CN1819334A - 通信的激励器－激励***和方法 - Google Patents

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罗伯特·W.·海特
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Abstract

一种激励器***(1，2)，它能够在激励器单元(10)与一个或多个远程单元(12)之间或多个激励器单元(10)之间传输信息。激励器单元(10)可以包括无线型激励器装置，例如，优化激励器(14)，或它们可以包括有线等效型激励器装置，例如，直接连接激励器(16)。激励器装置(14，16)注入或提取车辆金属框架(22)中的RF电流(24)。远程单元(12)与车辆金属框架(22)之间耦合电磁场(26)。通信设备(20)与激励器装置(14，16)之间交换信息，它利用该信息调制或解调RF电流(24)和/或电磁场(26)。当RF电流(24)和/或电磁场(26)到达车辆内，车辆上和车辆邻近的每个地方时，就在该处传输信息。

Description

通信的激励器-激励***和方法
本申请是申请号为03812533.1、申请日为2003年5月30日、发明名称为“通信的激励器-激励***和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明一般涉及通信，具体涉及有金属结构的车辆内和车辆邻近通信的***。本发明特别适用于从0.1MHz至100MHz范围内的无线电频率，本发明的一些改进型能够工作在500MHz以上的范围。
背景技术
我们需要在车辆内和车辆周围的各个位置之间传输信息，它包括但不限于，汽车，卡车和牵引车挂车，火车，船只和飞机。传统上，这是通过在各个点之间安装导线实现的。最近以来，采用光缆可以类似地起到这种作用。还利用2.4和5GHz频带的传统无线技术。
遗憾的是，所有这些现有技术***都有缺点。有线和光缆消耗大量的材料，并要求在各个位置之间利用信息进行路由，往往导致增大设计的复杂性。常规的无线技术也往往伴随设计的复杂性，二者需要保证维持信息的完整性，防止来自车辆外部的有害影响以及保证用于传输信息的能量没有变成对其他***的不利因素。
这些担心在车辆的环境下变得更加严重。首先，车辆有特殊的结构。它有多个隔间，即，空间或空腔。这些大的隔间此处称之为“主隔间”。例如，在普通的汽车中，主隔间是机器隔间或机罩下隔间，乘客隔间，和行李箱。在普通货物运输卡车中，主隔间是机器隔间，驾驶员/乘客隔间，和货物区。在普通的车辆中，工具箱或其他内部储存区不是主隔间。概括地说，实际进入车辆的主隔间通常是可能的。与此相反，实际进入车辆的其他隔间往往是有问题的。
其次，车辆的本性是可移动的。所以，它的***能够受到快速变化和很难预测的不利影响或变成不利影响之源。例如，考虑2.4或5GH频带的传统无线技术，若采用这些频带的车辆接近于灵敏的电子设备，则它可以使该设备发生故障。相反地。若该车辆接近于高功率电子设备，则它本身也会受到严重的影响。这些问题使车辆内(包括粘附到车辆外部)和车辆邻近的信息通信变得复杂化。
因此，我们需要一种用于车辆内和车辆邻近通信的优化***。最好是，这种***应当有能力使单次传输到达所有的车辆隔间以及车辆外部的邻近，而不需要利用中继器或多个物理接入点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种激励器***以及用于车辆内和车辆邻近通信的激励方法。
简要地说，本发明的一个优选实施例是一种用于车辆内第一位置与该车辆内或车辆邻近第二位置之间传输信息的***。该车辆有限定一个或多个主隔间的导电金属结构。提供一种包含第一通信设备和激励器装置的激励器单元，它导电连接到车辆的金属结构。还提供一种包含有探测器的第二通信设备的远程单元，它非导电连接到车辆的金属结构。第一通信设备可以接收第一位置的信息，并利用该信息调制信号。该信号的载波频率是车辆主隔间最小尺寸所限定1/2波长的截止频率。低于截止频率的运行产生倏逝电磁场。高于截止频率的运行产生普通的传播电磁场。于是，激励器装置可以从第一通信设备接收信号，和导电注入该信号电流到车辆的金属结构，从而产生电磁场。于是，第二通信设备能够从车辆的金属结构经探测器耦合地接收电磁场，从该电磁场解调信息，和提供第二位置的信息。第二通信设备还可以接收第二位置的信息，利用该信息调制电磁场，和耦合地发射电磁场经探测器到车辆的金属结构，从而在其中产生电流。于是，激励器装置可以从车辆的金属结构导电地提取信号电流，并把它提供给第一通信设备。于是，第一通信设备能够从该信号解调信息，并提供该信息给第一位置。因此，它能够按照无线方式在第一位置与第二位置之间传输信息。
简要地说，本发明的另一个优选实施例是一种用于车辆内至少两个位置之间传输信息的***。该车辆有限定一个或多个主隔间的导电金属结构。提供与位置数目相同的多个激励器单元，每个激励器单元包含通信设备和激励器装置，它导电连接到车辆的金属结构。每个通信设备可以接收它各自位置的信息，并利用该信息调制信号，其中信号是以无线电频率交替地变化。于是，激励器装置可以从它们各自的通信设备接收信号，和导电注入该信号电流到车辆的金属结构。每个激励器装置还可以从车辆的金属结构提取电流，从该电流得到信号，和提供该信号给其各自的通信设备。于是，通信设备可以从该信号解调信息，并把它提供给各自的位置。因此，它能够按照有线等效方式在各个位置之间传输信息。
本发明无线车辆通信的一个优点是，车辆的尺寸，具体是车辆内主隔间的尺寸，它相对于建议运行的无线电频率(RF)波长通常是小的。这导致减小的传输路径损耗，从而减小所需的通信发射器功率。相对于工作波长的车辆内部小尺寸的另一个特征是，车辆内的主要电磁场是激励器在车辆金属结构中注入RF电流产生的倏逝场。倏逝场不传播，因此它在车辆内不引入阻塞或多径效应，多径效应是常规传播***共有的效应。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，在截止频率以上，其中截止频率发生在波长等于车辆中主隔间最小尺寸的1/2，本发明在金属结构中连续地注入电流，而且还支持可用于无线通信的常规电磁波场。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，RF电流流入到车辆中所有的互连金属结构。于是，这些电流在车辆的所有隔间中产生电磁场，特别是包括主隔间，从而能够在激励器与这些隔间内的远程装置和探测器之间进行无线通信。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，电磁场泄漏到车辆外表面的邻近，它能够在激励器与车辆外表面邻近的远程装置和探测器之间进行无线通信。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，激励器有足够可用和可控的带宽，它可用于建立多条通信链路，数据总线或网络应用，而没有在各种通信应用之间产生干扰。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，它可以在宽范围内提供邻接的带宽。这可以包括0.1MHz至倏逝场的截止频率以及从截止频率至传播波100MHz和以上的附加邻接带宽。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，它利用车辆结构的尺寸以避免需要非常大的天线。
本发明无线车辆通信的另一个优点是，低功率远程单元“探测器”可用于耦合车辆的导电框架，为的是发射信号回到激励器，其中激励器***与允许接收这种微弱信号的导电框架之间有唯一关系。
本发明有线等效车辆通信的一个优点是，车辆的尺寸通常小于建议运行的RF波长。这导致减小的传输路径损耗，从而减小所需的通信发射器功率。
本发明有线等效车辆通信的另一个优点是，RF电流流入到车辆的所有互连金属结构。于是，可以在车辆金属结构内或金属结构上任何一点接收这些电流，从而能够在车辆金属结构内外任何点的激励器之间进行通信。
本发明有线等效车辆通信的另一个优点是，利用车辆的金属结构，该车辆内或车辆上的激励器之间进行通信可以减小来自外干扰源或车辆内干扰源的干扰电平，例如，点火，电动窗的工作或其他的电干扰源。这是可以实现的，因为在有线等效通信应用中不需要所有天线状元件和导线，而本发明只需要工作在金属结构非常低阻抗的很小回地电流环境中。
本发明有线等效车辆通信的另一个优点是，它可以提供从0.1MHz至高于100MHz的邻接带宽。此外，直接连接激励器可以注入高达500MHz的电流到车辆的金属结构，从而在车辆外部建立传播电磁场。这种特征允许与车辆之间的通信链路是在当前对具体应用所规定的分配频段中。例如，315和433MHz波段用于车辆的远程无钥匙进入和车库门开门装置。
本发明无线车辆通信和有线等效车辆通信的一个优点是，激励器有足够使用和可控的带宽，因此，它可用于建立多条通信链路，数据总线或网络应用，而在各种通信应用之间不发生干扰。
本发明无线车辆通信和有线等效车辆通信的另一个优点是，激励器元件可以有多种功能，从而可以避免需要单独的天线状元件。
本发明无线车辆通信和有线等效车辆通信的另一个优点是，激励器元件的结构非常紧凑，因此，可以快速地安装和投入运行。
鉴于对当前本发明最佳实施模式的描述以及此处和以下附图中所描述优选实施例的工业应用，本领域专业人员清楚地知道本发明的这些和其他的目的和优点。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本发明的目的和优点是显而易见的，其中：
图1是按照本发明用于无线通信的激励器***方框示意图；
图2是图1所示本发明实施例中使用的一种可能频谱分配图；
图3A-3B是代表利用图1所示实施例中一种可能的单向通信方案方框图，其中图3A表示图1实施例中从激励器到配置探测器部分的通信，而图3B表示图1实施例中从探测器到配置激励器部分的通信。
图4是图1实施例中配置激励器与配置探测器部分之间双向通信的方框图；
图5是图1实施例中激励器与多个配置探测器部分之间网络通信的方框图；
图6是按照本发明用于有线等效通信的激励器***方框示意图；
图7A-7B是代表利用图6所示实施例中一种可能的单向通信方案方框图，其中图7A表示从第一激励器到第二激励器的通信，而图7B表示从第二激励器到第一激励器的通信。
图8是图6实施例中两个配置激励器部分之间双向通信的方框图；
图9是图6实施例中多个配置激励器部分之间网络通信的方框图；
图10是可用于图1所示本发明实施例的圆盘锥形激励器的侧视剖面图；
图11是车辆中安装的图10所示圆盘锥形激励器的部分视图和侧视剖面图；
图12是车辆中安装圆盘锥形激励器和按照无线通信模式运行得到的测量结果曲线图，它可用于图1所示的本发明实施例；
图13是车辆中安装圆盘锥形激励器和按照有线等效通信模式运行得到的测量结果曲线图，它可用于图6所示的本发明实施例；
图14是通用直接连接型激励器的方框图，它可用于图6所示的本发明实施例；
图15是图14所示直接连接型激励器的一个可能实施例的方框示意图；
图16是车辆中安装的图14所示直接连接型激励器的顶视平面图和部分侧视剖面图；
图17是车辆中安装图14所示直接连接型激励器和按照无线通信模式运行得到的测量结果曲线图；和
图18是车辆中安装图14所示直接连接型激励器和按照有线等效通信模式运行得到的测量结果曲线图。
在各个附图中，相同的参考数字用于表示相同或类似的元件或步骤。
具体实施方式
本发明的优选实施例是一种用于车辆内或车辆邻近通信的激励器***和激励方法。如其中各个附图所示，具体是在图1和图6所示附图中，利用参考字符1和2描述本发明的优选实施例。
本发明是2001年7月19日申请的U.S.Application No.09/909,247；2001年7月19日申请的U.S.Application No.09/909,246；2000年11月27日申请的U.S.Application No.09/724,544；和1999年6月25日申请的U.S.Application No.09/340,218中叙述内容的延伸，所有这些申请都属于本发明者，和全文合并在此供参考。
这些当前优选的实施例在总体***中利用激励器装置以促进和优化车辆内和车辆周围的无线通信和有线等效通信，它包括但不限于，汽车，卡车，牵引车挂车，火车，船只和飞机。简要地说，本发明的运行是通过注入电流到车辆的金属结构中，其中在车辆的隔间内以及车辆外表面邻近建立电磁场。本发明可以按照两种方式应用于车辆以完成无线通信和有线等效通信。
术语“有线等效通信”是本发明者创新的术语，用于表示这样一种方法，其中车辆结构上一个点到该车辆结构上另一个点或多个点的通信是通过车辆结构内电流发生的，而该电流是由每端的激励器产生。这些通信有有线通信的全部带宽和连接能力，但利用车辆的金属结构代替导线，因此称它为有线等效通信。
本发明利用两种形式的激励器。本发明者称其中一种形式为“优化激励器”，它是在车辆结构中注入和/或接收电流，能够在本发明的工作频带内实现从最低频率到最高频率的宽带和有效无线通信性能。第二种形式是直接连接激励器，它十分简单，且在低频下性能较差。图1表示包括典型车辆中优化激励器***1的无线通信整体运行。图6表示包括典型车辆中直接连接激励器***2的有线等效通信整体运行。
利用任何类型的激励器与有探测器的一个或多个远程单元和通信设备的结合，例如，调制解调器，发射器，接收器和滤波器，可以在车辆内建立无线通信链路或网络。在整个车辆内可以提供单向，双向或联网的无线或有线等效通信，而没有当今车辆内共有的传统线束。
图1表示本发明利用激励器的无线通信，激励器注入电流到车辆的金属结构和在车辆内和车辆邻近建立电磁场，因此，配置探测器的一个或多个远程通信装置可以接收通信。通过从远程装置探测器发射的能量耦合到金属结构，可以从远程装置发送通信信号到激励器，从而在车辆金属结构内建立可以被激励器接收的RF(射频)电流。
激励***1，2适合于工作在闭合空间28(或部分的闭合空间)，它可以是小的空间，例如，乘客隔间，或者是较大的空间，例如，商用车辆堆货场。任何类型的闭合空间28必须包含各种导电结构或框架22，它可以导电地“传递”导电框架22中放置的能量到整个闭合空间28，从而在整个闭合空间28建立低于截止频率的准静态电磁场26(即，倏逝场)。截止频率是闭合空间或空腔的最小尺寸等于1/2波长的频率。在截止频率以上，空间中的电磁场转换成普通的传播波。如上所述，此处所用的术语“主隔间”还可以指合适的闭合空间。
导电框架22可以是单条路径，回旋路径，或各种导电元件，它们的作用是形成电磁虚拟体积，类似于“法拉第笼”，本发明者称它为“磁泡”或此处的磁泡30。典型的是，导电框架22是由车辆金属框架，接地电线和这些元件的组合构成。
磁泡30的性质大致类似于约束电磁场的笼子或网格，它很像笼子约束太大而不能放入在两个棒之间的物理结构。在这种情况下，导电框架22形成具有间隙的电磁场的虚拟棒，间隙出现在没有框架22元件的位置。只要导电框架22中的间隙小于工作频率的1/2波长，电磁场26就“陷入”到磁泡30中，从而对磁泡区外部没有影响。这对于诸敏感通信以及顺应各种政府规定是特别重要的，例如，FCC限制。实际上，磁泡30可以包括几个半独立的较小闭合空间28(例如，汽车行李箱，机械隔间；即主隔间)，每个空间的功能在某种程度上类似于单独的“笼子”，但是它们是由延伸通过车辆的互连导电框架22相关。
使导电框架22按照这种方式被激励的元件是激励器14，16，它们用于建立磁泡30并提供无线通信或有线等效通信的基础。特定闭合空间28中的激励器14，16具有几种功能。一种主要功能，如该元件的名称所指，是诱发RF电流24进入金属结构或框架22壁的功能。上述类型的优化激励器14和直接连接激励器16在本发明者相关的专利申请中描述为匹配部分。
实际车辆装置中得到的结果是显然的，且***1，2在多种环境下可以有效地工作。在以下的说明中，激励器14，16和激励器***1，2描述为用于激励车辆，因此，在从任何所需频率到高达截止频率的频率范围内建立非传播的准静态电磁场，其中非传播场的作用是提供发生通信的“载波”。在截止频率以上，非传播电磁场变成传统的传播波。
此外，正确安装在车辆内激励器14，16的性质与车辆的导电框架22建立特殊的耦合，因此，车辆内远程位置处导电框架22中诱发的信号以足够的强度被接收，只要该信号也是在频率范围内，这对于激励器元件是有用的。按照这种方式，相同激励器元件的功能可以是“激励器”和“收听器”(接收器)。
每个激励器14，16是相同的种类，但用于特定的目的，它们的尺寸，材料和包装有各种变形。相同优选实施例中两个具体例子是在附图中展示和描述，但它们的配置可以有很大的不同，取决于实际的应用。圆盘锥形激励器32是优化激励器14的例子，具体表示在图10和11中，而直接连接激励器16具体地表示在图14，15和16中。圆盘锥形激励器32在有效的应用方面是优选的，而较小的直接连接激励器16有较低的效率，但是它更适合于窄带的应用。优化激励器例子，圆盘锥形激励器32，有较大的尺寸和表面积，为的是提供更有效的连接，这在合适频率下传递足够的能量是必需的，而体积较小的直接连接激励器16的效率较低，但它足以工作在窄带的应用中。
建立通信所需的功率是与所要求的信号质量有关，它正比于车辆的总体积，而产生倏逝场(准静态电磁场)的最重要尺寸是车辆中相对导电表面之间的最小轴向距离。局部尺寸确定车辆(和内部隔间)中相关的截止频率，而在实现激励器功能时，它确定该隔间中是否可以建立倏逝场。在截止频率以上，激励器建立传播波。
在有线等效通信中，激励器注入电流到金属结构中，而这些电流流过车辆的整个金属结构。激励器还有接收车辆中或车辆上其他激励器形成结构中电流的性质。所以，在金属结构中注入RF电流或从金属结构接收RF电流，两个或多个激励器***可以在车辆的各点之间互相通信。
利用车辆的金属结构，本发明在车辆内或车辆上提供等效的有线通信媒体。这种有线等效通信是这样的，类似的通信带宽，信息速率和连接性可以提供给车辆金属结构上或结构内的任何点，如同在这些点之间安装导线所得到的结果。然而，本发明利用车辆的金属结构，从而避免需要各个通信点之间的导线。
可以利用任何类型的激励器与通信设备的结合，例如，调制解调器，发射器，接收器和滤波器，从而在车辆内建立等效的有线通信链路或网络，而不需要利用传统的导线和传输线。特别是，激励器可以与通信设备结合使用，它在整个车辆中提供单向通信，双向通信或联网通信，而不需要当今车辆内共有的传统线束。
图10和11表示圆盘锥形激励器32的结构，其中图11说明安装在车辆行李箱中的圆盘锥形激励器32。圆盘锥形激励器32是由圆盘锥形34构成。圆盘锥形34是由模拟圆盘锥34表面的四条导线制成。输入同轴电缆36穿过这个结构的中心，其中心导体38粘附到平坦圆盘40。平坦圆盘40的表面是螺旋形谐振器42的底座。圆盘锥形激励器的尺寸有很大的不同，较高的频率需要较大的尺寸。车辆行李箱中安装的典型圆盘锥形激励器32的圆盘锥形高度是在2-3英寸的范围内。圆盘锥形34和平坦圆盘40的底座半径是在3-4英寸的范围内。顶部装载的螺旋形谐振器42的直径通常为12英寸。
为了“激励”车辆(导电框架22)，给圆盘锥形激励器32提供的能量是通过有中心导体38和屏蔽44的同轴电缆36。中心导体38粘附到圆盘锥形激励器32和导电框架22。如图10所示，屏蔽44是直接地电连接到车辆的导电框架22。中心导体38传递的能量没有按照正常方式进行辐射。圆盘锥形的12英寸直径螺旋形谐振器42因太小不能辐射100MHz以下的频率。然而，圆盘锥形激励器32的结构在这个频率范围有很大的不连续性。耦合到中心导体38的能量几乎完全地被反射，但处在屏蔽44中的能量现在连接到构成倏逝场基础的导电框架22。由于注入到中心导体38的能量返回到辐射源，反射波具有50％的输入功率。然而，这种反射损耗基本上不随频率而变化，因为剩余的能量几乎完全地从屏蔽44外转移到导电框架22的结构。在截止频率以上，激励器改变它的主要工作模式，从非传播倏逝场改变成传播电磁波。
图12和13表示乘客车辆中得到的测量结果例子，该车辆中安装有给定尺寸的圆盘锥形激励器。图12表示可应用于无线通信模式的测量结果，其中25dBm信号源连接到激励器，并利用探测器测量乘客隔间中的无线信号。图13表示可应用于有线等效通信模式的测量结果，其中25dBm信号源连接到激励器，并通过第二直接连接激励器连接到车辆的乘客隔间内金属结构，测量乘客隔间中的信号。
直接连接激励器是优化激励器原理的延伸，其中简化的实施装置伴随着相应地降低效率。图14表示通用的直接连接激励器16。在这个实施方案中，同轴电缆36连接到激励器***中通信设备20。这个同轴电缆的中心导体38连接到RF匹配网络46和直流(DC)阻塞电容器48，而DC阻塞电容器48连接到车辆的金属框架22。
直接连接激励器16的工作方式与优化激励器14大致相同，都是注入和接收金属框架22中的电流。然而，与优化激励器14能够得到的效率比较，直接连接激励器的简单性和小尺寸减小了可获得的效率。RF匹配网络46的设计是为了在各种频率运行下通信设备20与金属框架22之间提供尽可能有效的能量转移。这个通用实施方案中DC阻塞电容器48的功能是使激励器16与通信设备20中发射器和接收器的DC电路隔离。
图15表示直接连接激励器的一个实施例。在这个实施例中，同轴连接器50安装到具有三个包铜部分54，60，62的小型电路板52上。同轴连接器50安装和连接到第一包铜部分54。同轴电缆36是从同轴连接器50延伸出去，因此，中心导体38连接到由串联电感器56构成的匹配网络46，它给第二包铜部分60上的分路电容器58供电，并接地到第一包铜部分54。屏蔽44连接到同轴连接器50的一端，而在另一端上是浮接的，因此，它作为中心导体38的RF屏蔽，中心导体38连接到第二包铜部分60。
匹配网络46中的串联电感器56连接到第三包铜部分62上的DC阻塞电容器48。DC阻塞电容器48连接到接线柱64。在接线柱64与金属结构22之间连接导线66，可以完成从直接连接激励器16到金属结构22的连接。
图16表示车辆中安装的图15所示直接连接激励器。图17表示乘客车辆中无线链路的测量数据，其中图15所示直接连接激励器16安装在汽车行李箱中，而无线远程单元12位于乘客隔间内。利用输入到直接连接激励器16的25dBm信号进行这些测量。在无线应用中，当直接连接激励器16与图12所示圆盘锥形激励器32性能比较时，简单性换取性能下降是显而易见的。
图18表示乘客车辆中有线等效通信链路的测量数据，其中图15所示直接连接激励器16安装在汽车行李箱中，而第二直接连接激励器16位于乘客隔间内金属结构上。利用输入到直接连接激励器16的25dBm信号进行这些测量。这些测量指出直接连接激励器工作在有线等效通信模式下的优良性能。
本实施例仅仅是许多其他形式直接连接激励器方案中一种可能的方案。还可以实施包括变压器匹配电路的其他匹配网络46概念。匹配网络46与金属结构22之间的连接可以类似地采用许多其他的形式，最简单的形式是利用线夹代替接线柱64，其中线夹把直接连接激励器16固定到金属框架22，并且还在匹配网络46与金属框架22之间形成RF电流24的通路。
在图1所示的无线通信模式下，通信设备20内发射器提供所需频率范围内的能量以启动激励器。激励器14，16按照以上的描述激励导电框架22，因此，可以发射通信设备20产生的调制信号。金属结构中的电流24在车辆的隔间中和表面邻近建立电磁场26。于是，这些电磁场26被若干个无线远程单元12中的任何一个单元接收，无线远程单元12是由车辆内或车辆邻近的通信设备20和探测器18构成。此外，在双向或联网通信应用中，激励器14，16的作用是接收和传输无线远程单元12产生的信号到激励器14，16的通信设备20中接收***。传输和接收可以在激励器单元10与无线远程单元12之间同时发生。
图3A和3B表示车辆内或车辆邻近的激励单元10与无线远程单元12之间的单向无线通信。类似地，图4和图5分别表示车辆内或车辆邻近的激励单元10与无线远程单元12之间的双向和联网无线通信。激励单元10中通信设备20产生和通过激励器14，16发射的信号与无线远程单元12产生和返回通过导电框架22到激励器14，16并到达激励器通信设备20的信号可以有不同的频率。另一个实施例是借助于分时传输使通信设备20，激励器14，16和无线远程单元12产生的信号工作在相同的频率。
在图6所示的有线等效通信模式下，通信设备20内发射器提供所需频率范围内的能量以启动激励器。于是，激励器14，16在导电框架22中建立电流24，因此可以发射通信设备20产生的调制信号。在有一个或多个激励器单元10的车辆金属结构上任何一点，可以接收金属结构中的电流24。传输和发射可以在多个激励器单元10之间同时发生。
图7A和7B表示车辆金属表面上任何点的激励器单元10之间的单向有线等效通信。类似地，图8和图9分别表示车辆的金属表面上各点之间双向和联网的有线等效通信。通信设备20产生和发射通过激励器14，16的信号与远程位置中其他激励器14，16产生的信号可以有不同的频率，从而允许在各个激励器之间同时进行有线等效通信。另一个实施例是借助于分时传输使通信设备20和激励器14，16产生的信号工作在相同的频率上。
车辆的特征各不相同，因此，每个车辆包含的空间需要作一些经验调整，为的是正确地定位和安装激励器。然而，在大多数车辆中，以上描述的激励器实施例在激励能量和建立磁泡效应方面是有功效的。本发明的实施方案成功地展示，在11Mbps的数据链路上无线运行网络发射流式的视频图像以及在车辆中有线等效控制灯光和传感器的读出。
在以上设置的参数内，可以改变激励器的精确实际形状和尺寸，以及在保持各种功能运行的同时，可以利用不同的材料。激励器元件与导电框架的间隔在可接受的范围内可以变化，能量传递给激励器的方式也可以变化。在没有不恰当实验的条件下，专业人员无疑能够开发出相关的结构和利用。
虽然以上描述了各种实施例，但是应当明白，这些实施例是作为例子给出，而不是限制性的。因此，本发明的深度和范围不应当受上述典型实施例的限制，而应当根据以下的权利要求书和相当内容限定本发明的范围。
工业应用
本发明激励器***1，2非常适用于车辆内和车辆邻近的通信。本发明可以提供无线或有线等效通信，具体地是在0.1MHz至100MHz的范围内，一些改进型能够工作在500MHz以上的范围。
在无线通信中，本发明利用注入电流到车辆金属结构中的激励器和在车辆内和车辆邻近建立电磁场，因此，它可以与有探测器的一个或多个远程通信装置进行通信。通过从远程装置探测器耦合地发射能量到金属结构，还可以从远程装置传输信息到激励器，从而在车辆的金属结构中建立可以被激励器接收的RF电流。倏逝场和电磁场都可用于无线通信。工作频率可选取为低于截止频率，从而利用倏逝场。或工作频率可选取为高于截止频率，从而可以利用电磁场。
在有线等效通信中，本发明利用基本激励器运行以注入电流到金属结构中，而这些电流流过车辆的整个金属结构。激励器还有接收车辆中或车辆上其他激励器形成结构中电流的性质。所以，通过注入或接收金属结构中的RF电流，两个或多个激励器***可以与车辆上的其他点进行通信。
现在，我们可以理解，本发明的共同特征是注入电流到车辆的金属结构。这些电流固有地产生电磁场。在本发明的无线实施例中利用电磁场，其使用方式取决于工作频率的选择。在本发明的有线等效实施例中，可以直接利用注入的电流。
本发明激励器可以有多种形式，此处具体描述的两种形式是优化激励器14和直接连接激励器16。优化激励器14注入电流到车辆结构和/或从车辆结构接收电流，它能够在最低频率到最高频率的本发明工作频带内实现宽带和有效的无线通信性能。直接连接激励器16是十分简单，但在本发明的低频率下性能较差。
激励器14，16可用于建立无线通信或有线等效通信。与常规通信设备的结合，例如，调制解调器，发射器，接收器和滤波器，激励器与有探测器的一个或多个远程单元一起可以提供无线车辆通信。类似地，与这些通信设备的结合，两个或多个激励器可以提供有线等效车辆通信。可以在整个车辆内提供单向，双向，或联网的无线通信或有线等效通信，而没有当今车辆内共有的传统线束。
这些无线通信和有线等效通信有这样的能力，在车辆内或车辆上任何点之间安装导线，或利用2.4和5GHz频带中的传统无线技术进行通信，可以给这些点提供相同的通信带宽，信息速率和连接性。然而，本发明利用车辆的金属结构，从而使电流分布到整个车辆和在所有的车辆隔间中建立电磁场。这导致在有线等效应用的情况下可以避免车辆信号布线的需要，以及能够使单次无线传输到达所有的车辆隔间和车辆外部的邻近，而不需要利用中继器或接入点。
由于上述的原因，我们可以预期，本发明的激励器***1，2可以有广泛的工业应用。所以，我们预期本发明的商业用途是广泛和持久的。

Claims (10)

1、一种用于在具有导体的结构内的至少两个位置之间进行信息通信的***，该***包括：
多个激励器单元，其数量等于位置数目，每个激励器单元包含一个通信设备和一个激励器装置，并以导电方式连接到结构内的导体上；
所述通信设备的每一个在其各自的位置上可接受信息，并以该信息调制一个信号，其中，所述信号在一个射频频率上交变；
所述激励器装置的每一个从其各自的所述通信设备上接收所述信号，并以导电方式将所述信号以电流形式注入结构内的导体中；
所述激励器装置的每一个又以导电方式从结构内的导体中取出所述电流，自所述电流内得到所述信号，将所述信号提供给其各自的所述通信设备；以及
所述通信设备的每一个又从所述信号中解调出信息，在其各自的位置上给出该信息，由此，在所述的位置之间提供信息通信的能力。
2、权利要求1的***，其中，所述激励器装置包括：
匹配网络，用于能高效地使所述电流中所需的交流分量传送到结构内的导体中；以及
隔离电容，用于防止所述电流中的任何直流分量传入结构内的导体中。
3、权利要求2的***，其中，所述匹配网络内包括一个串联连接的电感和一个并联连接的旁路电容。
4、权利要求1的***，其中，所述结构中包括数目超过两个的多个位置以及类同数目的多个所述激励器单元，由此，组成一个网络，它具有在所述多个位置之间进行信息通信的能力。
5、一种用于在具有导体的结构内从第一位置到第二位置进行信息通信的***，该***包括：
第一激励器单元，在第一位置上，包含第一通信设备和第一激励器装置，并以导电方式连接到结构内的导体上；
第二激励器单元，在第二位置上，包含第二通信设备和第二激励器装置，并以导电方式连接到结构内的导体上；
所述第一通信设备，接受信息并以该信息调制一个信号，其中所述信号在一个射频频率上交变；
所述第一激励器装置从所述第一通信设备上接收所述信号，并将所述信号以电流形式注入结构内的导体中；
所述第二激励器装置从结构内的导体中取出所述电流，自所述电流中得到所述信号；以及
所述第二通信设备从所述第二激励器装置上接收所述信号，自所述信号中解调出信息，在第二位置上给出该信息，由此提供在所述第一位置与所述第二位置之间的信息通信能力。
6、权利要求5的***，其中，所述激励器装置包括：
匹配网络，用于高效地使所述电流中所需的交流分量传送到结构内的导体中；以及
隔离电容，用于防止所述电流中的任何直流分量传入结构内的导体中。
7、权利要求6的***，其中，所述匹配网络内包括一个串联连接的电感和一个并联连接的旁路电容。
8、权利要求5的***，其中，所述结构中包括数目超过两个的多个位置以及类同数目的多个所述激励器单元，由此，组成一个网络，它具有在所述多个位置之间进行信息通信的能力。
9、一种在具有导体的结构内从第一位置到第二位置进行信息通信的方法，该方法包括步骤：
(a)在第一位置上接受信息；
(b)以该信息调制一个信号，其中，所述信号具有的载波频率选择为或是低于倏逝电磁场的截止频率，或是高于电磁场传播的截止频率；
(c)使所述信号以电流形式用导电方式注入结构内的导体中；
(d)从结构内的导体中用导电方式取出所述电流，自所述电流中得到所述信号；
(e)从所述信号中解调出信息；以及
(f)在第二位置上给出该信息，由此，提供从所述第一位置到所述第二位置的信息通信能力。
10、权利要求9的方法，其中，存在多个第二位置，并且其中，所述步骤(f)中包括将信息提供到所述多个第二位置中指定的一个位置上，由此，提供在第一位置和所述多个第二位置组成的网络内的信息通信能力。
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