СВЧ-преобразователь изолирующего стеклопакета

Область техники
Настоящая полезная модель относится к проводящему слою, содержащему СВЧ-преобразователь, в котором такой проводящий слой выполнен как часть изолирующего стеклопакета.
Более конкретно, настоящая полезная модель относится к проводящему слою, содержащему СВЧ-преобразователь для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала первой частоты на масштабный коэффициент, причем упомянутый преобразователь содержит первую физическую площадь, ограниченную замкнутой кривой на проводящем слое, для приема упомянутого СВЧ-сигнала под первым пространственным углом и переизлучения луча упомянутого СВЧ-сигнала под вторым пространственным углом.
Уровень техники
Чтобы улучшить способность к соединению через среду, сильно ослабляющую сигнал, такую как строительный элемент, содержащий, например, оконный стеклопакет с термоизолирующим покрытием или панель с выраженными изолирующими свойствами, содержащую металлические покрытия, необходимо учитывать как суммарную мощность, передаваемую через упомянутую среду, так и направленность такого строительного элемента. Характеристика способности к соединению через упомянутую ослабляющую среду представляет собой комбинацию потерь в материале / потерь отражения и направленности, обусловленной геометрией проницаемой структуры.
Большие обрабатываемые площади обычных частотно-избирательных поверхностей приводят к неоправданно длительным производственным циклам, а проникновение беспроводного сигнала через эти слои не является оптимальным с точки зрения использования для стены здания. Более того, плотная упаковка проницаемой для сигнала области в пределах ограниченной физической площади может не привести к наиболее эффективной передаче сигнала, когда узлы стоячей волны и поверхностные токи на нескольких частотах перекрывают соответствующие признаки на других частотах.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является строительный материал, адаптированный для дифракции электромагнитной волны на узкой апертуре с использованием, например, проводящего слоя, в котором строительный материал используется в качестве подложки для проводящего слоя (публикация международной заявки WO 2019/073116 А2 (StealthCase Оу), дата публ. 18.04.2019). В проводящем слое имеется отверстие для усиления передачи электромагнитного сигнала через строительный материал. Отверстие имеет существенно более низкую электропроводность, чем проводящая поверхность с низким коэффициентом излучения. Отверстия (также известные как апертура) относительно узкие. Такие узкие отверстия создают помехи, приводящие к образованию распределения положительного заряда на одном крае узкого отверстия и формированию распределения отрицательного заряда на другом, противоположном, краю узкого отверстия, а также электродвижущей силы. Электродвижущая сила действует как источник сфокусированного излучения для повторного излучения электромагнитной энергии в теневую область, вызванную строительным материалом, таким как стеклопакет.
Однако, в данной публикации не раскрывается, как избежать того, что площадь, необходимая для отверстий, становится больше, чем это необходимо для оптимальной производительности. В публикации WO 2019/073116 А2 предлагается реализовать множество отверстий (набор отверстий) для повышения эффективности системы. Но чем больше площадь, тем более заметной может быть система, особенно когда она реализована на поверхности оконного стекла. Геометрия системы в два раза больше влияет на интенсивность сигнала в направлении точки, чем материал. Однако геометрия и материал не различались в конструкциях СВЧ преобразователей на подложке, в которых СВЧ преобразователи могут стать излишне большими, а этап изготовления может занять излишне долгое время.
Сущность полезной модели
Технической проблемой настоящей полезной модели является создание конструкции проводящего слоя как части изолирующего стеклопакета, который бы содержал СВЧ-преобразователь, для более эффективной передачи сигнала. При этом конструкция должна решать существующие у аналогов проблемы.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается в увеличении ширины луча СВЧ сигнала при прохождении через проводящий слой по сравнению с решениями предшествующего уровня техники.
Технический результат достигается за счет выполнения проводящего слоя, как определено в п. 1 формулы полезной модели.
В соответствии с настоящей полезной моделью масштабный коэффициент определяется и используется в конструкции СВЧ преобразователя.
Функциональные возможности настоящей полезной модели могут быть достигнуты путем размещения первой физической области, первой эффективной области, второй физической области и второй эффективной области в соответствии с коэффициентом масштабирования. Коэффициент масштабирования представляет собой отношение максимальной интенсивности повторно испускаемого луча и интенсивности луча, проходящего через открытую апертуру, имеющую физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади, в том же направлении, что и повторно испускаемый луч.
В соответствии с первым аспектом настоящей полезной модели, предусмотрен проводящий слой, содержащий СВЧ-преобразователь для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала первой частоты на масштабный коэффициент, причем упомянутый проводящий слой выполнен на подложке, при этом упомянутая подложка представляет собой стеклянную панель изолирующего стеклопакета, отличающуюся тем, что упомянутая стеклянная панель имеет первый размер, ограничивающий, по меньшей мере, длину, превышающую три длины волны на первой частоте, между, по меньшей мере, двумя краевыми срезами, причем упомянутый преобразователь содержит первую физическую площадь, ограниченную замкнутой кривой на проводящем слое, для приема упомянутого СВЧ-сигнала под первым пространственным углом и переизлучения луча упомянутого СВЧ-сигнала под вторым пространственным углом, при этом упомянутая первая физическая площадь имеет первый размер и второй размер, и упомянутая первая физическая площадь имеет, по меньшей мере, одну область с электропроводящим материалом и, по меньшей мере, одну область без электропроводящего материала, причем упомянутая первая физическая площадь имеет первую эффективную площадь для упомянутого переизлученного луча, в которой соотношение упомянутой первой эффективной площади к упомянутой первой физической площади больше, чем масштабный коэффициент, а проводящий слой имеет вторую физическую площадь, ограниченную замкнутой краевой кривой, и вторую эффективную площадь для упомянутого переизлучаемого луча, в котором масштабный коэффициент принят как отношение максимальной интенсивности переизлученного луча и интенсивности луча через открытую апертуру, имеющую физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади в том же направлении, которое имеет переизлучаемый луч, а упомянутое масштабирование осуществляется с помощью сопряженных СВЧ-резонаторов в повторяющейся последовательности, причем упомянутые резонаторы содержатся, по меньшей мере, в одной области без электропроводящего материала в пределах упомянутой первой физической площади, с конструктивным исполнением, имеющим отношение первого размера ко второму размеру меньше, чем удвоенный масштабный коэффициент.
Описание чертежей
Далее настоящая полезная модель будет описана более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, где
на Фиг. 1а показан пример проводящего слоя, содержащего СВЧ-преобразователь для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала;
на Фиг. 1б показан пример проводящего слоя, содержащего СВЧ-преобразователь для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала с вращательной схемой расположения;
на Фиг. 2а показаны примеры трех разных структур, имеющих одинаковые внешние периметры;
Фиг. 2б показывает результаты моделирования методом конечных элементов для эффективной площади рассеяния, общей излучаемой мощности и ширины луча для трех структур, приведенных в качестве примера;
на Фиг. 3а показан пример сопряженных СВЧ-резонаторов в повторяющейся последовательности вдоль основного направления обработки;
на Фиг. 3б показан пример сопряженных СВЧ-резонаторов, транслированных поворотом;
Фиг. 4а-4в показаны различные примеры смещения резонансных узлов;
Фиг. 5а-5в показаны примеры СВЧ-преобразователей.
Подробное описание полезной модели
i
i
i
o
o
o
На Фиг. 1а показана абстракция проводящего слоя 150 согласно настоящей полезной модели, в соответствии с вариантом осуществления. Предусмотрен СВЧ-сигнал первой частоты, причем упомянутый сигнал поступает под первым пространственным углом 800 и содержит вектор (E) переменного электрического поля и вектор (H) соответствующего магнитного поля, а также вектор Пойнтинга, определяющий направление распространения приходящего электромагнитного поля с интенсивностью (S). Также присутствует переизлученный луч 603 под вторым пространственным углом 801, причем упомянутый луч содержит вектор (E) переменного электрического поля и вектор (H) соответствующего магнитного поля, а также вектор Пойнтинга, определяющий направление распространения переизлученного электромагнитного поля с интенсивностью (S).
Если диаграмма направленности излучения передающей антенны (или, в данном случае, диаграмма бистатического рассеяния через апертуру в проводящем слое или проницаемую для сигнала конструкцию) не известна, коэффициент использования площади апертуры под передаваемым пространственным углом не является мерой полной передаваемой энергии.
В контексте настоящего описания физическая апертура содержит физические размеры и физическую площадь поверхности проводящего слоя. Площадь/апертура антенны, приемная площадь / апертура или эффективная площадь / апертура определяют мнимую площадь или апертуру, которые характеризуют излучающие свойства объекта, включая прием и излучение электромагнитной волны.
Бистатическая эффективная площадь рассеяния (ЭПР) через упомянутую апертуру может быть охарактеризована эффективной приемной площадью этой апертуры. Аналогично эффективной приемной площади, бистатическая ЭПР также является функцией угла прихода.
В примере на Фиг. 1а представлен пример проводящего слоя 150, содержащего СВЧ-преобразователь 260 для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала первой частоты на масштабный коэффициент, где такой масштабный коэффициент представляет собой отношение максимальной интенсивности переизлученного луча 603 и интенсивности луча через открытую апертуру, имеющую физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади 250 в том же направлении, что и у переизлученного луча 603.
Резонансное состояние формы и периметра такой апертуры может быть использовано заранее для управления полной излучаемой мощностью и бистатической ЭПР через упомянутую апертуру на первой частоте, когда наименьшая апертура становится меньше длины волны на первой частоте.
Полная величина электромагнитной мощности, испускаемой через апертуру, то есть трехмерный интеграл вектора Пойнтинга по второй полусфере, может быть соответствующим образом охарактеризована путем соотнесения величины полной рассеянной мощности с эквивалентной мощностью, испускаемой упомянутой эквивалентной квадратной апертурой, имеющей ту же площадь поверхности, что и упомянутая апертура.
Когда эта апертура вызывает потери передаваемой энергии, то есть потери на отражение, потери вследствие спада апертурного распределения, потери из-за амплитудного возмущения апертуры или потери в материале, то эффективная площадь упомянутой апертуры становится меньше, чем физическая площадь упомянутой апертуры.
Первая и вторая эффективная площадь
На Фиг. 2а показаны три разные структуры, имеющие одинаковые внешние периметры, а на Фиг. 2б показаны результаты моделирования методом конечных элементов (FEM) для этих трех структур, приведенных в качестве примера.
Первая иллюстративная структура на Фиг. 2а показывает открытую апертуру в идеально проводящей стене. Эта структура названа «CURVE_227_OPEN» и показывает открытую апертуру, которая ограничена кривой 227 и имеет физическую площадь, эквивалентную второй физической площади 250. Для открытой апертуры первая и вторая физические площади равны и неотличимы.
2
Моделирование для трех структур выполнено на частоте 900 МГц, а физическая площадь, ограниченная кривой 227, равна 4λ, где λ - это длина волны при частоте 900 МГц. Та же площадь апертуры используется для трех других иллюстративных структур. Область, которая находится за пределами кривой 227, полностью закрыта идеально проводящей стеной.
Вторая структура названа «REF1» и представляет собой частотно-избирательную структуру, соответствующую предшествующему уровню техники. Площадь этой структуры с частотно-избирательной поверхностью (FSS) ограничена кривой 227, которая идентична кривой из первого примера слева. Эта кривая 227 ограничивает вторую физическую площадь 250 проводящего слоя 150 и первую физическую площадь 280, выполненную равной второй физической площади.
Третья иллюстративная структура, находящаяся слева на Фиг. 2а, показывает пример проводящего слоя 150, содержащего СВЧ-преобразователь 260 в соответствии с вариантом осуществления настоящей полезной модели. На Фиг. 2а и Фиг. 2б он назван «TRANSFORMER».
На Фиг. 2б показан результат моделирования для трех сравниваемых структур. Представлены диаграммы рассеяния в плоскости XY с точки зрения бистатической ЭПР, а также таблица, показывающая максимальные значения ЭПР в направлении положительной оси X. Это направление характеризуется значениями θ=90° и ϕ=0°. Все структуры облучают плоской волной, имеющей напряженность электрического поля 1 В/м, и плоская волна поступает из направления, нормального к проводящему слою 150, от отрицательной оси X. Полная мощность, которая передается через апертуры, образованные кривыми 227, интегрируется в полусфере, образованной положительной осью X. Для смоделированных диаграмм ЭПР в плоскости XY также предусмотрена ширина диаграммы направленности 3 дБ.
Во-первых, можно заметить, что ЭПР «CURVE_227_OPEN» составляет 13,54 дБ(м2), а ширина луча составляет 25,9°. Это служит опорным значением для максимальной мощности, которая может быть передана через эту апертуру.
Во-вторых, можно увидеть, что «REF1» демонстрирует величину ЭПР 6,14 дБ(м2), что может быть транслировано в потерю при проникновении -7,4 дБ (или потерю при передаче), если она охарактеризована в соответствии со способом измерения по прямому лучу, который обычно используется в предшествующем уровне техники. Следует подчеркнуть, что эта величина является обычной характеристикой в предшествующем уровне техники, когда передача через структуру с частотно-избирательной поверхностью (FSS) измеряется с использованием векторного анализатора цепей (VNA) с двумя антеннами, измеряющими путь прямого луча при противостоящем расположении.
Однако далее показано, как этот результат является мерой для объединенного эффекта как коэффициента передачи апертуры, так и геометрии всей апертуры. Это также является причиной того, почему в предшествующем уровне техники не удается обеспечить проводящий слой 150 по настоящей полезной модели.
Полная мощность, которая передается через вторую физическую площадь 250 структуры «REF1», при интегрировании по всей полусфере, образованной положительной осью X, составляет -40,15 дБм, что на 7,86 дБ меньше, чем полная мощность для «CURVE_227_OPEN», передаваемая через ту же физическую площадь. Другими словами, «REF1» рассеивает полную энергию на величину 7,86 дБ. Масштабный коэффициент для «REF1» равен 0,182, что можно определить по уменьшению ЭПР по сравнению с ЭПР «CURVE_227_OPEN».
Третья структура, которая представляет пример настоящей полезной модели в соответствии с вариантом осуществления («TRANSFORMER»), имеет величину ЭПР 2,52 дБ(м2). Другими словами, измерение, которое могли бы выполнить с использованием методов, традиционно используемых для характеристики структур в предшествующем уровне техники, подразумевало бы, что «TRANSFORMER», который является структурой согласно настоящей полезной модели, имеет характеристику на 3,62 дБ ниже, чем «REF1». Однако, как можно видеть, «TRANSFORMER» выдает через апертуру (через кривую 227) мощность -38,38 дБм, что на 1,77 дБ больше полной мощности, которая достигается с помощью структуры «REF1». Масштабный коэффициент для «TRANSFORMER» равен 0,08, что можно определить по уменьшению ЭПР относительно ЭПР «CURVE_227_OPEN» на величину 11,02 дБ.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, предусмотрен проводящий слой 150, содержащий СВЧ-преобразователь 260 для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала первой частоты с помощью масштабного коэффициента, в котором такой масштабный коэффициент представляет собой отношение максимальной интенсивности переизлучаемого луча 603 и интенсивности луча через открытую апертуру, имеющую физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади 250 в том же направлении, которое имеет переизлученный луч 603, причем упомянутый преобразователь 260 выполнен с возможностью обеспечить уменьшение эффективной площади рассеяния, по меньшей мере, на 6 дБ для переизлучаемого луча 603, по сравнению с упомянутой открытой апертурой, имеющей физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади 250, и увеличить ширину луча ЭПР в 3 дБ, по меньшей мере, в два раза относительно ширины луча ЭПР упомянутой открытой апертуры, имеющей физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади 250.
Из Фиг. 2б можно видеть, что проводящий слой 150 по настоящей полезной модели увеличивает ширину луча ЭПР в 3 дБ по сравнению с «REF1» или «CURVE_227_OPEN».
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, предусмотрен проводящий слой 150, содержащий СВЧ-преобразователь 260 для масштабирования интенсивности СВЧ-сигнала первой частоты на масштабный коэффициент, где такой масштабный коэффициент представляет собой отношение максимальной интенсивности переизлученного луча 603 и интенсивности луча через открытую апертуру, имеющую физическую площадь, эквивалентную упомянутой второй физической площади 250 в том же направлении, что имеет переизлученный луч 603, в котором упомянутый масштабный коэффициент имеет значение менее 0,25. Этот коэффициент соответствует увеличению ширины луча согласно настоящей полезной модели, которое снижает интенсивность прямого луча.
Функциональные возможности настоящей полезной модели могут быть достигнуты путем расположения первой физической площади 280, первой эффективной площади 281, второй физической площади 250 и второй эффективной площади 251 в соответствии с масштабным коэффициентом.
В варианте осуществления настоящей полезной модели упомянутый преобразователь 260 содержит первую физическую площадь 280, ограниченную замкнутой кривой 230 на проводящем слое 150, для приема упомянутого СВЧ-сигнала под первым пространственным углом 800 и переизлучения луча 603 упомянутого СВЧ-сигнала под вторым пространственным углом 801, причем упомянутая первая физическая площадь 280 имеет, по меньшей мере, одну область с электропроводящим материалом и, по меньшей мере, одну область 214 без электропроводящего материала.
В варианте осуществления упомянутая первая физическая площадь 280 имеет первую эффективную площадь 281 для упомянутого переизлученного луча 603, причем отношение упомянутой первой эффективной площади 281 к упомянутой первой физической площади 280 больше, чем масштабный коэффициент.
В варианте осуществления проводящий слой 150 имеет вторую физическую площадь 250, ограниченную замкнутой краевой кривой 227, и вторую эффективную площадь 251 для упомянутого переизлучаемого луча 603, в котором отношение упомянутой второй эффективной площади 251 к упомянутой второй физической площади 250 меньше, чем удвоенный масштабный коэффициент.
В варианте осуществления отношение упомянутой первой эффективной площади 281 к упомянутой первой физической площади 280, по меньшей мере, в два раза больше, чем отношение упомянутой второй эффективной площади 251 к упомянутой второй физической площади 250.
В варианте осуществления отношение упомянутой первой физической площади 280 к упомянутой второй физической площади 250 меньше 0,5.
В варианте осуществления упомянутый масштабный коэффициент меньше, чем 0,25.
В варианте осуществления упомянутая первая физическая площадь 280 и упомянутая вторая физическая площадь 250 перекрываются.
Эквивалентная площадь
Эквивалентная площадь - это площадь открытой квадратной апертуры в проводящем слое, которая передает через проводящий слой то же полное количество электромагнитной энергии, что и рассматриваемое устройство или апертура. Полная мощность, излучаемая через открытую квадратную апертуру может быть точно определена с использованием, например, современных инструментов моделирования полных электромагнитных колебаний.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели проводящий слой 150 характеризуется наличием первой физической площади 280 с первой эффективной площадью 281 для упомянутого переизлучаемого луча 603, и второй физической площади 250 со второй эффективной площадью 251 для упомянутого переизлучаемого луча 603, и первая эффективная площадь 281 менее чем на 10% меньше, чем вторая эффективная площадь 251.
В варианте осуществления полезной модели проводящий слой 150 выполнен на подложке 151, а упомянутая первая физическая площадь 280 имеет первый размер 305 и второй размер 306, причем упомянутая первая эффективная площадь 281 выполнена так, чтобы она была, по меньшей мере, в два раза больше эквивалентной квадратной площади подложки 151, в которой проводящего слоя 150 на эквивалентной квадратной площади нет и где ширина и высота эквивалентной квадратной площади равны первому размеру 305. В упомянутом конструктивном исполнении первая эффективная площадь 281 должна расширять площадь покрытия переизлученным лучом 603, чтобы масштабировать интенсивность СВЧ-сигнала первой частоты на масштабный коэффициент, причем упомянутое конструктивное исполнение должно передавать некоторое количество электромагнитной энергии через первую физическую площадь 280.
В варианте осуществления полезной модели преобразователь 260 содержит первую физическую площадь 280, в котором упомянутая первая физическая площадь 280 имеет первый размер 305 и второй размер 306, причем упомянутый СВЧ-преобразователь 260 выполнен с возможностью расширения площади покрытия, в которой бистатическая эффективная площадь рассеяния (ЭПР) менее чем на 3 дБ меньше, чем пиковая ЭПР переизлученного луча 603, причем упомянутая площадь покрытия расширяется, по меньшей мере, в два раза по отношению к площади покрытия с ЭПР 3 дБ эквивалентной физической площади, которая равна физической площади упомянутого проводящего слоя 250, но на которой упомянутого проводящего слоя 250 нет, причем упомянутое расширение покрытия обеспечивается конструктивным исполнением, в котором отношение первого размера 305 ко второму размеру 306 меньше, чем удвоенный масштабный коэффициент.
Предусмотрена стеклянная панель 100, в которой упомянутый проводящий слой 150 является слоем покрытия на упомянутой стеклянной панели 100. В иллюстративном конструктивном исполнении стеклянная панель 100 действует как материал подложки 151 для проводящего слоя 150, причем упомянутая стеклянная панель имеет толщину 109 и первый размер 102, ограничивающий, по меньшей мере, длину, превышающую три длины волны на первой частоте, между, по меньшей мере, двумя краевыми срезами 103.
Может быть предусмотрено лазерное устройство 200, причем упомянутое лазерное устройство 200 выполнено с возможностью производить, по меньшей мере, часть преобразователя 260. Упомянутое лазерное устройство 200 в первую очередь отличается наличием лазерного луча 201, причем упомянутый лазерный луч 201 выполнен с возможностью направлять энергию на проекцию 203 луча на проводящем слое 150.
В варианте осуществления упомянутое лазерное устройство 200 выполнено с возможностью отклонения положения проекции 203 луча вдоль поверхности проводящего слоя 150 и следования траектории 205 проекции для формирования упомянутых сопряженных СВЧ-резонаторов 400 в пределах площади 202 сканирования (или поля сканирования) лазерного устройства 200.
В примере на Фиг. За предусмотрен преобразователь 260, содержащий первую физическую площадь 280, причем упомянутая первая физическая площадь 280 имеет, по меньшей мере, одну область с электропроводящим материалом и, по меньшей мере, одну область 214 без электропроводящего материала, при этом упомянутая, по меньшей мере, одна область 214 без электропроводящего материала содержит сопряженные СВЧ-резонаторы 400 в повторяющейся последовательности вдоль основного направления 701 обработки.
На Фиг. 3б показан иллюстративный пример сопряженных СВЧ-резонаторов 400 в повторяющейся последовательности вдоль основного направления 701 обработки, причем направление 701 обработки имеет форму дуги. На Фиг. За показана координатная система 700, причем эта координатная система 700 совмещена с проводящим слоем 150.
В варианте осуществления упомянутая, по меньшей мере, одна область 214 без электропроводящего материала содержит непрерывные траектории 216 в пределах областей без электропроводящего материала в повторяющейся последовательности 212, причем упомянутые непрерывные траектории 216 отделены, по меньшей мере, первым расстоянием 217, и упомянутые непрерывные траектории 216 имеют непрерывную длину, по меньшей мере, в 20 раз превышающую упомянутое первое расстояние 217, и ширину 219, по меньшей мере, в 10 раз меньшую, чем упомянутое первое расстояние 217, при этом упомянутые непрерывные траектории 216 расположены так, чтобы образовывать, по меньшей мере, первый ряд параллельных источников электрического поля, излучающих в упомянутом первом частотном диапазоне, для масштабирования интенсивности упомянутого СВЧ-сигнала на упомянутый масштабный коэффициент.
В варианте осуществления упомянутая, по меньшей мере, одна область 214 без электропроводящего материала содержит сопряженные СВЧ-резонаторы 400 в повторяющейся последовательности 212, причем упомянутая повторяющаяся последовательность 212 предусматривает множественные копии единичной схемы 180 вдоль направления 701 первичной обработки, причем упомянутые сопряженные СВЧ-резонаторы 400 чувствительны, по меньшей мере, к первой поляризации, и упомянутые сопряженные СВЧ-резонаторы 400 соединены, по меньшей мере, с одной областью 214 без электропроводного материала в упомянутом проводящем слое 150, причем упомянутая, по меньшей мере, одна область 214 без электропроводящего материала содержит, по меньшей мере, два набора 215 по существу параллельных и непрерывных траекторий 216 в пределах областей без электропроводящего материала, причем упомянутые непрерывные траектории 216 разделены первым расстоянием 217, при этом упомянутые непрерывные траектории 216 имеют непрерывную длину, по меньшей мере, в 20 раз превышающую первое расстояние 217, и в которых упомянутые сопряженные СВЧ-резонаторы 400 соединены посредством когерентных сегментов поверхностных токов 403 в упомянутом проводящем слое 150, а упомянутое первое расстояние 217 выполнено в направлении упомянутых когерентных сегментов поверхностных токов 403.
На Фиг. 3б представлен пример поворотной трансляции резонаторов, в которой повторяющаяся последовательность содержит множество повернутых копий непрерывных траекторий 216.
В варианте осуществления упомянутые непрерывные траектории 216 содержат области зеркальной симметрии относительно опорного элемента симметрии оси симметрии, или области поворотной симметрии относительно опорного элемента симметрии точки поворота, при этом такой опорный элемент симметрии выполнен с возможностью разделения симметричных областей упомянутых непрерывных траекторий 216 расстоянием, которое меньше, чем половина длины волны на первой частоте.
В варианте осуществления проводящий слой 150 содержится в изолирующем стеклопакете 106, причем упомянутый изолирующий стеклопакет 106 выполнен в виде спектрального фильтра для электромагнитной энергии, при этом проводящий слой 150 имеет вторую физическую площадь 250, ограниченную замкнутой краевой кривой 227, причем такая замкнутая краевая кривая 227 ограничена периметром изолирующего стеклопакета 106, и упомянутая вторая физическая площадь 250 имеет область полосы пропускания, по меньшей мере, с одним максимумом коэффициента передачи в области длин волн 380-800 нм, и, по меньшей мере, одну полосу непрозрачности с пониженным коэффициентом передачи для инфракрасных (ИК) частот и, по меньшей мере, одну полосу непрозрачности с пониженным коэффициентом передачи для ультрафиолетовых (УФ) частот, а также области пропускания на первой и второй частотах, причем упомянутые области полосы пропускания являются выполненными через упомянутый преобразователь 260 и области полосы непрозрачности на первой и второй частотах, причем упомянутые области полосы непрозрачности являются выполненными в областях за пределами упомянутой первой физической площади 280, где упомянутая, по меньшей мере, одна область полосы непрозрачности с пониженным коэффициентом передачи для ультрафиолетовых (УФ) частот является выполненной как площади неоднородной отражательной способности ультрафиолетовых частот в диапазоне длины волны 300-400 нм.
В варианте осуществления упомянутый проводящий слой 150 выполнен как спектральный фильтр для электромагнитной энергии, при этом упомянутый проводящий слой 150 содержит область полосы пропускания, по меньшей мере, с одним максимумом коэффициента передачи в области длин волн 380-800 нм и, по меньшей мере, одну полосу непрозрачности с пониженным коэффициентом передачи для инфракрасных (ИК) частот и, по меньшей мере, одну область с пониженным коэффициентом передачи для ультрафиолетовых (УФ) частот, причем упомянутая, по меньшей мере, одна область с пониженным коэффициентом передачи для ультрафиолетовых (УФ) частот содержит площади неоднородной отражательной способности ультрафиолетовых частот в диапазоне длины волны 300-400 нм.
В варианте осуществления проводящий слой 150, содержащий СВЧ-преобразователь 260, выполнен смежным с другим проводящим слоем 150, содержащим другой СВЧ-преобразователь 260, согласно настоящей полезной модели, при этом упомянутые проводящие слои 150 являются выполненными как изолирующий стеклопакет 106, причем упомянутые проводящие слои 150 снабжены разделением 101 между упомянутыми проводящими слоями.
В альтернативном варианте осуществления проводящий слой 150 может быть выполнен как спектральный фильтр, имеющий конкретные характеристики на СВЧ частотах, ультрафиолетовых частотах, частотах видимого света и на инфракрасных частотах, причем видимый свет и СВЧ-частоты имеют область полосы пропускания, а инфракрасные и ультрафиолетовые частоты, имеют область непрозрачности, при этом ультрафиолетовая область содержит области переменного пропускания/отражения, которые выполнены так, чтобы они являлись выделяющимися для зрения птиц.
В конструктивном исполнении отражающая способность ультрафиолета выполнена так, чтобы являться выделяющейся, по меньшей мере, для глаз ястреба, орла или голубя.
Поворотная трансляция
В помещениях может быть целесообразным транслировать принимаемые поляризации в компоненты с ортогональной поляризацией, чтобы обеспечить улучшенную способность к соединению, которая не зависит от положения и ориентации беспроводного приемника.
На Фиг. 1б показана абстракция проводящего слоя 150 с поворотной трансляцией, при этом первая физическая площадь 281 выполнена с возможностью обеспечения поворотной трансляции вокруг точки поворота.
В варианте осуществления преобразователь 260 содержит резонаторы 400, транслированные поворотом.
В этом примере предусмотрен СВЧ-преобразователь 260 для масштабирования интенсивности первого сигнала путем преобразования энергии приходящей линейной поляризации в поворотную поляризацию путем деления принятого компонента линейной поляризации на два ортогональных компонента поляризации с фазовой задержкой между упомянутыми компонентами и для переизлучения упомянутого сигнала с поворотной поляризацией через проводящий слой, причем упомянутое масштабирование обеспечивается посредством поворотной трансляции резонаторов 400.
В альтернативном варианте осуществления поворотный массив резонаторов 400 может быть выполнен с возможностью трансляции двух принятых сигналов первой частоты и двух ортогональных линейных поляризаций в два противоположно повернутых сигнала, переизлучаемых в направлении переизлучаемого луча 603.
i1
i1
i1
o1
В примере на Фиг. 1б сигнал первой частоты и первой поляризации поступает под первым пространственным углом 800 и содержит вектор (E) переменного электрического поля, ограничивающий плоскость поляризации, и вектор (H) соответствующего магнитного поля, а также вектор Пойнтинга, определяющий направление распространения приходящего электромагнитного поля с интенсивностью (S). Также представлен первый переизлучаемый сигнал с переизлученным лучом 603 под вторым пространственным углом 801, причем упомянутый луч содержит первый вектор (E) электрического поля с поворотной поляризацией, первый сигнал с поворотной поляризацией которого содержит направление поворота, и два компонента линейной поляризации с фазовой задержкой.
i2
i2
i2
о2
Также предусмотрен сигнал первой частоты и второй поляризации, поступающий под первым пространственным углом 800 и содержащий вектор (E) переменного электрического поля, ограничивающий плоскость поляризации, и вектор (H) соответствующего магнитного поля, а также вектор Пойнтинга, определяющий направление распространения приходящего электромагнитного поля с интенсивностью (S). Также представлен второй сигнал, переизлучаемый в направлении переизлученного луча 603 под вторым пространственным углом 801, причем упомянутый сигнал содержит второй вектор (Е) электрического поля с поворотной поляризацией, второй сигнал с поворотной поляризацией которого содержит направление поворота, и два компонента линейной поляризации с фазовой задержкой, где направление поворота второго сигнала является противоположным направлению поворота первого сигнала.
В варианте осуществления резонаторы 400 выполнены с возможностью масштабирования интенсивности первого компонента линейной поляризации СВЧ-сигнала первой частоты путем поворота упомянутого компонента поляризации в ортогональный компонент поляризации с помощью конструктивного исполнения для поворотной трансляции резонаторов 400.
В варианте осуществления предусмотрен проводящий слой 150, содержащий СВЧ-преобразователь 260 для приема и переизлучения СВЧ-сигнала и агрегированный компонент для упомянутого СВЧ-сигнала, причем упомянутый проводящий слой 150 выполнен с возможностью переизлучения упомянутого СВЧ-сигнала через упомянутый проводящий слой 150 с масштабированной интенсивностью, причем упомянутую масштабированную интенсивность масштабируют с помощью масштабного коэффициента, причем упомянутое масштабирование выполнено путем поворота принятой линейной поляризации СВЧ-сигнала.
В другом варианте осуществления масштабирование выполняют путем расширения луча и поворотной трансляцией первой принятой поляризации на первой частоте.
В варианте осуществления резонаторы 400 выполнены с возможностью масштабирования интенсивности первого компонента линейной поляризации СВЧ-сигнала и второго компонента линейной поляризации первой частоты путем поворота упомянутых компонентов поляризации в два компонента сигнала с поворотной поляризацией, имеющих противоположные направления поворота с помощью конструктивного исполнения для поворотной трансляции резонаторов 400.
На Фиг. 3б представлен пример поворотной трансляции резонаторов, в которой повторяющаяся последовательность содержит множество повернутых копий непрерывных траекторий 216.
В варианте осуществления в упомянутой поворотной трансляции резонаторов 400, по меньшей мере, две из упомянутых непрерывных траекторий 216 внутри областей без электропроводящего материала определяют первое расстояние 217 и второе расстояние 218, отстоящие друг от друга и отдельно от точки поворотной проекции 220, где второе расстояние 218 больше первого расстояния, и, по меньшей мере, две из упомянутых непрерывных траекторий 216 содержат транслированные поворотом СВЧ-резонаторы 400 между упомянутыми траекториями.
На проводящем слое
Предпочтительный вариант осуществления содержит резонансные узлы, которые выполнены с возможностью смещения поверхностных токов, которые соединяют смежные резонаторы. Упомянутое конструктивное исполнение повышает эффективность многополосной апертуры в пределах первой физической площади 280.
В примере, показанном на Фиг. 3б, представлен первый резонансный узел 405 электрического поля, причем упомянутый первый резонансный узел 405 выполнен в пределах упомянутой, по меньшей мере, одной области 214 без электропроводящего материала.
Также представлен второй резонансный узел 406 электрического поля, причем такой упомянутый второй резонансный узел 406 выполнен в пределах упомянутой, по меньшей мере, одной области 214 без электропроводящего материала, и при этом такой упомянутый второй резонансный узел 406 выполнен с возможностью смещения первого резонансного узла 405 в направлении первого размера 305.
В предпочтительном варианте осуществления первая физическая площадь 280 содержит, по меньшей мере, одну область 214 без электропроводящего материала, при этом первая эффективная площадь 281 выполнена с первым набором резонаторов, образующим массив первых резонансных узлов 405, в которой упомянутые первые резонансные узлы 405 имеют узел стоячей волны, и в котором упомянутая, по меньшей мере, одна область 214 без электропроводящего материала дополнительно содержит второй набор резонаторов, образующий массив вторых резонансных узлов 406, причем упомянутые вторые резонансные узлы 406 выполнены с возможностью смещения первых резонансных узлов 405 в направлении первого размера 305, причем упомянутые первые 405 и вторые 406 резонансные узлы составляют одну и ту же единичную схему 180.
В примере на Фиг. 3б также представлен третий резонансный узел 407 электрического поля, причем упомянутый третий резонансный узел 407 выполнен в пределах упомянутой, по меньшей мере, одной области 214 без электропроводящего материала, и при этом упомянутый третий резонансный узел 407 выполнен с возможностью смещения либо первого резонансного узла 405, либо второго резонансного узла 406 в направлении первого размера 305, и при этом упомянутые первые 405, второй 406 и третий 407 резонансные узлы составляют одну и ту же единичную схему 180.
В варианте осуществления упомянутые первые 405 и вторые 406 резонансные узлы выполнены в пределах одной и той же области 214 без электропроводящего материала и в пределах первой физической площади 280.
В другом варианте осуществления упомянутые первые 405 и вторые 406 резонансные узлы выполнены в пределах одной и той же области 214 без электропроводящего материала и в пределах первой физической площади 280.
Дополнительно, на Фиг. 4а-4в показаны различные примеры смещения резонансных узлов. В упомянутых примерах узлы смещены в направлении первого размера 305. Когерентные сегменты тока, которые соединяют каждый массив резонаторов на первой частоте, протекают между самыми длинными резонаторами в направлении, перпендикулярном первому размеру 305 в упомянутом примере. Кроме того, в представленном примере соединяющие сегменты тока второй и третьей частот не испытывают помех от резонаторов первой частоты.
Преимущественный вариант осуществления полезной модели может быть использован для создания обработанных лазером площадей, которые являются менее видимыми для глаза, а также для обеспечения возможности формирования напряжений смещения в любом месте проводящего слоя 150 без ограничений. В упомянутом варианте осуществления лазерная обработка выполнена с возможностью формирования аблированных линий, которые ведут себя как низкочастотные фильтры, позволяющие протекать постоянным токам, но создающие последовательное сопротивление/индуктивность для СВЧ-токов. В варианте осуществления проводящий слой 150 содержит, по меньшей мере, одну траекторию, обработанную лазером, которая сформирована как низкочастотный фильтр, который позволяет постоянным поверхностным токам протекать через траекторию в направлении, параллельном нормальному вектору упомянутой траектории, и вынуждает высокочастотные токи протекать в направлении, перпендикулярном упомянутому нормальному вектору упомянутой траектории.
В примере на Фиг. 4а показан предпочтительный пример площади 213, связанной по постоянному току, которая выполнена путем смещения облученных секций 206 траектории, обработанной лазером, для облегчения связи постоянным током между смещенными облученными секциями, и для обеспечения высокого импеданса для поверхностного тока на СВЧ-частотах.
Площадь 213, связанная по постоянному току, может быть выполнена с низкочастотным фильтром, связанным по постоянному току, который выполнен с возможностью формирования периметра для площади или объединения упомянутой линии фильтрации с разомкнутыми линиями в упомянутом проводящем слое 150.
В варианте осуществления упомянутые резонаторы 400 содержат площади 213, связанные по постоянному току на упомянутом проводящем слое 150, причем упомянутые площади 213, связанные по постоянному току, снабжены конструктивным исполнением областей 214 без электропроводящего материала, образующих низкочастотный фильтр, связанный по постоянному току.
В варианте осуществления низкочастотный фильтр, связанный по постоянному току, может быть выполнен с помощью неравномерного разделения аблированных лазерных пятен, которые образуют области 214 без электропроводящего материала вдоль траектории 205 проекции. В варианте осуществления упомянутое неравномерное разделение может быть обеспечено путем изменения скорости обработки во время лазерной абляции.
В варианте осуществления упомянутое неравномерное разделение лазерных пятен низкочастотных фильтров, связанных по постоянному току, может быть обеспечено путем регулирования отношения периода повторения лазерного импульса к скорости, с которой проекция 203 луча отклоняется на поверхности проводящего слоя 150 во время процесса абляции.
На Фиг. 5а-5в показаны примеры проводящих слоев 150, содержащих СВЧ-преобразователи 260. Примеры показывают различные чередования резонаторов с поворотной трансляцией относительно точки 220 поворотной проекции.
В варианте осуществления упомянутые резонаторы 400 содержат площади 213, связанные по постоянному току на упомянутом проводящем слое 150, причем указанные площади 213, связанные по постоянному току, снабжены конструктивным исполнением областей 214 без электропроводящего материала, образующих низкочастотный фильтр, связанный по постоянному току.
В варианте осуществления упомянутые резонаторы 400 содержат площади 213, связанные по постоянному току на упомянутом проводящем слое 150, причем упомянутые площади 213, связанные по постоянному току, содержат области 214 без электропроводящего материала, которые образуют низкочастотный фильтр, связанный по постоянному току.
В варианте осуществления площадь 213, связанная по постоянному току, содержит низкочастотный фильтр в качестве периметра резонатора 400.
В варианте осуществления площадь 213, связанная по постоянному току, содержит низкочастотный фильтр в качестве периметра физической площади 280.
В варианте осуществления, по меньшей мере, один сегмент замкнутой кривой 230, ограничивающей первую физическую площадь 280, содержит связанный по постоянному току низкочастотный фильтр, причем упомянутый фильтр содержит пятна, выполненные путем лазерной абляции, образующие путь постоянного тока между упомянутыми пятнами и путь с высоким полным сопротивлением для ВЧ-тока вдоль упомянутого пути постоянного тока.
В варианте осуществления упомянутый проводящий слой 150 выполнен на подложке 151, и упомянутая первая физическая площадь 280 имеет первый размер 305 и второй размер 306, причем упомянутая первая эффективная площадь 281 выполнена так, чтобы она была, по меньшей мере, в два раза больше эквивалентной квадратной площади подложки 151, где проводящего слоя 150 на эквивалентной квадратной площади нет, и при этом ширина и высота такой эквивалентной квадратной площади равны первому размеру 305.
В варианте осуществления упомянутый проводящий слой 150 является частью окна, поезда,корабля или транспортного средства.
В варианте осуществления отношение упомянутой первой физической площади 281 к упомянутой второй физической площади 280 составляет, по меньшей мере, 0,5.