自由電荷量。當(dāng)充電端子t1在區(qū)域1的地平面附近時，端子上的大部分電荷q1被“綁定”。當(dāng)充電端子t1升高時，綁定的電荷減少，直到充電端子t1達(dá)到實(shí)質(zhì)上所有隔離電荷自由的高度為止。

充電端子t1的增加的電容升高的優(yōu)點(diǎn)在于從地平面進(jìn)一步去除升高的充電端子t1上的電荷，導(dǎo)致增加量的自由電荷qfree將能量耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中。當(dāng)充電端子t1移動遠(yuǎn)離地平面時，電荷分布變得在端子的表面周圍更均勻地分布。自由電荷量與充電端子t1的自電容相關(guān)。

例如，球形端子的電容可以表示為地平面以上的物理高度的函數(shù)。在完美的地面以上的物理高度h處的球的電容由下式給出：

celevatedsphere＝4πεoa(1+m+m²+m³+2m⁴+3m⁵+…)，(24)

其中球的直徑是2a，且其中m＝a/2h，h是球形端子的高度。如可以看到的，端子高度h的增加減小充電端子的電容c?？梢允境鰧τ谠诖蠹s直徑4倍或者更大的高度(4d＝8a)處的充電端子t1的升高，電荷分布在球形端子周圍近似均勻，這可以改進(jìn)到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中的耦合。

在充分隔離的端子的情況下，導(dǎo)電球的自電容可以由c＝4πεoa近似，其中a是以米為單位的球的直徑，且盤的自電容可以由c＝8εoa近似，其中a是以米為單位的盤的半徑。充電端子t1可以包括任何形狀，比如球形、盤形、圓柱形、錐形、環(huán)形、罩形、一個或多個環(huán)或者任何其他隨機(jī)形狀或者形狀的組合。等效的球直徑可以被確定和使用用于充電端子t1的定位。

這可以進(jìn)一步參考圖3的實(shí)例理解，在圖3中，充電端子t1在有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上的物理高度hp＝h1處升高。為了減小“綁定”電荷的效果，充電端子t1可以位于充電端子t1的球面半徑(或者等效的球面半徑)至少四倍的物理高度處，以減小綁定的電荷效果。

接下來參考圖5a，示出了由圖3的充電端子t1上的升高電荷q1產(chǎn)生的電場的射線光學(xué)解釋。因?yàn)樵诠鈱W(xué)中，最小化入射電場的反射可以改進(jìn)和/或最大化耦合到有損導(dǎo)電介質(zhì)203的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中的能量。對于平行于入射面(不是邊界界面)極化的電場(e||)，可以使用fresnel反射系數(shù)來確定入射電場的反射量，fresnel反射系數(shù)可表示為：

其中θi是針對表面法線測量的常規(guī)的入射角。

在圖5a的實(shí)例中，射線光學(xué)解釋示出平行于具有針對表面法線測量的入射角θi的入射面極化的入射場。當(dāng)γ||(θi)＝0時將沒有入射電場的反射，且因此入射電場將沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面完全耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中?？梢钥吹疆?dāng)入射角如下時等式(25)的分子變?yōu)榱悖?/p>

其中x＝σ/ωεo。該復(fù)數(shù)入射角(θi,b)被稱為布魯斯特角。回去參考等式(22)，可以看到在等式(22)和(26)兩者中存在相同的復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)關(guān)系。

如圖5a所示，電場矢量e可以被示出為平行于入射平面而極化的輸入非均勻平面波?？梢詮娜缦碌莫?dú)立的水平和垂直分量創(chuàng)建電場矢量e：

幾何上，圖5a的圖示提出電場矢量e可以由下式給出：

eρ(ρ,z)＝e(ρ,z)cosθi，和(28a)

這意味著場比率是：

稱為“波傾斜”的廣義參數(shù)w為在這里被記錄為水平電場分量對垂直電場分量的比率，由下式給出：

其是復(fù)數(shù)且具有幅度和相位兩者。對于區(qū)域2中的電磁波，波傾斜角(ψ)等于在與區(qū)域1的邊界界面處的波前的法線和該邊界界面的切線之間的角。這可以在圖5b中更容易地看到，圖5b圖示了電磁波的等相位表面和它們對于徑向圓柱引導(dǎo)表面波的法線。在與完美導(dǎo)體的邊界界面(z＝0)處，波前法線平行于邊界界面的切線，導(dǎo)致w＝0。但是，在有損電介質(zhì)的情況下，因?yàn)椴ㄇ胺ň€不平行于在z＝0處的邊界界面的切線，所以存在波傾斜w。

將等式(30b)應(yīng)用于引導(dǎo)表面波給出：

其中入射角等于復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)，等式(25)的fresnel反射系數(shù)消失，如下式所示：

通過調(diào)整等式(22)的復(fù)數(shù)場比率，可以合成入射場以按照復(fù)數(shù)角入射，在該復(fù)數(shù)角，反射減小或者被消除。將該比率建立為導(dǎo)致合成電場以復(fù)數(shù)布魯斯特角入射，使得反射消失。

電有效高度的概念可以提供以下進(jìn)一步洞察，以利用引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200合成具有復(fù)數(shù)入射角的電場。對于具有物理高度(或者長度)hp(或者長度)的單極，電有效高度(heff)已被定義為：

因?yàn)樵摫磉_(dá)式取決于沿著該結(jié)構(gòu)的源分布的幅度和相位，所以有效高度(或者長度)通常是復(fù)數(shù)。該結(jié)構(gòu)的分布電流i(z)的積分在該結(jié)構(gòu)(hp)的物理高度上執(zhí)行，且被歸一化為通過該結(jié)構(gòu)的基極(或者輸入)向上流動的地電流(i0)。沿著該結(jié)構(gòu)的分布電流可以表示為：

i(z)＝iccos(β0z)，(34)

其中β0是在該結(jié)構(gòu)上傳播的電流的傳播因數(shù)。在圖3的實(shí)例中，ic是沿著引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200a的垂直結(jié)構(gòu)分布的電流。

例如，考慮包括該結(jié)構(gòu)的底部的低損耗線圈(例如，螺旋線圈)以及在該線圈和充電端子t1之間連接的垂直饋線導(dǎo)體的饋送網(wǎng)絡(luò)209。由于線圈(或者螺旋延遲線)導(dǎo)致的相位延遲是θc＝βplc，其中物理長度是lc且傳播因數(shù)如下：

其中vf是該結(jié)構(gòu)上的速度因數(shù)，λ0是在供應(yīng)頻率處的波長，且λp是從速度因數(shù)vf產(chǎn)生導(dǎo)致的傳播波長。相對于地(樁)電流i0測量相位延遲。

另外，沿著垂直饋線導(dǎo)體的長度lw的空間相位延遲可以由θy＝βwlw給出，其中βw是用于垂直饋線導(dǎo)體的傳播相位常數(shù)。在某些實(shí)現(xiàn)中，空間相位延遲可以由θy＝βwhp近似，因?yàn)橐龑?dǎo)表面波導(dǎo)探頭200a的物理高度hp和垂直饋線導(dǎo)體長度lw之間的差值遠(yuǎn)小于供應(yīng)頻率處的波長(λ0)。結(jié)果，通過線圈和垂直饋線導(dǎo)體的總相位延遲是φ＝θc+θy，且從物理結(jié)構(gòu)的底部饋送到線圈頂部的電流是：

ic(θc+θy)＝i0e^jφ，(36)

其中相對于地(樁)電流i0測量總相位延遲φ。因此，對于物理高度hp＜＜λ0的情況，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的電有效高度可以由下式近似：

在角度(或者相移)φ處的單極的復(fù)數(shù)有效高度heff＝hp可以被調(diào)整，以使得源場匹配導(dǎo)線表面波導(dǎo)模式，并使得在有損導(dǎo)電介質(zhì)203上啟動引導(dǎo)表面波。

在圖5a的實(shí)例中，射線光學(xué)用于圖示具有在漢克爾相交距離(rx)121處的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)的入射電場(e)的復(fù)數(shù)角度三角學(xué)。從等式(26)回想，對于有損導(dǎo)電介質(zhì)，布魯斯特角是復(fù)數(shù)且由下式指定：

電氣地，幾何參數(shù)通過下式由充電端子t1的電有效高度(heff)相關(guān)：

rxtanψi,b＝rx×w＝heff＝hpe^jφ，(39)

其中ψi,b＝(π/2)-θi,b是從有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面測量的布魯斯特角。為了耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中，在漢克爾相交距離處的電場的波傾斜可以表示為電有效高度和漢克爾相交距離的比率：

因?yàn)槲锢砀叨?hp)和漢克爾相交距離(rx)兩者都是實(shí)數(shù)量，所以在漢克爾相交距離(rx)處的所需的引導(dǎo)表面波傾斜的角度(ψ)等于復(fù)數(shù)有效高度(heff)的相位(φ)。這暗示通過在線圈的供應(yīng)點(diǎn)改變相位，且因此改變等式(37)中的相移，可以操縱復(fù)數(shù)有效高度的相位φ以匹配在漢克爾相交點(diǎn)121處的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的波傾斜角ψ：φ＝ψ。

在圖5a中，示出直角三角形具有沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)表面的長度rx的相鄰邊、以及在rx處的漢克爾相交點(diǎn)121和充電端子t1的中心之間延伸的射線124與在漢克爾相交點(diǎn)121和充電端子t1之間的有損導(dǎo)電介質(zhì)表面127之間測量的復(fù)數(shù)布魯斯特角ψi,b。對于位于物理高度hp處并以具有適當(dāng)?shù)南辔谎舆tφ的電荷激勵的充電端子t1，產(chǎn)生的電場在漢克爾相交距離rx，處并以布魯斯特角對于該有損導(dǎo)電介質(zhì)邊界界面入射。在這些條件下，可以激勵引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，而沒有反射或者實(shí)質(zhì)上微不足道的反射。

如果充電端子t1的物理高度減小而不改變有效高度(heff)的相移φ，則產(chǎn)生的電場在距引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的減小的距離處以布魯斯特角與有損導(dǎo)電介質(zhì)203交叉。圖6圖形地圖示減小充電端子t1的物理高度對于以布魯斯特角入射電場的距離的影響。隨著高度從h3通過h2減小到h1，電場以布魯斯特角與有損導(dǎo)電介質(zhì)(例如，大地)交叉的點(diǎn)移動更靠近充電端子位置。但是，如等式(39)指示的，充電端子t1的高度h1(圖3)應(yīng)該等于或者高于物理高度(hp)，以便激勵漢克爾函數(shù)的遠(yuǎn)離分量。利用位于有效高度(heff)或者該有效高度以上的充電端子t1，有損導(dǎo)電介質(zhì)203可以以處于或者超出漢克爾相交距離(rx)121以布魯斯特入射角(ψi,b＝(π/2)-θi,b)照射，如圖5a所示。為了減小或者最小化充電端子t1上的綁定電荷，該高度應(yīng)該是如上所述的充電端子t1的球面直徑(或者等效的球面直徑)的至少四倍。

引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200可以配置為建立具有與以復(fù)數(shù)布魯斯特角照射有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面的波對應(yīng)的波傾斜的電場，由此通過實(shí)質(zhì)上模式匹配到在(或者超出)rx的漢克爾相交點(diǎn)121的引導(dǎo)表面波模式，來激勵徑向表面電流。

參考圖7，示出了包括充電端子t1的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200b的實(shí)例的圖形表示。ac源212用作充電端子t1的激勵源，其通過包括比如螺旋線圈的線圈215的饋送網(wǎng)絡(luò)(圖3)耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200b。在其它實(shí)現(xiàn)中，ac源212可以通過主線圈電感地耦合到線圈215。在一些實(shí)施例中，可以包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以改進(jìn)和/或最大化ac源212到線圈215的耦合。

如圖7所示，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200b可以包括沿著垂直軸z實(shí)質(zhì)上正交由有損導(dǎo)電介質(zhì)定位的上部充電端子t1(例如，在高度hp的球形)，該垂直軸z實(shí)質(zhì)上與由有損導(dǎo)電介質(zhì)203表示的平面正交。第二介質(zhì)206位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上。充電端子t1具有自電容ct。在操作期間，電荷q1取決于在任何給定時刻施加到端子t1的電壓，而強(qiáng)加在端子t1上。

在圖7的實(shí)例中，線圈215耦合到在第一端的地樁218，并經(jīng)由垂直饋線導(dǎo)體221耦合到充電端子t1。在一些實(shí)現(xiàn)中，到充電端子t1的線圈連接可以使用如圖7所示的線圈215的抽頭224來調(diào)整。線圈215可以通過在線圈215的下部的抽頭227由ac源212在操作頻率處致能。在其它實(shí)現(xiàn)中，ac源212可以通過主線圈電感地耦合到線圈215。

引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的結(jié)構(gòu)和調(diào)整基于各種操作條件，比如傳輸頻率、有損導(dǎo)電介質(zhì)的條件(例如，土壤導(dǎo)電率σ和相對介電常數(shù)εr)和充電端子t1的大小。折射率可以如下從等式(10)和(11)計算：

其中x＝σ/ωεo，且ω＝2πf。導(dǎo)電率σ和相對介電常數(shù)εr可以通過有損導(dǎo)電介質(zhì)203的測試測量來確定。從表面法線測量的復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)也可以從等式(26)如下確定：

或者如下從如圖5a所示的表面測量：

還可以使用等式(40)求出在漢克爾相交距離處的波傾斜(wrx)。

還可以通過對于-jγρ令等式(20b)和(21)的幅度相等，并求解如圖4所示的rx，來求出漢克爾相交距離。然后可以使用漢克爾相交距離和復(fù)數(shù)布魯斯特角從等式(39)如下確定電有效高度：

heff＝hpe^jφ＝rxtanψi,b。(44)

如可以從等式(44)看到的，復(fù)數(shù)有效高度(heff)包括與充電端子t1的物理高度(hp)關(guān)聯(lián)的幅度、和要與在漢克爾相交距離(rx)處的波傾斜的角度(ψ)關(guān)聯(lián)的相位延遲(φ)。利用這些變量和所選的充電端子t1配置，可能確定引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的配置。

利用位于物理高度(hp)或以上的充電端子t1，饋送網(wǎng)絡(luò)209(圖3)和/或?qū)佀途W(wǎng)絡(luò)連接到充電端子t1的垂直饋線可以被調(diào)整，以將充電端子t1上的電荷q1的相位(φ)與波傾斜(w)的角度(ψ)匹配?？梢赃x擇充電端子t1的大小，以對于強(qiáng)加在端子上的電荷q1提供充分大的表面?？偟膩碚f，希望使得充電端子t1實(shí)際上盡可能大。充電端子t1的大小應(yīng)該足夠大以避免周圍空氣的電離，這可導(dǎo)致充電端子周圍的放電或者火花。

螺旋纏繞的線圈的相位延遲θc可以從麥克斯韋方程確定，如已經(jīng)由corum,k.l.和j.f.corum，“rfcoils,helicalresonatorsandvoltagemagnificationbycoherentspatialmodes”，microwavereview，vol.7，no.2，2001年9月，pp.36-45.討論的，將其通過引用完全包括于此。對于具有h/d＞1的螺旋線圈，沿著線圈的縱向軸的波的傳播速率(υ)與光的速度(c)的比率，或者“速度因數(shù)”由下式給出：

其中h是螺線管螺旋線的軸向長度，d是線圈直徑，n是線圈的匝數(shù)，s＝h/n是線圈的匝到匝間隔(或者螺旋線間距)，且λo是自由空間波長?；谠撽P(guān)系，螺旋線圈的電長度，或者相位延遲由下式給出：

如果螺旋線以螺旋狀地纏繞或者短和粗，該原理是相同的，但是vf和θc更易于通過實(shí)驗(yàn)測量獲得。螺旋傳輸線的特性(波)阻抗的表達(dá)還已經(jīng)被導(dǎo)出為：

該結(jié)構(gòu)的空間相位延遲θy可以使用垂直饋線導(dǎo)體221(圖7)的行波相位延遲確定。在完美地平面以上的圓柱垂直導(dǎo)體的電容可以表示為：

其中hw是導(dǎo)體的垂直長度(或者高度)，且a是半徑(以mk為單位)。對于螺旋線圈，垂直饋線導(dǎo)體的行波相位延遲可以由下式給出：

其中βw是垂直饋線導(dǎo)體的傳播相位常數(shù)，hw是垂直饋線導(dǎo)體的垂直長度(或者高度)，vw是線路上的速率因數(shù)，λ0是在供應(yīng)頻率的波長，且λw是從速率因數(shù)vw導(dǎo)致的傳播波長。對于均勻圓柱導(dǎo)體，速率因數(shù)是具有vw≈0.94的常數(shù)，或者在從大約0.93到大約0.98的范圍內(nèi)。如果考慮桅是均勻傳輸線，則其平均特性阻抗可以由下式近似：

其中對于均勻圓柱導(dǎo)體vw≈0.94對于均勻圓柱導(dǎo)體，且a是導(dǎo)體的半徑。在單線饋線的特性阻抗的業(yè)余無線電文獻(xiàn)中已經(jīng)采用的替代表示可以由下式給出：

等式(51)暗示用于單線饋送器的zw隨著頻率改變?？梢曰陔娙莺吞匦宰杩?，來確定相位延遲。

利用位于如圖3所示的有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上的充電端子t1，饋送網(wǎng)絡(luò)209可以被調(diào)整，而以等于在漢克爾相交距離處的波傾斜的角度(ψ)的復(fù)數(shù)有效高度(heff)的相位延遲(φ)、或者φ＝ψ，來激勵充電端子t1。當(dāng)滿足該條件時，由在充電端子t1上振蕩的電荷q1產(chǎn)生的電場耦合到沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面行進(jìn)的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中。例如，如果布魯斯特角(θi,b)、與垂直饋線導(dǎo)體221相關(guān)聯(lián)的相位延遲(θy)(圖7)、和線圈215(圖7)的配置已知，則抽頭224(圖7)的位置可以被確定和調(diào)整，以在具有相位φ＝ψ的充電端子t1上施加振蕩電荷q1。抽頭224的位置可以被調(diào)整為，將行進(jìn)的表面波最大化耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中。超出抽頭224的位置的過度線圈長度可以被去除，以減小電容效應(yīng)。螺旋線圈的垂直線高度和/或幾何參數(shù)也可以改變。

在有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式可以通過針對與充電端子t1上的電荷q1相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)鏡像平面、對于駐波諧振調(diào)諧引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200來改進(jìn)和/或優(yōu)化。通過這樣做，可以調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的性能，用于充電端子t1上增加的和/或最大的電壓(且因此電荷q1)?；仡^參考圖3，可以使用鏡像原理來檢查區(qū)域1中的有損導(dǎo)電介質(zhì)203的效果。

物理上，位于完美導(dǎo)電平面上方的升高的電荷q1吸引完美導(dǎo)電平面上的自由電荷，其然后在升高的電荷q1下的區(qū)域中“積累”。產(chǎn)生的完美導(dǎo)電平面上的“綁定”電荷的分布類似于鐘形曲線。升高的電荷q1的電勢加上它下面的感應(yīng)的“積累”電荷的電勢的疊加促使完美導(dǎo)電平面的零等勢面。描述完美導(dǎo)電平面以上的區(qū)域中的場的邊界值問題解可以使用鏡像電荷的經(jīng)典概念而獲得，其中來自升高的電荷的場與來自完美導(dǎo)電平面之下的相應(yīng)的“鏡像”電荷的場疊加。

該分析還可以通過假定引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200之下的有效鏡像電荷q1'的存在而針對有損導(dǎo)電介質(zhì)203使用。有效鏡像電荷q1'關(guān)于導(dǎo)電鏡像地平面130與充電端子t1上的電荷q1一致，如圖3所示。但是，鏡像電荷q1'不僅位于某個實(shí)際深度，而且與充電端子t1上的主要源電荷q1成180°反向，如它們在完美導(dǎo)體的情況下那樣。而是，有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，陸地介質(zhì))表示相移鏡像。就是說，鏡像電荷q1'在有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面(或者物理邊界)以下的復(fù)數(shù)深度。對于復(fù)數(shù)鏡像深度的討論，參考wait,j.r.，“compleximagetheory—revisited”，ieeeantennasandpropagationmagazine，vol.33，no.4，1991年8月，pp.27-29，將其通過引用完全包括于此。

代替在等于電荷q1的物理高度(h1)的深度處的鏡像電荷q1'，導(dǎo)電鏡像地平面130(表示完美導(dǎo)體)位于復(fù)數(shù)深度z＝-d/2，且鏡像電荷q1'在由-d1＝-(d/2+d/2+h1)≠h1給出的復(fù)數(shù)深度(即，“深度”具有幅度和相位兩者)出現(xiàn)。對于大地上的垂直極化源，

其中

如在等式(12)中指示的。鏡像電荷的復(fù)數(shù)間隔又暗示外部場將經(jīng)歷當(dāng)界面是電介質(zhì)或者完美導(dǎo)體時未遇到的額外相移。在有損導(dǎo)電介質(zhì)中，波前法線在z＝-d/2處，且不在區(qū)域1和2之間的邊界界面處，平行于導(dǎo)電鏡像地平面130的切線。

考慮圖8a中圖示的有損導(dǎo)電介質(zhì)203是具有物理邊界136的有限導(dǎo)電大地133的情況。有限導(dǎo)電大地133可以由如圖8b所示的完美導(dǎo)電鏡像地平面139替代，其位于物理邊界136之下的復(fù)數(shù)深度z1。當(dāng)向下看到在物理邊界136處的界面中時，該等效表示展現(xiàn)相同阻抗。圖8b的等效表示可以被建模為等效傳輸線，如圖8c所示。等效結(jié)構(gòu)的截面表示為(z-方向)端負(fù)載傳輸線，該完美導(dǎo)電鏡像平面的阻抗短路(zs＝0)。該深度z1可以通過令在大地向下看的tem波阻抗與看到圖8c的傳輸線中的鏡像地平面阻抗zin相等而確定。

在圖8a的情況下，上部區(qū)域(空氣)142中的傳播常數(shù)和波固有阻抗是：

在有損大地133中，傳播常數(shù)和波固有阻抗是：

對于法線入射，圖8b的等效表示等效于其特性阻抗是空氣的阻抗(zo)、具有傳播常數(shù)γo，、且其長度是z1的tem傳輸線。這樣，在圖8c的短的傳輸線的界面處看到的鏡像地平面阻抗zin由下式給出：

zin＝zotanh(γoz1)。(59)

令與圖8c的等效模式相關(guān)聯(lián)的鏡像地平面阻抗zin與圖8a的法線入射波阻抗相同并求解z1給出到短路(完美導(dǎo)電鏡像地平面139)的距離為：

其中對于該近似僅考慮反雙曲線正切的串行擴(kuò)展的第一項(xiàng)。注意到在空氣區(qū)域142中，傳播常數(shù)是γo＝j(luò)βo，所以zin＝j(luò)zotanβoz1(其對于實(shí)數(shù)z1是完全虛數(shù)量)，但是如果σ≠0則ze是復(fù)數(shù)值。因此，僅當(dāng)z1是復(fù)數(shù)距離時，zin＝ze。

因?yàn)閳D8b的等效表示包括完美導(dǎo)電鏡像地平面139，所以位于大地表面(物理邊界136)處的電荷或者電流的鏡像深度等于在鏡像地平面139的另一側(cè)上的距離z1，或者在大地表面之下的d＝2×z1(其位于z＝0處)。因此，到完美導(dǎo)電鏡像地平面139的距離可以由下式近似：

另外，“鏡像電荷”將與真實(shí)電荷“大小相等方向相反”，所以在深度z1＝-d/2處的完美導(dǎo)電鏡像地平面139的電勢將是零。

如果在如圖3所示的大地表面以上的距離h1升高電荷q1，則鏡像電荷q1駐留在該表面以下的復(fù)數(shù)距離d1＝d+h1處，或者鏡像地平面130以下的復(fù)數(shù)距離d/2+h1處。圖7的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200b可以建模為可以基于圖8b的完美導(dǎo)電鏡像地平面139的等效單線傳輸線鏡像平面模型。圖9a示出等效單線傳輸線鏡像平面模型的實(shí)例，且圖9b圖示包括圖8c的短路傳輸線的等效經(jīng)典傳輸線模型的實(shí)例。

在圖9a和圖9b的等效鏡像平面模型中，φ＝θy+θc是參考大地133(或者有損導(dǎo)電介質(zhì)203)的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的行波相位延遲，θc＝βph是以度表示的物理長度h的線圈215(圖7)的電長度，θy＝βwhw是以度表示的物理長度hw的垂直饋線導(dǎo)體221(圖7)的電長度，且θd＝βod/2是鏡像地平面139和大地133(或者有損導(dǎo)電介質(zhì)203)的物理邊界136之間的相移。在圖9a和圖9b的實(shí)例中，zw是以歐姆為單位的升高垂直饋線導(dǎo)體221的特性阻抗，zc是以歐姆為單位的線圈215的特性阻抗，且zo是自由空間的特性阻抗。

在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的基底(base)，“向上看”到該結(jié)構(gòu)中的阻抗是z↑＝zbase。其中負(fù)載阻抗是：

其中ct是充電端子t1的自電容，“向上看”到垂直饋線導(dǎo)體221(圖7)中的阻抗由下式給出：

且“向上看”到線圈215(圖7)中的阻抗由下式給出：

在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的基底處，“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的阻抗是z↓＝zin，其由下式給出：

其中zs＝0。

忽略損耗，等效鏡像平面模型可以被調(diào)諧為當(dāng)z↓+z↑＝0時在物理邊界136處諧振?；蛘?，在低損耗情況下，在物理邊界136處x↓+x↑＝0，其中x是相應(yīng)的電抗分量。因此，“向上看”到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200中的物理邊界136處的阻抗是“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的物理邊界136處的阻抗的共軛。通過調(diào)整充電端子t1的負(fù)載阻抗zl，同時維持行波相位延遲φ等于介質(zhì)的波傾斜ψ的角度，以使得φ＝ψ，這改進(jìn)和/或最大化沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)的表面的、探頭的電場到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的耦合，圖9a和圖9b的等效鏡像平面模型可以被調(diào)諧以相對于鏡像地平面139諧振。以該方式，等效復(fù)數(shù)鏡像平面模型的阻抗是純電阻的，這維持使得端子t1上的電壓和升高電荷最大化的探頭結(jié)構(gòu)上的疊加駐波，并且通過等式(1)-(3)和(16)使得傳播表面波最大化。

從漢克爾解得出，由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200激勵的引導(dǎo)表面波是向外傳播的行波。充電端子t1和引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的地樁218之間的沿著饋送網(wǎng)絡(luò)209的源分布(圖3和圖7)實(shí)際上由該結(jié)構(gòu)上的行波加上駐波的疊加構(gòu)成。利用位于物理高度hp或其以上的充電端子t1，通過饋送網(wǎng)絡(luò)209移動的行波的相位延遲匹配與有損導(dǎo)電介質(zhì)203相關(guān)聯(lián)的波傾斜的角度。該模式匹配允許沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203啟動行波。一旦對于行波已建立了相位延遲，就調(diào)整充電端子t1的負(fù)載阻抗zl以使得探頭結(jié)構(gòu)針對在復(fù)數(shù)深度-d/2的鏡像地平面(圖3的130或者圖8的139)駐波諧振。在該情況下，從鏡像地平面看的阻抗具有零電抗，且充電端子t1上的電荷最大化。

行波現(xiàn)象和駐波現(xiàn)象之間的區(qū)別在于(1)在長度d的傳輸線(有時稱為“延遲線”)的部分上的行波的相位延遲(θ＝βd)是由于傳播時間延遲；然而(2)駐波(由前向和后向傳播波構(gòu)成)的取決于位置的相位取決于線長度傳播時間延遲和在不同特性阻抗的線部分之間的界面處的阻抗變換兩者。除了由于以正弦穩(wěn)態(tài)操作的傳輸線部分的物理長度導(dǎo)致的相位延遲，存在由于比率zoa/zob導(dǎo)致的阻抗不連續(xù)處的額外反射系數(shù)相位，其中zoa和zob是傳輸線的兩個部分的特性阻抗，例如，特性阻抗的螺旋線圈部分zoa＝zc(圖9b)和特性阻抗的垂直饋線導(dǎo)體的直線部分zob＝zw(圖9b)。

作為該現(xiàn)象的結(jié)果，普遍不同的特性阻抗的兩個相對短的傳輸線部分可以用于提供非常大的相移。例如，可以制造由傳輸線的兩個部分(一個是低阻抗另一個是高阻抗)與總共0.05λ的物理長度一起構(gòu)成的探頭結(jié)構(gòu)，以提供等效于0.25λ諧振的90°的相移。這是由于特性阻抗的大的跳變。以該方式，物理上短的探頭結(jié)構(gòu)可以電氣地長于組合的兩個物理長度。這在圖9a和圖9b圖示，其中阻抗比率的不連續(xù)性提供相位的大的跳變。阻抗不連續(xù)性提供其中各部分接合在一起的實(shí)質(zhì)的相移。

參考圖10，示出了流程圖150，圖示調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200(圖3和圖7)以實(shí)質(zhì)上模式匹配到有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的實(shí)例，該引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式啟動沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203(圖3)的表面的引導(dǎo)表面行波。以153開始，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的充電端子t1位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上的限定高度。利用有損導(dǎo)電介質(zhì)203的特性和引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的工作頻率，可以通過對于-jγρ令等式(20b)和(21)的幅度相等，并求解圖4所示的rx，來求出漢克爾相交距離?？梢允褂玫仁?41)確定復(fù)數(shù)折射率(n)，且然后可以從等式(42)確定復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)。然后可以從等式(44)確定充電端子t1的物理高度(hp)。充電端子t1應(yīng)該在或者高于物理高度(hp)以便激勵漢克爾函數(shù)的遠(yuǎn)離分量。當(dāng)啟動表面波時，最初考慮該高度關(guān)系。為了減小或者最小化充電端子t1上的綁定電荷，該高度應(yīng)該是充電端子t1的球面直徑(或者等效球面直徑)的至少四倍。

在156，充電端子t1上的升高的電荷q1的電相位延遲φ匹配到復(fù)數(shù)波傾斜角ψ。螺旋線圈的相位延遲(θc)和/或垂直饋線導(dǎo)體的相位延遲(θy)可以被調(diào)整以使得φ等于波傾斜(w)的角度(ψ)?；诘仁?31)，波傾斜的角度(ψ)可以如下確定：

電相位φ然后可以匹配到波傾斜的角度。當(dāng)啟動表面波時，接下來考慮該角(或者相位)關(guān)系。例如，可以通過改變線圈215(圖7)的幾何參數(shù)和/或垂直饋線導(dǎo)體221(圖7)的長度(或者高度)，來調(diào)整電相位延遲φ＝θc+θy。通過匹配φ＝ψ，可以在邊界界面處具有復(fù)數(shù)布魯斯特角的漢克爾相交距離(rx)處或者超出該漢克爾相交距離(rx)建立電場，以激勵表面波導(dǎo)模式和沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203啟動行波。

接下來在159，調(diào)諧充電端子t1的負(fù)載阻抗，以諧振該引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的等效鏡像平面模型。圖9a和圖9b的導(dǎo)電鏡像地平面139(或者圖3的130)的深度(d/2)可以使用等式(52)、(53)和(54)以及可以測量的有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)的值確定。使用該深度，可以使用θd＝βod/2確定有損導(dǎo)電介質(zhì)203的鏡像地平面139和物理邊界136之間的相移(θd)。然后可以使用等式(65)確定“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的阻抗(zin)?？梢钥紤]該諧振關(guān)系，以最大化啟動的表面波。

基于線圈215的調(diào)整的參數(shù)以及垂直饋線導(dǎo)體221的長度，可以使用等式(45)到(51)確定線圈215和垂直饋線導(dǎo)體221的速率因數(shù)、相位延遲和阻抗。另外，可以例如使用等式(24)確定充電端子t1的自電容(ct)?？梢允褂玫仁?35)確定線圈215的傳播因數(shù)(βp)，且可以使用等式(49)確定垂直饋線導(dǎo)體221的傳播相位常數(shù)(βw)。使用自電容以及線圈215和垂直饋線導(dǎo)體221的確定的值，可以使用等式(62)、(63)和(64)確定如“向上看”到線圈215中的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的阻抗(zbase)。

通過調(diào)整負(fù)載阻抗zl以，可將引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的等效鏡像平面模型調(diào)諧為諧振，使得zbase的電抗分量xbase抵消zin的電抗分量xin，或者xbase+xin＝0，來。因此，“向上看”到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200中的物理邊界136處的阻抗是在“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的物理邊界136處的阻抗的共軛?？梢酝ㄟ^改變充電端子t1的電容(ct)而不改變充電端子t1的電相位延遲φ＝θc+θy，來調(diào)整負(fù)載阻抗zl?？梢圆捎玫桨福瑏碚{(diào)諧負(fù)載阻抗zl以，用于等效鏡像平面模型相對于導(dǎo)電鏡像地平面139(或者130)的諧振。以該方式，沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)的表面的電場到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的耦合可以改進(jìn)和/或最大化。

這可以通過圖示具有數(shù)字實(shí)例的情況更好地理解。考慮以充電端子t1在頂部的包括物理高度hp的頂部負(fù)載垂直根的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200，其中在1.85mhz的工作頻率(fo)通過螺旋線圈和垂直饋線導(dǎo)體激勵充電端子t1。對于16英尺的高度(h1)和具有相對介電常數(shù)εr＝15和導(dǎo)電率σ1＝0.010mhos/m的有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)，可以對于fo＝1.850mhz計算幾個表面波傳播參數(shù)。在這些情況下，可以求出漢克爾相交距離是具有hp＝5.5英尺的物理高度的rx＝54.5英尺，其很好地在充電端子t1的實(shí)際高度以下。雖然可以使用充電端子高度h1＝5.5英尺，但是更高的探頭結(jié)構(gòu)減小綁定電容，這允許充電端子t1上更大百分比的自由電荷，提供更大場強(qiáng)和行波的激勵。

波長度可以確定為：

其中c是光的速度。從等式(41)，復(fù)數(shù)折射率是：

其中x＝σ1/ωεo，且ω＝2πfo，且從等式(42)，復(fù)數(shù)布魯斯特角是：

使用等式(66)，波傾斜值可以確定為：

因此，可以調(diào)整螺旋線圈以匹配φ＝ψ＝40.614°

垂直饋線導(dǎo)體(近似為具有0.27英寸的直徑的均勻圓柱導(dǎo)體)的速率因數(shù)可以給出為vw≈0.93。因?yàn)閔p＜＜λo，所以垂直饋線導(dǎo)體的傳播相位常數(shù)可以近似為：

從等式(49)，垂直饋線導(dǎo)體的相位延遲是：

θy＝βwhw≈βwhp＝11.640°。(72)

通過調(diào)整螺旋線圈的相位延遲以使得θc＝28.974°＝40.614°-11.640°，φ將等于ψ以匹配引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式。為圖示φ和ψ之間的關(guān)系，圖11示出兩者在頻率范圍上的繪圖。因?yàn)棣蘸挺變烧呤侨Q于頻率的，所以可以看到它們各自的曲線在大約1.85mhz處彼此相交。

對于具有0.0881英寸的導(dǎo)體直徑、30英寸的線圈直徑(d)和4英寸的匝到匝間隔(s)的螺旋線圈，該線圈的速率因數(shù)可以使用等式(45)確定為：

且來自等式(35)的傳播因數(shù)是：

在θc＝28.974°的情況下，螺線管螺旋線(h)的軸向長度可以使用等式(46)確定，使得：

該高度確定螺旋線圈上連接垂直饋線導(dǎo)體的位置，導(dǎo)致具有8.818匝(n＝h/s)的線圈。

通過調(diào)整線圈和垂直饋線導(dǎo)體的行波相位延遲以匹配波傾斜角(φ＝θc+θy＝ψ)，可以調(diào)整充電端子t1的負(fù)載阻抗(zl)，用于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的等效鏡像平面模型的駐波諧振。從測量的大地的介電常數(shù)、電導(dǎo)率和滲透率，可以使用等式(57)確定徑向傳播常數(shù)：

并且導(dǎo)電鏡像地平面的復(fù)數(shù)深度可以從等式(52)近似為：

其中導(dǎo)電鏡像地平面和大地的物理邊界之間的相應(yīng)的相移由下式給出：

θd＝βo(d/2)＝4.015-j4.73°。(78)

使用等式(65)，“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203(即，大地)中的阻抗可以確定為：

zin＝zotanh(jθd)＝rin+jxin＝31.191+j26.27歐姆。(79)

通過匹配“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的電抗分量(xin)與“向上看”到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200中的電抗分量(xbase)，可以使得到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中的耦合最大化。這可以通過調(diào)整充電端子t1的電容來實(shí)現(xiàn)，而不改變線圈和垂直饋線導(dǎo)體的行波相位延遲。例如，通過將充電端子電容(ct)調(diào)整到61.8126pf，來自等式(62)的負(fù)載阻抗是：

且匹配在邊界處的電抗分量。

使用等式(51)，垂直饋線導(dǎo)體(具有0.27英寸的直徑(2a))的阻抗給出為：

且“向上看”到垂直饋線導(dǎo)體中的阻抗由等式(63)給出為：

使用等式(47)，螺旋線圈的特性阻抗給出為：

且在基底處“向上看”到線圈中的阻抗由等式(64)給出為：

當(dāng)與等式(79)的解比較時，可以看到電抗分量相反且近似相等，且因此是彼此的共軛。因此，從完美導(dǎo)電鏡像地平面“向上看”到圖9a和圖9b的等效鏡像平面模型中的阻抗(zip)僅是電阻，或者zip＝r+j0。

當(dāng)通過匹配饋送網(wǎng)絡(luò)的行波相位延遲與波傾斜角建立由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200(圖3)產(chǎn)生的電場、且探頭結(jié)構(gòu)相對于在復(fù)數(shù)深度z＝-d/2處的完美導(dǎo)電鏡像地平面諧振時，場實(shí)質(zhì)上被模式匹配到有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)的表面啟動引導(dǎo)表面行波。如圖1所示，引導(dǎo)電磁場的引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103具有的特性指數(shù)衰減，且以對數(shù)-對數(shù)量級展現(xiàn)區(qū)別拐點(diǎn)109。

總之，分析地和實(shí)驗(yàn)地，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的結(jié)構(gòu)上的行波分量在其上端具有匹配表面行波的波傾斜的角度(ψ)的相位延遲(φ)(φ＝ψ)。在該情況下，可以認(rèn)為該表面波導(dǎo)是“模式匹配的”。另外，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的結(jié)構(gòu)上的諧振駐波分量在充電端子t1處具有vmax且在鏡像平面139(圖8b)下具有vmin，其中在復(fù)數(shù)深度z＝-d/2處而不是在有損導(dǎo)電介質(zhì)203的物理邊界136處的連接處，zip＝rip+j0。(圖8b)。最后，充電端子t1處于圖3的充分高度h1(h≥rxtanψi,b)，使得在復(fù)數(shù)布魯斯特角處入射到有損導(dǎo)電介質(zhì)203上的電磁波在距離(≥rx)之外這樣做，其中項(xiàng)是占主導(dǎo)的。可以與一個或多個引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭一起使用接收電路，以促進(jìn)無線傳輸和/或功率傳遞系統(tǒng)。

回去參考圖3，可以控制引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的操作，以調(diào)整與引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200相關(guān)聯(lián)的操作條件的改變。例如，可以使用自適應(yīng)探頭控制系統(tǒng)230來控制饋送網(wǎng)絡(luò)209和/或充電端子t1，以控制引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的操作。操作條件可以包括，但是不限于有損導(dǎo)電介質(zhì)203的特性(例如，電導(dǎo)率σ和相對介電常數(shù)εr)的改變、場強(qiáng)的變化和/或引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的負(fù)載的變化。如可以從等式(31)、(41)和(42)看到的，可以通過例如天氣狀況導(dǎo)致的土壤導(dǎo)電率和介電常數(shù)的改變，來影響折射率(n)、復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)和波傾斜(|w|e^jψ)。

例如電導(dǎo)率測量探頭、介電常數(shù)傳感器、地參數(shù)計、場計、電流監(jiān)視器和/或負(fù)載接收器之類的儀器可以用于監(jiān)控操作條件的改變，并將關(guān)于當(dāng)前操作條件的信息提供給自適應(yīng)探頭控制系統(tǒng)230。探頭控制系統(tǒng)230然后可以對引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200做出一個或多個調(diào)整，以維持引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的特定操作條件。例如，當(dāng)濕度和溫度改變時，土壤的電導(dǎo)率也將改變。電導(dǎo)率測量探頭和/或介電常數(shù)傳感器可以位于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200周圍的多個位置。通常，可期望在該操作頻率的漢克爾相交距離rx處或其周圍監(jiān)控電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)。電導(dǎo)率測量探頭和/或介電常數(shù)傳感器可以位于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200周圍的多個位置(例如，每個象限中)。

電導(dǎo)率測量探頭和/或介電常數(shù)傳感器可以配置為按照周期性的基礎(chǔ)估計電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)，并將該信息傳遞到探頭控制系統(tǒng)230。該信息可以通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到探頭控制系統(tǒng)230，網(wǎng)絡(luò)比如但是不限于lan、wlan、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、或者其它適當(dāng)?shù)挠芯€或者無線通信網(wǎng)絡(luò)?；诒O(jiān)控的電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)，探頭控制系統(tǒng)230可以估計折射率(n)、復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)和/或波傾斜(|w|e^jψ)的變化，并調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200，以維持饋送網(wǎng)絡(luò)209的相位延遲(φ)等于波傾斜角(ψ)和/或維持引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的等效鏡像平面模型的諧振。這可以通過例如調(diào)整θy、θc和/或ct來實(shí)現(xiàn)。例如，探頭控制系統(tǒng)230可以調(diào)整充電端子t1的自電容和/或應(yīng)用于充電端子t1的相位延遲(θy，θc)，以將引導(dǎo)表面波的電啟動效率維持在最大或其附近。例如，充電端子t1的自電容可以通過改變端子的大小來改變。電荷分布也可以通過增加充電端子t1的大小來改進(jìn)，增加充電端子t1的大小可以減小從充電端子t1的放電的機(jī)會。在其它實(shí)施例中，充電端子t1可以包括可以調(diào)整以改變負(fù)載阻抗zl的可變電感。應(yīng)用于充電端子t1的相位可以通過改變線圈215(圖7)上的抽頭位置、和/或通過包括沿著線圈215的多個預(yù)定義抽頭并在不同預(yù)定義抽頭位置之間切換來調(diào)整，以最大化啟動效率。

場或者場強(qiáng)(fs)計也可以圍繞引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200分布，以測量與引導(dǎo)表面波相關(guān)聯(lián)的場的場強(qiáng)。場或者fs計可以配置為檢測場強(qiáng)和/或場強(qiáng)(例如，電場強(qiáng))的改變，并將該信息傳遞到探頭控制系統(tǒng)230。該信息可以通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到探頭控制系統(tǒng)230，網(wǎng)絡(luò)比如但是不限于lan、wlan、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、或者其它適當(dāng)?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。當(dāng)負(fù)載和/或環(huán)境條件在操作期間改變或者變化時，可以調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200以維持在fs計位置的特定場強(qiáng)，以保證到接收器的適當(dāng)?shù)墓β蕚鬏?、和它們提供的?fù)載。

例如，可以調(diào)整應(yīng)用于充電端子t1的相位延遲(φ＝θy+θc)以匹配波傾斜角(ψ)。通過調(diào)整一個或兩個相位延遲，可以調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200，以保證波傾斜對應(yīng)于復(fù)數(shù)布魯斯特角。這可以通過調(diào)整線圈215(圖7)上的抽頭位置、以改變供應(yīng)到充電端子t1的相位延遲來實(shí)現(xiàn)。供應(yīng)到充電端子t1的電壓電平還可以增加或者減少，以調(diào)整電場強(qiáng)。這可以通過調(diào)整激勵源212的輸出電壓或者通過調(diào)整或者重新配置饋送網(wǎng)絡(luò)209來實(shí)現(xiàn)。例如，可以調(diào)整ac源212的抽頭227(圖7)的位置，以增加由充電端子t1看到的電壓。在預(yù)定義范圍內(nèi)維持場強(qiáng)級別可以改進(jìn)接收器的耦合，減小地電流損耗，和避免與來自其它引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的傳輸?shù)母蓴_。

探頭控制系統(tǒng)230可以以硬件、固件、由硬件執(zhí)行的軟件、或者其組合實(shí)現(xiàn)。例如，探頭控制系統(tǒng)230可以包括處理電路，其包括處理器和存儲器，處理器和存儲器兩者可以耦合到本地接口，例如具有附帶的控制/地址總線的數(shù)據(jù)總線，如本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到的那樣。探頭控制應(yīng)用可以由處理器執(zhí)行，以基于監(jiān)控的條件調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的操作。探頭控制系統(tǒng)230還可以包括用于與各種監(jiān)控裝置通信的一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口。通信可以通過網(wǎng)絡(luò)，比如但是不限于lan、wlan、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、或者其它適當(dāng)?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。探頭控制系統(tǒng)230例如可以包括比如服務(wù)器、桌面計算機(jī)、膝上型計算機(jī)之類的計算機(jī)系統(tǒng)，或者具有類似性能的其他系統(tǒng)。

回頭參考圖5a的實(shí)例，示出復(fù)數(shù)角三角學(xué)用于具有在漢克爾相交距離(rx)處的復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b)的充電端子t1的入射電場(e)的射線光學(xué)解釋?；叵耄瑢τ谟袚p導(dǎo)電介質(zhì)，布魯斯特角是復(fù)數(shù)且由等式(38)指定。電氣地，幾何參數(shù)通過等式(39)由充電端子t1的電有效高度(heff)相關(guān)。因?yàn)槲锢砀叨?hp)和漢克爾相交距離(rx)兩者都是實(shí)數(shù)量，所以在漢克爾相交距離處的所需的引導(dǎo)表面波傾斜的角度(wrx)等于復(fù)數(shù)有效高度(heff)的相位(φ)。對于位于物理高度hp處且以具有適當(dāng)相位φ的電荷激勵的充電端子t1，產(chǎn)生的電場在漢克爾相交距離rx處，并以布魯斯特角入射該有損導(dǎo)電介質(zhì)邊界界面。在這些條件下，可以激勵引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，而沒有反射或者實(shí)質(zhì)上可忽略的反射。

但是，等式(39)指的是引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的物理高度可以相對小。雖然這將激勵引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，但是這可能導(dǎo)致具有很小自由改變的過大的綁定電荷。為了補(bǔ)償，可以將充電端子t1升高到適當(dāng)標(biāo)高，以增加自由電荷量。作為一個示例經(jīng)驗(yàn)法則，充電端子t1可以位于充電端子t1的有效直徑的大約4-5倍(或者更大)的標(biāo)高處。圖6圖示將充電端子t1升高到如圖5a所示的物理高度(hp)以上的效果。增加的標(biāo)高導(dǎo)致波傾斜入射該有損導(dǎo)電介質(zhì)的距離移動超出漢克爾相交點(diǎn)121(圖5a)。為了改進(jìn)引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中的耦合，且因此提供引導(dǎo)表面波的更大的啟動效率，可使用下部補(bǔ)償端子t2，以調(diào)整充電端子t1的總有效高度(hte)，使得在漢克爾相交距離處的波傾斜在布魯斯特角。

參考圖12，示出了引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200c的實(shí)例，其包括沿著與由有損導(dǎo)電介質(zhì)203表示的平面垂直的垂直軸z布置的升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2。在這方面，充電端子t1直接位于補(bǔ)償端子t2以上，雖然可能使用兩個或者更多充電和/或補(bǔ)償端子tn的一些其他布置。根據(jù)本公開的實(shí)施例，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200c設(shè)置在有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上。有損導(dǎo)電介質(zhì)203組成區(qū)域1，同時第二介質(zhì)206組成區(qū)域2，第二介質(zhì)206與有損導(dǎo)電介質(zhì)203共享邊界界面。

引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200c包括饋送網(wǎng)絡(luò)209，該饋送網(wǎng)絡(luò)209將激勵源212耦合到充電端子t1和補(bǔ)償端子t2。根據(jù)各種實(shí)施例，取決于在任何給定時刻施加到端子t1和t2的電壓，電荷q1和q2能施加于相應(yīng)充電和補(bǔ)償端子t1和t2上。i1是經(jīng)由端子引線在充電端子t1上饋送電荷q1的傳導(dǎo)電流，且i2是經(jīng)由端子引線在補(bǔ)償端子t2上饋送電荷q2的傳導(dǎo)電流。

根據(jù)圖12的實(shí)施例，充電端子t1位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上物理高度h1處，且補(bǔ)償端子t2沿著垂直軸z直接位于t1以下物理高度h2處，其中h2小于h1。傳輸結(jié)構(gòu)的高度h可以計算為h＝h1-h2。充電端子t1具有隔離的(或者自)電容c1，且補(bǔ)償端子t2具有隔離的(或者自)電容c2。互電容cm可取決于其間的距離而存在于端子t1和t2之間。在操作期間，取決于在任何給定時刻施加到充電端子t1和補(bǔ)償端子t2的電壓，電荷q1和q2分別施加在充電端子t1和補(bǔ)償端子t2上。

接下來參考圖13，示出了由圖12的充電端子t1和補(bǔ)償端子t2上的升高的電荷產(chǎn)生的效果的射線光學(xué)解釋。利用升高到射線在大于如由線163圖示的漢克爾相交點(diǎn)121的距離處以布魯斯特角與有損導(dǎo)電介質(zhì)相交的高度的充電端子t1，補(bǔ)償端子t2可以用于通過補(bǔ)償增加的高度而調(diào)整hte。補(bǔ)償端子t2的效果是減小引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的電有效高度(或者有效地提升有損介質(zhì)界面)，使得在漢克爾相交距離處的波傾斜在布魯斯特角，如線166圖示的。

總有效高度可以寫為與充電端子t1相關(guān)聯(lián)的上部有效高度(hue)和與補(bǔ)償端子t2相關(guān)聯(lián)的下部有效高度(hle)的疊加，使得：

其中φu是施加到上部充電端子t1的相位延遲，φl是施加到下部補(bǔ)償端子t2的相位延遲，β＝2π/λp是來自等式(35)的傳播因數(shù)，hp是充電端子t1的物理高度且hd是補(bǔ)償端子t2的物理高度。如果考慮額外的引線長度，則可以通過將充電端子引線長度z加到充電端子t1的物理高度hp和將補(bǔ)償端子引線長度y加到補(bǔ)償端子t2的物理高度hd來說明它們，如下所示：

下部有效高度可以用于調(diào)整總有效高度(hte)以等于圖5a的復(fù)數(shù)有效高度(heff)。

等式(85)或者(86)可以用于確定補(bǔ)償端子t2的下部盤的物理高度和饋送端子的相位角，以獲得在漢克爾相交距離處的所需波傾斜。例如，等式(86)可以重寫為作為補(bǔ)償端子高度(hd)的函數(shù)施加到充電端子t1的相移，以給出：

為了確定補(bǔ)償端子t2的定位，可以使用上述關(guān)系。首先，總有效高度(hte)是上部充電端子t1的復(fù)數(shù)有效高度(hue)和下部補(bǔ)償端子t2的復(fù)數(shù)有效高度(hle)的疊加，如等式(86)表示的。之后，入射角的正切可以幾何地表示為：

其等于波傾斜的定義，w。最終，給定所需漢克爾相交距離rx，可以調(diào)整hte以使得入射射線的波傾斜匹配在漢克爾相交點(diǎn)121處的復(fù)數(shù)布魯斯特角。這可以通過調(diào)整hp、φu和/或hd實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的實(shí)例的上下文中討論時，這些概念可以更好地理解。參考圖14，示出了包括沿著實(shí)質(zhì)上與由有損導(dǎo)電介質(zhì)203表示的平面正交的垂直軸z定位的上部充電端子t1(例如，在高度ht的球)和下部補(bǔ)償端子t2(例如，在高度hd的盤)的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200d的實(shí)例的圖形表示。在操作期間，取決于在任何給定時刻施加到端子t1和t2的電壓，電荷q1和q2分別施加在充電端子t1和補(bǔ)償端子t2上。

ac源212用作充電端子t1的激勵源，其通過包括比如螺旋線圈的線圈215的饋送網(wǎng)絡(luò)209耦合到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200d。ac源212可以通過抽頭227連接在線圈215的下部兩端，如圖14所示，或者可以通過主線圈的方式電感地耦合到線圈215。線圈215可以在第一端耦合到地樁218并在第二段耦合到充電端子t1。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以使用在線圈215的第二端處的抽頭224調(diào)整到充電端子t1的連接。補(bǔ)償端子t2位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，地或者大地)以上并實(shí)質(zhì)上與其平行，且通過耦合到線圈215的抽頭致能。位于線圈215和地樁218之間的電流計236可以用于提供在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭的基底處的電流(i0)的幅度的指示。替代地，可以在耦合到地樁218的導(dǎo)體周圍使用電流鉗以獲得電流(i0)的幅度的指示。

在圖14的實(shí)例中，線圈215在第一端耦合到地樁218，并經(jīng)由垂直饋線導(dǎo)體221在第二端耦合到充電端子t1。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以使用在線圈215的第二端處的抽頭224調(diào)整到充電端子t1的連接，如圖14所示。線圈215可以通過在線圈215的下部的抽頭227由ac源212以操作頻率致能。在其它實(shí)現(xiàn)中，ac源212可以通過主線圈電感地耦合到線圈215。補(bǔ)償端子t2通過耦合到線圈215的抽頭233致能。位于線圈215和地樁218之間的電流計236可以用于提供在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200d的基底處的電流的幅度的指示。替代的，可以在耦合到地樁218的導(dǎo)體周圍使用電流鉗，以獲得電流的幅度的指示。補(bǔ)償端子t2位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，地)以上并實(shí)質(zhì)上與其平行。

在圖14的實(shí)例中，位于線圈215上的到充電端子t1的連接在用于補(bǔ)償端子t2的抽頭223的連接點(diǎn)以上。這種調(diào)整允許增大的電壓(且因此更高的電荷q1)施加到上部充電端子t1。在其它實(shí)施例中，充電端子t1和補(bǔ)償端子t2的連接點(diǎn)可以反向?？梢哉{(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭220d的總有效高度(hte)以激勵具有在漢克爾相交距離rx處的引導(dǎo)表面波傾斜的電場。漢克爾相交距離也可以通過對于-jγρ令等式(20b)和(21)的幅度相等，并求解如圖4所示的rx而求出。折射率(n)、復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b和ψi,b)、波傾斜(|w|e^jψ)和復(fù)數(shù)有效高度(heff＝hpe^jφ)可以相對于上面的等式(41)-(44)確定。

利用所選的充電端子t1配置，可以確定球面直徑(或者有效球面直徑)。例如，如果充電端子t1不配置為球面，則端子配置可以建模為具有有效球面直徑的球面電容?？梢赃x擇充電端子t1的大小以提供用于施加在端子上的電荷q1的足夠大的表面?？偟膩碚f，期望使得充電端子t1盡可能大。充電端子t1的大小應(yīng)該足夠大以避免周圍空氣的電離，這可能導(dǎo)致充電端子周圍的放電或者火花。為了減小充電端子t1上的綁定電荷的量，提供用于啟動引導(dǎo)表面波的充電端子t1上的自由電荷的期望提升應(yīng)該是有損導(dǎo)電介質(zhì)(例如，大地)以上的有效球面直徑的至少4-5倍。補(bǔ)償端子t2可以用于調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200d的總有效高度(hte)，以激勵具有在rx處的引導(dǎo)表面波傾斜的電場。補(bǔ)償端子t2可以在hd＝ht-hp處位于充電端子t1以下，其中ht是充電端子t1的總物理高度。對于固定的補(bǔ)償端子t2的位置和施加到上部充電端子t1的相位延遲φu，施加到下部補(bǔ)償端子t2的相位延遲φl可以使用等式(86)的關(guān)系來確定，以使得：

在替代實(shí)施例中，補(bǔ)償端子t2可以位于高度hd處，其中im{φl}＝0。這在圖15a中圖形地示出，圖15a分別示出φu的虛數(shù)和實(shí)數(shù)部分的繪圖172和175。補(bǔ)償端子t2位于高度hd處，其中im{φu}＝0，如繪圖172圖形地圖示的。在該固定高度，可以從re{φu}確定線圈相位φu，如繪圖175圖形地圖示的。

對于耦合到線圈215的ac源212(例如，在50ω點(diǎn)以最大化耦合)，可以調(diào)整抽頭233的位置以用于補(bǔ)償端子t2與在操作頻率的線圈的至少一部分的并行諧振。圖15b示出了圖14的總的電氣關(guān)聯(lián)(hookup)的示意性圖，其中v1是通過抽頭227從ac源212施加到線圈215的下部部分的電壓，v2是供應(yīng)到上部充電端子t1的抽頭224處的電壓，且v3是通過抽頭233施加到下部補(bǔ)償端子t2的電壓。電阻rp和rd分別表示充電端子t1和補(bǔ)償端子t2的地返回電阻。充電端子t1和補(bǔ)償端子t2可以配置為球面、圓柱、環(huán)面、環(huán)、罩或者電容結(jié)構(gòu)的任何其他組合。可以選擇充電端子t1和補(bǔ)償端子t2的大小以提供在端子上施加的電荷q1和q2的足夠大的表面?？偟膩碚f，需要使得充電端子t1盡可能大。充電端子t1的大小應(yīng)該足夠大以避免周圍空氣的電離，這可導(dǎo)致充電端子周圍的放電或者火花。充電端子t1和補(bǔ)償端子t2的自電容cp和cd例如可以分別使用等式(24)確定。

如在圖15b中看到的，由線圈215的電感的至少一部分、補(bǔ)償端子t2的自電容cd和與補(bǔ)償端子t2相關(guān)聯(lián)的地返回電阻rd形成諧振電路?？梢酝ㄟ^調(diào)整施加到補(bǔ)償端子t2的電壓v3(例如，通過調(diào)整線圈215上的抽頭233位置)或者通過調(diào)整補(bǔ)償端子t2的高度和/或大小以調(diào)整cd，來建立并行諧振?？梢哉{(diào)整線圈抽頭233的位置以用于并行諧振，這將導(dǎo)致通過地樁218和通過電流計236的地電流達(dá)到最大點(diǎn)。在已經(jīng)建立補(bǔ)償端子t2的并行諧振之后，可以調(diào)整ac源212的抽頭227的位置到線圈215上的50ω點(diǎn)。

來自線圈215的電壓v2可以施加到充電端子t1，且可以調(diào)整抽頭224的位置以使得總有效高度(hte)的相位(φ)近似地等于在漢克爾相交距離(rx)處的引導(dǎo)表面波傾斜(wrx)的角度。可以調(diào)整線圈抽頭224的位置直到到達(dá)該操作點(diǎn)為止，這導(dǎo)致通過電流計236的地電流增大到最大。在這點(diǎn)，由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200d激勵的產(chǎn)生的場實(shí)質(zhì)上模式匹配到有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，導(dǎo)致沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面的引導(dǎo)表面波的啟動。這可以通過測量沿著從引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200延伸的徑向的場強(qiáng)來確認(rèn)。

可以通過充電端子t1的附加和/或通過抽頭224施加到充電端子t1的電壓的調(diào)整，來改變包括補(bǔ)償端子t2的電路的諧振。雖然調(diào)整補(bǔ)償端子電路用于諧振幫助充電端子連接的后續(xù)調(diào)整，但是不必建立在漢克爾相交距離(rx)處的引導(dǎo)表面波傾斜(wrx)?？梢赃M(jìn)一步調(diào)整該系統(tǒng)，以通過迭代地調(diào)整ac源212的抽頭227的位置以在線圈215上的50ω點(diǎn)、和調(diào)整抽頭233的位置以最大化通過電流計236的地電流，來改進(jìn)耦合。當(dāng)調(diào)整抽頭227和233的位置時，或者當(dāng)其他組件附加到線圈215時，包括補(bǔ)償端子t2的電路的諧振可以漂移。

在其它實(shí)現(xiàn)中，來自線圈215的電壓v2可以施加到充電端子t1，且可以調(diào)整抽頭233的位置，以使得總有效高度(hte)的相位(φ)近似地等于在rx處的引導(dǎo)表面波傾斜的角度(ψ)?？梢哉{(diào)整線圈抽頭224的位置，直到達(dá)到操作點(diǎn)為止，這導(dǎo)致通過電流計236的地電流實(shí)質(zhì)上達(dá)到最大。產(chǎn)生的場實(shí)質(zhì)上模式匹配到有損導(dǎo)電介質(zhì)203上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，且沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面啟動引導(dǎo)表面波。這可以通過測量沿著從引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200延伸的徑向的場強(qiáng)來確認(rèn)?？梢赃M(jìn)一步調(diào)整該系統(tǒng)，以通過迭代地調(diào)整ac源212的抽頭227的位置在線圈215上的50ω點(diǎn)，并調(diào)整抽頭224和/或223的位置以最大化通過電流計236的地電流，來改進(jìn)耦合。

回頭參考圖12，可以控制引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的操作，以調(diào)整用于與引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200相關(guān)聯(lián)的操作條件的變化。例如，探頭控制系統(tǒng)230可以用于控制饋送網(wǎng)絡(luò)209和/或充電端子t1和/或補(bǔ)償端子t2的定位，以控制引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的操作。操作條件可以包括，但是不限于有損導(dǎo)電介質(zhì)203的特性(例如，電導(dǎo)率σ和相對介電常數(shù)εr)的變化、場強(qiáng)的變化和/或引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭20的負(fù)載的變化。如可以從等式(41)-(44)看到的，可以通過例如由天氣條件導(dǎo)致的土壤電導(dǎo)率和介電常數(shù)的改變，影響折射率(n)、復(fù)數(shù)布魯斯特角(θi,b和ψi,b)、波傾斜(|w|e^jψ)和復(fù)數(shù)有效高度(heff＝hpe^jφ)。

例如電導(dǎo)率測量探頭、介電常數(shù)傳感器、地參數(shù)計、場計、電流監(jiān)視器和/或負(fù)載接收器之類的儀器可以用于監(jiān)控操作條件的改變，并將關(guān)于當(dāng)前操作條件的信息提供給探頭控制系統(tǒng)230。探頭控制系統(tǒng)230然后可以對引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200做出一個或多個調(diào)整，以維持引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的特定操作條件。例如，當(dāng)濕度和溫度改變時，土壤的電導(dǎo)率也將改變。電導(dǎo)率測量探頭和/或介電常數(shù)傳感器可以位于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200周圍的多個位置。通常，期望對于該操作頻率在漢克爾相交距離rx處或其周圍監(jiān)控電導(dǎo)率和/或介電常數(shù)。電導(dǎo)率測量探頭和/或介電常數(shù)傳感器可以位于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200周圍的多個位置(例如，每個象限中)。

然后參考圖16，示出了包括沿著垂直軸z布置的充電端子t1和充電端子t2的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的實(shí)例。引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e設(shè)置在組成區(qū)域1的有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上。另外，第二介質(zhì)206共享與有損導(dǎo)電介質(zhì)203的邊界界面，并組成區(qū)域2。充電端子t1和t2位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上。充電端子t1位于高度h1處，且充電端子t2沿著垂直軸z直接位于t1以下高度h2處，其中h2小于h1。由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e表示的傳輸結(jié)構(gòu)的高度h是h＝h1–h2。引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e包括將激勵源212耦合到充電端子t1和t2的饋送網(wǎng)絡(luò)209。

充電端子t1和/或t2包括可以保持電荷的導(dǎo)電物質(zhì)(mass)，該導(dǎo)電物質(zhì)可以被調(diào)整大小以保持盡可能多的電荷。充電端子t1具有自電容c1，且充電端子t2具有自電容c2，其可以使用例如等式(24)確定。由于將充電端子t1直接放置在充電端子t2以上，所以在充電端子t1和t2之間創(chuàng)建互電容cm。注意到充電端子t1和t2不需要是相同的，而是每個可以具有單獨(dú)的大小和形狀，且可以包括不同導(dǎo)電物質(zhì)。最終，由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e啟動的引導(dǎo)表面波的場強(qiáng)與端子t1上的電荷量成正比。電荷q1又與和充電端子t1相關(guān)聯(lián)的自電容c1成比例，因?yàn)閝1＝c1v，其中v是在充電端子t1上施加的電壓。

當(dāng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整以在預(yù)定義操作頻率操作時，引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e生成沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面的引導(dǎo)表面波。激勵源212可以以施加到引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e以激勵該結(jié)構(gòu)的預(yù)定義頻率生成電能。當(dāng)由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e生成的電磁場實(shí)質(zhì)上與有損導(dǎo)電介質(zhì)203模式匹配時，該電磁場實(shí)質(zhì)上合成在復(fù)數(shù)布魯斯特角入射的波前，導(dǎo)致很少或者沒有反射。因此，表面波導(dǎo)探頭200e不產(chǎn)生輻射波，但是沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面啟動引導(dǎo)表面行波。來自激勵源的能量可以作為zenneck表面電流傳送到位于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的有效傳輸范圍內(nèi)的一個或多個接收器。

人們可以確定有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上的徑向zenneck表面電流jρ(ρ)的漸近線是j1(ρ)趨近和j2(ρ)遠(yuǎn)離，其中：

趨近(ρ<λ/8):

遠(yuǎn)離(ρ>＞λ/8):

其中i1是在第一充電端子t1上饋送電荷q1的傳導(dǎo)電流，且i2是在第二充電端子t2上饋送電荷q2的傳導(dǎo)電流。上部充電端子t1上的電荷q1由q1＝c1v1確定，其中c1是充電端子t1的隔離電容。注意到，對于由給出的上述j1存在第三分量，其符合leontovich邊界條件且是由第一充電端子q1上的提升的振蕩電荷的準(zhǔn)靜態(tài)場泵送的有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的徑向電流貢獻(xiàn)。量zρ＝j(luò)ωμo/γe是有損導(dǎo)電介質(zhì)的徑向阻抗，其中γe＝(jωμ1σ1-ω²μ1ε1)^1/2。

表示由等式(90)和(91)提出的徑向電流趨近和遠(yuǎn)離的漸近線是復(fù)數(shù)量。根據(jù)各種實(shí)施例，合成物理表面電流j(ρ))以在幅度和相位上盡可能接近地匹配電流漸近線。就是說，趨近|j(ρ)|是對|j1|的正切，且遠(yuǎn)離|j(ρ)|是對|j2|的正切。此外，根據(jù)各種實(shí)施例，j(ρ)的相位應(yīng)該從j1趨近的相位變換為j2遠(yuǎn)離的相位。

為了在傳輸?shù)牡攸c(diǎn)匹配引導(dǎo)表面波模式以啟動引導(dǎo)表面波，表面電流|j2|遠(yuǎn)離的相位應(yīng)該不同于表面電流|j1|趨近的相位，該不同是與對應(yīng)的傳播相位加上大約45度或者225度的常數(shù)。這是因?yàn)閷τ?imgfile="bda0001290835850000385.gif"wi="73"he="63"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>存在兩個根，一個在π/4附近且一個在5π/4附近。適當(dāng)調(diào)整的合成徑向表面電流是：

注意到這與等式(17)一致。通過麥克斯韋方程，這種j(ρ)表面電流自動創(chuàng)建符合以下的場：

因此，對于要匹配的引導(dǎo)表面波模式的表面電流|j2|遠(yuǎn)離和表面電流|j1|趨近之間的相位差是由于與等式(1)-(3)一致的、等式(93)-(95)中的漢克爾函數(shù)的特性。認(rèn)識到以下方面是重要的：由等式(1)-(6)和(17)以及等式(92)-(95)表示的場具有綁定到有損界面的傳輸線模式的性質(zhì)，而不是與地波傳播相關(guān)聯(lián)的輻射場。

為了獲得在給定位置處的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的給定設(shè)計的適當(dāng)?shù)碾妷悍群拖辔?，可以使用迭代方案。特別地，可以考慮到端子t1和t2的饋送電流、充電端子t1和t2上的電荷以及有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的它們的鏡像，來執(zhí)行引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的給定激勵和配置的分析，以便確定生成的徑向表面電流密度?？梢缘貓?zhí)行該處理，直到基于所需參數(shù)確定給定引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的最優(yōu)配置和激勵為止。為了幫助確定給定引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e是否以最優(yōu)級別操作，可以基于在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的位置處的區(qū)域1的電導(dǎo)率(σ1)和區(qū)域1的介電常數(shù)(ε1)的值，使用等式(1)-(12)，來生成引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103(圖1)。這種引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103可以提供操作的基準(zhǔn)，以使得測量的場強(qiáng)可以與由引導(dǎo)場強(qiáng)曲線103指示的幅度比較，以確定是否已經(jīng)達(dá)成最優(yōu)傳輸。

為了達(dá)成最優(yōu)條件，可以調(diào)整與引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e相關(guān)聯(lián)的各種參數(shù)?？梢愿淖円哉{(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的一個參數(shù)是充電端子t1和/或t2之一或兩者相對于有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面的高度。另外，還可以調(diào)整充電端子t1和t2之間的距離或者間距。這樣做時，如可以理解的，人們可以最小化或者按照別的方式更改充電端子t1和t2與有損導(dǎo)電介質(zhì)203之間的互電容cm或者任何綁定電容。還可以調(diào)整各個充電端子t1和/或t2的大小。通過改變充電端子t1和/或t2的大小，如可以理解的，人們將改變各個自電容c1和/或c2和互電容cm。

此外，可以調(diào)整的另一參數(shù)是與引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e相關(guān)聯(lián)的饋送網(wǎng)絡(luò)209。這可以通過調(diào)整組成饋送網(wǎng)絡(luò)209的電感和/或電容性電抗的大小來實(shí)現(xiàn)。例如，在這種電感性電抗包括線圈時，可以調(diào)整這種線圈上的匝數(shù)。最終，可以做出饋送網(wǎng)絡(luò)209的調(diào)整以更改饋送網(wǎng)絡(luò)209的電長度，由此影響充電端子t1和t2上的電壓幅度和相位。

注意到，如可以理解的，通過做出各種調(diào)整所執(zhí)行的傳輸?shù)牡梢酝ㄟ^使用計算機(jī)模型或者通過調(diào)整物理結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。通過做出上述調(diào)整，人們可以創(chuàng)建近似在上述等式(90)和(91)中指定的引導(dǎo)表面波模式的相同電流j(ρ)的對應(yīng)的“趨近”表面電流j1和“遠(yuǎn)離”表面電流j2。這樣做時，產(chǎn)生的電磁場將實(shí)質(zhì)上或者近似地模式匹配到有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上的引導(dǎo)表面波模式。

雖然在圖16的實(shí)例中沒有示出，但是可以控制引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的操作，以對于與引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200相關(guān)聯(lián)的操作條件的變化進(jìn)行調(diào)整。例如，圖12中示出的探頭控制系統(tǒng)230可以用于控制饋送網(wǎng)絡(luò)290和/或充電端子t1和/或t2的定位和/或大小，以控制引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的操作。操作條件可以包括，但是不限于有損導(dǎo)電介質(zhì)203的特性變化(例如，電導(dǎo)率σ和相對介電常數(shù)εr)、場強(qiáng)的變化和/或引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的負(fù)載的變化。

現(xiàn)在參考圖17，示出了圖16的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200e的實(shí)例，在這里表示為引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f。引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f包括沿著實(shí)質(zhì)上與由有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)表示的平面正交的垂直軸z定位的充電端子t1和t2。第二介質(zhì)206在有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上。充電端子t1具有自電容c1，且充電端子t2具有自電容c2。在操作期間，取決于在任何給定時刻施加到充電端子t1和t2的電壓，電荷q1和q2分別施加在充電端子t1和t2上。取決于其間的距離，充電端子t1和t2之間可存在互電容cm。另外，取決于各個充電端子t1和t2相對于有損導(dǎo)電介質(zhì)203的高度，在各個充電端子t1和t2與有損導(dǎo)電介質(zhì)203之間可存在綁定電容。

引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f包括饋送網(wǎng)絡(luò)209，該饋送網(wǎng)絡(luò)209包括電感性阻抗，該電感性阻抗包括具有耦合到充電端子t1和t2中相應(yīng)的一個的一對引線的線圈l1a。在一個實(shí)施例中，指定線圈l1a具有引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f的操作頻率處的波長一半(1/2)的電長度。

雖然將線圈l1a的電長度指定為在操作頻率的波長的近似二分之一(1/2)，但是可以理解可以指定線圈l1a具有在其他值的電長度。根據(jù)一個實(shí)施例，線圈l1a具有近似在操作頻率的波長的二分之一的電長度的事實(shí)提供在充電端子t1和t2上創(chuàng)建最大電壓差分的優(yōu)勢。但是，當(dāng)調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f以獲得引導(dǎo)表面波模式的最優(yōu)激勵時，線圈l1a的長度或者直徑可以增大或者減小。線圈長度的調(diào)整可以通過位于線圈的一端或者兩端的抽頭提供。在其它實(shí)施例中，這可以是指定電感性阻抗以具有顯著小于或者大于在引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f的操作頻率的波長的1/2的電長度的情況。

激勵源212可以通過磁耦合的方式耦合到饋送網(wǎng)絡(luò)209。特別地，激勵源212耦合到線圈lp，線圈lp電感地耦合到線圈l1a的線圈lp。這可以通過鏈路耦合、分接線圈、可變電抗或者可以理解的其它耦合方法達(dá)成。為此，線圈lp用作初級線圈，且線圈l1a用作次級線圈，如可以理解的。

為了對于所需引導(dǎo)表面波的傳輸調(diào)整引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200f，可以相對于有損導(dǎo)電介質(zhì)203和相對于彼此更改各個充電端子t1和t2的高度。此外，可以更改充電端子t1和t2的大小。另外，可以通過添加或者去除匝、或者通過改變線圈l1a的一些其他維度，來更改線圈l1a的大小。線圈l1a還可以包括用于調(diào)整如圖17所示的電長度的一個或多個抽頭。也可以調(diào)整連接到充電端子t1或者t2的抽頭的位置。

接下來參考圖18a、圖18b、圖18c和圖19，示出了用于使用無線功率傳送系統(tǒng)中的表面引導(dǎo)波的一般接收電路的實(shí)例。圖18a和圖18b-圖18c分別包括線性探頭303和調(diào)諧的諧振器306。圖19是根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的磁線圈309。根據(jù)各種實(shí)施例，可以采用線性探頭303、調(diào)諧的諧振器306和磁線圈309中的每一個，以接收根據(jù)各種實(shí)施例以有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上的引導(dǎo)表面波的形式發(fā)送的功率。如上所述，在一個實(shí)施例中，有損導(dǎo)電介質(zhì)203包括陸地介質(zhì)(或者大地)。

通過特別參考圖18a，在線性探頭303的輸出端312處的開路端子電壓取決于線性探頭303的有效高度。為此，端子點(diǎn)電壓可以計算為：

其中einc是以伏特每米為單位的在線性探頭303上感應(yīng)的入射電場的強(qiáng)度，dl是沿著線性探頭303的方向上的積分元素，且he是線性探頭303的有效高度。電氣負(fù)載315通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)318耦合到輸出端312。

當(dāng)線性探頭303經(jīng)歷如上所述的引導(dǎo)表面波時，在輸出端312兩端生成電壓，該電壓可以通過共軛阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)318施加到電氣負(fù)載315，如情況可能的。為了促進(jìn)功率到電氣負(fù)載315的流動，電氣負(fù)載315應(yīng)該實(shí)質(zhì)上與線性探頭303阻抗匹配，如以下將要描述的。

參考圖18b，擁有等于引導(dǎo)表面波的波傾斜的相移的地電流激勵線圈306a包括在有損導(dǎo)電介質(zhì)203上方的升高(或者懸掛)的充電端子tr。充電端子tr具有自電容cr。另外，取決于充電端子tr在有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上的高度，還可能在充電端子tr和有損導(dǎo)電介質(zhì)203之間存在綁定電容(未示出)。綁定電容應(yīng)該優(yōu)選地盡可能最小化，盡管這不是在每個情況下完全必要的。

調(diào)諧的諧振器306a還包括包含具有相移φ的線圈lr的接收器網(wǎng)絡(luò)。線圈lr的一端耦合到充電端子tr，且線圈lr的另一端耦合到有損導(dǎo)電介質(zhì)203。接收器網(wǎng)絡(luò)可以包括將線圈lr耦合到充電端子tr的垂直供應(yīng)線導(dǎo)體。為此，線圈lr(其也可以被稱為調(diào)諧的諧振器lr-cr)包括串行調(diào)整的諧振器，因?yàn)槌潆姸俗觕r和線圈lr串行設(shè)置?？梢酝ㄟ^改變充電端子tr的大小和/或高度、和/或調(diào)整線圈lr的大小，來調(diào)整線圈lr的相位延遲，以使得該結(jié)構(gòu)的相位φ實(shí)質(zhì)上等于波傾斜的角度ψ的角度。還可以例如通過改變導(dǎo)體的長度，來調(diào)整垂直供應(yīng)線的相位延遲。

例如，由自電容cr表示的電抗被計算為1/jωcr。注意到，該結(jié)構(gòu)306a的總電容還可以包括充電端子tr和有損導(dǎo)電介質(zhì)203之間的電容，其中該結(jié)構(gòu)306a的總電容可以從自電容cr和任何綁定電容兩者計算，如可以理解的那樣。根據(jù)一個實(shí)施例，充電端子tr可以被升高到一高度，從而實(shí)質(zhì)上減小或者消除任何綁定電容。可以從充電端子tr和有損導(dǎo)電介質(zhì)203之間的電容測量來確定綁定電容的存在，如先前討論的。

由分立元件線圈lr表示的電感性電抗可以計算為jωl，其中l(wèi)是線圈lr的集中元件電感。如果線圈lr是分布元件，則其等效端點(diǎn)電感性電抗可以通過傳統(tǒng)方案確定。為調(diào)諧該結(jié)構(gòu)306a，人們可以做出調(diào)整以使得為了模式匹配到操作頻率的表面波導(dǎo)的目的，相位延遲等于波傾斜。在該情況下，可以認(rèn)為接收結(jié)構(gòu)與表面波導(dǎo)“模式匹配”。該結(jié)構(gòu)周圍的變壓器鏈路和/或阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)324可以插入在探頭和電氣負(fù)載327之間，以將功率耦合到負(fù)載。在探頭端子321和電氣負(fù)載327之間插入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)324可以影響用于到電氣負(fù)載327的最大電力傳送的共軛匹配條件。

當(dāng)在操作頻率的表面電流的存在下放置時，功率將從表面引導(dǎo)波傳遞到電氣負(fù)載327。為此，電氣負(fù)載327可以通過磁耦合、電容耦合或者導(dǎo)電(直接分接)耦合的方式，耦合到該結(jié)構(gòu)306a。耦合網(wǎng)絡(luò)的元件可以是集中組件或者分布元件，如可以理解的那樣。

在圖18b所示的實(shí)施例中，采用磁耦合，其中線圈ls相對于用作變壓器初級的線圈lr位于次級。如可以理解的，線圈ls可以通過在同一鐵芯結(jié)構(gòu)周圍幾何地纏繞它并調(diào)整耦合的磁通量，來鏈路耦合到線圈lr。另外，雖然接收結(jié)構(gòu)306a包括串行調(diào)諧的諧振器，但是還可以使用適當(dāng)相位延遲的并行調(diào)諧的諧振器或者甚至分布元件諧振器。

雖然浸入電磁場中的接收結(jié)構(gòu)可以耦合來自場的能量，但是可以理解的是通過最大化耦合，極化匹配的結(jié)構(gòu)最好地工作，且應(yīng)該遵守用于到波導(dǎo)模式的探頭耦合的現(xiàn)有規(guī)則。例如，te20(橫向電氣模式)波導(dǎo)探頭對于從以te20模式激勵的傳統(tǒng)波導(dǎo)提取能量可能是最優(yōu)的。類似地，在這些情況下，可以對于耦合來自表面引導(dǎo)波的功率優(yōu)化模式匹配和相位匹配的接收結(jié)構(gòu)。由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200在有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上激勵的引導(dǎo)表面波可以考慮為開波導(dǎo)的波導(dǎo)模式。排除波導(dǎo)損耗，可以完全恢復(fù)源能量。有用的接收結(jié)構(gòu)可以是耦合的e場、耦合的h場或者激勵的表面電流。

可以調(diào)整接收結(jié)構(gòu)以基于在接收結(jié)構(gòu)附近的有損導(dǎo)電介質(zhì)203的局部特性增大或者最大化與引導(dǎo)表面波的耦合。為實(shí)現(xiàn)此，可以調(diào)整接收結(jié)構(gòu)的相位延遲(φ)以匹配在接收結(jié)構(gòu)處的表面行波的波傾斜的角度(ψ)。如果適當(dāng)?shù)嘏渲?，則可以調(diào)諧該接收結(jié)構(gòu)以用于相對于在復(fù)數(shù)深度z＝-d/2處的完美導(dǎo)電鏡像地平面的諧振。

例如，考慮包括圖18b的調(diào)諧的諧振器306a的接收結(jié)構(gòu)，包括線圈lr和在線圈lr和充電端子tr之間連接的垂直供應(yīng)線。對于位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上定義高度的充電端子tr，線圈lr和垂直供應(yīng)線的總相移φ可以與在調(diào)諧的諧振器306a處的波傾斜的角度(ψ)匹配。從等式(22)，可以看到波傾斜漸進(jìn)地通過：

其中εr包括相對介電常數(shù)，且σ1是在接收結(jié)構(gòu)的位置處的有損導(dǎo)電介質(zhì)203的電導(dǎo)率，εo是自由空間的介電常數(shù)，且ω＝2πf，其中f是激勵的頻率。因此，可以從等式(97)確定波傾斜角度(ψ)。

調(diào)諧的諧振器306a的總相移(φ＝θc+θy)包括通過線圈lr的相位延遲(θc)和垂直供應(yīng)線的相位延遲(θy)兩者。沿著垂直供應(yīng)線的導(dǎo)體長度lw的空間相位延遲可以由θy＝βwlw給出，其中βw是垂直供應(yīng)線導(dǎo)體的傳播相位常數(shù)。由于線圈(或者螺旋延遲線)的相位延遲是θc＝βplc，其中l(wèi)c是物理常數(shù)且傳播因數(shù)是：

其中vf是該結(jié)構(gòu)上的速率因數(shù)，λ0是在供應(yīng)頻率的波長，且λp是從速率因數(shù)vf產(chǎn)生的傳播波長?？梢哉{(diào)整一個或兩個相位延遲(θc+θy)以將相移φ與波傾斜的角度(ψ)匹配。例如，可以在圖18b的線圈lr上調(diào)整抽頭位置以調(diào)整線圈相位延遲(θc)以將總相移與波傾斜角匹配(φ＝ψ)。例如，線圈的位置可以通過抽頭連接旁路，如圖18b所示。垂直供應(yīng)線導(dǎo)體也可以經(jīng)由抽頭連接到線圈lr，可以調(diào)整其在線圈上的位置以將總相移與波傾斜角度匹配。

一旦已經(jīng)調(diào)整調(diào)諧的諧振器306a的相位延遲(φ)，就可以調(diào)整充電端子tr的阻抗以調(diào)諧為相對于在復(fù)數(shù)深度z＝-d/2處的完美導(dǎo)電鏡像地平面諧振。這可以通過調(diào)整充電端子t1的電容實(shí)現(xiàn)，而不改變線圈lr和垂直供應(yīng)線的行波相位延遲。該調(diào)整類似于相對于圖9a和圖9b描述的調(diào)整。

“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中到復(fù)數(shù)鏡像平面的阻抗由下式給定：

zin＝rin+jxin＝zotanh(jβo(d/2))，(99)

其中對于大地以上的垂直極化源，復(fù)數(shù)鏡像平面的深度可以由下式給出：

其中μ1是有損導(dǎo)電介質(zhì)203的介電常數(shù)，且ε1＝εrεo。

在調(diào)諧的諧振器306a的基底，“向上看”到接收結(jié)構(gòu)中的阻抗是z↑＝zbase，如圖9a所示。其中端子阻抗是：

其中cr是充電端子tr的自電容，“向上看”到調(diào)諧的諧振器306a的垂直供應(yīng)線導(dǎo)體中的阻抗由下式給定：

且“向上看”到調(diào)諧的諧振器306a的線圈lr中的阻抗由下式給定：

通過匹配“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的電抗分量(xin)與“向上看”到調(diào)諧的諧振器306a中的電抗分量(xbase)，可以最大化到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式中的耦合。

接下來參考圖18c，示出了不在接收結(jié)構(gòu)的頂部包括充電端子tr的調(diào)諧的諧振器306b的實(shí)例。在該實(shí)施例中，調(diào)諧的諧振器306b不包括在線圈lr和充電端子tr之間耦合的垂直供應(yīng)線。因此，調(diào)諧的諧振器306b的總相移(φ)僅包括通過線圈lr的相位延遲(θc)。如對于圖18b的調(diào)諧的諧振器306a那樣，可以調(diào)整線圈相位延遲θc以匹配從等式(97)確定的波傾斜的角度(ψ)，這導(dǎo)致φ＝ψ。雖然對于耦合到表面波導(dǎo)模式中的接收結(jié)構(gòu)功率提取是可能的，但是難以調(diào)整接收結(jié)構(gòu)以最大化與引導(dǎo)表面波的耦合而沒有由充電端子tr提供的可變電抗性負(fù)載。

參考圖18d，示出了圖示調(diào)整接收結(jié)構(gòu)以實(shí)質(zhì)上模式匹配有損導(dǎo)電介質(zhì)203的表面上的引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的實(shí)例的流程圖180。在181開始，如果接收結(jié)構(gòu)包括充電端子tr(例如，圖18b的調(diào)諧的諧振器306a的充電端子)，則在184，充電端子tr位于有損導(dǎo)電介質(zhì)203以上的定義高度處。因?yàn)橐呀?jīng)由引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200建立了表面引導(dǎo)波，所以充電端子tr的物理高度(hp)可以低于有效高度?？梢赃x擇物理高度以減小或者最小化充電端子tr上的綁定電荷(例如，充電端子的球面直徑的四倍)。如果接收結(jié)構(gòu)不包括充電端子tr(例如，圖18c的調(diào)諧的諧振器306b的充電端子)，則流程進(jìn)行到187。

在187，接收結(jié)構(gòu)的電相位延遲φ匹配由有損導(dǎo)電介質(zhì)203的局部特性定義的復(fù)數(shù)波傾斜角ψ?？梢哉{(diào)整螺旋線圈的相位延遲(θc)和/或垂直供應(yīng)線的相位延遲(θy)以使得φ等于波傾斜(w)的角度(ψ)?？梢詮牡仁?86)確定波傾斜的角度(ψ)。然后電相位φ可以匹配波傾斜的角度。例如，可以通過改變線圈lr的幾何參數(shù)和/或垂直供應(yīng)線導(dǎo)體的長度(或者高度)來調(diào)整電相位延遲φ＝θc+θy。

接下來在190，可以調(diào)諧充電端子tr的負(fù)載阻抗以諧振調(diào)諧的諧振器306a的等效鏡像平面模式。接收結(jié)構(gòu)以下的導(dǎo)電鏡像地平面139(圖9a)的深度(d/2)可以使用等式(100)和可以本地測量的在接收結(jié)構(gòu)處的有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)的值確定。使用復(fù)數(shù)深度，在鏡像地平面139和有損導(dǎo)電介質(zhì)203的物理邊界136(圖9a)之間的相移(θd)可以使用θd＝βod/2確定。然后可以使用等式(99)確定“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的阻抗(zin)。可以考慮該諧振關(guān)系以最大化與引導(dǎo)表面波的耦合。

基于線圈lr的調(diào)整的參數(shù)和垂直供應(yīng)線導(dǎo)體的長度，可以確定速率因數(shù)、相位延遲、以及線圈lr和垂直供應(yīng)線的阻抗。另外，可以例如使用等式(24)確定充電端子tr的自電容(cr)。可以使用等式(98)確定線圈lr的傳播因數(shù)(βp)，且可以使用等式(49)確定垂直供應(yīng)線的傳播相位常數(shù)(βw)。使用自電容、以及線圈lr和垂直供應(yīng)線的確定的值，可以使用等式(101)、(102)和(103)確定“向上看”到線圈lr中的調(diào)諧的諧振器306a的阻抗(zbase)。

圖9a的等效鏡像平面模型應(yīng)用于圖9b的調(diào)諧的諧振器306a?？梢酝ㄟ^調(diào)整充電端子tr的負(fù)載阻抗zr以使得zbase的電抗分量xbase抵消zin的電抗分量xin，或者xbase+xin＝0，來調(diào)諧調(diào)諧的諧振器306a。因此，“向上看”到調(diào)諧的諧振器306a的線圈中的在物理邊界136(圖9a)處的阻抗是“向下看”到有損導(dǎo)電介質(zhì)203中的在物理邊界136處的阻抗的共軛。可以通過改變充電端子tr的電容(cr)來調(diào)整負(fù)載阻抗zr，而不改變由充電端子tr看到的電相位延遲φ＝θc+θy?？梢圆捎玫桨竵碚{(diào)諧負(fù)載阻抗zr，以用于等效鏡像平面模型相對于導(dǎo)電鏡像地平面139的諧振。以該方式，可以改進(jìn)和/或最大化沿著有損導(dǎo)電介質(zhì)203(例如，大地)的表面的電場到引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式的耦合。

參考圖19，磁線圈309包括通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)333耦合到電氣負(fù)載336的接收電路。為了促進(jìn)來自引導(dǎo)表面波的電能的接收和/或提取，磁線圈309可以定位以使得引導(dǎo)表面波的磁通量通過穿過磁線圈309，由此在磁線圈309中感應(yīng)電流，并在其輸出端330產(chǎn)生端點(diǎn)電壓。耦合到單匝線圈的引導(dǎo)表面波的磁通量由下式表示：

其中是耦合的磁通量，μr是磁線圈309的鐵芯的有效相對介電常數(shù)，μo是自由空間的介電常數(shù)，是入射磁場強(qiáng)矢量，是與匝的橫截面正交的單位矢量，且acs是每個環(huán)路圍繞的區(qū)域。對于用于到在磁線圈309的橫截面上均勻的入射磁場的最大耦合而定向的n匝磁線圈309，在磁線圈309的輸出端330處出現(xiàn)的開路感應(yīng)電壓是：

其中變量如上定義。磁線圈309可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波頻率，作為分布諧振器或者外部電容器跨接其輸出端330，如可能的情況，且然后通過共軛阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)333阻抗匹配到外部電氣負(fù)載336。

假定由磁線圈309和電氣負(fù)載336表示的產(chǎn)生的電路被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)333共軛阻抗匹配，則可以采用磁線圈309中感應(yīng)的電流以最優(yōu)地對電氣負(fù)載336供電。由磁線圈309表示的接收電路提供的優(yōu)點(diǎn)在于它不必須物理地連接到地。

參考圖18a、圖18b、圖18c和圖19，由線性探頭303、模式匹配結(jié)構(gòu)306和磁線圈309表示的接收電路的每個促進(jìn)接收從上面描述的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的任何一個實(shí)施例發(fā)送的電能。為此，接收的能量可以用于經(jīng)由共軛匹配網(wǎng)絡(luò)向電氣負(fù)載315/327/336供應(yīng)功率，如可以理解的。這與可以在接收器中接收的以輻射電磁場的形式發(fā)送的信號形成對比。這種信號具有非常低的可用功率，且這種信號的接收器不加載發(fā)射器。

使用上面描述的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200生成的當(dāng)前引導(dǎo)表面波的特性還在于由線性探頭303、模式匹配結(jié)構(gòu)306和磁線圈309表示的接收電路將加載應(yīng)用于引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的激勵源212(例如，圖3、圖12和16)，由此生成這種接收電路經(jīng)歷的引導(dǎo)表面波。這反映由上面描述的給定引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200生成的引導(dǎo)表面波包括傳輸線模式的事實(shí)。通過對比的方式,驅(qū)動生成輻射電磁波的輻射天線的功率源未由接收器加載，而無論采用的接收器的數(shù)目如何。

因此，與一個或多個引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200和以線性探頭303、調(diào)諧的模式匹配結(jié)構(gòu)306和/或磁線圈309的形式的一個或多個接收電路一起，可以組成無線分布系統(tǒng)。給定使用如以上提出的引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200的引導(dǎo)表面波的傳輸距離取決于頻率，則可能在寬區(qū)域上甚至全球地實(shí)現(xiàn)無線功率分布。

現(xiàn)在廣泛地研究的傳統(tǒng)的無線功率傳輸/分布系統(tǒng)包括來自輻射場的“能量收獲”以及耦合到電感或者電抗近場的傳感器。相反地，該無線功率系統(tǒng)不浪費(fèi)以輻射的形式的功率，輻射如果不截取則永遠(yuǎn)丟失。本公開的無線功率系統(tǒng)也不限于傳統(tǒng)的互電抗耦合近場系統(tǒng)那樣的極短距離。在這里公開的無線功率系統(tǒng)探頭耦合到新穎的表面引導(dǎo)傳輸線模式，其等效于通過波導(dǎo)傳遞功率到負(fù)載、或者傳遞功率到直接連線到遠(yuǎn)程功率發(fā)生器的負(fù)載。不考慮維持傳輸場強(qiáng)需要的功率加上在表面波導(dǎo)中耗散的功率(這在極低頻率相對于傳統(tǒng)的在60hz的高壓電源線的傳輸損失是無關(guān)緊要的)，所有發(fā)生器功率僅到達(dá)期望的電氣負(fù)載。當(dāng)電氣負(fù)載需要終止時，源功率生成相對空閑。

接下來參考圖20a-圖20e，示出了參考后續(xù)討論使用的各種示意性符號的實(shí)例。通過特別參考圖20a，示出了表示引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200a、200b、200c、200e、200d或者200f中的任何一個；或者其任何變形的符號。在下面的圖和討論中，該符號的敘述將稱為引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭p。為了在下面討論中的簡單起見，對引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭p的任何參考是對引導(dǎo)表面波導(dǎo)探頭200a、200b、200c、200e、200d或者200f中的任何一個或者其變形的參考。

類似地，參考圖20b，示出了表示可以包括線性探頭303(圖18a)、調(diào)諧的諧振器306(圖18b-18c)或者磁線圈309(圖19)中的任何一個的引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)的符號。在下面的附圖和討論中，該符號的敘述將稱為引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)r。為了在下面討論中的簡單起見，對引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)r的任何參考是對線性探頭303、調(diào)諧的諧振器306或者磁線圈309中的任何一個或者其變形的參考。

進(jìn)一步，參考圖20c，示出了特別地表示線性探頭303(圖18a)的符號。在下面的附圖和討論中，該符號的敘述將稱為引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)rp。為了在下面討論中的簡單起見，對引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)rp的任何參考是對線性探頭303或者其變形的參考。

另外，參考圖20d，示出了特別地表示調(diào)諧的諧振器306(圖18b-圖18c)的符號。在下面的附圖和討論中，該符號的敘述將稱為引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)rr。為了在下面討論中的簡單起見，對引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)rr的任何參考是對調(diào)諧的諧振器306或者其變形的參考。

另外，參考圖20e，示出了特別地表示磁線圈309(圖19)的符號。在下面的附圖和討論中，該符號的敘述將稱為引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)rm。為了在下面討論中的簡單起見，對引導(dǎo)表面波接收結(jié)構(gòu)rm的任何參考是對磁線圈309或者其變形的參考。

參考圖21a，根據(jù)在此中描述的一個實(shí)施例，示出了引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可包括，例如，沿垂直軸布置的升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2。在圖21a所示的實(shí)施例中，升高的充電端子t1被放置在下部補(bǔ)償端子t2的上方。升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2可以以各種配置布置。

升高的充電端子t1在一端耦合到線圈403，并且線圈403的另一端經(jīng)由地樁409耦合到地406。在本公開中，對線圈403的一端的參考可以指線圈403上的多個抽頭連接中的一個上的有效端點(diǎn)，用于發(fā)射或接收引導(dǎo)表面波。升高的充電端子t1可以經(jīng)由抽頭(或其它適合的)連接412耦合到線圈403。在一個實(shí)施例中，線圈403以垂直取向位于補(bǔ)償端子t2下方，盡管補(bǔ)償端子t2和線圈403的相對位置在實(shí)施例中可以變化。

圖21a中的實(shí)施例還包括隔離電路415，該隔離電路415在抽頭連接418處耦合到線圈403并且耦合到地406。隔離電路415用作一個或多個頻率或頻率范圍的短路。在這個意義上，隔離電路415可以電性地旁路一些頻率的線圈403的一部分。隔離電路的一些非限制性示例可以包括隔離器、帶通濾波器、帶阻濾波器或用于隔離目的的一些其它電路。下部補(bǔ)償端子t2耦合到隔離電路421，并且隔離電路421經(jīng)由抽頭連接424耦合到線圈403。到線圈403的抽頭連接424可以設(shè)置在線圈上的多個位置中的一個位置。在圖21a所示的實(shí)施例中，線圈403經(jīng)由地樁409與地406耦合，然而，各種替代方法可用于實(shí)現(xiàn)線圈403的有效地406。

如圖21a所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可以包括耦合到隔離電路428并耦合到地406的電源427。隔離電路428經(jīng)由抽頭連接430耦合到線圈403。電源427的一些非限制實(shí)例可以包括放大器、振蕩器、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、功率逆變器或者將直流(dc)電壓轉(zhuǎn)換為交流(ac)電壓的一些其它裝置。

引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可以耦合到電負(fù)載433。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可以通過電感耦合、電容耦合或?qū)щ?直接抽頭)耦合連接到電負(fù)載433。如圖21a所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400感應(yīng)耦合到電負(fù)載433。作為一個非限制性實(shí)例，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可以耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436，其包括次級線圈lx和電容器cx。具體地，線圈403感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的次級線圈lx。如圖21a的實(shí)施例所示，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436形成二階lc電路。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被布置成建立共軛阻抗匹配，使得最大功率將被傳送到電負(fù)載433。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的輸出可以耦合到變壓器438。變壓器438耦合到整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器438。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以直接耦合到整流器439。整流器電路439可以被配置為單相或多相布置。對于每個布置，整流器電路439可以被配置為半波或全波結(jié)構(gòu)。整流器電路439的輸出可以直接耦合到電壓調(diào)節(jié)電路442。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器或一些其它適合的電壓調(diào)節(jié)電路。電壓調(diào)節(jié)電路442可以為電負(fù)載433提供一系列不同的dc電壓和電流。另外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以耦合到電源427。

在一些實(shí)施例中，可以省略整流器電路439和電壓調(diào)節(jié)電路442。在這樣的實(shí)施例中，變壓器438的輸出耦合到ac-ac轉(zhuǎn)換器，其將來自變壓器438的ac功率的頻率轉(zhuǎn)換成期望的頻率以進(jìn)行傳輸。ac-ac轉(zhuǎn)換器又耦合到隔離電路428。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400的各種部件的操作的一般描述。首先，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可以通過包括傳輸電路的元件以引導(dǎo)表面波的形式傳輸能量。如圖21a所示，傳輸電路可以包括升高的充電端子t1、補(bǔ)償端子t2、線圈403、隔離電路421、電源427、隔離電路428和地406。

如圖21a所示，電源427用作升高的充電端子t1的激勵源。電源427可以提供在圖21a中表示為fa的第一頻率的ac電壓，其通過抽頭連接430連接到線圈403的下部。隔離電路428提供用于電源427的濾波器以防止頻率干擾。當(dāng)ac電壓向上穿過線圈403時，ac電壓增加。隨著升高的充電端子耦合到線圈403，向升高的充電端子提供增加的電壓。還通過與線圈403的抽頭連接424給補(bǔ)償端子t2提供增加的電壓。補(bǔ)償端子t2的抽頭連接424可以在線圈403處被調(diào)整，使其在地406表面上基本上模式匹配于引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，如上所述。隔離電路421使得傳輸電路能夠旁路線圈403的一部分。隔離電路421還將其它不期望的頻率從到達(dá)補(bǔ)償端子t2進(jìn)行濾波，例如與接收電路相關(guān)的頻率。當(dāng)所得到的場與引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式基本上模式匹配時，引導(dǎo)表面波沿著地406的表面發(fā)射，如上所述。

另外，如圖21a所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400可以被配置為以在圖21a中表示為fb的第二頻率接收被引導(dǎo)的表面波，其與以第一頻率傳輸?shù)囊龑?dǎo)表面波同時進(jìn)行。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400的部分可被配置為調(diào)諧諧振器。如圖21a所示，調(diào)諧諧振器的接收電路可以包括升高的充電端子t1、線圈403、隔離電路415和地406。隔離電路415可以使接收電路以第二頻率調(diào)諧。隔離電路415將作為短路在接收頻率處穿過線圈403的一部分。此外，隔離電路415濾除不期望的頻率，例如與傳輸電路相關(guān)的那些頻率。具體地，隔離電路415可以被配置為僅通過在圖21a中表示為fb的第二頻率。為此，隔離電路415被配置為使第二頻率通過，并且隔離電路421被配置為使第一頻率通過。通過調(diào)節(jié)線圈403的尺寸，接收電路可以被調(diào)諧到第二頻率。線圈403的尺寸可以通過調(diào)節(jié)隔離電路415沿著線圈403的抽頭連接418來改變，使得接收電路在接收頻率處的無功阻抗基本上消除。

通過經(jīng)由抽頭連接418耦合到線圈403的隔離電路415，調(diào)諧諧振器的接收電路將以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收功率。接收電路可以耦合到電負(fù)載433以提供功率。在圖21a所示的實(shí)施例中，接收電路感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波的第二頻率。以這種方式，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以尋求向電負(fù)載433提供最大的功率傳輸。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436還可以用于濾除后來的功率級的輸入干擾。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向變壓器438提供ac電壓。變壓器438可以調(diào)整ac電壓的電平以準(zhǔn)備整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向整流器439提供ac電壓。整流器439可以從變壓器438接收ac電壓，或直接從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436接收。整流器電路439將ac電壓轉(zhuǎn)換成dc“波紋”電壓。電路組件的各種配置可用于將ac電壓轉(zhuǎn)換為dc“波紋”電壓。一些非限制性實(shí)例可以包括以半波或全波配置實(shí)現(xiàn)的單相或多相整流器。例如，單相、半波整流器電路濾除ac電壓正弦波輸入的負(fù)極性曲線，并提供ac電壓正弦波的正曲線作為輸出。該輸出提供dc電壓的“波紋”波形。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括電容器，該電容器可用于減小“波紋”和/或平滑波形。

如圖21a所示，電壓調(diào)節(jié)電路442耦合到整流器電路439以為電負(fù)載433提供電流和電壓。電負(fù)載433可以具有不同的電流和電壓要求。電壓調(diào)節(jié)電路可以被配置為調(diào)節(jié)dc電壓，以確保dc電壓對于電負(fù)載433處于適當(dāng)?shù)拇笮?。在一些?shí)施例中，從引導(dǎo)表面波接收的所有功率被提供給電負(fù)載433。在該實(shí)施例中，電源427可以獨(dú)立于接收電路。

或者，電壓調(diào)節(jié)電路442可以向電源427提供所有接收的功率以進(jìn)行重傳，其中電源427包括功率逆變器。此外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以將接收的功率提供給電源427，其將接收的功率與可用于電源427的其他功率組合。例如，電壓調(diào)節(jié)電路442可以向dc電動機(jī)提供dc功率，并且dc電動機(jī)可以驅(qū)動ac發(fā)電機(jī)。ac發(fā)電機(jī)可以配置為電源427，以最終提供ac電壓到線圈403的下部。

下面參考圖21b，示出了配置有ac-ac轉(zhuǎn)換器的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器450的實(shí)例。在一些方面，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器450可以包括與上面參考圖21a中所示實(shí)施例所述類似的元件。

另外，圖21b中所示的實(shí)施例包括變壓器438，變壓器438耦合到用于ac功率的電負(fù)載433。此外，變壓器438的輸出耦合到ac-ac轉(zhuǎn)換器454，ac-ac轉(zhuǎn)換器454將來自變壓器438的ac功率的頻率轉(zhuǎn)換為期望的頻率以進(jìn)行傳輸。ac-ac轉(zhuǎn)換器454可以包括被配置為將ac功率轉(zhuǎn)換為dc功率，然后將dc功率轉(zhuǎn)換為ac功率的組件。ac-ac轉(zhuǎn)換器454又耦合到隔離電路428。因此，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器450可以被配置為用ac功率為電負(fù)載433供電并且使用ac-ac轉(zhuǎn)換器454以期望的傳輸頻率施加ac功率到線圈403。

接下來參考圖22，示出了依賴于補(bǔ)償端子t2作為接收電路的一部分的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500的實(shí)例。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500可以包括線圈403，其在一端經(jīng)由抽頭連接503耦合到升高的充電端子t1，并且在另一端經(jīng)由地樁409耦合到地406。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500還可以包括位于升高的充電端子t1下方的補(bǔ)償端子t2。補(bǔ)償端子t2和升高的充電端子t1沿著垂直軸布置。接收電路可以包括隔離電路506、補(bǔ)償端子t2、線圈403和地406。傳輸電路可以包括隔離電路509、升高的充電端子t1、補(bǔ)償端子t2、地406、電源427、隔離電路428和線圈403。

引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500還包括耦合到隔離電路428的電源427，隔離電路428又通過抽頭連接512耦合到線圈403。電源427還經(jīng)由地樁409耦合到地406。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500耦合到電負(fù)載433。如圖22所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500感應(yīng)耦合到電負(fù)載433。作為一個非限制性實(shí)例，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500可以耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436包括次級線圈lx和電容器cx。具體地，線圈403感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的次級線圈lx。在圖22所示的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436形成二階lc電路。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被布置成建立共軛阻抗匹配，使得最大功率將被傳送到電負(fù)載433。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的輸出可以耦合到變壓器438。變壓器438耦合到整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器438。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以直接耦合到整流器439。整流器電路439可以被配置為單相或多相布置。對于每個布置，整流器電路439可以被配置為半波或全波結(jié)構(gòu)。整流器電路439的輸出可以直接耦合到電壓調(diào)節(jié)電路442。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器或一些其它合適的電壓調(diào)節(jié)電路。電壓調(diào)節(jié)電路442可以為電負(fù)載433提供一系列不同的dc電壓和電流。另外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以耦合到電源427。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500的各種部件的操作的一般描述。如上所述，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500可以通過包括傳輸電路的元件以引導(dǎo)表面波的形式傳輸能量。如圖22所示，傳輸電路可以包括升高的充電端子t1、線圈403、隔離電路509、補(bǔ)償端子t2、隔離電路428、電源427和地406。補(bǔ)償端子t2位于線圈403的上方和升高的充電端子t1的下方。傳輸電路還包括耦合到補(bǔ)償端子t2的隔離電路509，并且隔離電路509還經(jīng)由抽頭連接2110耦合到線圈403。電源427耦合到隔離電路428，隔離電路428又在抽頭連接512處耦合到線圈403。電源427還耦合到地406。

如圖22所示，電源427用作升高的充電端子t1的激勵源。電源427可以通過抽頭連接512將第一頻率的ac電壓提供給線圈403的下部。

當(dāng)ac電壓向上穿過線圈403時，ac電壓增加。隨著與線圈403耦合的升高的充電端子t1，向升高的充電端子t1提供增加的電壓。還通過與線圈403的抽頭連接521向補(bǔ)償端子t2提供增加的電壓。補(bǔ)償端子t2的抽頭連接521可以在線圈403處被調(diào)整，使其在地406表面上基本上模式匹配于引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，如上所述。隔離電路509用作線圈403的一部分用作在圖22中表示為fa的期望頻率的短路。以期望頻率提供的ac電壓從抽頭連接512行進(jìn)到抽頭連接521，最終到達(dá)補(bǔ)償端子t2。當(dāng)所得到的場與引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式基本上模式匹配時，引導(dǎo)表面波沿著地406的表面發(fā)射，如上所述。以不同的方式觀察，隔離電路509用作短路，使得留在電路中的線圈403的相關(guān)部分為饋送網(wǎng)絡(luò)提供導(dǎo)致與波傾斜角度(ψ)匹配的相位延遲(φ)，該波傾斜角度與如上所述的發(fā)射器/接收器附近的有損傳導(dǎo)介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)關(guān)聯(lián)。

另外，如圖22所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500可以被配置為以補(bǔ)償端子t2作為接收電路的部分同時地以在不同頻率上的引導(dǎo)表面波的傳輸來接收引導(dǎo)表面波。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500的部分可以被配置為調(diào)諧諧振器。如圖22所示，調(diào)諧諧振器的接收電路包括耦合到隔離電路506的補(bǔ)償端子t2，并且隔離電路506也在抽頭連接507處耦合到線圈403。線圈403經(jīng)由地樁409耦合到地406。隔離電路506可以使接收電路以第二頻率調(diào)諧。隔離電路506將以接收頻率在線圈403的一部分上作為短路。通過調(diào)整線圈403的尺寸可以將接收電路調(diào)諧到第二頻率。通過調(diào)節(jié)隔離電路506沿著線圈403的抽頭連接507可以改變線圈403的尺寸，使得接收電路在接收頻率處的無功阻抗基本上被消除。此外，隔離電路509用作短路，使得留在電路中的線圈403的相關(guān)部分提供與波傾斜角度(ψ)匹配的相位延遲(φ)，該波傾斜角度與如上所述的發(fā)射器/接收器附近的有損傳導(dǎo)介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)關(guān)聯(lián)。

如上所述，通過隔離電路506經(jīng)由抽頭連接507耦合到線圈403，調(diào)諧諧振器的接收電路將以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收功率。接收電路可以耦合到電負(fù)載433以提供功率。在圖22所示的實(shí)施例中，接收電路感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波的第二頻率。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以尋求提供對電負(fù)載433的最大功率傳輸和/或最小化或消除引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器500中的反射。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向變壓器438提供ac電壓。變壓器438可以調(diào)整ac電壓的電平以準(zhǔn)備整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器438。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436將ac電壓提供給整流器電路439。整流器電路439可以從變壓器438或直接從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436接收ac電壓。整流器電路439將ac電壓轉(zhuǎn)換為dc“波紋”電壓。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括可用于減小“波紋”和/或平滑波形的電容器。如圖22所示的電壓調(diào)節(jié)電路442耦合到整流器電路439以為電負(fù)載433提供電流和電壓。電負(fù)載433可以具有不同的電流和電壓要求。在一些實(shí)施例中，從表面導(dǎo)波接收的所有功率都被提供給電負(fù)載433。電壓調(diào)節(jié)電路442可以被配置為向電負(fù)載433輸出各種dc電壓。在該實(shí)施例中，電源427從接收器電路獨(dú)立。

或者，電壓調(diào)節(jié)電路442可以向電源427提供所有接收的功率以進(jìn)行重發(fā)，其中電源427包括功率逆變器。此外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以向電源427提供接收功率，電源427將將接收功率與可用于電源427的其他功率組合。此外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以向電動機(jī)-發(fā)電機(jī)對提供接收功率以產(chǎn)生要發(fā)送的信號。

接下來參考圖23，示出了被配置為幅度調(diào)制(am)中繼器的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600的實(shí)例。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以包括例如沿垂直軸布置的升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2。在圖23所示的實(shí)施例中，升高的充電端子t1被放置在下部補(bǔ)償端子t2的上方。升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2可以以各種配置布置。升高的充電端子t1可以經(jīng)由抽頭連接603耦合到線圈403。

升高的充電端子t1在線圈403的一端耦合到線圈403，并且線圈403的另一端經(jīng)由地樁409與地406連接。在圖23所示的實(shí)施例中，線圈403經(jīng)由地樁409耦接到地406，然而，各種替代方法可用于實(shí)現(xiàn)線圈403的有效地406。下部補(bǔ)償端子t2耦合到隔離電路421，隔離電路421經(jīng)由抽頭連接606耦合到線圈403。到線圈403的抽頭連接606可以設(shè)置在線圈403上的多個位置中的一個位置上。圖23中的實(shí)施例，還包括在抽頭連接609處耦合到線圈403的隔離電路415，并且隔離電路415耦合到地406。隔離電路415用作一個或多個頻率或頻率范圍的短路。在這個意義上，隔離電路可以旁路線圈403的部分頻率。

引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以耦合到幅度調(diào)制電路。如圖23所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以耦合到包括次級線圈lx和電容器cx的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。具體地，線圈403感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的次級線圈lx。在圖23所示的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436形成二階lc電路。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被布置成建立共軛阻抗匹配，使得最大功率將被傳送到幅度調(diào)制電路。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以連接到解調(diào)電路615。解調(diào)電路225耦合到信號調(diào)節(jié)放大器618，信號調(diào)節(jié)放大器618又耦合到調(diào)制電路621。調(diào)制電路621耦合到載波信號發(fā)生器624和功率放大器627。功率放大器627耦合到隔離電路428。隔離電路428通過抽頭連接630耦合到線圈403。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600的各種部件的操作的一般描述。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以被配置為幅度調(diào)制中繼器。如上所述，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以以第一頻率接收am信號，該am信號以第二頻率調(diào)制，并且作為引導(dǎo)表面波通過包括傳輸電路的元件重新傳輸。此外，可以采用超出am傳輸?shù)钠渌愋偷恼{(diào)制，可以包括例如頻率調(diào)制、頻移鍵控、分組調(diào)制和其他調(diào)制技術(shù)。

如圖23所示，傳輸電路包括在抽頭連接603處耦合到線圈403的升高的充電端子t1，并且線圈403的另一端耦合到地406。功率放大器627耦合到隔離電路428，隔離電路428又在抽頭連接630處耦合到線圈403的下部。補(bǔ)償端子t2耦合到隔離電路421，并且隔離電路421通過抽頭連接606耦合到線圈403。

如圖23所示，調(diào)制信號在抽頭連接630處被提供給線圈403。隔離電路428濾除不期望的頻率，例如與接收電路相關(guān)的頻率。調(diào)制電壓隨著其向上通過線圈403而增加。隨著升高的充電端子t1耦合到線圈403，向升高的充電端子t1提供增加的電壓。增加的電壓還通過經(jīng)由隔離電路421與線圈403的抽頭連接606提供給補(bǔ)償端子t2。可以在線圈403處調(diào)整補(bǔ)償端子t2的抽頭連接606，以在地406的表面上基本上模式匹配于引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，如上所述。隔離電路421用作線圈403的一部分用作在圖23中表示為fa的期望頻率的短路。以期望頻率提供的調(diào)制電壓從抽頭連接630行進(jìn)到抽頭連接606，并最終到達(dá)補(bǔ)償端子t2。當(dāng)所得到的場與引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式基本上模式匹配時，引導(dǎo)表面波沿著地406的表面發(fā)射，如上所述。以不同的方式觀察，隔離電路421用作短路，使得留著在電路中的線圈403的相關(guān)部分為饋送網(wǎng)絡(luò)提供導(dǎo)致與波傾斜角度(ψ)匹配的相位延遲(φ)，該波傾斜角度與如上所述的發(fā)射器/接收器附近的有損傳導(dǎo)介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)關(guān)聯(lián)。

另外，如圖23所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以被配置為與以第一頻率的引導(dǎo)表面波的傳輸同時地以第二頻率接收體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的am信號。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400的部分可被配置為調(diào)諧諧振器。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600的接收器電路可以被配置為接收體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的am信號。如圖23所示，調(diào)諧諧振器的接收電路包括在抽頭連接603處耦合到線圈403的一端的升高的充電端子t1。線圈403的另一端經(jīng)由抽頭連接609耦合到隔離電路415。隔離電路415有效地耦合到地406。隔離電路415可使接收電路能夠以第二頻率進(jìn)行調(diào)諧。隔離電路415可以用作以接收頻率穿過線圈403的一部分的短路。通過調(diào)整線圈403的尺寸可以將接收電路調(diào)諧到第二頻率。線圈403的尺寸可以通過調(diào)節(jié)沿著線圈403的隔離電路415的抽頭連接609來改變，使得接收電路在接收頻率處的無功阻抗基本上消除。此外，隔離電路415用作短路，使得留在電路中的線圈403的相關(guān)部分提供與波傾斜角度(ψ)匹配的相位延遲(φ)，該波傾斜角度與如上所述的發(fā)射器/接收器附近的有損傳導(dǎo)介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)關(guān)聯(lián)。

通過隔離電路415經(jīng)由抽頭連接609耦合到線圈403，調(diào)諧諧振器的接收電路可以以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收以引導(dǎo)表面波形式體現(xiàn)的am信號。此外，接收電路耦合到幅度調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路可以被配置為對所接收的am信號進(jìn)行解調(diào)和調(diào)制。接收電路以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收am信號。接收電路感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波的第二頻率。以這種方式，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以尋求提供am信號對幅度調(diào)制電路的最大功率傳輸。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436還可以用于濾除后來的信號級的輸入干擾。

am信號被提供給解調(diào)電路615。在一個實(shí)施例中，解調(diào)電路615具有高輸入阻抗。解調(diào)電路615被配置為從由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436提供的am信號中提取信息承載信號。也就是說，解調(diào)電路615被配置為獲取傳輸?shù)脑夹盘?。解調(diào)電路615可以被配置為包絡(luò)檢測器電路、產(chǎn)品檢測器電路或者作為其他解調(diào)電路。解調(diào)電路615可以包括用于調(diào)節(jié)原始信號的低通濾波器。原始信號隨后被信號調(diào)節(jié)放大器618放大。接下來，將原始信號提供給調(diào)制電路621。調(diào)制電路621將原始信號與由載波信號發(fā)生器624提供的預(yù)定載波相組合。調(diào)制電路621的輸出是通過功率放大器627放大的am信號。功率放大器627的輸出在抽頭連接630處被施加到線圈403。為此，調(diào)制電路621的輸出通過以上描述的傳輸電路傳輸。換句話說，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以被配置為以一個頻率接收以接收電路中的引導(dǎo)表面波體現(xiàn)的am信號，并且以另一個頻率通過傳輸電路重傳am信號。因此，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器600可以作為am信號中繼器工作。此外，應(yīng)當(dāng)注意，如上所述，除了am傳輸之外，可以采用其他類型的調(diào)制，例如頻率調(diào)制、頻移鍵控、分組調(diào)制和其他調(diào)制技術(shù)。

參考圖24，根據(jù)在此所述的一個實(shí)施例，示出了作為幅度調(diào)制中繼器工作的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器，并向幅度調(diào)制(am)中繼器的組件提供功率的實(shí)例。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650可以包括例如沿垂直軸布置的升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2。在圖24所示的實(shí)施例中，升高的充電端子t1被放置在下部補(bǔ)償端子t2的上方。升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2可以以各種配置布置。升高的充電端子t1可以經(jīng)由抽頭連接603耦合到線圈403。

升高的充電端子t1在線圈403的一端上耦合到線圈403，并且線圈403的另一端經(jīng)由地樁409與地406連接。在圖24所示的實(shí)施例中，線圈403經(jīng)由地樁409與地406連接，然而，各種替代方法可用于實(shí)現(xiàn)線圈403的有效地406。下部補(bǔ)償端子t2耦合到隔離電路421，隔離電路421經(jīng)由抽頭連接606耦合到線圈403。到線圈403的抽頭連接606可以設(shè)置在線圈403上的多個位置中的一個位置上。圖24中的實(shí)施例還包括在抽頭連接609處耦合到線圈403并耦合到地406的隔離電路415。隔離電路415用作期望頻率的短路，并通過線圈403的期望頻帶。

引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650可以耦合到幅度調(diào)制電路。應(yīng)當(dāng)注意，雖然圖24的各種組件討論了幅度調(diào)制(am)，應(yīng)當(dāng)理解，可以采用超出am傳輸?shù)钠渌愋偷恼{(diào)制，例如頻率調(diào)制、頻移鍵控、分組調(diào)制和其他調(diào)制技術(shù)。

如圖24所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650可以耦合到包括次級線圈lx和電容器cx的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。具體地，線圈403感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的次級線圈lx。在圖24中的實(shí)施例示出，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436形成二階lc電路。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被布置成建立共軛阻抗匹配，使得最大功率將被傳送到幅度調(diào)制電路。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以連接到解調(diào)電路615。解調(diào)電路615耦合到信號調(diào)節(jié)放大器618。信號調(diào)節(jié)放大器618耦合到調(diào)制電路621。調(diào)制電路621耦合到載波信號發(fā)生器624和功率放大器627。功率放大器627耦合到隔離電路428。隔離電路428通過抽頭連接630耦合到線圈403。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的輸出也可以耦合到變壓器438，并且變壓器438耦合到整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器438。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以耦合到整流器439。整流器電路439可以被配置為單相或多相布置。對于每個布置，整流器電路439可以被配置為半波或全波結(jié)構(gòu)。整流器電路439的輸出可以直接耦合到電壓調(diào)節(jié)電路442。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器或一些其它合適的電壓調(diào)節(jié)電路。電壓調(diào)節(jié)電路442可以為電負(fù)載433提供一系列不同的直流(dc)電壓和電流。此外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以耦合到am解調(diào)電路615、信號調(diào)節(jié)放大器618、載波信號發(fā)生器624、調(diào)制電路621和功率放大器627。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650的各種部件的操作的一般描述。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650可被配置為作為幅度調(diào)制中繼器工作。圖24所示的實(shí)施例可以傳輸和接收與圖23中所描述的實(shí)施例類似的體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的am或其他調(diào)制信號。

另外，圖24所示的實(shí)施例還可以被配置為在第二頻率處從引導(dǎo)表面波接收功率，同時還重傳體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的am信號。例如，由接收電路接收的引導(dǎo)表面波可以被提供給阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436接收體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的am信號。引導(dǎo)表面波的功率被提供給變壓器438。變壓器438可以調(diào)整ac電壓的水平以準(zhǔn)備整流器439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向整流器439提供ac電壓。整流器439可以從變壓器438接收ac電壓、或直接從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436接收。整流器電路439將ac電壓轉(zhuǎn)換成dc“波紋”電壓。電路組件的各種配置可用于將ac電壓轉(zhuǎn)換為dc“波紋”電壓。一些非限制性實(shí)例可以包括以半波或全波配置實(shí)現(xiàn)的單相或多相整流器。例如，單相半波整流器電路濾除ac電壓正弦波輸入的負(fù)極性曲線，并將ac電壓正弦波的正曲線作為輸出。該輸出提供dc電壓的“波紋”波形。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括電容器，該電容器可用于減小“波紋”和/或平滑波形。

如圖24所示，電壓調(diào)節(jié)電路442耦合到整流器電路439以為引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650的部件提供電流和電壓。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650的部件可以具有不同的電流和電壓要求。電壓調(diào)節(jié)電路442可以被配置為提供用于為引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器650的部件供電的期望的dc輸出電壓，如圖所示。

參考圖25，示出了具有多個線圈的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例。在該實(shí)施例中，每個線圈可以用于以單獨(dú)的頻率傳輸或接收引導(dǎo)表面波。如圖25所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700可以包括沿垂直軸布置的升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2。在圖25所示的實(shí)施例中，升高的充電端子t1被放置在下部補(bǔ)償端子t2的上方。升高的充電端子t1和下部補(bǔ)償端子t2可以以各種配置布置。

升高的充電端子t1耦合到雙工器703。雙工器703經(jīng)由抽頭連接耦合到線圈706和線圈709。線圈706通過抽頭連接712耦合到補(bǔ)償端子t2。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700還包括經(jīng)由抽頭連接715耦合到線圈706的電源427，并且電源427也經(jīng)由地樁409耦合到地406。

作為引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700的接收電路的一部分的線圈709可以耦合到電負(fù)載433。線圈709耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436包括次級線圈lx和電容器cx。具體地，線圈709感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的次級線圈lx。如圖25中的實(shí)施例所示，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436形成二階lc電路。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被布置成建立共軛阻抗匹配，使得最大功率將被傳送到電負(fù)載433。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436的輸出可以耦合到變壓器438。變壓器438耦合到整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器438，并且阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以耦合到整流器439。整流器電路439可以被配置為單相或多相布置。對于每個布置，整流器電路439可以被配置為半波或全波結(jié)構(gòu)。整流器電路439的輸出可以直接耦合到電壓調(diào)節(jié)電路442。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括但不限于線性穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器或一些其它合適的電壓調(diào)節(jié)電路。電壓調(diào)節(jié)電路442可以為電負(fù)載433提供一系列不同的直流(dc)電壓和電流。此外，電壓調(diào)節(jié)電路442可以耦合到電源427。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700的各種部件的操作的一般描述。如上所述，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700可以通過包括傳輸電路的元件以引導(dǎo)表面波的形式傳輸功率。如圖25所示，傳輸電路包括耦合到雙工器703的升高的充電端子t1。雙工器703耦合到線圈706。線圈403的另一端耦合到地406。補(bǔ)償端子t2經(jīng)由抽頭連接712耦合到線圈706。電源427經(jīng)由抽頭連接715耦合到線圈706，并且還耦合到地406。

如圖25所示，電源427用作升高的充電端子t1的激勵源。電源427可以通過抽頭連接715向線圈706的下部提供第一頻率的ac電壓。當(dāng)ac電壓向上穿過線圈706時，ac電壓增加。由于升高的充電端子t1經(jīng)由雙工器703耦合到線圈706，增加的電壓被提供到升高的充電端子t1。補(bǔ)償端子t2還通過線圈706的抽頭連接712而被提供增加的電壓。到補(bǔ)償端子t2的抽頭連接712可以在線圈706處被調(diào)節(jié)，以在地406的表面上基本上模式匹配引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式，如上所述。

雙工器703將與線圈706相關(guān)聯(lián)的頻率從與線圈708相關(guān)聯(lián)的頻率隔離。雙工器703允許線圈706和線圈709共享升高的充電端子t1。雙工器703提供隔離以使得頻率可以雙向行進(jìn)。換句話說，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700可以由于在雙工器處被隔離的頻率而同時發(fā)射和接收引導(dǎo)表面波。當(dāng)所得到的場與引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式基本上模式匹配時，引導(dǎo)表面波沿著地406的表面發(fā)射，如上所述。此外，留在電路中的線圈706的相關(guān)部分提供饋送網(wǎng)絡(luò)，其導(dǎo)致與波傾斜角度(ψ)匹配的相位延遲(φ)，該波傾斜角度與如上所述的發(fā)射器/接收器附近的有損傳導(dǎo)介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)布魯斯特入射角(θi,b)關(guān)聯(lián)。

另外，如圖25所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700可以被配置為以不同頻率的引導(dǎo)表面波的傳輸同時接收作為接收電路的一部分的線圈709的引導(dǎo)表面波。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器700的一部分可以被配置為調(diào)諧諧振器。如圖25所示，調(diào)諧諧振器的接收電路包括耦合到雙工器703的升高的充電端子t1，并且雙工器703也耦合到線圈709。線圈709經(jīng)由地樁409耦合到地406。接收電路可以通過調(diào)節(jié)線圈709的尺寸被調(diào)諧到第二頻率。調(diào)節(jié)線圈403的尺寸，使得接收頻率處的接收電路的無功阻抗基本上被消除。

如上所述，調(diào)諧諧振器的接收電路將以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收功率。接收電路可以耦合到電負(fù)載433以提供功率。在圖25所示的實(shí)施例中，接收電路感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波的第二頻率。以這種方式，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以尋求提供對電負(fù)載433的最大功率傳輸。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向變壓器438提供ac電壓。變壓器438可以調(diào)整ac電壓的電平以準(zhǔn)備整流器電路439。在一些實(shí)施例中，可以省略變壓器。在這樣的實(shí)施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向整流器439提供ac電壓。整流器439可以從變壓器438或直接從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436接收ac電壓。整流器電路439將ac電壓轉(zhuǎn)換成dc“波紋”電壓。電壓調(diào)節(jié)電路442可以包括可用于減小“波紋”和/或平滑波形的電容器。如圖25所述，電壓調(diào)節(jié)電路442耦合到整流器電路439為電負(fù)載433提供電流和電壓。

參考圖26a，示出了根據(jù)在此所述的一個實(shí)施例的沒有補(bǔ)償端子的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800的實(shí)例。所示出的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800是可以采用的各種不同類型的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的一個實(shí)例。在一些方面，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800可以包括與參照圖21a和21b中所示的實(shí)施例所描述的元件相似的元件。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800的各種部件的操作的一般描述。作為開始，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800可以通過包括傳輸電路的元件以引導(dǎo)表面波的形式傳輸能量。如圖26a所示，傳輸電路可以包括升高的充電端子t1、線圈403、隔離電路428、電源427和地406。盡管類似于圖21中的元件，圖26a中所示的實(shí)施例可以以沒有上述補(bǔ)償端子t2的引導(dǎo)表面波的形式傳輸能量。

如圖26a所示，電源427用作升高的充電端子t1的激勵源。電源427可以以在圖26a中表示為fa的第一頻率提供ac電壓，通過抽頭連接430到線圈403的下部。隔離電路428提供用于電源427的濾波器以防止頻率干擾。當(dāng)ac電壓向上穿過線圈403時，ac電壓增加。隨著與線圈403耦合的升高的充電端子t1，向升高的充電端子t1提供增加的電壓。當(dāng)所得到的場與引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式基本上模式匹配時，引導(dǎo)表面波沿著地406的表面發(fā)射，如上所述。

另外，如圖26a所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800可以被配置為以在圖26中表示為fb的第二頻率接收引導(dǎo)表面波，與第一頻率的引導(dǎo)表面波的傳輸同時進(jìn)行。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800的部分可以被配置為調(diào)諧諧振器。如圖26a所示，調(diào)諧諧振器的接收電路可以包括升高的充電端子t1、線圈403、隔離電路415和地406。

隔離電路415可使接收電路能夠以第二頻率進(jìn)行調(diào)諧。隔離電路415將以接收頻率在線圈403的一部分上作為短路。此外，隔離電路415濾除不期望的頻率，例如與傳輸電路相關(guān)的那些頻率。具體地，隔離電路415可以被配置為僅使在圖26a中表示為fb的第二頻率通過。為此，隔離電路415被配置為使第二頻率通過，并且隔離電路421被配置為使第一頻率通過?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)線圈403的尺寸將接收電路調(diào)諧到第二頻率。線圈403的尺寸可以通過調(diào)節(jié)隔離電路415沿著線圈403的抽頭連接418來改變，使得接收電路在接收頻率處的無功阻抗基本上消除。

通過經(jīng)由抽頭連接418耦合到線圈403的隔離電路415，調(diào)諧諧振器的接收電路將以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收功率。接收電路可以耦合到電負(fù)載433以提供功率。在圖21所示的實(shí)施例中，接收電路感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波的第二頻率。以這種方式，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以尋求向電負(fù)載433提供最大的功率傳輸。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436還可以用于濾除后來的功率級的輸入干擾。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436向變壓器438提供ac電壓。

隨后，類似于圖21中的實(shí)施例，ac電壓可以由變壓器438調(diào)節(jié)并施加到整流器電路439。整流器電路439將ac電壓轉(zhuǎn)換為dc“波紋”電壓。整流器的輸出被施加到電壓調(diào)節(jié)電路442。電壓調(diào)節(jié)電路442的輸出為電負(fù)載433提供調(diào)節(jié)的電壓和電流。在一些實(shí)施例中，電源427可以獨(dú)立于接收電路。在其他實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)電路442可以向電源427提供接收功率的一部分或全部用于重傳，如上所述。因此，可以構(gòu)造引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器800的各種實(shí)施例，而不需要補(bǔ)償端子t2來以第一頻率傳輸?shù)谝灰龑?dǎo)表面波并同時以第二頻率接收第二引導(dǎo)表面波。

接下來參考圖26b，示出了配置有ac-ac轉(zhuǎn)換器454并且沒有補(bǔ)償端子的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器850的實(shí)例。在一些方面，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器850可以包括與上面參考圖26a中所示實(shí)施例所描述的元件類似的元件。

另外，圖26b中所示的實(shí)施例包括耦合到用于ac功率的電負(fù)載433的變壓器438。此外，變壓器438的輸出耦合到ac-ac轉(zhuǎn)換器454，ac-ac轉(zhuǎn)換器454將來自變壓器438的ac功率的頻率轉(zhuǎn)換為期望的頻率以進(jìn)行傳輸。ac-ac轉(zhuǎn)換器454可以包括被配置為將ac功率轉(zhuǎn)換為dc功率，然后將dc功率轉(zhuǎn)換為ac功率的組件。ac-ac轉(zhuǎn)換器454又耦合到隔離電路428。因此，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器850可以被配置為通過ac功率為電負(fù)載433供電，并且使用ac-ac轉(zhuǎn)換器454以期望的傳輸頻率施加ac功率到線圈403。

參考圖27，根據(jù)在此所述的一個實(shí)施例，示出了被配置為沒有補(bǔ)償端子的幅度調(diào)制(am)中繼器的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900的實(shí)例。所示的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900是可以采用的各種不同類型的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的一個實(shí)例。在一些方面，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900可以包括與參照圖23中所示實(shí)施例所描述的元件類似的元件，如上所述。

接下來，提供對引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900的各種部件的操作的一般描述。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900可以被配置為沒有補(bǔ)償端子t2的幅度調(diào)制中繼器。為此，可以在am傳輸之外采用的其他類型的調(diào)制，可以包括例如頻率調(diào)制、頻移鍵控、分組調(diào)制和其他調(diào)制技術(shù)。

如上所述，引導(dǎo)表面波發(fā)射機(jī)/接收機(jī)900可以通過包括傳輸電路的元件來發(fā)射體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的幅度調(diào)制(am)信號。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在此將振幅調(diào)制的討論在在此中作為實(shí)例進(jìn)行闡述，并且可以采用其他類型的調(diào)制來進(jìn)行幅度調(diào)制，例如頻率調(diào)制、頻移鍵控、分組調(diào)制等調(diào)制技術(shù)。

如圖27所示，傳輸電路包括升高的充電端子t1、線圈403、隔離電路428、功率放大器627以及耦合到地406的線圈403的另一端。

如圖27所示，ac功率從功率放大器627在抽頭連接630處被提供給線圈403。隔離電路428濾除不期望的頻率，例如與接收電路相關(guān)的頻率。所提供的ac電壓以期望的頻率從抽頭連接630行進(jìn)到抽頭連接603，并最終到達(dá)升高的補(bǔ)償端子t1。ac電壓隨著向上行進(jìn)通過線圈403而增加。當(dāng)所得到的場與引導(dǎo)表面波導(dǎo)模式基本上模式匹配時，沿著地406的表面發(fā)射引導(dǎo)表面波，如上所述。

另外，如圖27所示，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900可以被配置為接收體現(xiàn)在第二頻率的引導(dǎo)表面波中的am信號同時地以第一頻率傳輸引導(dǎo)表面波。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400的部分可被配置為調(diào)諧諧振器。引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器400的接收電路可以被配置為接收體現(xiàn)在引導(dǎo)表面波中的am信號。如圖27所示，調(diào)諧諧振器的接收電路包括在抽頭連接603處耦合到線圈403的一端的升高的充電端子t1。線圈403的另一端通過抽頭連接609耦合到隔離電路415。隔離電路415有效地耦合到地406。隔離電路415可使得接收電路能夠以第二頻率進(jìn)行調(diào)諧。隔離電路415可以以接收頻率在線圈403的一部分上用作短路。通過調(diào)整線圈403的尺寸可以將接收電路調(diào)諧到第二頻率。線圈403的尺寸可以通過調(diào)節(jié)沿著線圈403的隔離電路415的抽頭連接609來改變，使得接收電路在接收頻率處的無功阻抗基本上消除。

通過經(jīng)由抽頭連接609耦合線圈403的隔離電路415，調(diào)諧諧振器的接收電路可以以第二頻率從引導(dǎo)表面波接收am信號。此外，接收電路如上所述耦合到幅度調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路可以被配置為對所接收的am信號執(zhí)行解調(diào)和調(diào)制。接收電路從在第二頻率接收到的引導(dǎo)表面波接收am信號。接收電路感應(yīng)耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以被調(diào)諧到引導(dǎo)表面波的第二頻率。以這種方式，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436可以尋求向幅度調(diào)制電路提供am信號的最大功率傳輸。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)436還可以用于濾除后來信號級的輸入干擾。隨后，如圖27所示以及如上所述，am信號可以應(yīng)用于其他信號級，如am解調(diào)電路615、信號條件放大器618、調(diào)制電路621、功率放大器627或其它信號級，以準(zhǔn)備am信號通過傳輸電路重傳。因此，與圖23所示的實(shí)施例類似，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器900的各種實(shí)施例可被配置為沒有補(bǔ)償端子的幅度調(diào)制(am)中繼器。

參考圖28，根據(jù)在此所述的一個實(shí)施例，示出了的向前引導(dǎo)表面波的引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的實(shí)例系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)1003可以包括地理上布置成在其它引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的預(yù)定距離1006內(nèi)的多個引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器。在一個實(shí)施例中，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的系統(tǒng)1003可以被配置為在遠(yuǎn)距離和遠(yuǎn)程位置上轉(zhuǎn)發(fā)功率。在另一個實(shí)施例中，引導(dǎo)表面波發(fā)射器/接收器的系統(tǒng)1003可以用作幅度調(diào)制中繼器，如上面圖23、圖24及圖27中所述。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)本公開的上述實(shí)施例僅是為了清楚地理解本公開的原理而提出的實(shí)現(xiàn)的可能的實(shí)例?？梢詫σ粋€或多個上述實(shí)施例做出許多變化和修改而不實(shí)質(zhì)上脫離本公開的精神和原理。所有這種修改和變化在這里意在包括在本公開的范圍內(nèi)并由以下權(quán)利要求保護(hù)。另外，描述的實(shí)施例和從屬權(quán)利要求的所有可選的和優(yōu)選的特征和修改可用于在這里教導(dǎo)的本公開的所有方面。此外，從屬權(quán)利要求的單獨(dú)的特征，以及描述的實(shí)施例的所有可選的和優(yōu)選的特征和修改是彼此可組合和可互換的。