FI12210U1 - Eristyslasielementti - Google Patents

Abstract

1. Eristyslasielementti (100), joka käsittää ainakin kaksi lasilevyä (102), lasilevyjen (102) reunaliitosten rajaaman ilmatiiviin välitilan (105), ja joista vähintään yksi lasilevy (102) käsittää matalaemissiviteettipinnan (103), ja jossa eristyslasielementti käsittää vähintään yhteen matalaemissiviteettipintaan (103) järjestetyn radiosignaalia läpäisevän apertuurin (201), tunnettu siitä, että: apertuurin (201) leveys alimmalla toimintataajuudellaan on enintään yhden aallonpituuden mittainen ja apertuurin (201) korkeus alimmalla toimintataajuudellaan on vähintään yhden aallonpituuden mittainen, ja apertuuri käsittää rakosäteilijäryhmän (202), joka on järjestetty vastaanottamaan saapuvan tasoaallon (308) sähkömagneettista energiaa ja uudelleensäteilemään vastaanotettua sähkömagneettista energiaa vähintään kahden keskittyneen säteilylähteen (303) välityksellä Lisäksi suojavaatimukset 2-9.

Description

Eristyslasielementti

Keksinnön kohde

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu eristyslasielementtiin, joka käsittää ainakin kaksi lasilevyä sekä näiden välisen välitilan, joista lasilevyistä vähintään yhdessä on matalaemissiviteettipinta.

Keksintö kohdistuu lisäksi järjestelyyn sähkömagneettisten signaalien välittämiseksi rakennuselementin luomalle katvealueelle kapean apertuurin diffrakti-oon perustuen.

Keksintö kohdistuu lisäksi järjestelyyn, jossa radiosignaalia läpäisevä aper-tuuri on järjestetty toimimaan sähköä johtavan hilarakenteen, kuten metallisten sälekaihtimien kanssa.

Keksinnön taustaa

Rakennusteollisuuden tavoitteet kohti passiivi- ja nollaenergiataloja on johtanut tilanteeseen, jossa tehokkaat lämpöeristeet vaimentavat voimakkaasti matkapuhelinten ja muiden langattomien järjestelmien signaaleja, jolloin rakennuksen sisällä voi olla jopa mahdotonta käyttää matkapuhelinta. Syitä vaimennukseen on monia, mutta yhdeksi syyksi on havaittu ns. selektiivilasien käyttö, jossa ikkunoita on pinnoitettu sähköisesti johtavalla pinnoitteella, eli ns. matalaemissiviteettipinnoitteilla.

Langattomien viestimien, kuten matkapuhelinten, tablettitietokoneiden, tai erinäisten esineiden internetin (Internet of Things - IOT) alle luokiteltujen sensorien välinen kommunikaatio perustuu sähkömagneettisen energian, eli toisin sanoen etenevien sähkömagneettisten aaltojen ominaisuuksien hallintaan, sekä kykyyn vastaanottaa ja lukea näihin yhdistettynä oleva informaatio. Informaation hallittua yhdistämistä sähkömagneettisen aallon osaksi kutsutaan moduloinniksi, kun vastaavasti tämän informaation hallittua purkua sähkömagneettisesta aallosta kutsutaan demoduloinniksi. Sähkömagneettiseksi signaa- liksi voidaan kutsua yksittäistä diskreettiä sinimuotoisesti värähtelevää taa-juuskomponenttia, joka on osa sähkömagneettista spektriä. Vaihtoehtoisesti joissain yhteyksissä sähkömagneettiseksi signaaliksi voidaan myös kutsua määrätyn osan sähkömagneettisesta spektristä käsittävää aluetta, joiden sisältämien diskreettien taajuuskomponenttien yhdistelmänä etenevä sähkömagneettinen energia kantaa kokonaisuudessaan jonkin osan lähetettävänä olevasta informaatiosta.

Valtaosa nykyisin käytössä olevista matkapuhelinten käytössä olevista sähkömagneettisen spektrin taajuusalueista on luokiteltu UHF-taajuusalueelle (300 MHz-3GHz), sekä lisääntyvässä määrin myös SHF-taajuuksille (3-30 GHz). Uusien lyhyen kantaman mobiiliviestinten taajuusallokointeja on suunnitteilla myös EHF-alueelle (30-300 GHz).

Langaton viestintäyhteys voi olla joko yksisuuntainen, tai kaksisuuntainen. Tavanomaisten mobiililaitteiden viestintä tukiasemien kanssa on kaksisuuntaista, kun taas esimerkiksi langattomien sensorien viestintä voi olla yksisuuntaista. Tällaisen langattoman viestintäyhteyden toiminnalle on edellytykset, kun signaalia langattomasti vastaanottavan laitteen herkkyystaso on riittävän matala vastaanotetun signaalin tehotasoon nähden. Vastaanottavan laitteen herk-kyystasoon olennaisesti vaikuttava asia on laitteen omien elektroniikkapiirien aiheuttama kohinataso; kohinatasoa heikompia tehotasoja käsittäviä signaaleita on hankala vastaanottaa menettämättä osaa signaalin informaatiosta. Myös vastaanottimen ympäristöstä aiheutuvien sähkömagneettisten häiriöiden summautuminen vastaanotettavaan signaaliin heikentää viestintäyhteyden laatua ja aiheuttaa yhteysongelmia.

Vastaanotettavan signaalin tehotasoon vaikutetaan esimerkiksi lähettävän laitteen lähetystehoa säätämällä ja mobiiliverkkojen tapauksessa suunnittelemalla tukiasemien viestintäverkosto riittävän tiheäksi. Tälle viestintäyhteydelle merkittäväksi haitaksi osoittautuva rakennusvaimennus on kuitenkin erityisen haastava ongelma, koska se heikentää merkittävästi langattomien viestintäyhteyksien toimivuutta rakennusten seinien läpi. Tyypillisissä matalaenergiara-kennuksissa mitattuja vaimennuksia voivat olla esimerkiksi arvot väliltä 20-50 dB. Vertailuna voidaan mainita, että jokainen kuuden desibelin (6 dB) tehon- nosto lähetystehossa keskimäärin kaksinkertaistaa linkkiväliä vapaassa tilassa. Päinvastaisessa tilanteessa voidaan todeta, että jokainen kuuden desibelin lisävaimennus keskimäärin puolittaa maksimaalisen teoreettisen yhteys-välin. Rakennusvaimennus on siten merkittävä haitta langattomien linkkien toi-mintaetäisyyksiä suunniteltaessa, eikä sitä käytännön syistä kyetä kompensoimaan pelkällä lähetystehojen nostamisella. Lisäksi yhteysvälin vähintään toinen laite, kuten esimerkiksi matkapuhelin, on useimmiten akkukäyttöinen laite, joiden akunkeston maksimoinniksi lähetystehoja pyritään aina minimoimaan.

Tavanomaisesti langattomien järjestelmien signaalit voivat päästä sisään rakennusten ikkunoista, mutta sähköä johtavat matalaemissiviteettipinnoitteet sulkevat nämä signaalien kulkureitit. Ikkunoiden lisäksi sähkömagneettiset signaalit ovat aiemmin kyenneet tunkeutumaan rakennusten seinien läpi, mutta seinissä nykyisin usein käytettävät alumiinipinnoitteiset lämpöeristelevyt estävät tehokkaasti signaalien pääsyn rakennukseen. Myös betonirakenteissa olevat raudoitukset yhdessä sähköisesti suurihäviöisen sementin kanssa voivat vaimentaa sähkömagneettisia signaaleja, jolloin myös tällaisen rakenteen läpi kulkiessaan signaalinvoimakkuus voi heikentyä liikaa, jotta rakenteen toisella puolella olisi esim. matkapuhelimen käyttämiseen riittävä signaalinvoimakkuus. Tätä ongelmaa on pyritty ratkaisemaan esimerkiksi sellaisen passiivisen antennijärjestelmän avulla, joka käsittää kaksi erillistä antennia ja siirtojohdon, joka yhdistää nämä kaksi antennia. Passiivisen antennitoistimen haasteena on kuitenkin se, että toimiakseen edes välttävällä tasolla sen on oltava tarkasti suunnittuna kohti operaattorin tukiasemaa.

Tunnetaan myös muita ratkaisuja, kuten taajuusselektiiviset pinnat (Frequency Selective Surface - FSS), joissa laajalla lasin alueella selektiivipintaan on muodostettu jaksollisia hilarakenteita lasin läpäisyvaimennuksen pienentämiseksi. Lasien pintaan muodostetut taajuusselektiiviset pinnat ovat luonteeltaan tasomaisia, kaksiulotteisia suodattimia, joita voidaan suunnitella joko kaistan-esto-, kaistanpäästö, ylipäästö-, tai alipäästösuodattimiksi. Taajuusselektiiviset pinnat ovat yleisesti hyvin tunnettuja myös selektiivilasien yhteydessä. Esi- merkiksi patentissa US 5,364,685 A - Central Glass Company, sähkömagneettisen signaalin läpäisyn parantamiseksi on muodostettu laminoituun se-lektiivilasiin jaksollisia epäjatkuvia osioita, kuten koko lasipinnan halkaisevia viiltoja tai ristikkomaisia FSS-suodattimia. Myöskin patentissa US 6,730,389 B2 on muodostettu selektiivikalvon pintaan FSS-suotimia saman ongelman ratkaisemiseksi. FSS-suodattimen elementeissä tyypillisesti käytettäviä topologioita ovat myös erinäiset silmukat, kuten patentissa US 8,633,866 B2.

Lasien pintaan muodostetuilla taajuusselektiivisillä pinnoilla ensimmäinen tekninen ongelma on niiden vaatima laaja prosessointipinta-ala. Pinnoitteen poisto voidaan suorittaa esimerkiksi laserilla, etsaamalla, tai mekaanisella työstämisellä. Pinnoitetta poistavan laitteen on kyettävä prosessoimaan selek-tiivipintaa sekä lasin leveyssuunnassa että lasin pituussuunnassa. Jatkuvatoimisessa massatuotannossa tämä on teknisesti hankalaa toteuttaa prosessin vaatimalla tarkkuudella ja nopeudella. Laajan prosessointialan käsittävä taa-juusselektiivinen pinta on myös herkästi silmillä havaittava laatuhäiriö ikkunalasissa.

Lasien pintaan muodostetuilla taajuusselektiivisillä pinnoilla on myös toinen tekninen ongelma, joka johtuu selektiivipinnan matalasta sähkönjohtavuudesta. Tyypillisten metallien, kuten alumiinin tai kuparin pintaan valmistetuissa taajuusselektiivisissä pinnoissa voidaan saavuttaa hyvin matalia läpäisyvai-mennuksia sähkömagneettiselle signaalille. Lasin selektiivipintaan järjestetyllä taajuusselektiivisellä pinnalla on kuitenkin huomattavasti korkeammat resistii-viset häviöt, mikä näkyy pinnan läpäisyn hyötysuhteen heikentymisenä. Lasien pinnoissa käytettyjen matalaemissiviteettipintojen pintaresistanssit voivat olla esimerkiksi välillä 10-100 Ω/neliö, joskin joissain tapauksissa myös jonkin verran vähemmän ja joissain tapauksissa myös paljon enemmän. Laaja kirjo pin-tavastuksissa johtuu pinnoitteiden laajasta käyttötavasta. Osaa matalaemissi-viteettipinnoitteista käytetään lämpölasielementin kaasueristeisessä tilassa, kun taas osaa käytetään lämpölasien ulommaisissa kerroksissa tai laminoi-tuna kahden lasilevyn väliin. Yleisesti kaasueristeiseen tilaan on järjestetty ns. pehmeä kalvo, kun taas uloimmissa lasipinnoissa voidaan käyttää ns. kovaa kalvoa. Uloimpien lasipintojen pinnoitteilla voidaan vaikuttaa muun muassa valomäärän läpäisyyn, aurinkoenergian suodattamiseen, tai lasien huurtumiseen.

Lasien pintaan muodostetuilla taajuusselektiivisillä pinnoilla on myös kolmas tekninen ongelma, joka johtuu läpäisevän apertuurin koon kasvattamisen vaikutuksesta läpäisevien aaltojen summautumiseen. Käytännössä tämä näkyy siten, että pinnan muodostama heijastuskuvio, jota voidaan myös kuvata an-tenniteknisesti suuntakuviolla, määräytyy tavanomaisesti kapeassa keilassa yksittäisessä maksimisuunnassa, jossa maksimisuunnan orientaatio määräytyy saapuvan sähkömagneettisen aallon suunnasta. Taajuusselektiivisen pinnan läpäisyominaisuudet tyypillisesti heikkenevät, kun pintaa valaiseva sähkömagneettinen signaali saapuu jostain muusta kuin ensisijaisesta maksimi-suunnasta. Toisin sanoen, jos pinnan läpäisyominaisuudet optimoidaan esimerkiksi lasipinnan normaalin suunnasta saapuvalle sähkömagneettiselle signaalille, symmetrisyydestä johtuen sen läpäisevän sähkömagneettisen aallon suuntakuvio keskittyy suhteellisen kapeaan keilaan sisätiloissa lasipinnan normaalin suunnassa. Tämä ei ole suotuisa ominaisuus matkapuhelinverkon si-sätilapeiton parantamisessa siksi, että tukiasemien sijainti ja langattoman laitteen sijainti ovat molemmat tuntemattomia ja ennustamattomia. Käytännössä läpäisy voi olla tehokasta vain yksittäisissä tapauksissa, joissa sekä tukiaseman sijainti ulkona että langattoman laitteen sijainti rakennuksen sisällä ovat tarkoin valituissa suunnissa.

Lasin pinnassa sijaitsevaan selektiivipintaan muodostetulla tasomaisella taa-juusselektiivisellä pinnalla on teknisen toiminnan kannalta samankaltaisia ominaisuuksia kuin ilman selektiivikalvoa olevalla suurella valoaukolla. Käytännössä tämä tarkoittaa, että sähkömagneettisen aallon diffraktio kyseisestä apertuurista käyttäytyy molemmissa leveän apertuurin tavoin, jossa apertuurin leveys on useiden aallonpituuksien mittainen. Leveän apertuurin aiheuttama diffraktiokuvio poikkeaa merkittävästi kapean apertuurin diffraktiokuviosta.

Keksinnön lyhyt yhteenveto

Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada parannettu eristyslasielementti, jossa edellä mainitut epäkohdat on olennaisesti poistettu. Nyt esillä oleva keksintö perustuu ajatukseen, että eristyslasielementin mata-laemissiviteettipintaan on järjestetty rakosäteilijöitä käsittävä radiosignaalia läpäisevä apertuuri sähkömagneettisen signaalin läpäisyvaimennuksen pienentämiseksi ja sähkömagneettisten aaltojen johtamiseksi eristyslasielementin yhdeltä puolelta toiselle puolelle. Täsmällisemmin ilmaistuna nyt esillä olevalle keksinnölle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen suoja-vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Nyt esillä oleva keksintö tehostaa sähkömagneettisen signaalin läpäisyä sähköisesti johtavan matalaemissiviteettipinnan läpi kapean apertuurin diffrakti-oon perustuen, jolloin rakennuksen sisätiloihin muodostuvalle katvealueelle voidaan tuoda laajempi sähkömagneettisen aallon peittoalue kuin leveän apertuurin diffraktioon perustuvilla ratkaisuilla.

Nyt esillä oleva keksintö lisäksi kompensoi heikosti sähköä johtavan matalaemissiviteettipinnan häviöistä tyypillisesti johtuvaa hyötysuhteen heikentymistä kasvattamalla läpäisyn signaalin hyötysuhdetta usean keskittyneen ra-kosäteilijän muodostamalla koherentilla aaltorintamalla.

Nyt esillä oleva keksintö tehostaa sähkömagneettisen signaalin läpäisyä sähköisesti johtavan matalaemissiviteettipinnan lävitse luomalla matalaemissivi-teettipintaan keskittyneiden säteilylähteiden muodostaman virtuaalisen apertuurin, jonka efektiivinen sähkömagneettista energiaa vastaanottava pinta-ala on suurempi, kuin matalaemissiviteettipintaan luodut fyysiset avaukset johtavassa pinnassa.

Nyt esillä oleva keksintö tehostaa lisäksi sähkömagneettisen signaalin läpäisyä sähköisesti johtavan matalaemissiviteettipinnan läpi kapean apertuurin diffraktioon perustuen, jolloin sisätiloihin tunnettuja ratkaisuja käytettäessä muodostuvalle katvealueelle voidaan tuoda laajempi sähkömagneettisen aallon peittoalue kuin leveän apertuurin diffraktioon perustuvilla ratkaisuilla.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen toiminta perustuu matalaemis-siviteettipinnassa sähkömagneettisesta tasoaallosta vastaanotetun sähkömagneettisen energian uudelleensäteilyyn useiden keskittyneiden aaltolähtei-den yhdistelmänä, jossa osa tasoaallosta vastaanotetusta sähkömagneettisesta aallosta uudelleenohjataan matalaemissiviteettipinnan saapuvaa sähkömagneettista aaltoa vastakkaiselle puolelle konstruktiivista interferenssiä hyö- dyntäen. Koherentti lähetys useasta toisiaan vahvistavasta keskittyneestä säteilylähteestä kompensoi resistiivisen johdepinnan häviöistä johtuvaa hyötysuhteen heikentymistä.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen toiminta perustuu lisäksi matalaemissiviteettipintaan muodostettujen rakosäteilijöiden toimintaan pistemäisinä, keskitettyinä säteilylähteinä, jossa edullisesti alle toimintataajuuden aallonpituuden välein sijoitettujen rakosäteilijöiden muodostama koherentti aalto-rintama summautuu tavoitellussa hyötysuunnassa eristyslasielementin muodostamalla katvealueella. Edullinen hyötysuunta eristyslasielementin yhteyteen toteutetulla rakosäteilijäryhmällä on horisontaalitaso, jossa rakosäteilijä-ryhmän muodostama aaltorintama muodostaa laakean suuntakuvion. Horisontaalisessa tasossa maksimaalisen laaja suuntakuvio eristyslasin sekä sisä-että ulkopuolella vastaanottaa tehokkaasti horisontista saapuvaa tukiaseman signaalia, sekä luo laajaa sisätilapeittoa seinään asennetun ikkunan eristysla-sielementtiin nähden vaakasuunnassa tasossa.

Paikallisesti keskittynyt säteilylähde on nähtävissä pistemäisenä säteilylähteenä, kun sen emittoimaa sähkömagneettista aaltoa tarkastellaan sen kauko-kentässä. Esimerkiksi aallonpituuden, puolen aallonpituuden, tai esimerkiksi neljännesaallon mittainen säteilylähde nähdään pistemäisenä säteilylähteenä, kun sen emittoimaa aaltorintamaa tarkastellaan riittävän etäältä, eli toisin sanoen kaukokentässä.

Piirustusten kuvaus

Nyt esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvat 1 a—1 d esittävät eräitä esimerkkejä eristyslasielementeistä,

Kuva 2 esittää erästä esimerkkiä leveän ja kapean apertuurin diffraktion aiheuttamasta lähetyssektorista,

Kuva 3 esittää saapuvan tasoaallon aiheuttamia pintavirtavektoreita ma-talaemissiviteettipinnassa sekä pintavirtavektorien virtauksen häirintää kapeilla viivamaisilla avauksilla matalaemissiviteettipin-nassa,

Kuvat 4a ja 4b esittävät erästä esimerkkiä kapean apertuurin käsittämän keskittyneiden säteilylähteiden joukon aiheuttamasta koherentista aaltorintamasta,

Kuvat 5a ja 5b esittävät nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti järjestetyn rakosäteilijäryhmän,

Kuvat 6a—6d esittävät keksinnön eräiden edullisten suoritusmuotojen mukaisia kapean viivamaisen avauksen muodostamia rakosäteilijöitä, ja

Kuvat 7a—7c esittävät erästä esimerkkiä kapean viivamaisen avauksen järjestelystä metallisen hilarakenteen kanssa.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Kuvassa 1a on esitetty eräs tyypillinen eristyslasielementti 100. Eristyslasielementti 100 on rakenne, jossa yhdistyy vähintään kaksi lasilevyä 102, jotka on liitetty toisiinsa siten, että niiden väliin jää ainakin yksi olennaisesti ilmatiivis välitila. Eristyslasille voidaan käyttää myös nimitystä umpiolasi. Energiatehokas ilmatiivis rakenne muodostuu lasilevyjen reunaliitosten kautta, jossa lasilevyistä koostuvan lasipakan reunat suljetaan tiivisteaineella 107, kuten esimerkiksi erilaisten elastisten massojen avulla. Eristyslasielementin yhteydessä voidaan käyttää myös laminoituja laseja, kuten esimerkiksi monesti julkisivu-rakenteissa tai junien ikkunoissa on käytössä. Kuvassa 1b on esitetty laminoi-duista lasilevyistä 102 valmistettu eristyslasielementti 100.

Lasilevyinä 102 voidaan käyttää tarpeen mukaan erilaisia ja eri käyttötarkoitukseen optimoituja laseja niin värityksen ja seosaineiden, pintakäsittelyiden, paksuuksien, äänen, tai vaikka säteilynsuojauksen osalta.

Lasien välissä käytetään laseja toisistaan mekaanisesti erottavaa välilistaa 104, jolloin lasilevyjen 102 väliin muodostuu eristävä välitila 105. Välilista 104 voi olla materiaaliltaan joko metallia, muovia, komposiittia, tai muuta tarkoitukseen soveltuvaa materiaalia. Tiivisteaineen 107 elastisena kiinnitysmassana käytetään usein butyylimassaa tai polysulfidiliimaa, mutta myös muita materiaaleja voidaan käyttää. Tavallisia välilistan 104 paksuuksia ovat esimerkiksi 9, 12, ja 15mm, mutta myös muita paksuuksia on käytössä. On myös olemassa eristyslasielementtejä, joiden välissä ei käytetä erillistä välilistaa, vaan lasilevyjen fyysinen erottaminen toisistaan tapahtuu esimerkiksi muotoon pudotettavilla plastisilla saumausnauhoilla.

Eristyslasielementin 100 ilmatiiviissä välitilassa 105 voidaan käyttää lämmön-eristävyyttä parantavia täytekaasuja 106, kuten esimerkiksi kryptonia, argonia, tai xeonia, mutta ilmatiiviissä välitilassa 105 voi olla myös tyhjiö.

Eristyslasielementin vähintään yhden lasilevyn 102 yhteyteen on järjestetty matalaemissiviteettipinta 103, jolla tehostetaan eristyslasielementin 100 läm-möneristävyyttä. Matalaemissiviteettipinnoille käytetään lasien yhteydessä yleisnimitystä selektiivikalvo, ja tällaisilla pinnoitteilla varustetuille laseille käytetään yleisnimitystä selektiivilasi. Matalaemissiviteettipintoja on käytössä laaja valikoima erilaisiin käyttötarkoituksiin. Sähköä johtavina metalli- tai me-tallioksidipintoina ne estävät langattomien kommunikaatiolaitteiden signaalien toimintaa vaimentamalla sähkömagneettisia aaltoja voimakkaasti. Pinnoitteita lisätään laseihin ns. on-line-ja off-line -menetelmillä.

Matalaemissiviteettipintojen tarkoitus on yleisesti päästää auringon lyhytaaltoista lämpösäteilyä huonetilaan, ja vastaavasti estää sisätilojen pidempiaal-toista säteilyä karkaamasta rakennuksesta. Toisilla matalaemissiviteettipin-noilla taas pyritään vaikuttamaan auringon valon ja lämmitysvaikutuksen määrään. Auringonsuojalasi on tavallisesti käytössä oleva yleisnimitys tällaisille laseille.

Lisäksi eristyslasielementeissä voidaan käyttää palonkestoa parantavia kerroksia, kuten laminoituja silikaattikerroksia tai lasien välissä voidaan myös käyttää palonestoa parantavia geelejä.

Eristyslasielementin tyypillisessä valmistusprosessissa lasilevyn 102 reuna-alueilta poistetaan matalaemissiviteettipinnoitetta 103, tavallisesti mekaanisin menetelmin. Tällä vaiheella tehostetaan tiivisteaineen 107 kiinnittymistä lasilevyn 102 pintaan pinnoittamattomilla alueilla 108 olennaisesti ilmatiiviin välitilan 105 luomiseksi.

Kuvassa Icon lisäksi havainnollistettu ikkunakehys 101, joka on osa ikkunaa, lasijulkisivua, tai seinärakennetta, johon eristyslasielementti 100 on tarkoitettu kiinnitettäväksi. Kuvassa 1d on esitetty yksi vaihtoehtoinen toteutus, jossa eristyslasielementti 100 käsittää kaksi välitilaa 105, kolme lasilevyä 102, ja matalaemissiviteettipinta 103 on muodostettu keskimmäisen lasilevyn pinnalle.

Tasoaallon määritelmä

Riittävän kaukana lähettimestä etenevää sähkömagneettista aaltoa, tai tarkemmin sen sisältämiä diskreettejä taajuuskomponentteja voidaan käsitellä ta-soaaltona. Etenevässä tasoaallossa värähtelevät sähkö- ja magneettikenttä-vektorit ovat toisiinsa nähden kohtisuorassa, ja nämä värähtelevät etenemis-suunnan määrittämässä, ns. Poyntingin vektoriin nähden kohtisuorassa tasossa. Sähkö-ja magneettikenttien voimakkuuksien suhdetta kuvataan aalto-impedanssilla. Tavallisesti tukiasemalta rakennuksen ulkovaippaan saapuva sähkömagneettinen signaali voidaan ajatella tasoaaltona 301, joskin seinän ulkopuolella lähiympäristöstä aiheutuvat heijastukset voivat muokata signaalin ominaisuuksia. Tasoaallon 301 polarisaatiotaso määritellään sen käsittämän sähkökenttävektorin 308 mukaisesti. Sähkömagneettinen diffraktio apertuurista (kapea vs. leveä apertuuri)

Kuvassa 2a on esitetty sähkömagneettisen aallon diffraktio leveästä apertuurista, sekä kuvassa 2c sähkömagneettisen aallon diffraktio nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa kapeassa apertuu-rissa. Kuvassa 2a esitetään tasoaallon 301 saapuminen matalaemissiviteetti-pinnan 103 käsittämään lasilevyyn 102 tilanteessa, jossa matalaemissiviteet-tipintaan 103 on järjestetty leveä apertuuri. Leveä apertuuri tarkoittaa apertuu-ria, jonka leveys on aallonpituutta 309 suurempi. Leveä apertuuri voidaan toteuttaa tässä yhteydessä esimerkiksi tasomaisella taajuusselektiivisellä suoti-mella 109, tai jättämällä lasilevy 102 pinnoittamatta. Kuvassa 2b on esimerkinomaisesti esitetty eräs tunnettu tasomainen taajuusselektiivinen suodin 109, jonka sähkömagneettista signaalia läpäisevän apertuurin fyysinen leveys 305 on usean aallonpituuden mittainen. Kuvan 2a esimerkin kaltaisessa tapauksessa huonetilassa tuntemattomassa suunnassa sijaitsevat langattomat viestintälaitteet 40T, 401”, ja 401”’saavat signaalipeittoa vain satunnaisissa tilanteissa, joissa saapuva sähkömagneettinen tasoaalto 301 ei koe merkittävää varjostusta edetessään. Esimerkin kaltaisessa tapauksessa langaton viestintälaite 40T” vastaanottaa viistosti saapuvaa sähkömagneettista tasoaaltoa 301, mutta katvealueelle jäävät langattomat viestintälaitteet 401’ ja 401” eivät kykene luomaan luotettavaa langatonta yhteyttä tukiasemaan kapeasta lähe-tyssektorista 307 johtuen.

Kuvassa 2c esitetään nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely, jossa tasoaallosta 301 vastaanotettua sähkömagneettista energiaa uudelleensäteillään ja levitetään tehokkaasti huonetilan katvealueelle leveässä lähetyssektorissa 307 kapean apertuurin diffraktiota hyödyntäen. Lasilevyn 102 käsittämään matalaemissiviteettipintaan 103 muodostetaan kapea, leveydeltään edullisesti alle puolen aallonpituuden mittainen radiosignaalia läpäisevä apertuuri 201 usealla keskittyneenä säteilylähteenä 303 toimivalla rakosäteilijällä 207, jotka on järjestetty rakosäteilijäryhmäksi 202, joka aktivoituu säteilylähteenä sen vastaanottaman sähkömagneettisen taso-aallon 301 kantaman sähkömagneettisen energian vaikutuksesta.

Kuvassa 2d on havainnollistettu, kuinka rakosäteilijöillä 207 toteutettu radiosignaalia läpäisevä apertuuri 201 voidaan toteuttaa nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon kaltaisessa rakenteessa. Radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 fyysinen leveys 305 on edullisesti alle puolen aallonpituuden mittainen. Kapean apertuurin diffraktiokuvion aikaansaamiseksi ja lä- hetyssektorissa 307 esiintyvien säteilyn nollakohtien minimoimiseksi saapuvan tasoaallon 301 on valaistava koko radiosignaalia läpäisevä apertuuri 201 edetessään enintään yhden aallonpituuden 309 matkan siitä hetkestä lähtien kun saapuvan tasoaallon 301 aaltorintama ensimmäisenä kohtaa radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 määrittämän alueen reunan. Asian havainnollistamiseksi voidaan mainita ei-rajoittavana esimerkkinä 800 MHz:n taajuusalue, jolla kapeita apertuureja ovat esimerkiksi leveydet 5 mm, 10 mm, 30 mm, 50 mm, 100 mm, ja 150 mm. Selvyyden vuoksi todetaan, että kuvassa 2d esitetyn radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 fyysinen leveys 305 määritellään kuvassa esitetyn X-akselin suuntaiseksi, ja vastaavasti radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 korkeus määritetään Y-akselin suunnassa. Riittävän suuntaavuuden aikaansaamiseksi, radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 korkeuden tulee olla vähintään yhden toimintataajuuden aallonpituuden 309 mittainen.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaista kapean apertuurin diffraktiokuviota on kuvassa 2c havainnollistettu leveällä lähetyssektorilla 307. Esimerkin havainnollistamassa tilanteessa kuvassa 2c tuntemattomissa suunnissa sijaitsevat langattomat viestintälaitteet 40T, 401”, ja 40T” saavat nyt suuremmalla todennäköisyydellä riittävän yhteyden tukiasemaan, koska tukiasemasta saapuvan signaalin energiaa levitetään leveälle lähetyssektorille 307 kapean apertuurin diffraktioon perustuen.

Nyt esillä olevan keksinnön mukainen radiosignaalia läpäisevä apertuuri 201 hyödyntää kapean apertuurin diffraktiota, ja on edullisesti alle puolen aallonpituuden mittainen fyysiseltä leveydeltään 305. Tarkennuksena mainitaan, että apertuuri voi olla myös monitaajuusrakenne, tai se voi toimia laajakaistaisesti. Tällöin apertuurin edullinen maksimileveys määräytyy alimman toimintataajuuden aallonpituuden 309 mukaisesti.

Nyt esillä olevan keksinnön mukainen radiosignaalia läpäisevä apertuuri 201 voi käsittää useampiakin keskittyneitä säteilylähteitä 303 vierekkäin apertuurin fyysisen leveyden 305 määrittämässä suunnassa. Tällöin matalaemissiviteet-tipinnan 103 läpäisevä sähkömagneettinen aalto muodostaa interferenssikuvion, joka määrää lähetyssektorin 307 käyttäytymistä. Kahden keskittyneen säteilylähteen 303 aiheuttaman interferenssikuvion määräämän lähetyssekto-rin 307 keilanleveys voidaan pitää leveänä ja tasaisena, kun keskittyneiden säteilylähteiden välimatka apertuurin leveyssuunnassa X pidetään edullisesti alle puolen aallonpituuden mittaisena. Kun kahden keskittyneen säteilylähteen etäisyyttä toisistaan kasvatetaan puolen aallonpituuden etäisyyttä suuremmaksi, alkaa interferenssikuvioon muodostua useita nolla-ja maksimikohtia ja näiden lukumäärä kasvaa säteilylähteiden välisen etäisyyden kasvaessa. Useat nollakulmat lähetyssektorissa 307 aiheuttaisivat mahdollisia yhteyksien pätkimistä katvealueilla. Lisäksi useiden nolla- ja maksimikuvioiden määräämässä lähetyssektorissa 307 langaton viestintälaite 401 voisi liikkuessaan suorittaa tukiasemien välistä vaihtoa useammin kuin laajan ja tasaisen lähe-tyssektorin 307 määräämässä tilassa, minkä nyt esillä olevan keksinnön mukainen eristyslasielementti toteuttaa.

Eräänä oleellisena erona leveän apertuurin ja nyt esillä olevan kapean apertuurin välillä voidaan mainita seuraava. Edullisesti horisontista saapuva tukiaseman lähettämä sähkömagneettisen tasoaallon 301 aaltorintama valaisee koko radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 pinta-alan kulkiessaan enintään yhden aallonpituuden 309 matkan apertuurin kohdatessaan riippumatta siitä, saapuuko sähkömagneettinen tasoaalto 301 matalaemissiviteettipinnan 103 normaalin suunnasta, vai siitä oleellisesti poikkeavasta atsimuuttikulmasta.

Tasoaallon heräte matalaemissiviteettipinnassa

Kun sähkömagneettinen tasoaalto 301 kohtaa sähköä johtavan matalaemissiviteettipinnan 103, osa aallon energiasta heijastuu takaisin tulosuuntaansa tai muihin suuntiin, joissa heijastunut aaltorintama 306 jatkaa etenemistään, ja osa aallon energiasta muuttuu lämmöksi johtavan pinnan resistiivisten häviöiden seurauksena.

Kuvassa 3 sekä kuvissa 4a ja 4b on esitetty tasoaallon 301 käsittämän sähkökenttävektorin 308 aaltorintaman kohtaamista matalaemissiviteettipinnan 103 kanssa. Etenevän aaltorintaman sähkökenttävektorin 308 värähtelyjakso on yhden aallonpituuden 309 mittainen. Yhden värähtelyjakson aikana sähkö- kenttävektorin vaihekulma muuttuu 360 astetta. Esimerkin kaltaisessa tilanteessa edullisesti horisontin suunnalta saapuva sähkömagneettinen tasoaalto 301 saapuu satunnaisesta atsimuuttikulmasta 311.

Saapuvan tasoaallon 301 värähtelevä sähkökenttä saa aikaan samalla taajuudella värähtelevää elektronien liikettä johdepinnassa. Elektronien liike pakkautuu johdepinnan ulkopinnoille muodostaen johteen pinnalla värähtelevän pin-tavirtakuvion. Pintavirran käsittämä paikallinen pintavirtavektori 214 johdepinnassa on aina pinnan suuntaisen magneettikentän suuntaan nähden kohtisuora. Täydellisen sähkönjohteen pinnassa pinnan suuntainen sähkökenttä häviää täysin. Epäideaalisen johdepinnan pintaresistanssi muuttaa osan signaalin sisältämästä energiasta lämmöksi resistiivisistä häviöistä johtuen. Tämä pintaresistanssi riippuu käytössä olevasta matalaemissiviteettipinnasta 103. Määritellään selvyyden vuoksi atsimuuttikulma XZ-tason suuntaiseksi, ja ele-vaatiokulma YZ-tason suuntaiseksi. Atsimuuttikulmassa 311 saapuvan taso-aallon 301 sähkömagneettisen energian indusoimat pintavirtavektorit 214 muodostavat matalaemissiviteettipinnalla 103 virtaavan leveän aaltomaisena etenevien elektronien virtausliikkeen, jossa virtauskuvion värähtelyjakson mitta on todettavissa saapuvan tasoaallon aallonpituuden 309 projektiona 310 matalaemissiviteettipinnassa 103. Saapuvan tasoaallon 301 sähkökenttävek-torin 308 määräämä polarisaatiotaso määrää myös ensisijaisesti matalaemissiviteettipinnassa 103 muodostuneiden pintavirtavektorien 214 värähtelysuun-nan. Polarisaatiotasona voi olla vertikaalinen värähtelytaso, horisontaalinen värähtelytaso, tai mitä vain näiden väliltä. Värähtelevänä pintavirtamattona etenevän aaltokuvion ensisijainen kulkusuunta matalaemissiviteettipinnalla 103 määräytyy herätteenä toimivan saapuvan tasoaallon 301 tulosuunnan mukaan. Saapuvan tasoaallon 301 sähkömagneettisen energian aiheuttama heräte aikaansaa pintavirtavektorien 214 värähtelyn matalaemissiviteettipinnassa 103 saapuvan aallon sähkökenttävektorin 308 määräämässä polarisaatiossa. Tämän polarisaation ja virtaussuunnan lisäksi matalaemissiviteettipinnassa 103 esiintyy toissijaista pintavirran liikettä, joka aiheutuu ensisijaisesti pintaan indusoituneiden pintavirtavektorien 214 aiheuttamasta elektronien vir-tausliikkeestä. Tämä näkyy tyypillisesti pyörrevirtoina, jotka pääasiassa virtaa- vat alueilla, joita saapuvan tasoaallon 301 sähkökenttävektori 308 ei ensisijaisesti valaise. Pintavirran paluuvirta muodostaa tavanomaisesti silmukkamaisia virtauskuvioita.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 käsittämä kapeista viivamaisista avauksista 203 muodostettu keskittyneistä säteilylähteistä 303 koostuva rakosäteilijäryhmä 202 perustuu pintavir-tavektorien 214 virtausreittien tarkoituksenmukaiseen häirintään.

Nyt esillä olevan keksinnön mukainen kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty toteuttamaan häiriö sähkökenttävektorin 308 indusoiman pintavirtavekto-rin 214 virtaukselle siten, että tämä häiriö aikaansaa ensimmäisen positiivisen varausjakauman 208 muodostumisen kapean viivamaisen avauksen 203 ensimmäiselle reunalle, ja ensimmäisen negatiivisen varausjakauman 209 muodostumisen kapean viivamaisen avauksen 203 toiselle reunalle, sekä näiden välillä kapean viivamaisen avauksen 203 sähköä johtamattomalla alueella vaikuttavan sähkömotorisen voiman 204. Nyt esitetty sähkömotorinen voima 204 toimii keskitettynä säteilylähteenä 303 sähkömagneettisen energian uudel-leensäteilemiseksi eristyslasielementin 100 aiheuttamalle katvealueelle.

Kun pintavirtavektorin 214 virtausta matalaemissiviteettipinnassa 103 tarkoituksenmukaisesti häiritään kapeilla viivamaisilla avauksilla 203 virran kulkua joko katkomalla tai uudelleenohjaamalla, aikaansaadaan sähkömotoristen voimien 204 joukkio, jonka indusoimien sähkömagneettisten säteilyrintamien etenemistä hyödynnetään konstruktiiviseen interferenssiin perustuen. Tämä sähkömotoristen voimien joukkio muodostaa keskittyneistä säteilylähteistä 303 koostuvan rakosäteilijäryhmän 202.

Tarkasteltaessa yksittäisen kapean viivamaisen avauksen 203 vaikutusta pin-tavirtavektoriin 214 voidaan todeta, että pintavirran indusoiman sähkökenttä-vektorin 308 edelleen vaikuttaessa johdepinnan elektronien liikkeeseen, pintavirtavektorin 214 kulkureitti kaareutuu, ja muodostaa avausta kiertävän virta-silmukan 210. Kuva 3 esittää nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon, jossa kapea viivamainen avaus 203 on orientoitu saapuvan tasoaallon 301 sähkökenttävektorin 308 suuntaan nähden ortogonaalisesti. Tä- män kaltainen avaus aikaansaa kaksi symmetristä, avausta 203 kiertävää vir-tasilmukkaa 210, jotka kiertävät kapean viivamaisen avauksen 203 sen molemmilta puolilta.

Kapeaa viivamaista avausta 203 kiertävä virtasilmukka 210 muodostaa yhdessä sähkömotorisen voiman 204 kanssa resonanssipiirin, joka mahdollistaa kapean viivamaisen avauksen toiminnan tehokkaana säteilijänä. Kapean viivamaisen avauksen 203 mitat saatetaan resonanssiin saapuvan sähkömagneettista energiaa kantavan tasoaallon 301 toimintataajuudella, jolloin kapeasta viivamaisesta avauksesta 203 muodostuu tehokkaasti säteilevä rakosä-teilijä 207, joka uudelleensäteilee sähkömagneettisesta tasoaallosta 301 vastaanottamansa sähkömagneettisen energian.

Kapea viivamainen avaus matalaemissiviteettipinnassa 203 voidaan määritellä avauksena matalaemissiviteettipinnan sähköä johtavassa pinnassa, jossa avaus sähköä johtavassa pinnassa aiheuttaa oleellisen sähkönjohtavuuden heikkenemisen avauksen käsittämällä alueella, ja jossa avaus käsittää reunakäyrän, jossa avausta vähintään kahdella reunalla määrittävien reuna-käyrän osien välinen välimatka on oleellisesti pienempi, kuin jossain muussa suunnassa valitut kaksi reunakäyrän osiota. Esimerkinomaisesti, mutta ei poissulkevasti mainitaan, että kapean viivamaisen avauksen leveys voi olla esimerkiksi 10-100 um ja pituus esimerkiksi 20-50 mm. Kapean viivamaisen avauksen leveys voi olla myöskin esimerkiksi 0,5-2 mm. Lisäksi eräillä mekaanisilla välineillä kapean viivamaisen avauksen leveys voi olla 5-10 mm.

Kapea viivamainen avaus voidaan toteuttaa millä tahansa ao. tarkoitukseen soveltuvalla menetelmällä, mutta tavanomaisia tapoja ovat mekaaninen työstäminen, kuten esimerkiksi hiominen. Muita tapoja ovat esimerkiksi laserointi, , tai jokin kemikaalinen tapa kuten etsaus, jolla heikennetään sähköä johtavan pinnoitteen sähkönjohtavuutta oleellisesti. Esimerkkinä mainitaan esimerkiksi menetelmä, jossa pinnoitteen sähkönjohtavuutta heikennetään tulostamalla haluttu kuviointi matalaemissiviteettipinnalle, ja tämän jälkeen kuvioinnin polttaminen korkeassa lämpötilassa.

Kapean apertuurin käsittämä keskittyneiden säteilylähteiden joukko ko-herentin aaltorintaman lähettäjänä

Rakosäteilijäryhmän 202 käsittävä radiosignaalia läpäisevä apertuuri 201 emittoi kapean apertuurin diffraktioon perustuvan aaltorintaman lähetyssekto-riinsa 307. Radiosignaalia läpäisevän apertuurin fyysinen leveys 305 on edullisesti alle puolen aallonpituuden mittainen. Tällöin edullisesti horisontista saapuva tukiaseman lähettämä sähkömagneettisen tasoaallon 301 aaltorintama valaisee koko radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 pinta-alan kulkiessaan enintään yhden, sopivimmin puolen aallonpituuden matkan apertuurin kohdatessaan riippumatta siitä, saapuuko sähkömagneettinen tasoaalto 301 mata-laemissiviteettipinnan 103 normaalin suunnasta, vai siitä oleellisesti poikkeavasta atsimuuttikulmasta.

Edellä kuvatulla ehdolla saavutetaan tilanne, jossa saapuvan tasoaallon 301 sähkökenttävektori 308 valaisee lähes samanaikaisesti ja saman vaiheisena koko radiosignaalia läpäisevän apertuurin. Tämä aikaansaa radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 sisälle rakosäteilijäryhmän 202, jonka jokainen yksittäinen rakosäteilijä 207 käsittää samassa vaiheessa värähtelevän sähkömoto-risen voiman 204. Kapean apertuurin käsittämä rakosäteilijäryhmä 202, jonka rakosäteilijät 207 värähtelevät samassa vaiheessa, aikaansaavat koherentin aaltorintaman 302, joka välittää sähkömagneettisen tasoaallon 301 välittämää sähkömagneettista energiaa eristyslasielementin 100 vastakkaisella puolella olevalle katvealueelle.

Leveän apertuurin tapauksessa muodostuu yksittäisiä keskittyneitä säteilylähteitä, jotka eivät värähtele samassa vaiheessa, ja joiden emittoima sähkömagneettinen säteily ei muodosta koherenttia aaltorintamaa katvealueella. Leveän apertuurin käsittämät yksittäiset rakosäteilijät värähtelevät eri vaiheissa toisiinsa nähden, ja tästä syystä leveän apertuurin aiheuttama heijastus-ja sä-teilykuvio riippuu voimakkaasti sitä valaisevan sähkömagneettisen tasoaallon tulokulmasta. Tämä on tyypillinen tekninen ominaisuus esimerkiksi leveän apertuurin muodostavilla tasomaisilla taajuusselektiivisillä pinnoilla.

Nyt esillä oleva keksintö hyödyntää matalaemissiviteettipintaan 103 tasoaallosta muodostuneita pintavirtoja uusien keskittyneiden säteilylähteiden 303 muodostamiseksi siten, että säteilylähteiden emittoima sähkömagneettinen aaltorintama summautuu koherentisti matalaemissiviteettipinnan vastakkaisella puolella maksimaalisen leveässä horisontaalikeilassa, jonka kulma on edullisesti vähintään 90 astetta, mutta voi olla myös yli 120 astetta. Nyt esillä oleva keksintö mahdollistaa täten sähkömagneettisen signaalin kulkeutumisen matalaemissiviteettipinnan käsittävän eristyslasielementin lävitse luomalla siihen virtuaalisen apertuurin, jonka efektiivinen pinta-ala on suurempi, kuin ma-talaemissiviteettipintaan muodostetut fyysiset avaukset. Lisäksi nyt esillä olevan keksinnön mukainen eristyslasielementti 100 kykenee vastaanottamaan sähkömagneettista energiaa maksimaalisen leveästä horisontaalikeilasta tasoaallon tulosuunnan käsittämässä avaruudessa.

Kuvat 4a ja 4b esittävät erästä esimerkkiä kapean apertuurin käsittämän keskittyneiden säteilylähteiden joukon aiheuttamasta koherentista aaltorinta-masta. Kuva 4a esittää ylhäältä päin katsottuna tilannetta, jossa koherentti aaltorintama 301 saapuu eristyslasielementin 100 ulommaisen lasilevyn 102 pintaan, jonka ulkopinnassa olevaan matalaemissiviteettipintaan 103 on muodostettu viivamaisia avauksia 203. Nämä avaukset muodostavat keskittyneitä säteilylähteitä 303, joiden avulla aaltorintaman 301 sähkömagneettista energiaa siirretään lasilevyn 102 toiselle puolelle ja joista sähkömagneettista energiaa säteilee huonetilan puolelle muodostuvana koherenttina aaltorintamana 302. Kuva 4b esittää kuvan 4a tilannetta sivulta päin katsottuna. Siitä voidaan havaita, että pystysuunnassa aaltorintama 302 leviää olennaisesti vähintään ikkunan korkuisena, mutta käytännössä on tässäkin suunnassa hyvin laaja ja kattaa olennaisesti koko huoneen korkeussuunnassa, erityisesti kauempana eristyslasielementistä 100.

Keskittyneen säteilylähteen 303 emittoima uudelleenohjattu aalto 304 muodostaa verkkopeiton eristyslasielementin 100 luomalle katvealueelle.

Saapuvan sähkömagneettisen aallon energian vastaanottoja uudelleensäteily usean keskittyneen säteilylähteen 303 kautta toteutetaan tarkoin asemoiduilla kapeilla viivamaisilla avauksilla matalaemissiviteettipinnassa. Yllä kuvatun mukaisesti, saapuva sähkömagneettinen aalto luo sähköisesti johtavaan pinnoitteeseen pintavirtoja. Pintavirtojen kulkusuunta johteessa määräytyy saapuvan aallon magneettikenttävektoriin nähden kohtisuorassa suunnassa. Kun muodostuneiden pintavirtojen kulkusuuntaa häiritään kapeilla viivamaisilla avauksilla 203 matalaemissiviteettipinnassa, pintavirta kiertää muodostettua avausta sen reunoja myötäillen ja luoden resonanssipiirin yhdessä kapean viivamaisen avauksen 203 ylitse vaikuttavan sähkömotorisen voiman 204 kanssa.

Koherentti vastaanottoja lähetys useasta rakosäteilijästä

Kuvat 5a ja 5b esittävät nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti järjestetyn rakosäteilijäryhmän 202, jossa yksittäisten rakosäteilijöiden 207 muodostama keskittyneiden säteilylähteiden 303 ryhmä muodostaa saapuvan tasoaallon 301 sähkömagneettisesta energiasta muodostetun koherentin aaltorintaman 302 eristyslasielementin 100 sisäpuoliseen tilaan muodostuneelle katvealueelle.

Saapuvan tasoaallon sähkökenttävektori 308 valaisee radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 käsittämän rakosäteilijäjoukon 202 jokaisen vertikaalisessa suunnassa edullisesti alle toimintataajuuden aallonpituuden etäisyydelle toisistaan asemoidun keskittyneen säteilylähteen 303 saman värähtelyjakson aikana. Tämä ehto toteutuu, kun saapuva tasoaalto 301 saapuu edullisesti horisontaalisesta suunnasta ja kapean radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 käsittävä eristyslasielementti 102 on asemoitu edullisesti vertikaaliseen suuntaan. Tällöin rakosäteilijäryhmän 202 käsittämiin yksittäisiin rakosäteilijöihin 207 indusoitunut sähkömotorinen voima 204 värähtelee lähes samassa vaiheessa jokaisessa rakosäteilijässä 207. Tämän sähkömotorisen voiman 204 aikaansaama sähkökenttä toimii sähkömagneettisen säteilyn lähteenä keskittyneessä säteilylähteessä 303. Samassa vaiheessa värähtelevien keskittyneiden säteilylähteiden 303 aikaansaamat sähkömagneettisen säteilyn aaltorin-tamat summautuvat koherentisti rakennuksen sisätilan katvealueella. Keskittyneen säteilylähteen 303 emittoima uudelleenohjattu aalto 304 muodostaa verkkopeiton eristyslasielementin 100 luomalle katvealueelle. Uudelleenohjat-tujen aaltojen 304 konstruktiivinen interferenssi muodostaa koherentin aalto-rintaman 302.

Kuva 5b esittää nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti järjestetyn rakosäteilijäryhmän 202, jossa kapea matalaemissiviteettipinnan viivamainen avaus 203 on järjestetty saapuvan tasoaallon 301 toimintataajuudella toimivaksi rakosäteilijäksi 207. Saapuvan tasoaallon 301 aaltorintama käsittää polarisaatiotason, joka määräytyy sähkökenttävektorin 308 mukaisesti.

Kohdatessaan johtavaan pintaan muodostetun kapean viivamaisen avauksen 203, saapuvan aallon sähkökenttävektori 308 aikaansaa sähkömotorisen voiman 204, joka vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen reunakäyrien välillä ja sähköä johtamattoman alueen ylitse. Tämä muodostunut sähkömotorinen voima 204 tehostuu, kun saapuvan aallon sähkökenttävektori vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reunakäyrien muodostavan avauksen suuntaan kohtisuorassa suunnassa ja kapean viivamaisen avauksen 203 käsittämällä korkeaimpedanssisella alueella. Tämä avauksen yli vaikuttavan sähkömotorisen voiman 204 aikaansaama sähkökenttä toimii keskittyneenä säteily-lähteenä 303, jonka emittoiva sähkömagneettinen aalto jatkaa etenemistään matalaemissiviteettipinnan määräävän tason vastakkaiselle puolelle.

Kuva 5a esittää nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen kapean viivamaisen avauksen 203, joka on järjestetty rakosäteilijäksi 207, ja joka käsittää avoimen päädyn 206. Rakosäteilijän 207 korkeaim-pedanssinen alue määräytyy edullisesti resonanssiin viritetyn avauksen 203 avoimen päädyn 206 alueelle, kun kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty resonanssiin tasoaallon 301 toimintataajuudella, ja kapean viivamaisen avauksen 203 resonoiva mitta 215 on järjestetty edullisesti toimintataajuuden neljännesaallon mittaiseksi. Nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa järjestelyssä kapean viivamaisen avauksen 203 reuna-käyrä on yhteydessä matalaemissiviteettipintaa 103 ympäröivään reunakäy-rään.

Kapea viivamainen avaus 203 saatetaan resonanssiin tasoaallon 301 toimintataajuudella järjestämällä avaukselle oikosuljettu pääty 205, jonka etäisyys rakosäteilijän 207 toimintataajuuden korkeaimpedanssisen alueen käsittämästä alueesta on edullisesti toimintataajuuden neljännesaallon mittainen. Ka- pean viivamaisen avauksen 203 oikosuljettu pääty 205 käsittää toimintataajuudella matalaimpedanssisen alueen, joka yhdessä neljännesaallon etäisyydellä sijaitsevan korkeaimpedanssisen alueen kanssa muodostaa ensimmäisen resonoivan mitan 215. Resonanssiin saatettu kapea viivamainen avaus 203 toimii tehokkaana säteilijänä uudelleenohjatulle aallolle 304.

Resonoiva mitta 215 käsittää vähintään yhden sähkökentän maksimin, sekä vähintään yhden pintavirran maksimin.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 käsittämä kapeasta viivamaisesta avauksesta 203 muodostettu keskittynyt säteilylähde 303 perustuu pintavirtavektorien 214 virtausreittien tarkoituksenmukaiseen häirintään. Kun pintavirtavektorin 214 virtausta matalaemissiviteettipinnassa 103 tarkoituksenmukaisesti häiritään kapeilla viivamaisilla avauksilla 203 virran kulkua joko katkomalla tai uudelleenohjaamalla, aikaansaadaan sähkömotorinen voima 204, joka vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reunojen käsittämän sähköä johtamattoman alueen ylitse. Säh-kömotorisen voiman 204 muodostuminen kapean viivamaisen alueen 203 ylitse perustuu sähköisen varauksen pakkautumiseen kapean viivamaisen avauksen 203 reunoille elektroneja liikuttavan ulkopuolisen voiman vaikutuksesta. Ulkopuolisena voimana toimii saapuvan tasoaallon 301 toimintataajuudella värähtelevä sähkökenttävektori.

Kuvan 5a mukaisessa, nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa järjestelyssä on kuvattu resonoivan mitan 215 pituiset kapeat viivamaiset avaukset 203 matalaemissiviteettipinnassa 103. Kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty toteuttamaan häiriö sähkökenttävektorin 308 indusoiman pintavirtavektorin 214 virtaukselle. Tämä häiriö aikaansaa ensimmäisen positiivisen varausjakauman 208 muodostumisen kapean viivamaisen avauksen 203 reunalle, ja ensimmäisen negatiivisen varausjakauman 209 muodostumisen kapean viivamaisen avauksen 203 reunalle. Ensimmäisen positiivisen varausjakauman 208 ja ensimmäisen negatiivisen varausjakauman 209 orientaatio kapean viivamaisen avauksen suhteen määräytyy pintavirtavektorin 214 kulkusuunnan mukaisesti. Muodostunut sähkömotorinen voima on voimakkaimmillaan kapean viivamaisen avauksen 203 käsittämällä korkeaimpedanssisella alueella.

Nyt muodostunut sähkömotorinen voima 204 toimii matalaemissiviteettipintaan 103 muodostuvan suljetun, kapeaa viivamaista avausta 203 kiertävän vir-tasilmukan 210 aiheuttajana, jossa virtasilmukka 210 muodostuu ensimmäisen positiivisen varausjakauman 208 ja ensimmäisen negatiivisen varausjakauman 209 välille siten, että se kiertää kapean viivamaisen avauksen 203 käsittämän oikosuljetun päädyn 205. Virtasilmukka 210 saavuttaa maksimiarvonsa resonanssiin saatetun kapean viivamaisen avauksen 203 matalaimpe-danssisella alueella. Nyt muodostettu virtasilmukka 210 voi virrata matalaim-pedanssipinnassa 103 myös ulkoisen sähkömotorisen voiman luovan sähkö-kenttävektorin 308 suuntaan nähden ortogonaalisessa suunnassa, kuten nyt esitetyn keksinnön erään edullisen suoritusmuodon kaltaisessa järjestelyssä.

Yksittäisen kapean viivamaisen avauksen toiminta keskittyneenä säteilylähteenä

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen erään edullisen suoritusmuodon kaltainen järjestely käsittää rakosäteilijäryhmän 202, joka on muodostettu kapeista viivamaisista avauksista matalaemissiviteettipinnassa 203, ja jossa kapeaa viivamaista avausta 203 kiertävä virtasilmukka 210 muodostaa yhdessä kapean viivamaisen avauksen 203 ylitse vaikuttavan sähkömotorisen voiman 204 kanssa resonanssipiirin, joka toimii keskittyneenä säteilylähteenä 303.

Kuva 5a esittää nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti järjestetyn rakosäteilijäryhmän 202, jossa yksittäisten rakosäteili-jöiden 207 käsittämä kapean viivamaisen avauksen 203 resonoiva mitta 215 on järjestetty edullisesti neljännesaallon mittaiseksi saapuvan tasoaallon 301 toimintataajuudella. Rakosäteilijän 207 muodostava kapea viivamainen avaus 203 käsittää ainakin yhden toimintataajuudella syntyvän matalaimpedanssisen alueen, joka määräytyy oikosuljetun päädyn 205 alueelle, sekä vähintään yhden toimintataajuudella syntyvän korkeaimpedanssisen alueen, joka määräytyy avoimen päädyn 206 alueelle, sekä näiden lisäksi myös avausta kiertävän virtasilmukan 210, joka määräytyy korkeaimpedanssisen alueen käsittämän sähkömotorisen voiman 204 aikaansaamana ja jonka virtamaksimi määräytyy avauksen oikosuljetun päädyn 205 yhteyteen.

Kuva 6a esittää nyt esillä olevan keksinnön mukaisen rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon, jossa kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty tuottamaan ensimmäinen positiivinen varausjakauma 208, sekä ensimmäinen negatiivinen varausjakauma 209 kapean viivamaisen avauksen reunoilla ja joissa näiden kahden vastakkaismerkkisen varaustiheyden indusoima sähkömotorinen voima 204 vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reuna-käyrän rajaamalla sähköä johtamattomalla alueella. Tässä esitetyn rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman oikosuljetun päädyn 205, sekä tätä oikosuljettua päätyä 205 kiertävän virtasilmukan 210. Rakosäteilijän käsittämä sähkömotorinen voima 204 sekä siihen kytkeytyvä virtasilmukka 210 muodostavat resonanssitaajuudella värähtelevän resonanssipiirin. Nyt esitetty kapea viivamainen avaus 203 käsittää lisäksi myös toisen oikosuljetun päädyn 205, sekä sitä kiertävän toisen virtasilmukan 210.

Kuvan 6a esittämässä, nyt esillä olevan keksinnön mukaisen erään edullisen suoritusmuodon kaltaisen kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman rakosäteilijän 207 käsittämä resonoiva mitta 215 on järjestetty edullisesti puolen aallon mittaiseksi saapuvan tasoaallon 301 värähtelytaajuudella.

Kuva 6b esittää nyt esillä olevan keksinnön mukaisen rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon, jossa kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty tuottamaan ensimmäinen positiivinen varausjakauma 208, sekä ensimmäinen negatiivinen varausjakauma 209 kapean viivamaisen avauksen reunoilla, ja joissa näiden kahden vastakkaismerkkisen varaustiheyden indusoima sähkömotorinen voima 204 vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reuna-käyrän rajaamalla sähköä johtamattomalla alueella. Nyt esitetyn mukaisen rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman oikosuljetun päädyn 205, sekä tätä oikosuljettua päätyä 205 kiertävän virtasilmukan 210. Rakosäteilijän käsittämä sähkömotorinen voima 204, sekä siihen kytkeytyvä virtasilmukka 210 muodostavat resonanssitaajuudella värähtelevän resonoivan järjestelmän. Nyt esitetty kapea viivamainen avaus 203 käsittää lisäksi myös toisen oikosuljetun päädyn 205 sekä sitä kiertävän toisen virtasilmukan 210. Kuvan 6b esittämä keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjes- tely käsittää lisäksi myös kapean viivamaisen alueen 203 reunakäyrän rajaamalla alueella sijaitsevan matalaemissiviteettipinnan 103 käsittämän alueen, joka on järjestetty muodostamaan toinen positiivinen varausjakauma 211 sekä toinen negatiivinen varausjakauma 212, jolloin nyt esitetty järjestely on järjestetty muodostamaan kaksi sähkömotorista voimaa 204, jotka yksittäin toimivat keskittyneinä säteilylähteinä 303 ja joiden indusoima sähkömagneettinen säteily muodostaa katvealueella etenevän koherentin aaltorintaman 302.

Kuvan 6b esittämässä, nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman rakosä-teilijän 207 käsittämä resonoiva mitta 215 on järjestetty edullisesti puolen aallon mittaiseksi saapuvan tasoaallon 301 värähtelytaajuudella.

Kuva 6c esittää nyt esillä olevan keksinnön mukaisen rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon, jossa kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty tuottamaan ensimmäinen positiivinen varausjakauma 208, sekä ensimmäinen negatiivinen varausjakauma 209 kapean viivamaisen avauksen reunoilla, ja joissa näiden kahden vastakkaismerkkisen varaustiheyden indusoima sähkömotorinen voima 204 vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reuna-käyrän rajaamalla sähköä johtamattomalla alueella. Tässä esitetyn rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman oikosuljetun päädyn 205 sekä tätä oikosuljettua päätyä 205 kiertävän virtasilmukan 210. Rakosäteilijän käsittämä sähkömotorinen voima 204 sekä siihen kytkeytyvä virtasilmukka 210 muodostavat resonanssitaajuudella värähtelevän resonoivan järjestelmän. Nyt esitetty kapea viivamainen avaus 203 käsittää lisäksi myös toisen oikosuljetun päädyn 205 sekä sitä kiertävän toisen virtasilmukan 210. Kuvan 6c esittämä keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi myös kapean viivamaisen alueen 203 reunakäyrän rajaamalla alueella sijaitsevan matalaemissiviteettipinnan 103 käsittämän alueen, joka on järjestetty muodostamaan toinen positiivinen varausjakauma 211 sekä toinen negatiivinen varausjakauma 212, jolloin nyt esitetty järjestely käsittää kaksi sähkömotorista voimaa 204, jotka yksittäin toimivat keskittyneinä säteilylähteinä 303 ja joiden indusoima sähkömagneettinen säteily muodostaa katvealueella etenevän koherentin aaltorintaman 302. Kuva 6c esittää lisäksi myös paluuvirran 213, joka on muodostunut toisen positiivisen varausjakauman 211 ja toisen negatiivisen jännitevarauksen 212 välille.

Kuvan 6c esittämässä, nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman rakosäteilijän 207 käsittämä resonoiva mitta 215 on järjestetty edullisesti puolen aallon mittaiseksi saapuvan tasoaallon 301 värähtelytaajuudella.

Kuva 6d esittää nyt esillä olevan keksinnön mukaisen rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon, jossa kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty tuottamaan ensimmäinen positiivinen varausjakauma 208 sekä ensimmäinen negatiivinen varausjakauma 209 kapean viivamaisen avauksen reunoilla ja joissa näiden kahden vastakkaismerkkisen varaustiheyden indusoima sähkömotorinen voima 204 vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reuna-käyrän rajaamalla sähköä johtamattomalla alueella. Tässä esitetyn rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman oikosuljetun päädyn 205 sekä tätä oikosuljettua päätyä 205 kiertävän virtasilmukan 210. Rakosäteilijän käsittämä sähkömotorinen voima 204 sekä siihen kytkeytyvä virtasilmukka 210 muodostavat resonanssitaajuudella värähtelevän resonoivan järjestelmän. Nyt esitetty kapea viivamainen avaus 203 käsittää lisäksi myös avoimen päädyn 206, joka on edullisesti yhdistettynä matalaemissiviteettipinnan 103 reunaan. Nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa järjestelyssä kapean viivamaisen avauksen 203 reunakäyrä muodostaa yhtenäisen reunakäyrän matalaemissiviteettipinnan 103 reunakäyrän kanssa. Kuvan 6d esittämä erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi myös kapean viivamaisen alueen 203 reunakäyrän rajaamalla alueella sijaitsevan matalaemissiviteettipinnan 103 käsittämän alueen, joka on järjestetty muodostamaan toinen positiivinen varausjakauma 211 sekä toinen negatiivinen varausjakauma 212, jolloin nyt esitetty järjestely käsittää kaksi sähkö-motorista voimaa 204, jotka yksittäin toimivat keskittyneenä säteilylähteenä 303 ja joiden indusoima sähkömagneettinen säteily muodostaa katvealueella etenevän koherentin aaltorintaman 302.

Kuvan 6d esittämässä, nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman rakosäteilijän 207 käsittämä resonoiva mitta 215 on järjestetty edullisesti puolen aallon mittaiseksi saapuvan tasoaallon 301 värähtelytaajuudella.

Yksittäisen kapean viivamaisen avauksen käsittävän rakosäteilijän kaistanleveys

Nyt esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa myös siten, että eristyslasielementin 102 pintaan muodostetaan lähekkäisiä, useampia erimittaisia reso-naattoreita, jolloin niiden aikaansaamat eri taajuudella olevat resonanssit toimivat rinnakkaisresonanssien tavoin kasvattaen kaistanleveyttä. Eräs toinen vaihtoehto kaistanleveyden kasvattamiseen on yksittäisen kapean avauksen leveyden kasvattaminen, jolloin avauksen 203 muodostaman rakosäteilijän 207 impedanssi on sovitettavissa laajakaistaisesti vapaan tilan aaltoimpe-danssia vastaavaksi.

Erityistapaus: pystypolarisoidut rakosäteilijät metallisten sälekaihdin-ten kanssa

Nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista kapeaa viivamaista avausta 203 voidaan käyttää tehostamaan tasoaallon 301 sähkömagneettisen energian läpäisyä sähköä johtavan hilarakenteen 220 lävitse. Sähköäjohtava hilarakenne 220 voi käsittää metalliset sälekaihtimet. Sähköä johtava hilarakenne voi myös käsittää toiseen matalaemissiviteettipintaan 103 järjestetyn taajuusselektiivisen pinnan. Kuvissa 7a—7c on esitetty eräs esimerkki tällaisesta rakenteesta.

Tavallisesti vaakatason suuntaiset sälekaihtimet käsittävät useita ohuita metallisia liuskoja 216, joiden asentoa 217 voidaan kääntää ikkunan läpäisevän valon määrän säätämiseksi. Metalliset sälekaihtimet tunnetusti häiritsevät sähkömagneettisen energian läpäisyä ikkunan lävitse. Esimerkiksi patentissa US5364685A - Central Glass Company on esitetty kahdessa orientaatiossa lasin selektiivipintaan toteutetun sähköä johtavan hilarakenteen läpäisy-vaimennuksia. Patentissa todetaan mittauksin, että saapuvan aallon polarisaation ollessa hilarakenteen liuskojen suuntainen, vaimennus on merkittävä, kun taas polarisaation ollessa liuskojen suuntaan nähden ortogonaalinen, läpäisy on tehokkaampaa. Metallisten sälekaihtimien tapauksessa tämä tarkoittaa horisontaalisen polarisaation läpäisyn voimakasta häiriintymistä, kun metalliset sälekaihtimet on orientoituna horisontaalisesti. Läpäisevän aallon vaimennuksen lisäksi metalliset liuskat voivat häiritä selek-tiivikalvoon toteutetun taajuusselektiivisen pinnan toimintaa merkittävästi. Metallisten liuskojen läheisyys voi häiritä taajuusselektiivisten pintojen toimintaa ainakin kahdella tavalla. Ensimmäinen häiriö pinnan toiminnalle aiheutuu lähekkäisen metallin aiheuttamasta lähikentän kuormituksesta. Tämä tarkoittaa sitä, että metallisten sälekaihtimien metalliosat kytkeytyvät kontrolloimattomasti osaksi taajuusselektiivisen pinnan suodinelementtejä ja virittävät niiden toimintataajuutta ja läpäisyimpedanssia ei-halutusti. Toinen häiriö taajuusselektiivisen pinnan toiminnalle aiheutuu hallitsemattoman metalliliuskan ei-ha-lutuista heijastuksista. Toisin sanoen osa sähkömagneettisen aallon signaalista heijastuu metallisten sälekaihtimien metalliosista takaisin tulosuuntaansa.

Kuvissa 7a, 7b ja 7c on esitetty nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen radiosignaalia läpäisevä apertuurin 201 käsittämän rakosäteilijäryhmän 202 rakosäteilijöitä 207, joissa kapeiden viivamaisten avausten 203 muodostamat rakosäteilijät 207 on järjestetty vastaanottamaan tasoaaltoa 301, ja/tai uudelleenlähettämään koherentti aaltorintama 302 sähköä johtavan hilarakenteen 220 lävitse edullisesti vertikaalisesti polarisoituna. Sähköä johtava hilarakenne 220 käsittää useita, edullisesti horisontaalitasoon asemoituja sähköä johtavia liuskoja 216, jotka on järjestetty kulmassa 217 nyt esillä olevan matalaemissiviteettipinnan 103 läheisyyteen. Sähköä johtavan liuskan 216 orientaatio 217 määrittelee hilarakenteen sähköä johtavien liuskojen projektion 218 matalaemissiviteettipinnassa. Vastaavasti sähköä johtavan liuskan 216 orientaatio 217 määrittelee myös hilarakenteen sähköä johtamattomien alueiden projektion 219 matalaemissiviteettipinnassa.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 käsittämän rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon mukainen kapea viivamainen avaus 203 on järjestetty tuottamaan saapuvan tasoaallon 301 sähkökenttävektorista 308 ensimmäinen positiivinen varausjakauma 208 sekä ensimmäinen negatiivinen varausjakauma 209 kapean viivamaisen avauksen reunoilla ja joissa näiden kahden vastakkaismerkkisen varaustiheyden indusoima sähkömotorinen voima 204 vaikuttaa kapean viivamaisen avauksen 203 reunakäyrän rajaamalla sähköä johtamattomalla alueella ja jossa sähkömotorinen voima 204 on järjestetty edullisesti vertikaaliseksi. Tässä esitetyn rakosäteilijän 207 erään edullisen suoritusmuodon mukainen järjestely käsittää lisäksi kapean viivamaisen avauksen 203 muodostaman oikosuljetun päädyn 205 sekä tätä oikosuljettua päätyä 205 kiertävän virtasilmukan 210. Rakosäteilijän käsittämä sähkömotorinen voima 204 sekä siihen kytkeytyvä virtasilmukka 210 muodostavat resonanssitaajuudella värähtelevän resonoivan järjestelmän, jonka emittoima sähkömagneettinen säteily on vertikaalisesti polarisoitua. Nyt esitetty kapea viivamainen avaus 203 käsittää lisäksi myös toisen oikosuljetun päädyn 205 sekä sitä kiertävän toisen virtasilmukan 210. Tässä esitetyn kaltainen vertikaalisesti polarisoitu rakosäteilijä 207 mahdollistaa langattoman signaalin välittämisen metallisten sälekaihtimien käsittämän ikkunan lävitse. Metalliset sälekaihtimet käsittävät useita metallisia liuskoja horisontaalisesti orientoituna, mutta näiden välillä ei ole sähköä johtavaa metallista kontaktia. Tässä esitetyn kaltaisen kapean viivamaisen avauksen 203 oikosuljetun päädyn 205 kiertävä virtasilmukka 210 käsittää virtamaksimin, jonka virtaussuunta on vertikaalinen. Mikä tahansa johteessa virtaava sähkövirta kytkee ympärillä oleviin johteisiin vastakkaissuuntaisen sähkövirran, mutta tässä tapauksessa vertikaalisesti orientoitu virtasilmukka 210 ei kytke vastakkaissuuntaista sähkövirtaa metallisten sälekaihtimien metalliliuskoihin, koska sälekaihtimen metalliliuskojen väleissä vertikaalisen virran kulkureitti on katkottuna. Tässä esitetyn kaltainen vertikaalisesti polarisoitu rakosäteilijä 207 on järjestetty aikaansaamaan sähkömotorinen voima 204, joka on vertikaalisesti orientoitu. Tämä sähkömotorinen voima ei kytke sähkökentän suuntaista yhtenäistä pintavirtamattoa metallisten sälekaihtimien metalliliuskoihin, koska sälekaihtimen metalliliuskojen väleissä vertikaalisen virran kulkureitti on katkottuna. Tässä esitetyn kaltainen vertikaalisesti polarisoitu rakosäteilijä 207 mahdollistaa sähkömagneettisen energian vastaanottamisen ja uudelleensäteilyn radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 käsittämän eristyslasielementin 100 lävitse, kun eristyslasielementti 100 on järjestetty metalliset sälekaihtimet käsittävään ikkunaan.

Nyt esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon kaltainen toteutus käsittää eristyslasielementin 100, jossa radiosignaalia läpäisevän apertuurin 201 on järjestetty ensimmäiseen matalaemissiviteettipintaan 103, sekä sen lisäksi toisen matalaemissiviteettipinnan 103, johon on järjestetty tasomainen taajuusselektiivinen suodin 109, jossa taajuusselektiivinen suodin 109 käsittää useita edullisesti horisontaalitasoon järjestettyjä sähköä johtavia liuskoja 216. Ensimmäinen ja toinen matalasemissiviteettipinta 103 voivat olla järjestettyinä samaan eristyslasielementtiin 100. Ensimmäinen ja toinen matalaemissiviteettipinta 103 voivat olla järjestettyinä myöskin samaan ikkunaan, jossa kumpikin on järjestettynä erillisiin puitteisiin.

Claims (9)

Suojavaatimukset:

1. Isoleringsglaselement (100) som omfattar minst två glasrutor (102), ett lufttätt mellanrum (105) som begränsas av glasrutornas (102) kantförband, och varvid minst en glasruta (102) omfattar en lågemissivitetsyta (103), och varvid isoleringsglaselementet omfattar en radiosignaler transmitterande apertur (201) anordnad på minst en lågemissivitetsyta (103), kännetecknat av att: - aperturens (201) bredd vid den lägsta funktionsfrekvensen är högst en våglängd, och aperturens (201) höjd vid den lägsta funktionsfrekvensen är minst en våglängd, och - aperturen omfattar en grupp slitsstrålare (202) som är anordnad att motta elektromagnetisk energi från en inkommande planvåg (308) och att återstråla den mottagna elektromagnetiska energin genom minst två fokuserade strålningskällor (303).

1. Eristyslasielementti (100), joka käsittää ainakin kaksi lasilevyä (102), lasilevyjen (102) reunaliitosten rajaaman ilmatiiviin välitilan (105), ja joista vähintään yksi lasilevy (102) käsittää matalaemissiviteettipinnan (103), ja jossa eristyslasielementti käsittää vähintään yhteen matalaemissiviteettipintaan (103) järjestetyn radiosignaalia läpäisevän apertuurin (201), tunnettu siitä, että: - apertuurin (201) leveys alimmalla toimintataajuudellaan on enintään yhden aallonpituuden mittainen ja apertuurin (201) korkeus alimmalla toimintataajuudellaan on vähintään yhden aallonpituuden mittainen, ja - apertuuri käsittää rakosäteilijäryhmän (202), joka on järjestetty vastaanottamaan saapuvan tasoaallon (308) sähkömagneettista energiaa ja uudelleensäteilemään vastaanotettua sähkömagneettista energiaa vähintään kahden keskittyneen säteilylähteen (303) välityksellä

2. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 1, kännetecknat av att minst två fokuserade strålningskällor (303) omfattar en smal streckformad öppning (203) på lågemissivitetsytan (103), varvid den smala streckformade öppningen (203) är anordnad att åstadkomma en störning i en ytströmvektor (214) som induceras av en vektor (308) av ett elektriskt fält så att denna störning inducerar bildning av en första positiv laddningsfördelning (208) på den första kanten av den smala streckformade öppningen (203) och bildning av en första negativ laddningsfördelning (209) på den andra kanten av den smala streckformade öppningen (203), samt en elektromotorisk kraft (204) som är verksam på det elektriskt oledande området av den smala streckformade öppningen (203) mellan dessa kanter, för återstrålning av elektromagnetisk energi till ett skuggområde som isoleringsglaselementet (100) medför.

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että vähintään kaksi keskittynyttä säteilylähdettä (303) käsittää kapean viivamaisen avauksen (203) matalaemissiviteettipinnassa (103), jossa kapea viivamainen avaus (203) on järjestetty tuottamaan häiriö sähkökenttävektorin (308) indusoiman pintavirtavektorin (214) virtaukselle siten, että tämä häiriö aikaansaa ensimmäisen positiivisen varausjakauman (208) muodostumisen kapean viivamaisen avauksen (203) ensimmäiselle reunalle, ja ensimmäisen negatiivisen varausjakauman (209) muodostumisen kapean viivamaisen avauksen (203) toiselle reunalle, sekä näiden välillä kapean viivamaisen avauksen (203) sähköä johtamattomalla alueella vaikuttavan sähkömotorisen voiman (204) sähkömagneettisen energian uudelleensäteilemiseksi eristyslasielementin (100) aiheuttamalle katvealueelle.

3. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 2, kännetecknat av att den smala streckformade öppningen (203) på lågemissivitetsytan (103) omfattar minst en kortsluten ända (205).

3. Suojavaatimuksen 2 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että kapea viivamainen avaus (203) matalaemissiviteettipinnassa (103) käsittää vähintään yhden oikosuljetun päädyn (205).

4. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 3, kännetecknat av att den smala streckformade öppningen (203) är anordnad att åstadkomma en cirkulerande ström (210) som tillsammans med den över den smala streckformade öppningen (203) påverkande elektromotoriska kraften (204) utgör en resonanskrets som fungerar som den fokuserade strålningskällan (303).

4. Suojavaatimuksen 3 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että kapea viivamainen avaus (203) on järjestetty aikaansaamaan sen kiertävän virran (210), joka muodostaa yhdessä kapean viivamaisen avauksen (203) ylitse vaikuttavan sähkömotorisen voiman (204) kanssa resonanssipiirin, joka toimii keskittyneenä säteilylähteenä (303).

5. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 4, kännetecknat av att kantkurvan av den smala streckformade öppningen (203) utgör en enhetlig kantkurva med lågemissivitetsytans (103) kantkurva.

5. Suojavaatimuksen 4 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että kapean viivamaisen avauksen (203) reunakäyrä muodostaa yhtenäisen reunakäyrän matalaemissiviteettipinnan (103) reunakäyrän kanssa.

6. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 4 eller 5, kännetecknat av att bandbredden av minst två fokuserade strålningskällor (303) är ökad med parallellresonans av minst två resonanskretsar med olika dimensioner.

6. Suojavaatimusten 4 tai 5 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että vähintään kahden keskitetyn säteilylähteen (303) kaistanleveyttä on kasvatettu vähintään kahden erimittaisen resonanssipiirin rinnakkaisresonans-silla.

7. Isoleringsglaselement (100) enligt något av skyddskraven 4-6, kännetecknat av att minst två fokuserade strålningskällor (303) är anordnade att motta en vertikalt polariserad planvåg.

7. Jonkin suojavaatimusten 4-6 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että vähintään kaksi keskitettyä säteilylähdettä (303) on järjestetty vastaanottamaan vertikaalisesti polarisoitunutta tasoaaltoa.

8. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 7, kännetecknat av att isoleringsglaselementet (100) är anordnat i ett fönster med persienn i metall.

8. Suojavaatimuksen 7 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että eristyslasielementti (100) on järjestetty ikkunaan, joka käsittää metalliset sälekaihtimet.

9. Suojavaatimuksen 7 tai 8 mukainen eristyslasielementti (100), tunnettu siitä, että eristyslasielementti (100) on järjestetty ikkunaan, joka käsittää lisäksi tasomaisen taajuusselektiivisen suotimen 109 vähintään yhdessä matalaemissiviteettipinnassa (103). Skyddskrav:

9. Isoleringsglaselement (100) enligt skyddskrav 7 eller 8, kännetecknat av att isoleringsglaselementet (100) är anordnat i ett fönster som vidare omfattar ett plant frekvensselektivt filter (109) i minst en lågemissivitetsyta (103).