專利名稱：線圈感應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與通訊系統(tǒng)有關(guān)，尤其與地面移動(dòng)體的通信定位測(cè)速有關(guān)。
無線感應(yīng)技術(shù)是八十年代初在世界上(由日本為主)發(fā)展起來的，日本FULUKAWA公司，安川公司，三菱公司，美國(guó)AB公司對(duì)于焦車的自動(dòng)化技術(shù)均采用無線感應(yīng)技術(shù)，國(guó)內(nèi)僅有岳陽(yáng)電子研究所與上海電氣自動(dòng)化研究所等少數(shù)單位開展該技術(shù)的研究與開發(fā)，無線感應(yīng)技術(shù)八十年代主要用于鋼鐵行業(yè)，九十年代主要用于焦化行業(yè)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的裝載車及其它特種車輛中。在通信系統(tǒng)中，若采用傳統(tǒng)無線感應(yīng)系統(tǒng)，可以進(jìn)行通信，定位(日本目前最好的定位精度為5毫米，國(guó)內(nèi)目前最好的定位精度為1厘米)，通信載波在100KHz，具有鋪設(shè)維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)地形氣侯適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但天線沒有抗干擾能力，在惡劣的電磁環(huán)境中，通信質(zhì)量及定位精度肯定要大大下降。
本發(fā)明的目的就是要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，抗干擾能力強(qiáng)，定位準(zhǔn)確，通信質(zhì)量高的線圈感應(yīng)系統(tǒng)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的定義線圈包括正線圈和負(fù)線圈。
正線圈電流的流動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針的線圈，線圈可為單匝，線圈可為多匝。
負(fù)線圈電流的流動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針的線圈，線圈可為單匝，線圈可為多匝。
多匝線圈時(shí)，每匝線圈的大小及形狀可以不同。
線圈矩陣包括正圈矩陣和負(fù)圈矩陣。
正圈矩陣是線圈為正線圈的線圈矩陣。
負(fù)圈矩陣是線圈為負(fù)線圈的線圈矩陣。
線圈矩陣矩陣A的元素由線圈組成，線圈可為單匝，線圈可為多匝。
矩陣A為一維時(shí)，即An＝[a1，a2，...，an]，各元素的線圈在同一水平面按直線方向電氣聯(lián)接，n≥1。
矩陣A為二維時(shí)，即 各元素的線圈在同一水平面按一固定平面折線方向電氣聯(lián)接，n，m≥1。
矩陣A為三維時(shí)，即An×m×1，三維空間各元素的線圈在三維空間中按一固定空間折線方向電氣聯(lián)接，n，m，1≥1。
本發(fā)明線圈感應(yīng)系統(tǒng)，包括天線和傳輸線，每一根天線均由至少1個(gè)正線圈和至少1個(gè)負(fù)線圈組成，；每一根傳輸線均由至少1個(gè)正線圈和至少1個(gè)負(fù)線圈組成。
本發(fā)明每一根天線均由電氣聯(lián)接的至少1個(gè)正線圈和電氣聯(lián)接的至少1個(gè)負(fù)線圈組成，；每一根傳輸線均由電氣聯(lián)接的至少1個(gè)正線圈和電氣聯(lián)接的至少1個(gè)負(fù)線圈組成。
本發(fā)明每一根天線均由至少1個(gè)由電氣聯(lián)接正線圈組成的正圈矩陣和至少1個(gè)由電氣聯(lián)接負(fù)線圈組成的負(fù)圈矩陣組成；每一根傳輸線均由至少1個(gè)由電氣聯(lián)接正線圈組成的正圈矩陣和至少1個(gè)由電氣聯(lián)接負(fù)線圈組成的負(fù)圈矩陣組成。
本發(fā)明有兩根或兩根以上天線1和天線2，天線1與天線2錯(cuò)開，放在傳輸線L0正上方并沿傳輸線L0方向X軸平行移動(dòng)，兩根天線錯(cuò)開的長(zhǎng)度不等于偶數(shù)個(gè)和零個(gè)線圈的長(zhǎng)度。
本發(fā)明有兩根或兩根以上傳輸線L0、L1平行錯(cuò)開布置，兩根傳輸線平行錯(cuò)開的長(zhǎng)度不等于偶數(shù)個(gè)和零個(gè)線圈的長(zhǎng)度。天線放在傳輸線正上方并沿傳輸線方向X軸平行移動(dòng)。
本發(fā)明每一根天線均由相同數(shù)量的正線圈和負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接而成，每一根傳輸線均由相同數(shù)量的正線圈和負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接而成，天線的線圈與傳輸線的線圈長(zhǎng)度之比為p/q或整數(shù)倍，p、q為互質(zhì)的整數(shù)。
本發(fā)明每一根天線均由相同數(shù)量的正圈矩陣和負(fù)圈矩陣交替電氣聯(lián)接而成，每一根傳輸線均由相同數(shù)量的正圈矩陣和負(fù)圈矩陣交替電氣聯(lián)接而成，天線的正負(fù)圈矩陣與傳輸線的正負(fù)圈矩陣長(zhǎng)度之比為p/q或整數(shù)倍，p、q為互質(zhì)的整數(shù)。
本發(fā)明所有天線的線圈長(zhǎng)度相等和線圈寬度相等，所有傳輸線的線圈長(zhǎng)度相等和線圈寬度相等，天線的線圈寬度等于傳輸線的線圈寬度，天線的線圈長(zhǎng)度為傳輸線的線圈長(zhǎng)度的一半。天線2平行滯后天線1傳輸線半個(gè)線圈長(zhǎng)度，平行放在傳輸線正上方并沿傳輸線方向X軸平行移動(dòng)。在同一平面沿垂直天線移動(dòng)方向，把每根天線的所有線圈寬邊導(dǎo)體用等長(zhǎng)的絕緣屏蔽管緊緊套住。在同一平面沿垂直天線移動(dòng)方向，把每根傳輸線的所有線圈寬邊導(dǎo)體用等長(zhǎng)的絕緣屏蔽管緊緊套住。
線圈感應(yīng)系統(tǒng)采用如圖9布線。L0是固定平鋪的正負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接的傳輸線(通以電流I＝Sinωt的信號(hào))，天線1采取一個(gè)正線圈和一個(gè)負(fù)線圈電氣聯(lián)接，天線2采取一個(gè)正線圈和一個(gè)負(fù)線圈電氣聯(lián)接，所有天線的線圈長(zhǎng)度相等和線圈寬度相等，所有傳輸線的線圈長(zhǎng)度相等和線圈寬度相等，天線的線圈長(zhǎng)度為傳輸線線圈長(zhǎng)度的一半，天線的線圈寬度等于傳輸線的線圈寬度，天線2平行滯后天線1半個(gè)傳輸線線圈長(zhǎng)度，天線1與天線2平行放在傳輸線的正上方并沿傳輸線方向X軸平行移動(dòng)。在同一平面沿垂直天線移動(dòng)方向，把每根天線的所有線圈寬邊導(dǎo)體用等長(zhǎng)的絕緣屏蔽管緊緊套住。在同一平面沿垂直天線移動(dòng)方向，把每根傳輸線的所有線圈寬邊導(dǎo)體用等長(zhǎng)的絕緣屏蔽管緊緊套住。由于天線平行移動(dòng)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)電勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳輸線交變電流在天線中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，工程上，我們可以忽略天線的運(yùn)動(dòng)電勢(shì)。這樣，天線2獲得的感應(yīng)電勢(shì)e2滯后90°并與天線1獲得的感應(yīng)電勢(shì)e1疊加來獲得幅值均勻變化的感應(yīng)信號(hào)e. 其中A＝k*L*ln[(a/h)2+1]k＝μ0/2πL--------傳輸線L0單個(gè)線圈長(zhǎng)度a--------傳輸線，天線的線圈寬度h--------傳輸線與天線的空間距離X＝{x-2L*INT[x/(2L)]}/Lx----天線沿傳輸線方向平行前進(jìn)的水平路程A1(X)=8X2-4X+1]]>；tg1(X)＝-2X/(2X-1)A2(X)=8X2-12X+5]]>；tg2(X)＝(2X-2)/(2X-1)A3(X)=8X2-20X+13]]>；tg3(X)＝(2X-2)/(-2X+3)A1(X)=8X2-28X+25]]>；tg4(X)＝(-2X+4)/(-2X+3)顯然，天線的平行移動(dòng)使天線所獲得電勢(shì)e的幅值在Aω與 之間變化，信號(hào)不會(huì)消失；電勢(shì)e相位在[π，3π/2]，[3π/2，0]，
，[π/2，π]之間。
同理，天線1通以電流I＝Sinω2t，天線2通以電流I＝Cos2t，天線的平移使得傳輸線L0所獲得的總感應(yīng)電勢(shì)e幅值在Aω與 之間變化，信號(hào)不會(huì)消失；相位在[π，3π/2]，[3π/2，0]，
，[π/2，π]之間，表達(dá)式同(1)。
本發(fā)明線圈感應(yīng)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)天線采用兩根天線，傳輸線采用一根傳輸線。每根天線采用一個(gè)正線圈與一個(gè)負(fù)線圈電氣聯(lián)接并平行放置，每根傳輸線采用多個(gè)正線圈與負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接并在同一水平面鋪設(shè)。具有傳統(tǒng)無線感應(yīng)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸特性，即式(1)。據(jù)電磁場(chǎng)理論，空間任何外來電磁信號(hào)在正負(fù)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)互相抵消，對(duì)本線圈感應(yīng)系統(tǒng)不產(chǎn)生任何作用。本線圈感應(yīng)系統(tǒng)載波頻率可達(dá)到MHz級(jí)以上，傳輸速率高；可以用通信的天線與傳輸線進(jìn)行定位，理論上定位精度可達(dá)到任意小。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低廉，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速率高，定位準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于地面移動(dòng)體與地面的通信定位測(cè)速，尤其適用于處于惡劣電磁環(huán)境的磁浮列車系統(tǒng)中。
如下是本發(fā)明的附圖


圖1為正線圈的布線圖。
圖2為負(fù)線圈的布線圖。
圖3為二維正圈矩陣的布線圖。
圖4為二維負(fù)圈矩陣的布線圖。
圖5為正負(fù)線圈組成的傳輸線布線圖。
圖6為正負(fù)線圈組成的天線布線圖。
圖7為二維正負(fù)圈矩陣組成的傳輸線布線圖。
圖8為二維正負(fù)圈矩陣組成的天線布線圖。
圖9為本發(fā)明的布線圖。
圖10為本發(fā)明的布線圖。
圖11為本發(fā)明的布線圖。
圖12為本發(fā)明的布線圖。
如下是
具體實(shí)施例方式1.通信如圖9，天線的單個(gè)線圈長(zhǎng)l＝0.05米，寬a＝0.1米，與傳輸線距離h＝0.1米并以720公里/小時(shí)平移；傳輸線的單個(gè)線圈長(zhǎng)L＝0.1米，寬a＝0.1米并通以電流I＝Sin2π107t，則天線前進(jìn)0.2米所獲得的感應(yīng)電勢(shì)相位增量＝2π+2π*104，其中2π是由天線前進(jìn)0.2米產(chǎn)生，2π*104是由傳輸線電流產(chǎn)生，當(dāng)我們采用調(diào)相制來進(jìn)行通信時(shí)，可以忽略天線前進(jìn)所造成的相位增量。
2.定位如圖9，天線的單個(gè)線圈長(zhǎng)l＝0.05米，寬a＝0.1米，與傳輸線距離h＝0.1米并以720公里/小時(shí)平移；傳輸線的單個(gè)線圈長(zhǎng)L＝0.1米，寬a＝0.1米并通以電流I＝Sin2π107t，則天線前進(jìn)0.2米所獲得的感應(yīng)電勢(shì)相位增量＝2π+2π*104，其中2π是由天線前進(jìn)0.2米產(chǎn)生，2π*104是由傳輸線電流產(chǎn)生。若在1毫秒內(nèi)天線只前進(jìn)XL米，由(1)式可推算出1(X)～4(X)；反過來，在1毫秒內(nèi)由天線的1(X)～4(X)可推算出天線前進(jìn)的距離并進(jìn)而進(jìn)行定位。
3.測(cè)速事實(shí)上，由上述的定位進(jìn)而可以很方便測(cè)速。
權(quán)利要求
1.線圈感應(yīng)系統(tǒng)，包括天線和傳輸線，其特征在于每一根天線均由至少1個(gè)正線圈和至少1個(gè)負(fù)線圈組成，線圈可為單匝，線圈可為多匝；每一根傳輸線均由至少1個(gè)正線圈和至少1個(gè)負(fù)線圈組成，線圈可為單匝，線圈可為多匝。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于每一根天線均由電氣聯(lián)接的至少1個(gè)正線圈和電氣聯(lián)接的至少1個(gè)負(fù)線圈組成，線圈可為單匝，線圈可為多匝；每一根傳輸線均由電氣聯(lián)接的至少1個(gè)正線圈和電氣聯(lián)接的至少1個(gè)負(fù)線圈組成，線圈可為單匝，線圈可為多匝。
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于每一根天線均由至少1個(gè)由電氣聯(lián)接的正線圈組成的正圈矩陣和至少1個(gè)由電氣聯(lián)接的負(fù)線圈組成的負(fù)圈矩陣組成；每一根傳輸線均由至少1個(gè)由電氣聯(lián)接正線圈組成的正圈矩陣和至少1個(gè)由電氣聯(lián)接的負(fù)線圈組成的負(fù)圈矩陣組成。線圈可為單匝，線圈可為多匝；線圈矩陣可為一維，可為二維，可為三維。
4.據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于有兩根或兩根以上天線1和天線2，天線1與天線2錯(cuò)開，放在傳輸線L0正上方并沿傳輸線L0方向X軸平行移動(dòng)，兩根天線錯(cuò)開的長(zhǎng)度不等于偶數(shù)個(gè)和零個(gè)線圈的長(zhǎng)度。
5.據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于有兩根或兩根以上傳輸線L0、L1平行錯(cuò)開布置，兩根傳輸線平行錯(cuò)開的長(zhǎng)度不等于偶數(shù)個(gè)和零個(gè)線圈的長(zhǎng)度。天線放在傳輸線正上方并沿傳輸線方向X軸平行移動(dòng)。
6.據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于每根天線均由相同數(shù)量的正線圈和負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接而成，每根傳輸線均由相同數(shù)量的正線圈和負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接而成，天線的線圈與傳輸線的線圈長(zhǎng)度之比為p/q或整數(shù)倍，p、q為互質(zhì)的整數(shù)。
7.據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于每一根天線均由相同數(shù)量的正圈矩陣和負(fù)圈矩陣交替電氣聯(lián)接而成，每一根傳輸線均由相同數(shù)量的正圈矩陣和負(fù)圈矩陣交替電氣聯(lián)接而成，天線的正負(fù)圈矩陣與傳輸線的正負(fù)圈矩陣長(zhǎng)度之比為p/q或整數(shù)倍，p、q為互質(zhì)的整數(shù)。
8.據(jù)權(quán)利要求6所述的線圈感應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所有天線的線圈長(zhǎng)度相等和線圈寬度相等，所有傳輸線的線圈長(zhǎng)度相等和線圈寬度相等，天線的線圈寬度和傳輸線的線圈寬度相等，天線的線圈長(zhǎng)度為傳輸線的線圈長(zhǎng)度的一半。天線2平行滯后天線1傳輸線半個(gè)線圈長(zhǎng)度，平行放在傳輸線正上方并沿傳輸線方向X軸平行移動(dòng)。在同一平面沿垂直天線移動(dòng)方向，把每根天線的所有線圈寬邊導(dǎo)體用等長(zhǎng)的絕緣屏蔽管緊緊套?。辉谕黄矫嫜卮怪碧炀€移動(dòng)方向，把每根傳輸線的所有線圈寬邊導(dǎo)體用等長(zhǎng)的絕緣屏蔽管緊緊套住。
全文摘要
本發(fā)明為一種線圈感應(yīng)系統(tǒng),包括天線和傳輸線。天線和傳輸線均為至少一根感應(yīng)線,感應(yīng)線由正負(fù)線圈交替電氣聯(lián)接組成。多根天線可錯(cuò)開平行放置在傳輸線的正上方并沿傳輸線方向平行移動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,成本低廉,抗干擾能力強(qiáng),傳輸速率高,定位準(zhǔn)確,廣泛用于地面移動(dòng)體與地面的通信定位測(cè)速,尤其適用處于惡劣電磁環(huán)境的磁浮列車系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H04B5/00GK1354565SQ01133738
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者譚啟泉 申請(qǐng)人:譚啟泉