CN115603041A - 天线、遥测装置和遥测测量系统 - Google Patents

天线、遥测装置和遥测测量系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115603041A
CN115603041A CN202210514313.3A CN202210514313A CN115603041A CN 115603041 A CN115603041 A CN 115603041A CN 202210514313 A CN202210514313 A CN 202210514313A CN 115603041 A CN115603041 A CN 115603041A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
dielectric substrate
radiating element
transmission
conductive plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210514313.3A
Other languages
English (en)
Inventor
黎廷成
一之濑健一
吉本博
松冈胜己
竹中博志
土肥洋范
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN115603041A publication Critical patent/CN115603041A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/88—Providing power supply at the sub-station
    • H04Q2209/886—Providing power supply at the sub-station using energy harvesting, e.g. solar, wind or mechanical

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明涉及天线、遥测装置和遥测测量系统。天线包括：介电基板；在介电基板的背表面上形成的导电平面；具有线状形状并且在介电基板的前表面上形成的辐射元件；将辐射元件的一端连接到导电平面的短路引脚；和电力供应引脚，该电力供应引脚通过设置在导电平面中的孔在离开短路引脚被连接到的所述一端预定距离的点处被连接到辐射元件，并且向辐射元件供应传输信号。无线电波被从辐射元件发射。

Description

天线、遥测装置和遥测测量系统
技术领域
本发明涉及在包括发动机和马达的旋转机器中的旋转部件诸如转子的状态测量。
背景技术
旋转机器(包括使用电力的马达(电动马达)和使用燃料的发动机(内燃机)和蒸汽机)被广泛地为各种类型的机器用作动力源。在这种旋转机器中，可能期望检测旋转部件的状态，例如马达中的转子的温度、转矩(应力)和速度。
日本未审查专利申请公报No.2013-218439描述了一种遥测测量系统，其检测是一种具有转子叶片的旋转机器的蒸汽涡轮中的转子叶片的状态(其上的振动应力)。在这个遥测测量系统中，转子叶片配备有遥测计，该遥测计包括用于状态检测的传感器、作为无线信息传输传感器的检测信息的传输单元、向传感器和传输单元供应电力的二次电池和用于向二次电池供应充电电力的充电设备。充电设备通过电力接收线圈接收从固定侧上的电力传输线圈传输的电力并且用接收电力对二次电池充电。
这个遥测测量系统能够根据需要对二次电池充电，并且由此延长连续测量的持续时间。
还在日本未审查专利申请公报No.8-8710、EP 2532174 B1等中示出了用于旋转机器的遥测测量系统。
发明内容
作为输出动力的一侧上的部件，旋转机器的旋转部件(转子、转子叶片等)被设计成尽可能消除多余部分。为了满足强度条件等，旋转机器经常由金属材料制成。因此，遥测测量系统面临以下难题：
-旋转侧上的装置需要被适当地置放在狭小的空间中。
-是旋转侧上的装置的天线易受周围金属物体诸如定子、转子和马达容纳外壳影响。
本发明提供一种即使在由很多金属物体包围的狭小空间中也能够进行适当通信的天线、一种遥测装置和一种使用这些天线和遥测装置的遥测测量系统。
根据本发明的一种天线包括：介电基板；在介电基板的背表面上形成的导电平面；具有线状形状并且在介电基板的前表面上形成的辐射元件；将辐射元件的一端连接到导电平面的短路引脚；和电力供应引脚，该电力供应引脚在离开短路引脚被连接到的所述一端预定距离的点处通过介电基板被连接到辐射元件，并且向辐射元件供应传输信号，其中，无线电波被从辐射元件发射。
电力供应引脚可以穿过介电基板的内部，并且通过设置在导电平面中的孔到达背表面侧。
电力供应引脚可以在介电基板上延伸，并且到达侧表面侧。
介电基板的在与前表面及背表面平行的平面中的平面形状可以是弯曲成圆弧形状的四边形，并且导电平面和辐射元件的平面形状也可以是弯曲成圆弧形状的四边形。
介电基板的与前表面及背表面正交的轮廓形状可以是弯曲成圆弧形状的四边形，并且导电平面和辐射元件的轮廓形状也可以是弯曲成圆弧形状的四边形。
根据本发明的一种遥测装置包括：获得检测信号的传感器单元；处理来自传感器单元的检测信号以获得传输信号的处理器；和传输来自处理器的传输信号的传输天线。如以上描述地配置的天线可以被用作传输天线。
两根天线可以被设置为传输天线，所述两根天线是第一传输天线和第二传输天线，并且第一传输天线和第二传输天线可以发射同一传输信号。
遥测装置可以进一步包括从外部接收无线电波并且输出电力的电力接收单元，并且来自电力接收单元的电力可以被供应到传感器单元和处理器。
在根据本发明的遥测测量系统中，以上描述的遥测装置被安装在旋转机器的旋转部件上，并且接收来自遥测装置的传输天线的传输信号的接收天线被设置在旋转机器的固定部件上。
根据本发明的传输天线相对小，并且能够执行可靠的无线通信。当这根天线被安装在旋转机器的旋转部件上时，关于旋转部件的状态的通信能够有效地执行。
附图说明
将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的符号表示类似的元件，并且其中：
图1是示出遥测测量系统的配置的框图；
图2是示出当遥测测量系统被安设在马达300内时的配置的视图；
图3是示出旋转侧系统100的配置的概略视图；
图4是示出旋转侧系统100和固定侧系统200的布置的视图；
图5A是示出天线16(20)的配置的一个示例的平面视图；
图5B是图5A所示天线16(20)的配置沿着线X-X截取的截面视图；
图5C是图5A所示天线16(20)的底视图；
图6是示出在天线16(20)中当间隔r在二度和六度之间改变时S11参数的值的曲线图；
图7是示出当天线16(20)被置放在塑料外壳中时天线16(20)的S11参数的曲线图；
图8是示出当天线16(20)被置放在马达内时S11参数的曲线图；
图9是示出在传统四分之一波长线天线和实施例的天线16(20)之间由接收器接收的电力的比较的曲线图；
图10是示出在转子的一次旋转期间根据天线16(20)的位置接收电力的波动的曲线图；
图11是示出根据旋转转子的位置与在传输天线16和接收天线20之间的位置关系(布置1、布置2)对应的在传输和接收天线之间的距离d1、d2的视图；
图12是示出在图11的示例中接收信号电力(接收信号的强度)随着时间的变化的曲线图；
图13是示出其中两根传输天线16和两根接收天线20被分别地设置在旋转侧系统100和固定侧系统200中的示例(多组)的视图；
图14是示出在图13所示状态中接收信号电力随着时间的变化的曲线图；
图15是示出设置有两根传输天线16a、16b的旋转侧系统100的配置的概略视图；
图16是示出到所述两根传输天线16a、16b的连接线的视图；
图17是示出其中传输天线16被置放在甜甜圈形旋转侧系统100的外周表面上的示例的视图；
图18是示出在图17的示例中旋转侧系统100的配置的视图；
图19A是示出天线16(20)的配置的另一个示例的平面视图；
图19B是图19A所示天线16(20)的配置沿着线X-X截取的截面视图；
图19C是图19A所示天线16(20)的底视图；并且
图20是示出天线16(20)的配置的又一个示例的平面视图。
具体实施方式
将在下面基于绘图描述本发明的实施例。本发明不限于在这里描述的实施例。
系统配置
图1是示出遥测测量系统的配置的框图。遥测测量系统包括设置在旋转侧上的旋转侧系统100和设置在固定侧上的固定侧系统200。这里，根据这个实施例的遥测测量系统检测作为旋转机器的一个示例的电动马达的转子和轴(旋转部件)的状态。因此，旋转侧系统100被设置在转子上并且固定侧系统200被设置在容纳外壳的内侧。旋转侧系统100被称作遥测装置。
旋转侧系统100具有传感器单元10。传感器单元10包括一个或者多个传感器。传感器的示例包括温度传感器、速度传感器和转矩传感器。温度传感器和速度传感器能够被安装在转子上，并且转矩传感器能够被安装在转子的旋转轴上。
传感器单元10向控制单元12供应一个或者多个传感器的检测信号。控制单元12对来自传感器的检测信号执行必要的处理，诸如将信号转换成数字数据并且存储该数据，或者将检测信号转换成适当的值作为检测值，并且向通信单元14供应经处理的信号。
通信单元14具有产生预定频率的载波的局部振荡器，并且通过检测信号调制这个载波。两根传输天线16(16a、16b)被连接到通信单元14，并且已经通过检测信号调制的用于无线通信的无线电波被从这两根传输天线16a、16b发射。
旋转侧系统100具有包括电力接收线圈18a的电力接收单元18。电力接收单元18包括整流电路和二次电池，并且通过电力接收线圈18a接收从外部传输于此的预定频率的电力，将接收电力整流成直流电，并且在二次电池中存储直流电。电力接收单元18向旋转侧系统100的部件供应用于操作的电力。
控制单元12、通信单元14等能够由执行信号处理的处理器形成，并且处理器还能够负责传感器单元10中的信号处理、电力接收单元中的操作控制等。
固定侧系统200具有接收天线20(20a、20b)，并且接收天线20a、20b从传输天线16a、16b接收无线电波并且向通信单元22供应无线电波。通信单元22对接收无线电波执行接收处理，并且取出和输出作为调制信号的检测信号。
所获得的检测信号被供应到控制单元24，在此处检测信号被存储为与传感器的检测结果有关的数据，并且这个数据被显示为马达的操作状态或者在马达的控制的各种模式中使用。
固定侧系统200设置有包括电力传输线圈26a的电力传输单元26。电力传输单元26接收从外部电源例如商业电源供应的电力，并且向电力传输线圈26a供应预定的传输电力。电力传输线圈26a和旋转侧系统100的电力接收线圈18a彼此电磁耦合，并且来自电力传输线圈26a的传输电力由电力接收线圈18a接收并且如以上所述地被蓄积在电力接收单元18的二次电池中。
控制单元24、通信单元22等能够由执行信号处理的处理器形成，并且处理器还能够负责电力传输单元中的操作控制等。传输天线16和接收天线20还能够彼此执行双向通信。
当系统被安设在马达中时的配置
图2是示出当遥测测量系统被安设在马达300内时的配置的视图。
马达300包括圆筒形的转子30和圆环形的定子32，定子32被形成为在转子30和定子32之间留有预定间隙地包围转子30的周围。转子30具有由例如嵌入其中的永久磁体形成的预定数目的磁极，并且定子32通过定子线圈形成预定的旋转磁场。轴34被置放在转子30在轴向方向上的中心处，并且旋转驱动力被从轴34输出。外壳36被设置为覆盖整个马达300，并且轴34在转子30的两侧处通过轴承38被支撑在外壳36上。包括定子32、外壳36和轴承38的不旋转的部件构成固定部件。
具有圆环形形状的旋转侧系统100被置放在转子30在轴向方向上的一个端表面(在图2中转子30的右端表面)上。固定侧系统200被置放在外壳36的面对旋转侧系统100的内表面(在图2中外壳在右侧上的内表面)上。
在马达300被使用的状态中，转子30通过由定子32产生的旋转磁场而旋转。因此，圆环形旋转侧系统100也围绕轴34旋转。
在这个实施例中，固定侧系统200具有中空圆筒形形状。因为固定侧系统200被固定，所以旋转侧系统100和固定侧系统200旋转并且相对于彼此移动。在旋转状态中，旋转侧系统100与固定侧系统200无线通信并且从固定侧系统200接收电力供应。
图3是示出旋转侧系统100的配置的概略视图。在这个示例中，电力接收线圈18a是置放在圆环形旋转侧系统100的内周侧上的圆环形线圈。固定侧系统200的电力传输线圈26a是被置放成面对电力接收线圈18a的圆环形线圈，并且这些线圈彼此电磁耦合。电力传输线圈26a的磁场在电力接收线圈18a中产生感应电流并且将电力转移于此。
传感器单元10、控制单元12、通信单元14和传输天线16被置放在电力接收线圈18a的外侧上的圆环形区域中。这些部分通过布线连接到彼此并且从电力接收单元18接收电力供应。
天线的布置
图4是示出旋转侧系统100和固定侧系统200的布置的视图。在这个示例中，旋转侧系统100被安装在转子在轴向方向上的端表面上，并且固定侧系统200被置放成在轴向方向上面对旋转侧系统100。省略了旋转侧系统100和固定侧系统200的部件的描绘。
在这个示例中，传输天线16和接收天线20被类似地弯曲成圆弧形，并且所述两根天线在轴向方向上彼此面对。传输天线16和接收天线20被弯曲成圆弧形。旋转侧系统100具有在内部容纳部件的甜甜圈形容纳外壳50。
天线的配置
图5A、图5B和图5C是示出能够被用作传输天线16和接收天线20这两者的天线16(20)的配置的一个示例的视图，其中图5A是示出平面形状的视图，图5B是示出轮廓形状的截面视图，并且图5C是底视图。
天线16(20)具有介电基板40。介电基板40具有平板形状，该平板形状是在平行于其前表面和背表面的平面中弯曲成圆弧形状的四边形。如通常的电路板那样，各种类型的陶瓷、玻璃环氧树脂基板(FR-4级)等能够被用作介电基板40，并且也可使用可弯曲的塑性材料等。
由导电材料如铜或者铝制成的导电平面42在介电基板40的背表面上形成。在这个示例中，导电平面42在介电基板40的整个背表面上形成。导电平面42不需要在介电基板40的整个表面上形成。
具有线状形状的辐射元件44在介电基板40的前表面上形成。如介电基板40那样，辐射元件44被弯曲成圆弧形状并且由导体诸如铜或者铝制成。辐射元件44的尺寸被设定为小于导电平面42的尺寸，并且如在平面视图中看到地，在导电平面42的平面中，辐射元件44位于内侧上。
短路引脚46被连接到辐射元件44的一端(在图5A到图5C中左端)，并且短路引脚46延伸贯通介电基板40(通过过孔)并且被连接到背表面上的导电平面42。
是50Ω电力供应布线的电力供应引脚48在稍稍(预定距离：几毫米)离开辐射元件44的一端(短路引脚46的连接点)的点处被连接到辐射元件44。电力供应引脚48贯通介电基板40延伸到背表面侧，并且导电平面42的对应部分例如被以几毫米的直径以圆形形状切除以形成孔42a。因此，电力供应引脚48被连接到电力供应线缆(未示出)而不被连接到导电平面42。来自电力供应线缆的传输信号通过电力供应引脚48被供应到辐射元件44并且被从辐射元件44作为无线电波发射。用于设置电力供应引脚的方法不限于通过设置在导电平面中的孔连接电力供应引脚的方法。如将在以后描述地，还能够在离开短路引脚被连接到的一端预定距离的在线状辐射元件上的点处在介电基板的前表面上的在诸如朝向侧表面的方向上设置电力供应布线。通过使电力供应引脚延伸贯通介电基板40或者在介电基板40上经过来将电力供应引脚48连接到辐射元件44被称作通过介电基板40连接电力供应引脚48。
辐射元件44的长度(从短路引脚被连接到的一端到另一端的长度)基本上例如是传输无线电波的波长(λ)的大约四分之一，并且能够使其比这个长度更短。
如以上描述的天线16(20)能够通过在小尺寸印刷电路板上进行蚀刻以形成辐射元件44等来形成。
这里，将描述天线16(20)的具体示例。首先，传输无线电波的频率例如是大约1GHz，并且其波长是几百毫米。
导电平面42具有以50度的角度在周向方向上延伸的圆弧形状，并且具有例如46mm的内半径、60mm的外半径，和14mm的宽度。辐射元件44以52.5mm的半径跨越48度的角度并且具有44mm的长度。在短路引脚46和电力供应引脚48之间的角度差为三度，并且电力供应引脚48位于距介电基板40的端部五度的角度处。
天线(20)的宽度(导电平面的宽度：w)能够根据旋转侧系统的外壳来调节。天线(20)的尺寸还能够在保持其S11相对低的同时被改变为更大尺寸。根据试验，导电平面42的宽度优选地为4mm或者更大，并且例如当宽度为14mm时产生了良好的结果。S11参数是表示反射信号与输入信号的比例的参数。
能够通过在短路引脚46和电力供应引脚48之间的间隔r实现在天线16(20)之间的匹配，即，阻抗匹配，并且能够由此改进S11特性。
图6是示出在天线16(20)中当间隔r在二度和六度之间改变时S11参数的值的曲线图。如所示那样，当间隔r为三度时，特性在-30dB下极其好。当间隔r为二度时，该值是负几十分贝。
在这个实施例中，为了匹配转子30的端表面的形状，传输天线16的形状是同心圆弧形状。因此，能够有效地利用转子30的端表面的小的面积。如在图4中所示，当固定侧系统200中的接收天线20具有相同形状时，即使当系统相对于彼此旋转时，也能够执行良好的通信。
在这个实施例中，辐射元件44在介电基板40的前表面上形成并且导电平面42在背表面上形成。通过将在短路引脚46和电力供应引脚48之间的距离设定为适当距离，能够实现在天线16(20)之间的阻抗匹配并且能够减小S11参数。结果，包括转子30的金属物体对于辐射元件44(天线16(20))的影响也降低。换言之，即使当被在转子30、定子32和外壳36附近置放时，在它们的天线特性方面，天线16(20)也几乎没有变化。
图7是示出当天线16(20)被置放在塑料外壳中时天线16(20)的S11参数的曲线图。如图6所示S11参数那样，在预期频率下，该值是相对低的(在915MHz的目标频率下大约-30dB)。
图8是示出如在图2中所示当天线16(20)被置放在马达内时S11参数的曲线图。如所示那样，天线16(20)展示与当置放在塑料外壳中时几乎相同的特性。这表明这个实施例的天线16(20)如在旋转电机中那样适合于在其周围存在金属部件的情形。
图9是示出在传统四分之一波长线天线和这个实施例的天线16(20)之间由接收器接收的电力的比较的曲线图。如所示那样，该实施例的天线的接收电力比传统的线天线的接收电力高大约25dB。
图10是示出在转子的一次旋转期间根据天线16(20)的位置接收电力的波动的曲线图。如所示那样，在该实施例的天线16(20)的情形中接收电力具有大约15dB的波动，这小于在传统天线的情形中的大约30dB。这表明天线16(20)能够执行稳定的通信。
该实施例的天线16(20)呈现比传统线天线好得多的特性。结果，在旋转侧系统100和固定侧系统200之间更好的无线通信成为可能。虽然也能够作为传输天线16和接收天线20中的仅仅一根天线使用根据该实施例的天线16(20)，但是针对传输天线16和接收天线20这两者都采用天线16(20)的配置能够实现极好的无线通信特性。
以下列举了根据该实施例的天线16(20)的优点：
(i)即使当传输天线被放置在存在很多金属物体诸如转子、定子和容纳外壳的狭小空间中时，也能够实现优良的特性；
(ii)该天线是小的轻质的天线，其能够被安设在狭小的空间中；
(iii)该天线能够被用作传输天线16和接收天线20这两者；
(iv)与传统的线天线相比较，该天线能够产生强接收信号；
(v)与传统的线天线相比较，该天线能够产生更加稳定的接收信号；并且
(vi)该天线具有简单的结构，并且能够以相对低的成本制造。
使用多个天线组的配置
在以上描述的示例中，旋转侧系统100和固定侧系统200分别地具有一根传输天线16和一根接收天线20(单个天线组)。因此，执行了使用仅仅一对传输天线16和接收天线20的通信。
图11是示出根据旋转转子的位置与在传输天线16和接收天线20之间的位置关系(布置1、布置2)对应的在传输和接收天线之间的距离d1、d2的视图。如所示那样，在传输天线16和接收天线20之间的距离在当天线处于相同相位时的距离d1和当它们的相位彼此分开180度(在周向方向上的角度)时的距离d2之间改变。因此，在传输天线16和接收天线20之间的距离随着转子旋转而改变，并且当旋转速度高时快速地改变。
图12是示出在图11的状态中接收信号电力(接收信号的强度)随着时间的变化的曲线图。接收信号电力根据距离的变化极大地波动(波动量ΔP)。在某些情形中，接收信号经历衰落，从而旋转侧系统100不能提供准确的测量数据。
图13是示出其中两根传输天线16和两根接收天线20被分别地设置在旋转侧系统100和固定侧系统200中的示例(多组)的视图。如所示那样，在传输天线16a、16b和接收天线20a、20b之间的距离中的较短的一个距离是距离d1，该距离d1与在单个天线组的情形中相同，而较长的距离对应于在周向方向上90度的差异并且因此显著地更短。
图14是示出在图13所示状态中接收信号电力随着时间的变化的曲线图。在接收信号电力中的波动量ΔP与在单个天线组的情形中接收信号电力中的波动量相比较显著地小，因此允许相对好的通信。
虽然在以上描述的示例中传输天线16和接收天线20中的每一根天线均包括多根天线，但是仅仅任一天线可以包括多根天线。
所要安设的天线的数目能够根据旋转侧系统100的尺寸和操作频率而改变。此外，由于接收天线20被设置在经常存在额外面积的固定侧系统200中，所以还能够设置很多接收天线20。
图15是示出设置有所述两根传输天线16a、16b的旋转侧系统100的配置的概略视图。如所示那样，传输天线16a、16b被置放在相对于甜甜圈形旋转侧系统100的中心对称的位置(彼此分开180度的位置)处。控制单元12、传感器单元10和电力接收单元18被置放在传输天线16a、16b的一侧上，并且通信单元14被置放在另一侧上。传输信号被从通信单元14供应到所述两根传输天线16a、16b。如在单根天线的示例中那样，来自传感器单元10的检测信号通过控制单元12和通信单元14被从传输天线16a、16b作为无线电波发射并且来自电力接收单元18的电力被供应到这些部件。
图16是示出到所述两根传输天线16a、16b的连接线的视图。如所示那样，所述两根传输天线16a、16b的电力供应引脚48通过连接线52彼此连接，并且同一相位的传输信号被供应到相应的传输天线16a、16b的两个辐射元件44。
如已经描述地，在这个实施例中，使用多根传输天线16或者多根接收天线20。因此，能够在马达等的旋转运动期间获得更加稳定的接收信号。
天线的配置的其它示例
图17是示出其中传输天线16被置放在甜甜圈形旋转侧系统100的外周表面上的示例的视图。在这种配置中，条带形旋转侧系统100被弯曲成圆弧形状并且置放在甜甜圈形容纳外壳50的外周表面上。接收天线20被弯曲成圆弧形状并且置放在甜甜圈形固定侧系统200的内周表面上。因此，传输天线16和接收天线20在径向方向上面对彼此。因为传输天线16随同转子一起地旋转，所以在每一次旋转期间，传输天线16和接收天线20到达在它们在径向方向上完全面对彼此的位置。能够针对接收天线20a、20b采用相同的连接配置。
图18是示出在图17的示例中旋转侧系统100的配置的视图。如所示那样，旋转侧系统100具有条带形状，并且被置放成使得厚度方向在径向方向上定向并且纵向方向在周向方向上定向从而导电平面42沿着容纳外壳50的外周表面定位。
在这个示例中，也能够设置多根传输天线和多根接收天线。
图19A、图19B和图19C是示出能够用作传输天线16和接收天线20这两者的天线16(20)的配置的另一个示例的视图，其中图19A是示出平面形状的视图，图19B是示出轮廓形状的截面视图，并且图19C是底视图。
如所示那样，作为通过介电基板40向辐射元件44供应电力的电力供应引脚48的另一种形式，作为铺设在介电基板40的前表面上的电力供应布线的电力供应引脚48被连接到在辐射元件44上稍稍(预定距离：几毫米)离开辐射元件44的一端(短路引脚46的连接点)的点。电力供应引脚48的另一端到达介电基板40的侧部(在此情形中，内端)并且被连接到电力供应线缆。在这种配置中，电力供应引脚48也被连接到电力供应线缆而不被连接到导电平面42。来自电力供应线缆的传输信号通过电力供应引脚48被供应到辐射元件44并且被从辐射元件44作为无线电波发射。这个示例能够产生类似于以上描述的示例的那些效果的效果。
图20示出又一个示例。在这个示例中，电力供应引脚48通过暂时朝向内侧延伸并且然后以直角弯曲并且到达介电基板40在周向方向上的端部而被连接到电力供应线缆。
在以上描述的两个示例中，电力供应引脚48的在径向方向上延伸的一部分可以在向外方向上定向。

Claims (13)

1.一种天线，包括：
介电基板；
导电平面，所述导电平面被形成在所述介电基板的背表面上；
辐射元件，所述辐射元件具有线状形状，并且被形成在所述介电基板的前表面上；
短路引脚，所述短路引脚将所述辐射元件的一端连接到所述导电平面；和
电力供应引脚，所述电力供应引脚在离开所述短路引脚被连接到的所述一端预定距离的点处通过所述介电基板被连接到所述辐射元件，并且所述电力供应引脚向所述辐射元件供应传输信号，
其中，无线电波被从所述辐射元件发射。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述电力供应引脚穿过所述介电基板的内部，并且通过被设置在所述导电平面中的孔到达背表面侧。
3.根据权利要求1所述的天线，其中，所述电力供应引脚在所述介电基板上延伸并且到达侧表面侧。
4.根据权利要求1到3中的任一项所述的天线，其中，所述介电基板的在与所述前表面及所述背表面平行的平面中的平面形状是弯曲成圆弧形状的四边形，并且所述导电平面和所述辐射元件的平面形状也是弯曲成圆弧形状的四边形。
5.根据权利要求1到3中的任一项所述的天线，其中，所述介电基板的与所述前表面及所述背表面正交的轮廓形状是弯曲成圆弧形状的四边形，并且所述导电平面和所述辐射元件的轮廓形状也是弯曲成圆弧形状的四边形。
6.一种遥测装置，包括：
传感器单元，所述传感器单元获得检测信号；
处理器，所述处理器处理来自所述传感器单元的检测信号，以获得传输信号；和
传输天线，所述传输天线传输来自所述处理器的传输信号，
其中，所述传输天线包括：
介电基板；
导电平面，所述导电平面被形成在所述介电基板的背表面上；
辐射元件，所述辐射元件具有线状形状，并且被形成在所述介电基板的前表面上；
短路引脚，所述短路引脚将所述辐射元件的一端连接到所述导电平面；和
电力供应引脚，所述电力供应引脚在离开所述短路引脚被连接到的所述一端预定距离的点处通过所述介电基板被连接到所述辐射元件，并且所述电力供应引脚向所述辐射元件供应所述传输信号，并且
其中，无线电波被从所述辐射元件发射。
7.根据权利要求6所述的遥测装置，其中，所述电力供应引脚穿过所述介电基板的内部，并且通过被设置在所述导电平面中的孔到达背表面侧。
8.根据权利要求6所述的遥测装置，其中，所述电力供应引脚在所述介电基板上延伸并且到达侧表面侧。
9.根据权利要求6所述的遥测装置，其中，在所述传输天线中，所述介电基板的在与所述前表面及所述背表面平行的平面中的平面形状是弯曲成圆弧形状的四边形，并且所述导电平面和所述辐射元件的平面形状也是弯曲成圆弧形状的四边形。
10.根据权利要求6所述的遥测装置，其中，在所述传输天线中，所述介电基板的与所述前表面及所述背表面正交的轮廓形状是弯曲成圆弧形状的四边形，并且所述导电平面和所述辐射元件的轮廓形状也是弯曲成圆弧形状的四边形。
11.根据权利要求6所述的遥测装置，其中，两根天线被设置为所述传输天线，所述两根天线是第一传输天线和第二传输天线，并且所述第一传输天线和所述第二传输天线发射同一传输信号。
12.根据权利要求6所述的遥测装置，进一步包括电力接收单元，所述电力接收单元从外部接收无线电波并且输出电力，其中，来自所述电力接收单元的电力被供应到所述传感器单元和所述处理器。
13.一种遥测测量系统，其中：
根据权利要求6到11中的任一项所述的遥测装置被安装在旋转机器的旋转部件上；并且
接收来自所述遥测装置的传输天线的传输信号的接收天线被设置在所述旋转机器的固定部件上。
CN202210514313.3A 2021-07-12 2022-05-12 天线、遥测装置和遥测测量系统 Pending CN115603041A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021115039A JP2023011278A (ja) 2021-07-12 2021-07-12 アンテナ、テレメータ装置およびテレメータ計測システム
JP2021-115039 2021-07-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115603041A true CN115603041A (zh) 2023-01-13

Family

ID=84799876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210514313.3A Pending CN115603041A (zh) 2021-07-12 2022-05-12 天线、遥测装置和遥测测量系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11758309B2 (zh)
JP (1) JP2023011278A (zh)
CN (1) CN115603041A (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4649391A (en) * 1984-02-01 1987-03-10 Hughes Aircraft Company Monopulse cavity-backed multipole antenna system
JPH088710A (ja) 1994-06-17 1996-01-12 Ricoh Co Ltd 光通信制御装置
JP3207089B2 (ja) * 1995-10-06 2001-09-10 三菱電機株式会社 アンテナ装置
US9071888B2 (en) 2007-11-08 2015-06-30 Siemens Aktiengesellschaft Instrumented component for wireless telemetry
JP6012229B2 (ja) 2012-04-05 2016-10-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転機械のテレメータ計測システム
US11233329B2 (en) * 2017-03-08 2022-01-25 Yokowo Co., Ltd. Slotted patch antenna
CN112020796B (zh) * 2018-04-25 2023-05-02 株式会社村田制作所 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
CN111697319B (zh) * 2019-03-12 2023-06-23 株式会社村田制作所 天线装置、天线模块以及通信装置
US11949171B2 (en) * 2021-03-01 2024-04-02 Commscope Technologies Llc Wireless communication systems having patch-type antenna arrays therein that support wide bandwidth operation

Also Published As

Publication number Publication date
US11758309B2 (en) 2023-09-12
US20230007911A1 (en) 2023-01-12
JP2023011278A (ja) 2023-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109155536B (zh) 无线供电装置、遥测仪计测系统、旋转机械
EP2849284B1 (en) Integrated antenna transceiver for sensor and data transmission on rotating shafts
US10530222B2 (en) Method and apparatus for detecting the position of a rotor in an electric machine
EP2875512A1 (en) Contactless power and data transfer
EP1241058A2 (en) Rotary non-contact connector and non-rotary non-contact connector
WO2019119242A1 (zh) 雷达装置及无人飞行器
EP3852235A1 (en) Contactless power supply and data communication device, and system having rotation-drive unit, using same
CN115603041A (zh) 天线、遥测装置和遥测测量系统
US11817934B2 (en) Wireless communication system
US10281443B2 (en) Gas detection device
JP4621169B2 (ja) 小型の回転体装着型アンテナ
KR102577774B1 (ko) 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템
JP2022074941A (ja) センサユニット及び無線通信評価システム
CN219779383U (zh) 滑环及监控装置
CN112838337B (zh) 旋转接头
CN112260489B (zh) 电机轴组件、电机总成和车辆
JP2023062586A (ja) 無線通信システム
JP2018170893A (ja) ワイヤレス給電装置、テレメータ計測システム及び回転機械
CN109216892A (zh) 一种用于发动机动应力信号遥测系统的无线数据传输天线
CN109193178A (zh) 一种发动机动应力信号遥测系统
JP2023062424A (ja) 無線通信システム
JPH11215742A (ja) 回転体に電気信号と電力を供給する無導体無接点伝達装置
US20050127764A1 (en) Electric feed-through motor
KR20220001173A (ko) 무지향성 무선 전력 전송 장치 및 그 방법
KR20220133000A (ko) 차량 구동부 모터의 위치센서

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination