JP2018535467A - 物体識別システム及び方法 - Google Patents

Abstract

物体識別システム（４００）は、それぞれのタグが物体（４０４）に関連付けられた物体識別タグ（４０２）が動作するための電力を得る誘導表面波を生成する誘導表面導波プローブ（Ｐ）と、前記物体のライフサイクルの間に前記タグが前記関連付けられた物体と共に移動するときに、前記タグのうちの１つ以上からの帰還信号を受信するように戦略的位置に配置された複数の受信器（４０８）と、を備える。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年３月７日に出願され出願番号第１３／７８９，５３８号が付与され、公開番号第２０１４／０２５２８８６（Ａ１）号として２０１４年９月１１日に公開された「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｍｏｄｅｓ ｏｎ Ｌｏｓｓｙ Ｍｅｄｉａ」と題された同時係属の米国特許非暫定出願に関連し、その出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本出願はまた、２０１３年３月７日に出願され出願番号第１３／７８９，５２５号が付与され、公開番号第２０１４／０２５２８６５（Ａ１）号として２０１４年９月１１日に公開された「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｍｏｄｅｓ ｏｎ Ｌｏｓｓｙ Ｍｅｄｉａ」と題された同時係属の米国特許非暫定出願に関連し、その出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本出願は更に、２０１４年９月１０日に出願され出願番号第１４／４８３，０８９号が付与された「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｍｏｄｅｓ ｏｎ Ｌｏｓｓｙ Ｍｅｄｉａ」と題された同時係属の米国特許非暫定出願に関連し、その出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本出願は更に、２０１５年６月２日に出願され出願番号第１４／７２８，５０７号が付与された「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅｓ」と題された同時係属の米国特許非暫定出願に関連し、その出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本出願は更に、２０１５年６月２日に出願され出願番号第１４／７２８，４９２号が付与された「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅｓ」と題された同時係属の米国特許非暫定出願に関連し、その出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

一世紀にわたり、電波信号は、従来のアンテナ構造を使用して伝送されてきた。無線科学とは対照的に、電力分配は、ワイヤなどの導電体に沿った電気エネルギの誘導に依拠してきた。無線周波数（radio frequency）（ＲＦ）と送電との間のこの差異の理解は、１９００年代初頭から存在していた。

しかし、無線周波数識別（Radio frequency identification）（ＲＦＩＤ）システムは、タグに電力を供給するために読取装置から放出されるＲＦエネルギを使用してきた。タグは、放出された信号に影響を及ぼして、読取装置によって検出可能な放出された信号の変化を引き起こすことができる、又は、タグは、読取装置によって検出可能なＲＦ信号を送信することができる。前者の場合では、読取装置は、タグが読取装置の動作可能範囲内にあると判定することを可能にできる。後者の場合では、読取装置は、タグによって出力された信号から、タグを一意に識別するコードを抽出することを可能にできる。ＲＦＩＤシステムの範囲は、極度に限定されている。また、タグの能力も、読取装置によって放出されるＲＦ信号から導出することができる少量の使用可能なエネルギに起因して、限定されている。

本開示の態様は、以下の図面を参照することにより、より良好に理解される。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、本開示の原理を明確に例示する際にむしろ強調されている。更に、図面中で、同じ参照数字は、いくつかの図を通して対応する部分を指す。

誘導電磁界及び放射電磁界に関して、距離の関数として電界強度を示すグラフである。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面波の伝送のために用いられる２つの領域を有する伝搬境界面を示す図である。

本開示の各種実施形態に係る、図２の伝搬境界面に対して配置された誘導表面導波プローブを示す図である。

本開示の各種実施形態に係る、一次ハンケル関数の近接漸近線及び遠方漸近線の大きさの例のグラフである。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブによって合成された電界の複素入射角を示す図である。 本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブによって合成された電界の複素入射角を示す図である。

本開示の各種実施形態に係る、図５Ａの電界が損失性導電媒体とブルースター角で交差する位置上の帯電端子の高度の効果を示すグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブの例のグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、図３及び図７の誘導表面導波プローブの等価影像平面モデルの例を示すグラフ表示である。 本開示の各種実施形態に係る、図３及び図７の誘導表面導波プローブの等価影像平面モデルの例を示すグラフ表示である。 本開示の各種実施形態に係る、図３及び図７の誘導表面導波プローブの等価影像平面モデルの例を示すグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、図８Ｂ及び８Ｃの等価影像平面モデルの単線伝送線及び古典的伝送線のモデルの例を示すグラフ表示である。 本開示の各種実施形態に係る、図８Ｂ及び８Ｃの等価影像平面モデルの単線伝送線及び古典的伝送線のモデルの例を示すグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、損失性導電媒体の表面に沿って誘導表面波を送出するために図３及び図７の誘導表面導波プローブを調整する例を示す流れ図である。

本開示の各種実施形態に係る、図３及び図７の誘導表面導波プローブのウェーブチルト角と位相遅延との間の関係の例を示すグラフである。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブの例を示す図である。

本開示の各種実施形態に係る、ハンケル交差距離で誘導表面導波モードに整合する複素ブルースター角での合成された電界の入射を示すグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、図１２の誘導表面導波プローブの例のグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブの帯電端子Ｔ1の位相遅延（ΦU）の虚部及び実部の例のグラフを含む。

本開示の各種実施形態に係る、図１４の誘導表面導波プローブの模式図である。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブの例を示す図である。

本開示の各種実施形態に係る、図１６の誘導表面導波プローブの例のグラフ表示である。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブによって送出された誘導表面波の形態で伝送されたエネルギを受信するために用いることができる受信構造の例を示す。 本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブによって送出された誘導表面波の形態で伝送されたエネルギを受信するために用いることができる受信構造の例を示す。 本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブによって送出された誘導表面波の形態で伝送されたエネルギを受信するために用いることができる受信構造の例を示す。

本開示の各種実施形態に係る、受信構造を調整する例を示す流れ図である。

本開示の各種実施形態に係る、誘導表面導波プローブによって送出された誘導表面波の形態で伝送されたエネルギを受信するために用いることができる追加の受信構造の例を示す。

誘導表面波導波プローブを一般的に表す記号を示す。

誘導表面波受信構造を一般的に表す記号を示す。

線状プローブ型の誘導表面波受信構造を一般的に表す記号を示す。

同調した共振器型の誘導表面波受信構造を一般的に表す記号を示す。

磁気コイル型の誘導表面波受信構造を一般的に表す記号を示す。

物体識別システムの一実施形態の略図である。

物体識別システムの別の実施形態の略図である。

物体識別システムの一部として使用されるタグの略図である。

隣接した場所に配置された第１及び第２の物体識別システムの概略図である。

広域にわたって物体を識別するために配置された物体識別システムの概略図である。

物体識別システムの一部として使用されるコンピュータシステム及び受信器の略図である。

＜１．表面誘導伝送線装置及び信号生成＞
初めに、以下の概念の説明における明瞭さを提供するために、いくつかの専門用語を規定する。最初に、本明細書で意図されるように、放射電磁界と誘導電磁界との間に形式的区別がなされる。

本明細書で意図されるように、放射電磁界は、導波路に拘束されていない波動の形態で発生源の構造から放出された電磁エネルギを含む。例えば、放射電磁界は、一般的に、アンテナなどの電気的構造を出て、大気又は他の媒体を介して伝搬する電界であり、なんらの導波路構造に拘束されていない。放射された電磁波は、アンテナなどの電気的構造を離れると、発生源が動作し続けるか否かに関わらず、消散するまで、その発生源と無関係に伝搬の媒体（空気などの）内を伝搬し続ける。電磁波は、放射されると、遮断されない限り回収できず、遮断されない場合、放射された電磁波に固有のエネルギは、永久に失われる。アンテナなどの電気構造は、放射抵抗と構造損失抵抗の比を最大化することにより、電磁界を放射するように設計される。放射されたエネルギは、空間に広がって、受信器が存在するか否かに関わらず、失われる。放射された電界のエネルギ密度は、幾何学的拡大に起因する距離の関数である。したがって、本明細書で使用するとき、そのすべての形態における「放射する」という用語は、電磁伝搬のこの形態を指す。

誘導電磁界は、異なる電磁特性を有する媒体の間の境界内又はその付近にエネルギが集中した、伝搬する電磁波である。この意味で、誘導電磁界は、導波路に拘束されたものであり、導波路内を流れる電流によって搬送されるとして特徴付けることができる。誘導電磁波内で搬送されるエネルギを受信及び／又は消散する負荷が存在しない場合、誘導媒体の導電率で消散したエネルギ以外は、エネルギは失われない。別の言い方をすれば、誘導電磁波に対して負荷が存在しない場合、エネルギは消費されない。したがって、誘導電磁界を生成する発生器又は他の発生源は、抵抗負荷が存在しない限り、実際の電力を送出しない。そのため、そのような発生器又は他の発生源は、負荷が提示されるまで、本質的に空転する。これは、電気的負荷が存在しない電力線にわたって伝送される６０ヘルツの電磁波を生成するように発生器を動作させることに類似している。誘導電磁界又は誘導電磁波は、「伝送線モード」と呼ばれるものと等価であることに留意されたい。これは、放射波を生成するために常に実際の電力が供給される放射電磁波と対照的である。放射電磁波とは異なり、誘導電磁エネルギは、エネルギ源がオフにされた後で、有限の長さの導波路に沿って伝搬し続けない。したがって、本明細書で使用するとき、そのすべての形態における「誘導する」という用語は、電磁伝搬のこの伝送モードを指す。

ここで図１を参照して、放射電磁界と誘導電磁界との間の差異を更に示すために、対数ｄＢグラフ上のキロメートルでの距離の関数として、１メートル当たりのボルトでの任意指示を上回るデシベル（ｄＢ）での電界強度のグラフ１００を示す。図１のグラフ１００は、距離の関数として誘導電磁界の電界強度を示す誘導電界強度曲線１０３を示す。この誘導電界強度曲線１０３は、伝送線モードと本質的に同じである。また、図１のグラフ１００は、距離の関数として放射電磁界の電界強度を示す放射電界強度曲線１０６を示す。

誘導波及び放射伝搬それぞれに対する曲線１０３及び１０６の形状が興味深い。放射電界強度曲線１０６は、幾何級数的に低下（１／ｄ、式中ｄは距離である）し、これは、両対数目盛上で直線として示されている。一方、誘導電界強度曲線１０３は、

の特徴的な指数関数的減衰を有し、両対数目盛上で独特の屈曲部１０９を呈する。誘導電界強度曲線１０３及び放射電界強度曲線１０６は、点１１２で交差し、これは交差距離で発生する。交差点１１２での交差距離未満の距離で、誘導電磁界の電界強度は、放射電磁界の電界強度より、大部分の位置で著しく大きい。交差距離より大きな距離では、その反対となる。したがって、誘導電界強度曲線及び放射電界強度曲線１０３及び１０６は、誘導電磁界と放射電磁界との間の根本的な伝搬の差異を更に示している。誘導電磁界と放射電磁界との間の差異の非公式な説明のために、Ｍｉｌｌｉｇａｎ，Ｔ．のＭｏｄｅｒｎ Ａｎｔｅｎｎａ Ｄｅｓｉｇｎ（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１ｓｔ Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９８５，８〜９ページ）が参照され、この文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

上述した放射電磁波と誘導電磁波との間の差異は、公式に容易に表現され、厳密な基準で示されている。そのような２つの異なる解は、１つの同じ線形偏微分方程式から明らかにすることができ、この波動方程式は、問題に課された境界条件に解析的に従う。波動方程式に関するグリーン関数は、それ自体、放射波の性質と誘導波の性質との間の差異を含む。

空の空間において、波動方程式は、固有関数が複素波数平面上で固有値の連続スペクトルを保有する微分演算子である。この横電磁（transverse electro-magnetic）（ＴＥＭ）界は、放射電磁界と呼ばれ、それらの伝搬電界は、「ヘルツ波」と呼ばれる。しかし、導電境界の存在において、波動方程式に境界条件を加えると、数学的に、連続スペクトルに加えて離散スペクトルの合計からなる波数のスペクトル表現となる。このために、Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ，Ａ．の「Ｕｂｅｒ ｄｉｅ Ａｕｓｂｒｅｉｔｕｎｇ ｄｅｒ Ｗｅｌｌｅｎ ｉｎ ｄｅｒ Ｄｒａｈｔｌｏｓｅｎ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈｉｅ」（Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｐｈｙｓｉｋ，Ｖｏｌ．２８，１９０９，６６５〜７３６ページ）を参照する。また、「Ｐａｒｔｉａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ−Ｌｅｃｔｕｒｅｓ ｏｎ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ｖｏｌｕｍｅ ＶＩ」（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，１９４９，２３６〜２８９ページ，２９５〜２９６ページ）の第６章として刊行されたＳｏｍｍｅｒｆｅｌｄ，Ａ．の「Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ Ｒａｄｉｏ」、Ｃｏｌｌｉｎ、Ｒ．Ｅ．の「Ｈｅｒｔｚｉａｎ Ｄｉｐｏｌｅ Ｒａｄｉａｔｉｎｇ Ｏｖｅｒ ａ Ｌｏｓｓｙ Ｅａｒｔｈ ｏｒ Ｓｅａ：Ｓｏｍｅ Ｅａｒｌｙ ａｎｄ Ｌａｔｅ ２０ｔｈ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｉｅｓ」（ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．２，Ａｐｒｉｌ ２００４，６４〜７９ページ）、並びにＲｅｉｃｈ，Ｈ．Ｊ．、Ｏｒｄｎｕｎｇ，Ｐ．Ｆ、Ｋｒａｕｓｓ，Ｈ．Ｌ．及びＳｋａｌｎｉｋ，Ｊ．Ｇ．の「Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」（Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ，１９５３，２９１〜２９３ページ）を参照されたい。これらの参考文献のそれぞれは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

「地上波」及び「表面波」という用語は、２つの明確に異なる物理的伝搬現象を識別する。表面波は、別個の極から解析的に発生して、平面波スペクトルにおける離散成分を生じる。例えば、Ｃｕｌｌｅｎ，Ａ．Ｌ．による「Ｔｈｅ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｎｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅｓ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥ（Ｂｒｉｔｉｓｈ），Ｖｏｌ．１０１，Ｐａｒｔ ＩＶ，Ａｕｇｕｓｔ １９５４，２２５〜２３５ページ）を参照されたい。この文脈では、表面波は、誘導表面波であると考えられる。表面波（Ｚｅｎｎｅｃｋ−Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ誘導波の意味における）は、無線放送から現在とてもよく知られている地上波（Ｗｅｙｌ−Ｎｏｒｔｏｎ−ＦＣＣの意味における）と物理的かつ数学的に同じではない。これら２つの伝搬機構は、複素平面上の異なる種類の固有値スペクトル（連続又は離散）の励起から発生する。球状に伝搬し、固有値の連続性を保有し、図１の曲線１０６により示すように幾何級数的に低下して、分岐線法積分の結果から得られる古典的な地上波のヘルツ放射とは反対に、誘導表面波の電界強度は、図１の曲線１０３により示すように距離と共に指数関数的に減衰し（損失性の導波路内の伝搬に酷似する）、放射伝送線内の伝搬に似ている。「Ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ ｉｎ Ｒａｄｉｏ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ Ｐｌａｎｅ Ｅａｒｔｈ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＲＥ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ，１９３７，２１９〜２２９ページ）及び「Ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ ｉｎ Ｒａｄｉｏ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」（Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｒｅｃｏｒｄ，Ｖｏｌ．１５，Ｊｕｎｅ １９３７，３２１〜３２４ページ）においてＣ．Ｒ．Ｂｕｒｒｏｗｓによって実験的に実証されたように、垂直アンテナは、地上波を放射するが、誘導表面波を送出しない。

上記を要約すると、第１に、分岐線法積分に対応する波数固有値スペクトルの連続部分は、放射電磁界を生成し、第２に、離散スペクトル、及び積分の輪郭線により囲まれた極から発生する対応する残りの合計は、結果として、伝搬を横断する方向に指数関数的に減衰した非ＴＥＭの進行表面波となる。そのような表面波は、誘導伝送線モードである。更なる説明のために、Ｆｒｉｅｄｍａｎ，Ｂ．の「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ」（Ｗｉｌｅｙ，１９５６，２１４，２８３〜２８６，２９０，２９８〜３００ページ）を参照する。

自由空間では、アンテナは、波動方程式の連続固有値を励起し、これは放射電磁界であり、Ｅ_z及び同相のＨ_φを有する外向きに伝搬するＲＦエネルギは、永久に失われる。一方で、導波路プローブは、離散固有値を励起し、これは、結果として伝送線伝搬となる。Ｃｏｌｌｉｎ，Ｒ．Ｅ．の「Ｆｉｅｌｄ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｇｕｉｄｅｄ Ｗａｖｅｓ」（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９６０，４５３，４７４〜４７７ページ）を参照されたい。そのような理論的解析が、損失性均質媒体の平面又は球面にわたる開表面誘導波を送出する仮定的な可能性を提供してきたが、一世紀を越える間、なんらかの実用的効率を有してこれを実現する工学技術における既知の構造は、存在していない。残念なことに、１９００年代初頭に出現したために、上述した理論的解析は、基本的に理論に留まり、損失性均質媒体の平面又は球面にわたる開表面誘導波の送出を実用的に実現する既知の構造は存在していない。

本開示の各種実施形態によれば、損失性導電媒体の表面に沿って誘導表面導波モードに結合する電界を励起するように構成された、様々な誘導表面導波プローブが説明される。そのような誘導電磁界は、損失性導電媒体の表面上の誘導表面波モードに、大きさ及び位相において実質的にモード整合している。そのような誘導表面波モードはまた、Ｚｅｎｎｅｃｋ導波モードと呼ぶことができる。本明細書で説明する誘導表面導波プローブによって励起された結果として生じる電界が、損失性導電媒体の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合しているという事実によって、誘導表面波の形態での誘導電磁界が、損失性導電媒体の表面に沿って送出される。一実施形態によれば、損失性導電媒体は、地球などのテレストリアル媒体を含む。

図２を参照して、１９０７年にＪｏｎａｔｈａｎ Ｚｅｎｎｅｃｋによって、彼の論文、Ｚｅｎｎｅｃｋ，Ｊ．の「Ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｌａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｗａｖｅｓ Ａｌｏｎｇ ａ Ｆｌａｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈｙ」（Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｐｈｙｓｉｋ，Ｓｅｒｉａｌ ４，Ｖｏｌ．２３，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０，１９０７，８４６〜８６６ページ）に記載されたように導出されたマクスウェル方程式に対する境界値解の検討のために提供する伝搬境界面を示す。図２は、領域１として示された損失性導電媒体と領域２として示された絶縁体との間の境界面に沿って放射状に伝搬する波動に対する円筒座標を示す。領域１は、例えば、任意の損失性導電媒体を含むことができる。一例では、そのような損失性導電媒体は、地球又は他の媒体などのテレストリアル媒体を含むことができる。領域２は、領域１と境界界面を共有する第２の媒体であり、領域１に対して異なる構造パラメータを有する。領域２は、例えば、大気又は他の媒体などの任意の絶縁体を含むことができる。そのような境界界面に対する反射係数は、複素ブルースター角での入射に対してのみゼロとなる。Ｓｔｒａｔｔｏｎ，Ｊ．Ａ．の「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｈｅｏｒｙ」（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９４１，５１６ページ）を参照されたい。

各種実施形態によれば、本開示は、領域１を含む損失性導電媒体の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合した電磁界を生成する、様々な誘導表面導波プローブを説明する。各種実施形態によれば、そのような電磁界は、結果としてゼロ反射とすることができる損失性導電媒体の複素ブルースター角で入射する波面を実質的に合成する。

更に説明するために、ｅ^jωtの電界変化が仮定され、かつρ≠０及びｚ≧０（式中、ｚは領域１の表面に垂直な垂直座標であり、ρは円筒座標における半径寸法である）である領域２において、境界面に沿った境界条件を満たすＺｅｎｎｅｃｋのマクスウェル方程式の閉形式厳密解は、以下の電界及び磁界成分によって表現される。

ｅ^jωtの電界変化が仮定され、かつρ≠０及びｚ≦０である領域１において、境界面に沿った境界条件を満たすＺｅｎｎｅｃｋのマクスウェル方程式の閉形式厳密解は、以下の電界及び磁界成分によって表現される。

これらの表現において、ｚは、領域１の表面に垂直な垂直座標であり、ρは、半径座標であり、

は、第２種及びｎ次の複素引数ハンケル関数であり、ｕ₁は、領域１の正の垂直（ｚ）方向の伝搬定数であり、ｕ₂は、領域２の垂直（ｚ）方向の伝搬定数であり、σ₁は、領域１の導電率であり、ωは、２πｆ（式中、ｆは励起の周波数である）に等しく、ε_oは、自由空間の誘電率であり、ε₁は、領域１の誘電率であり、Ａは、発生源によって課される発生源定数であり、γは、表面波の放射伝搬定数である。

±ｚ方向の伝搬定数は、領域１と領域２との間の境界面の上及び下に波動方程式を分離して、境界条件を課すことにより決定される。これを実行することにより、領域２では、以下の式が得られ、

領域１では、以下の式が得られる。

放射伝搬定数γは、以下の式により得られ、

これは、複素表現であり、式中、ｎは、複素屈折率であり、以下の式により得られる。

上記の式のすべてにおいて、

であり、式中、ε_rは、領域１の比誘電率を含み、σ₁は、領域１の導電率であり、ε_oは、自由空間の誘電率であり、μ_oは、自由空間の透磁率を含む。したがって、生成された表面波は、境界面に平行に伝搬し、境界面に垂直に指数関数的に減衰する。これは、消散として既知である。

したがって、式（１）〜（３）は、円筒状に対称な放射状に伝搬する導波モードであると考えることができる。Ｂａｒｌｏｗ，Ｈ．Ｍ．及びＢｒｏｗｎ，Ｊ．の「Ｒａｄｉｏ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅｓ」（Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９６２，１０〜１２ページ，２９〜３３ページ）を参照されたい。本開示は、この「開境界」導波モードを励起する構造を詳述する。具体的には、各種実施形態によれば、誘導表面導波プローブは、電圧及び／又は電流が供給され、領域２と領域１との間の境界界面に対して配置された、適切なサイズの帯電端子を備える。これは、図３を参照することにより、より良好に理解することができる。図３は、損失性導電媒体２０３によって提示された平面に垂直な垂直軸ｚに沿って損失性導電媒体２０３（例えば、地球）の上に持ち上げられた帯電端子Ｔ₁を含む、誘導表面導波プローブ２００ａの例を示す。損失性導電媒体２０３は、領域１を構成し、第２の媒体２０６は、領域２を構成して、損失性導電媒体２０３と境界界面を共有する。

一実施形態によれば、損失性導電媒体２０３は、地球などのテレストリアル媒体を含むことができる。このために、そのようなテレストリアル媒体は、天然であろうと人工であろうと、すべての構造又はその上に含まれる形成物を含む。例えば、そのようなテレストリアル媒体は、岩、土、砂、淡水、海水、木、植物、及び我々の惑星を構成する他のすべての自然要素などの、自然要素を含むことができる。加えて、そのようなテレストリアル媒体は、コンクリート、アスファルト、建築材料、及び他の人工材料などの、人工要素を含むことができる。他の実施形態では、損失性導電媒体２０３は、天然に存在するものであろうと人工であろうと、地球以外のなんらかの媒体を含むことができる。他の実施形態では、損失性導電媒体２０３は、人工表面などの他の媒体、及び自動車、航空機、人工材料（合板、プラスチックシート、又は他の材料などの）又は他の媒体などの構造を含むことができる。

損失性導電媒体２０３がテレストリアル媒体又は地球を含む場合では、第２の媒体２０６は、地表の上の大気を含むことができる。そのように、大気は、空気及び地球の大気を構成する他の要素を含む「大気媒体」と呼ぶことができる。加えて、第２の媒体２０６が、損失性導電媒体２０３に対して他の媒体を含むことができることが可能である。

誘導表面導波プローブ２００ａは、例えば、垂直給電線導体を介して励起源２１２を帯電端子Ｔ₁に結合する給電ネットワーク２０９を含む。各種実施形態によれば、任意の所与の時点で端子Ｔ₁に印加される電圧に基づく電界を合成するために、電荷Ｑ₁が帯電端子Ｔ₁に課される。電界（Ｅ）の入射角（θ_i）に依存して、電界を、領域１を含む損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合することが可能である。

式（１）〜（６）のＺｅｎｎｅｃｋ閉形式の解を考慮することにより、領域１と領域２との間のＬｅｏｎｔｏｖｉｃｈインピーダンス境界条件は、以下の式のように表すことができる。

式中、

は、正の垂直（＋ｚ）方向の単位法線であり、

は、上記の式（１）により表現される領域２の磁界強度である。式（１３）は、式（１）〜（３）で示される電界及び磁界が結果として境界界面に沿った放射表面電流密度となることができることを意味し、放射表面電流密度は、以下の式により示すことができる。

式中、Ａは、定数である。更に、誘導表面導波プローブ２００に近接すると（ρ≪λに対して）、上記の式（１４）は、以下のような挙動を有することを留意されたい。

負号は、電源電流（Ｉ_o）が図３に示すように上向きに垂直に流れるときに、「近接（ｃｌｏｓｅ−ｉｎ）」グラウンド電流は径方向内向きに流れることを意味する。「近接」のＨ_φに場を整合することにより、以下の式であることを決定することができる。

式中、式（１）〜（６）及び（１４）において、ｑ₁＝Ｃ₁Ｖ₁である。したがって、式（１４）の放射表面電流密度は、以下の式のように言い換えることができる。

式（１）〜（６）及び（１７）によって表現される電界は、地上波の伝搬に関連付けられた放射電磁界ではなく、損失性の境界面に拘束される伝送線モードの性質を有する。Ｂａｒｌｏｗ，Ｈ．Ｍ．及びＢｒｏｗｎ，Ｊ．の「Ｒａｄｉｏ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅｓ」（Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９６２，１〜５ページ）を参照されたい。

この時点では、式（１）〜（６）及び（１７）に使用されるハンケル関数の性質のレビューが、波動方程式のこれらの解に対して提供される。第１種及び第２種かつｎ次のハンケル関数は、第１種及び第２種の標準ベッセル関数の複素の組合せとして定義されることがわかる。

これらの関数は、それぞれ、径方向内向きに

及び外向きに

伝搬する円筒状の波を表す。この定義は、ｅ^±jx＝ｃｏｓ ｘ±ｊ ｓｉｎ ｘの関係に類似している。例えば、Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ，Ｒ．Ｆ．の「Ｔｉｍｅ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ」（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９６１，４６０〜４６３ページ）を参照されたい。

その

が外向き波であることは、Ｊ_n（ｘ）及びＮ_n（ｘ）の級数定義から直接得られる、その独立変数を大きくした場合に漸近特性から認識することができる。誘導表面導波プローブから遠方では、

これは、ｅ^jωtを乗じると、

の空間的変動を有するｅ^j(ωt-kρ)の形態の外向きに伝搬する円筒状の波である。一次（ｎ＝１）解は、式（２０ａ）から、以下の式のように決定することができる。

誘導表面導波プローブに近接すると（ρ≪λに対して）、一次かつ第２種のハンケル関数は、以下の式のようにふるまう。

これらの漸近表現は、複素量であることを留意されたい。ｘが実数量であるとき、式（２０ｂ）及び（２１）は、

だけ位相が異なり、これは、４５°又は等価的にλ／８の追加の位相前進又は「位相増加」に対応する。第２種の一次ハンケル関数の近接及び遠方の漸近線は、それらがρ＝Ｒ_xの距離で等しい大きさである、ハンケル「交差」又は遷移点を有する。

したがって、ハンケル交差点を越えると、「遠方」表現は、ハンケル関数の「近接」表現に対して優位である。ハンケル交差点までの距離（又はハンケル交差距離）は、式（２０ｂ）及び（２１）を−ｊγρに対して等しくして、Ｒ_xについて解くことにより見出すことができる。ｘ＝σ／ωε_oで、遠方及び近接のハンケル関数漸近線は、周波数が低下するとハンケル交差点が外側に移動して、周波数依存であることを理解することができる。損失性導電媒体の導電率（σ）が変化すると、ハンケル関数漸近線もまた変化し得ることも留意されたい。例えば、土の導電率は、気象条件の変化と共に変化し得る。

図４を参照して、１８５０ｋＨｚの動作周波数でのσ＝０．０１０ｍｈｏｓ／ｍの導電率及びε_r＝１５の比誘電率の領域１に対する式（２０ｂ）及び（２１）の一次ハンケル関数の大きさのグラフの例を示す。曲線１１５は、式（２０ｂ）の遠方漸近線の大きさであり、曲線１１８は、式（２１）の近接漸近線の大きさであり、ハンケル交差点１２１がＲ_x＝５４フィートの距離で生じている。大きさは等しいが、ハンケル交差点１２１で、２つの漸近線の間に位相オフセットが存在する。ハンケル交差距離は、動作周波数の波長より相当小さいこともまた理解することができる。

領域２のＺｅｎｎｅｃｋ閉形式解の式（２）及び（３）により得られる電界成分を考慮して、Ｅ_zとＥ_ρの比は、漸近的に以下の式になる。

式中、ｎは、式（１０）の複素屈折率であり、θ_iは、電界の入射角である。加えて、式（３）のモード整合した電界の垂直成分は、漸近的に以下の式になる。

これは、端子電圧において上げられた帯電端子の静電容量の絶縁されたコンポーネント上の自由電荷ｑ_free＝Ｃ_free×Ｖ_Tに線形に比例する。

例えば、図３の持ち上げられた帯電端子Ｔ₁の高さＨ₁は、帯電端子Ｔ₁上の自由電荷の量に影響を及ぼす。帯電端子Ｔ₁が領域１のグラウンド平面付近にある場合、端子上の電荷Ｑ₁の大部分は、「拘束」されている。帯電端子Ｔ₁が上げられるにつれて、拘束電荷は、実質的にすべての絶縁された電荷が開放される高さに帯電端子Ｔ₁が到達するまで少なくなる。

帯電端子Ｔ₁に対する容量上昇の増大の利点は、持ち上げられた帯電端子Ｔ₁上の電荷がグラウンド平面から更に除去されて、結果として自由電荷の量ｑ_freeの増大となり、エネルギを誘導表面導波モードに結合することである。帯電端子Ｔ₁がグラウンド平面から離れて移動すると、電荷分布は、端子の表面により均一に分布するようになる。自由電荷の量は、帯電端子Ｔ₁の自己容量に関係する。

例えば、球形端子の静電容量は、グラウンド平面の上の物理的高さの関数として表現することができる。完全なグラウンドの上のｈの物理的高さでの球の静電容量は、以下の式により得られる。

式中、球の直径は、２ａであり、Ｍ＝ａ／２ｈであって、ｈは、球形端子の高さである。これで理解することができるように、端子高さｈの増大により、帯電端子の静電容量Ｃは、低減する。直径の約４倍（４Ｄ＝８ａ）以上の高さの帯電端子Ｔ₁の高度に対して、電荷分布は、球形端子回りでほぼ均一であり、これは、誘導表面導波モードへの結合を向上することができることを示すことができる。

十分に絶縁された端子の場合では、導体球の自己容量は、Ｃ＝４πε_oａにより近似することができ、式中、ａは、メートルでの球の半径である。円盤の自己容量は、Ｃ＝８ε_oａにより近似することができ、式中、ａは、メートルでの円盤の半径である。帯電端子Ｔ₁は、球、円盤、円筒、円錐、トーラス、フード、１つ以上のリング、又は任意の他のランダム化形状若しくは形状の組合せなどの、任意の形状を含むことができる。帯電端子Ｔ₁の位置に対して、等価球直径を決定して使用することができる。

これは、帯電端子Ｔ₁が損失性導電媒体２０３の上にｈ_p＝Ｈ₁の物理的高さに上げられた図３の例を参照して更に理解することができる。「拘束」電荷の影響を低減するために、帯電端子Ｔ₁は、少なくとも帯電端子Ｔ₁の球直径（又は等価な球の直径）の４倍の物理的高さに配置して、拘束された電荷の影響を低減することができる。

次に図５Ａを参照して、図３の帯電端子Ｔ₁上の上げられた電荷Ｑ₁により生成された電界の光線光学の解釈を示す。光学におけるように、入射電界の反射を最小化することにより、損失性導電媒体２０３の誘導表面導波モードに結合されたエネルギを向上及び／又は最大化することができる。入射面（境界界面ではない）に平行に偏波された電界（Ｅ_||）に対して、入射電界の反射の量は、フレネル反射係数を使用して決定することができる。フレネル反射係数は、以下の式のように表現することができる。

式中、θ_iは、面法線に対して測定した従来の入射角である。

図５Ａの例では、光線光学の解釈は、面法線

に対して測定したθ_iの入射角を有する入射面に平行に偏波された入射電界を示す。Γ_||（θ_i）＝０である場合、入射電界の反射は存在しないことになり、したがって、入射電界は、損失性導電媒体２０３の表面に沿った誘導表面導波モードに完全に結合されることになる。入射角が以下の式であるとき、式（２５）の分子は、ゼロになることを理解することができる。

式中、ｘ＝σ／ωε_oである。この複素入射角（θ_i,B）は、ブルースター角と呼ばれる。式（２２）に戻って、式（２２）及び（２６）の両方において同じ複素ブルースター角（θ_i,B）の関係が存在することを理解することができる。

図５Ａに示すように、電界ベクトルＥは、入射面に平行に偏波された入射する不均一平面波として示すことができる。電界ベクトルＥは、独立した水平及び垂直成分から、以下の式のように生成することができる。

幾何学的に、図５Ａの例示は、電界ベクトルＥを以下の式により得ることができることを示唆する。

場の比は以下の式であることを意味する。

「ウェーブチルト（wave tilt）」と呼ばれる一般化パラメータＷは、本明細書では、以下の式により得られる、水平電界成分と垂直電界成分の比として表される。

これは、複素数であり、大きさ及び位相の両方を有する。領域２内の電磁波に対して、ウェーブチルト角（Ψ）は、領域１との境界界面での波面の法線と境界界面の接線との間の角度に等しい。これは、放射状の円筒状の誘導表面波に関する電磁波の等位相面及びそれらの法線を示す、図５Ｂでより容易に理解することができる。完全導体との境界界面（ｚ＝０）において、波面法線は、境界界面の接線に平行であり、結果としてＷ＝０となる。しかし、損失性誘電体の場合では、波面法線がｚ＝０で境界界面の接線に平行ではないため、ウェーブチルトＷは存在する。

式（３０ｂ）を誘導表面波に適用することにより、以下の式が得られる。

複素ブルースター角（θ_i,B）に等しい入射角で、式（２５）のフレネル反射係数は、以下の式により示すように、ゼロになる。

式（２２）の複素数の場の比を調整することにより、入射電界を、反射が低減又は除去される複素角で入射するように合成することができる。この比を

として確立することにより、結果として複素ブルースター角で入射する合成された電界となり、反射をゼロにする。

電気的実効高の概念は、複素入射角を有する電界を誘導表面導波プローブ２００と合成することに更なる洞察を提供することができる。電気的実効高（ｈ_eff）は、以下の式のように定義されている。

これは、ｈ_pの物理高（又は長さ）を有するモノポールに対するものである。この表現は、構造に沿った波源分布の大きさ及び位相に依存するため、実効高（又は長さ）は、一般的に複素数である。構造の分布電流Ｉ（ｚ）の積分は、構造の物理高（ｈ_p）にわたって実行され、構造の底部（又は入力）を介して上向きに流れるグラウンド電流（Ｉ₀）に対して正規化される。構造に沿って分配された電流は、以下の式により表現することができる。

式中、β₀は、構造上を伝搬する電流に対する伝搬係数である。図３の例では、Ｉ_Cは、誘導表面導波プローブ２００ａの垂直構造に沿って分配される電流である。

例えば、構造の底部の低損失コイル（例えば、ヘリカルコイル）、及びこのコイルと帯電端子Ｔ₁との間に接続された垂直給電線導体を含む給電ネットワーク２０９を考えてみる。コイル（又はヘリカル遅延線）に起因する位相遅延は、θ_c＝β_pｌ_Cであり、式中、ｌ_Cは、物理的長さであり、以下の式は、伝搬係数である。

式中、Ｖ_fは、構造上の速度係数であり、λ₀は、供給される周波数での波長であり、λ_pは、速度係数Ｖ_fから結果として生じる伝搬波長である。位相遅延は、グラウンド（杭）電流Ｉ₀に対して測定される。

加えて、垂直給電線導体の長さｌ_wに沿った空間位相遅延は、θ_y＝β_wｌ_wにより得ることができ、式中、β_wは、垂直給電線導体に対する伝搬位相定数である。いくつかの実装形態では、誘導表面導波プローブ２００ａの物理的高さｈ_pと垂直給電線導体の長さｌ_wとの間の差は、供給周波数での波長（λ₀）より相当小さいため、空間位相遅延は、θ_y＝β_wｈ_pにより近似することができる。結果として、コイル及び垂直給電線導体を介した全位相遅延は、Φ＝θ_c＋θ_yであり、物理的構造の底部からコイルの上部に供給される電流は、以下の式である。

式中、Φは、グラウンド（杭）電流Ｉ₀に対して測定された全位相遅延である。その結果として、誘導表面導波プローブ２００の電気的実効高は、以下の式により近似することができる。

この式は、物理的高さｈ_p≪λ₀である場合に対するものである。Φの角度（又は位相シフト）でのモノポールの複素実効高ｈ_eff＝ｈ_pは、ソース電界を誘導表面導波モードに整合させ、誘導表面波を損失性導電媒体２０３上に送出させるように、調整することができる。

図５Ａの例では、光線光学を使用して、ハンケル交差距離（Ｒ_x）１２１で複素ブルースター入射角（θ_i,B）を有する入射電界（Ｅ）の複素角三角法を例示している。式（２６）から、損失性導電媒体に対して、ブルースター角は、複素数であり、以下の式により規定されることを思い出されたい。

電気的に、幾何学的パラメータは、帯電端子Ｔ₁の電気的な実効高（ｈ_eff）によって、以下の式により関連付けられる。

式中、Ψ_i,B＝（π／２）−θ_i,Bは、損失性導電媒体の表面から測定されたブルースター角である。誘導表面導波モードに結合するために、ハンケル交差距離での電界のウェーブチルトは、電気的な実効高とハンケル交差距離の比として表現することができる。

物理的高さ（ｈ_p）及びハンケル交差距離（Ｒ_x）の両方が実数量であるため、ハンケル交差距離（Ｒ_x）での所望の誘導表面ウェーブチルト角（Ψ）は、複素実効高（ｈ_eff）の位相（Φ）に等しい。これは、コイルの供給点での位相、したがって、式（３７）の位相シフトを変更することにより、複素実効高の位相Φを操作して、ハンケル交差点１２１での誘導表面導波モードのウェーブチルト角Ψに整合させることができる（Φ＝Ψ）ことを意味する。

図５Ａで、損失性導電媒体表面に沿った長さＲ_xの隣接する辺、及び、Ｒ_xでのハンケル交差点１２１と帯電端子Ｔ₁の中心との間に延びる光線１２４と、ハンケル交差点１２１と帯電端子Ｔ₁との間の損失性導電媒体表面１２７との間で測定された複素ブルースター角Ψ_i,Bを有する、直角三角形が示されている。帯電端子Ｔ₁を物理的高さｈ_pに配置して、適切な位相遅延Φを有する電荷で励起して、結果として生じる電界は、ハンケル交差距離Ｒ_xで、かつブルースター角で、損失性導電媒体の境界界面に入射する。これらの条件下で、反射なしに又は実質的に無視できる反射で、誘導表面導波モードを励起することができる。

実効高（ｈ_eff）の位相シフトΦを変更することなく帯電端子Ｔ₁の物理的高さが低減される場合、結果として生じる電界は、誘導表面導波プローブ２００から低減した距離においてブルースター角で損失性導電媒体２０３と交差する。図６は、電界がブルースター角で入射する距離についての帯電端子Ｔ₁の物理的高さを低減する効果をグラフで示す。高さがｈ₃からｈ₂を経てｈ₁まで低減されると、電界が損失性導電媒体（例えば、地球）とブルースター角で交差する点は、帯電端子位置に近づいて移動する。しかし、式（３９）が示すように、帯電端子Ｔ₁の高さＨ₁（図３）は、ハンケル関数の遠方コンポーネントを励起するために、物理的高さ（ｈ_p）以上でなければならない。帯電端子Ｔ₁を実効高（ｈ_eff）以上に配置して、損失性導電媒体２０３を、図５Ａに示すように、ハンケル交差距離（Ｒ_x）１２１以上でブルースター入射角（Ψ_i,B＝（π／２）−θ_i,B）で照射することができる。帯電端子Ｔ₁上の拘束電荷を低減又は最小化するために、上述したように、高さは、少なくとも帯電端子Ｔ₁の球直径（又は等価な球体直径）の４倍でなければならない。

誘導表面導波プローブ２００は、複素ブルースター角で損失性導電媒体２０３の表面を照射して、それによって、Ｒ_xのハンケル交差点１２１で（又はその向こうの）誘導表面波モードに実質的にモード整合することにより径方向の表面電流を励起する波動に対応するウェーブチルトを有する電界を確立するように構成することができる。

図７を参照して、帯電端子Ｔ₁を含む誘導表面導波プローブ２００ｂの例のグラフ表示を示す。ＡＣ源２１２は、例えば、ヘリカルコイルなどのコイル２１５を含む給電ネットワーク２０９（図３）を介して誘導表面導波プローブ２００ｂに結合される帯電端子Ｔ₁に対する励起源として機能する。他の実装形態では、ＡＣ源２１２は、一次コイルを介してコイル２１５に誘導結合することができる。いくつかの実施形態では、ＡＣ源２１２のコイル２１５への結合を向上及び／又は最大化するために、インピーダンス整合ネットワークを含めることができる。

図７に示すように、誘導表面導波プローブ２００ｂは、損失性導電媒体２０３によって提示された平面に実質的に垂直な垂直軸ｚに沿って配置された上部帯電端子Ｔ₁（例えば、高さｈ_pにある球）を含むことができる。第２の媒体２０６は、損失性導電媒体２０３の上に配置されている。帯電端子Ｔ₁は、自己容量Ｃ_Tを有する。動作中、任意の所与の時点での端子Ｔ₁に印加される電圧に依存して、電荷Ｑ₁が端子Ｔ₁に課される。

図７の例では、コイル２１５は、第１の端部で接地杭２１８に、かつ垂直給電線導体２２１を介して帯電端子Ｔ₁に結合される。いくつかの実装形態では、帯電端子Ｔ₁へのコイル接続は、図７に示すように、コイル２１５のタップ２２４を使用して調整することができる。コイル２１５は、コイル２１５の下側部分のタップ２２７を介してＡＣ源２１２によって、動作周波数で励振させることができる。他の実装形態では、ＡＣ源２１２は、一次コイルを介してコイル２１５に誘導結合することができる。

誘導表面導波プローブ２００の構造及び調整は、伝送周波数、損失性導電媒体の条件（例えば、土の導電率σ及び比誘電率ε_r）、及び帯電端子Ｔ₁のサイズなどの、様々な動作条件に基づく。屈折率は、式（１０）及び（１１）から、以下の式のように計算することができる。

式中、ｘ＝σ／ωε_oであり、ω＝２πｆである。導電率σ及び比誘電率ε_rは、損失性導電媒体２０３の試験測定値により決定することができる。面法線から測定される複素ブルースター角（θ_i,B）もまた、式（２６）から、以下の式のように決定することができる。

又は、以下の式のように図５Ａに示すように表面から測定される。

ハンケル交差距離（Ｗ_Rx）でのウェーブチルトもまた、式（４０）を使用して見出すことができる。

ハンケル交差距離もまた、図４により示すように、−ｊγρに対する式（２０ｂ）及び（２１）の大きさを等しくして、Ｒ_xについて解くことにより、見出すことができる。次に、ハンケル交差距離及び複素ブルースター角を使用して式（３９）から、電気的な実効高を、以下の式のように決定することができる。

式（４４）から理解することができるように、複素実効高（ｈ_eff）は、帯電端子Ｔ₁の物理的高さ（ｈ_p）に関連付けられた大きさ、及びハンケル交差距離（Ｒ_x）でのウェーブチルト角（Ψ）に関連付けられた位相遅延（Φ）を含む。これらの変数及び選択された帯電端子Ｔ₁の構成を用いて、誘導表面導波プローブ２００の構成を決定することが可能である。

物理的高さ（ｈ_p）以上に配置された帯電端子Ｔ₁を用いて、給電ネットワーク２０９（図３）及び／又は給電ネットワークを帯電端子Ｔ₁に接続する垂直給電線を調整して、帯電端子Ｔ₁上の電荷Ｑ₁の位相（Φ）をウェーブチルト（Ｗ）の角度（Ψ）に整合することができる。帯電端子Ｔ₁のサイズは、端子に課される電荷Ｑ₁のための十分大きな表面を提供するように選択することができる。一般的に、帯電端子Ｔ₁を実用的な限り大きくすることが望ましい。帯電端子Ｔ₁のサイズは、結果として帯電端子周囲の放電又はスパークとなり得る周辺の空気のイオン化を回避するために、十分大きくすべきである。

ヘリカル巻線コイルの位相遅延θ_cは、Ｃｏｒｕｍ，Ｋ．Ｌ．及びＪ．Ｆ．Ｃｏｒｕｍの「ＲＦ Ｃｏｉｌｓ，Ｈｅｌｉｃａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ａｎｄ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｐａｔｉａｌ Ｍｏｄｅｓ」（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｒｅｖｉｅｗ，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００１，３６〜４５ページ）により説明されているように、マクスウェル方程式から決定することができ、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。Ｈ／Ｄ＞１のヘリカルコイルに対して、コイルの縦軸に沿った波動の伝搬速度（υ）と光速（ｃ）の比、又は「速度係数」は、以下の式により得られる。

式中、Ｈは、ソレノイドコイルの軸方向長さであり、Ｄは、コイル直径であり、Ｎは、コイルの巻数であり、ｓ＝Ｈ／Ｎは、コイルの巻線間隔（又はらせんピッチ）であり、λ_oは、自由空間の波長である。この関係に基づいて、ヘリカルコイルの電気長又は位相遅延は、以下の式により得られる。

らせんがらせん状に巻かれている、又は短くかつ太い場合、原理は同じであるが、Ｖ_f及びθ_cは、試験的測定により得る方がより容易である。ヘリカル伝送線の特性（波動）インピーダンスに対する表現もまた、以下の式のように導出されている。

構造の空間位相遅延θ_yは、垂直給電線導体２２１（図７）の進行波の位相遅延を使用して決定することができる。完全グラウンド平面の上の円筒形垂直導体の静電容量は、以下の式のように表現することができる。

式中、ｈ_wは、導体の垂直長さ（又は高さ）であり、ａは、半径である（ｍｋｓ単位での）。ヘリカルコイルと同様に、垂直給電線導体の進行波の位相遅延は、以下の式により得ることができる。

式中、β_wは、垂直給電線導体に対する伝搬位相定数であり、ｈ_wは、垂直給電線導体の垂直長さ（又は高さ）であり、Ｖ_wは、ワイヤ上の速度係数であり、λ₀は、供給周波数での波長であり、λ_wは、速度係数Ｖ_wから結果として生じる伝搬波長である。均一な円筒形導体に対して、速度係数は、Ｖ_w≒０．９４又は約０．９３〜約０．９８の範囲の定数である。支柱が均一な伝送線であると考えられる場合、その平均特性インピーダンスは、以下の式により近似することができる。

式中、均一な円筒形導体に対してＶ_w≒０．９４であり、ａは、導体の半径である。単線給電線の特性インピーダンスに対するアマチュア無線文献で用いられてきた代替的表現は、以下の式により得ることができる。

式（５１）は、単線フィーダに対するＺ_wが周波数と共に変化することを意味する。位相遅延は、静電容量及び特性インピーダンスに基づいて決定することができる。

帯電端子Ｔ₁を図３に示すように損失性導電媒体２０３の上方に配置して、給電ネットワーク２０９は、ハンケル交差距離でのウェーブチルト角（Ψ）に等しい複素実効高（ｈ_eff）の位相シフト（Φ）、又はΦ＝Ψで帯電端子Ｔ₁を励起するように調整することができる。この条件が満たされるとき、帯電端子Ｔ₁上のＱ₁を振動させる電荷によって生成される電界は、損失性導電媒体２０３の表面に沿って進行する誘導表面導波モードに結合される。例えば、ブルースター角（θ_i,B）、垂直給電線導体２２１（図７）に関連付けられた位相遅延（θ_y）、及びコイル２１５（図７）の構成が既知である場合、振動する電荷Ｑ₁を位相Φ＝Ψで帯電端子Ｔ₁に課すように、タップ２２４（図７）の位置を決定して調整することができる。タップ２２４の位置を調整して、進行表面波の誘導表面導波モードへの結合を最大化することができる。タップ２２４の位置を越える余分なコイル長さを除去して、容量効果を低減することができる。垂直線の高さ及び／又はヘリカルコイルの幾何学的パラメータもまた、変更することができる。

損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面導波モードへの結合は、帯電端子Ｔ₁上の電荷Ｑ₁に関連付けられた複素影像平面に関する定在波の共振のために誘導表面導波プローブ２００を同調させることにより、向上及び／又は最適化することができる。これを行なうことにより、帯電端子Ｔ₁上の増大した及び／又は最大の電圧（したがって、電荷Ｑ₁）に対して、誘導表面導波プローブ２００の特性を調整することができる。図３に戻って、領域１の損失性導電媒体２０３の影響は、影像法の分析を使用して確認することができる。

物理的に、完全導体平面の上方配置された持ち上げられた電荷Ｑ₁は、完全導体平面上の自由電荷を誘引し、この自由電荷は、次に、持ち上げられた電荷Ｑ₁の下の領域内に「集積する」。結果として生じる完全導体平面上の「拘束」電気の分布は、ベル型曲線に類似している。持ち上げられた電荷Ｑ₁の電位にその下の誘導された「集積」電荷の電位を加えた重ね合わせは、完全導体平面に対するゼロ等電位面を強制する。完全導体平面の上の領域内の電界を説明する境界値問題の解は、持ち上げられた電荷からの電界が完全導体平面の下の対応する「影像」電荷からの電界と重ね合わされる、影像電荷の古典的概念を使用して得ることができる。

この解析はまた、誘導表面導波プローブ２００の下の実効影像電荷Ｑ₁'の存在を仮定することにより、損失性導電媒体２０３に対しても使用することができる。実効影像電荷Ｑ₁'は、図３に示すように、導電性影像グラウンド平面１３０回りに帯電端子Ｔ₁上の電荷Ｑ₁と同時に発生する。しかし、影像電荷Ｑ₁'は、完全導体の場合になるように、単になんらかの実数の深さに配置され、かつ帯電端子Ｔ₁上の一次ソース電荷Ｑ₁と１８０°位相がずれているのではない。むしろ、損失性導電媒体２０３（例えば、テレストリアル媒体）は、位相シフトした影像を提示する。すなわち、影像電荷Ｑ₁'は、損失性導電媒体２０３の表面（又は物理的境界）の下の複素深さにある。複素影像深さの説明のために、Ｗａｉｔ，Ｊ．Ｒ．の「Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｉｍａｇｅ Ｔｈｅｏｒｙ−Ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ」（ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４，Ａｕｇｕｓｔ １９９１，２７〜２９ページ）を参照し、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

電荷Ｑ₁の物理的高さ（Ｈ₁）に等しい深さにある影像電荷Ｑ₁'の代わりに、導電性影像グラウンド平面１３０（完全導体を表す）が、ｚ＝−ｄ／２の複素深さに配置されて、影像電荷Ｑ₁'は、−Ｄ₁＝−（ｄ／２＋ｄ／２＋Ｈ₁）≠Ｈ₁により得られる複素深さ（すなわち、「深さ」は大きさ及び位相の両方を有する）に見える。地球の上に垂直に偏波されたソースに対して、

であり、式中、

であり、式（１２）に示すようである。次に、影像電荷の複素数の間隔は、境界面が誘電体又は完全導体のいずれかである場合には発生しない追加の位相シフトに、外部電界が遭遇することを意味する。損失性導電媒体では、波面法線は、領域１と領域２との間の境界界面ではなくｚ＝−ｄ／２の導電性影像グラウンド平面１３０の接線に平行である。

損失性導電媒体２０３が物理的境界１３６を有する有限導体の地球１３３である、図８Ａに示す場合を考えてみる。有限導体の地球１３３は、物理的境界１３６の下の複素数の深さｚ₁に配置された、図８Ｂに示すような完全導電性影像グラウンド平面１３９により置換えることができる。この等価表現は、物理的境界１３６で境界面を見下ろすとき、同じインピーダンスを有する。図８Ｂの等価表現は、図８Ｃに示すような等価伝送線としてモデル化することができる。等価構造の断面は、完全導電性影像平面のインピーダンスを短絡（ｚ_s＝０）とした（ｚ方向の）端部負荷伝送線として表される。深さｚ₁は、地球を見下ろすＴＥＭ波のインピーダンスを図８Ｃの伝送線路を見て見た影像グラウンド平面のインピーダンスｚ_inに等しくすることにより決定することができる。

図８Ａの場合では、上部領域（空気）１４２内の伝搬定数及び波動の特性インピーダンスは、以下の式である。

損失性の地球１３３では、伝搬定数及び波動の特性インピーダンスは、以下の式である。

法線入射に対して、図８Ｂの等価表現は、特性インピーダンスが空気のもので（ｚ_o）、γ_oの伝搬定数を有し、長さがｚ₁であるＴＥＭ伝送線と等価である。そのようにして、図８Ｃの短絡した伝送線に対して境界面で見た影像グラウンド平面のインピーダンスＺ_inは、以下の式により得られる。

図８Ｃの等価モデルに関連付けられた影像グラウンド平面のインピーダンスＺ_inを図８Ａの法線入射波のインピーダンスに等しくして、ｚ₁について解くことにより、短絡（完全導電性影像グラウンド平面１３９）までの距離が、以下の式のように得られる。

式中、逆双曲線正接に対する級数展開の第一項のみがこの近似に関して考慮されている。空気領域１４２内では、伝搬定数は、γ_o＝ｊβ_oであるので、Ｚ_in＝ｊＺ_oｔａｎβ_oｚ₁（これは実数ｚ₁に対する単なる虚数である）であるが、ｚ_eは、σ≠０である場合に複素数値である。したがって、ｚ₁が複素距離である場合のみ、Ｚ_in＝Ｚ_eである。

図８Ｂの等価表現が完全導電性影像グラウンド平面１３９を含むため、地球の表面（物理的境界１３６）にある電荷又は電流に対する影像深さは、影像グラウンド平面１３９の反対側の距離ｚ₁、又は地球の表面（ｚ＝０に配置された）の下のｄ＝２×ｚ₁に等しい。したがって、完全導電性影像グラウンド平面１３９までの距離は、以下の式により近似することができる。

加えて、「影像電荷」は、実電荷に「等しくかつ反対」であることになるので、深さｚ₁＝−ｄ／２での完全導電性影像グラウンド平面１３９の電位は、ゼロであることになる。

電荷Ｑ₁が図３に示すように地球の表面の上の距離Ｈ₁に持ち上げられた場合、影像電荷Ｑ₁'は、表面の下のＤ₁＝ｄ＋Ｈ₁の複素距離、又は影像グラウンド平面１３０の下のｄ／２＋Ｈ₁の複素距離にある。図７の誘導表面導波プローブ２００ｂは、図８Ｂの完全導電性影像グラウンド平面１３９に基づくことができる等価単線伝送線路の影像平面モデルとしてモデル化することができる。図９Ａは、等価単線伝送線路の影像平面モデルの例を示し、図９Ｂは、図８Ｃの短絡した伝送線を含む古典的等価伝送線路モデルの例を示す。

図９Ａ及び９Ｂの等価影像平面モデルでは、Φ＝θ_y＋θ_cは、地球１３３（又は損失性導電媒体２０３）を基準にした誘導表面導波プローブ２００の進行波の位相遅延であり、θ_c＝β_pＨは、度で表現した物理的長さＨのコイル２１５（図７）の電気長であり、θ_y＝β_wｈ_wは、度で表現した物理的長さｈ_wの垂直給電線導体２２１（図７）の電気長であり、θ_d＝β_oｄ／２は、影像グラウンド平面１３９と地球１３３（又は損失性導電媒体２０３）の物理的境界１３６との間の位相シフトである。図９Ａ及び９Ｂの例では、Ｚ_wは、オームでの持ち上げられた垂直給電線導体２２１の特性インピーダンスであり、Ｚ_cは、オームでのコイル２１５の特性インピーダンスであり、Ｚ_Oは、自由空間の特性インピーダンスである。

誘導表面導波プローブ２００の底部で、構造を「見上げて」見たインピーダンスは、Ｚ_↑＝Ｚ_baseである。以下の式の負荷インピーダンスで、

（式中、Ｃ_Tは、帯電端子Ｔ₁の自己容量である）、垂直給電線導体２２１（図７）を「見上げて」見たインピーダンスは、以下の式により得られる。

コイル２１５（図７）を「見上げて」見たインピーダンスは、以下の式により得られる。

誘導表面導波プローブ２００の底部で、損失性導電媒体２０３を「見下して」見たインピーダンスは、Ｚ_↓＝Ｚ_inであり、これは以下の式により得られる。

式中、Ｚ_s＝０である。

損失を無視して、等価影像平面モデルは、物理的境界１３６でＺ_↓＋Ｚ_↑＝０である場合、共振に同調することができる。又は、低損失の場合では、物理的境界１３６でＸ_↓＋Ｘ_↑＝０であり、式中、Ｘは、対応するリアクタンス成分である。したがって、誘導表面導波プローブ２００を「見上げた」物理的境界１３６でのインピーダンスは、損失性導電媒体２０３を「見下ろした」物理的境界１３６でのインピーダンスの共役である。プローブの電界の損失性導電媒体２０３（例えば、地球）の表面に沿った誘導表面導波モードへの結合を向上及び／又は最大化するΦ＝Ψであるように、媒体のウェーブチルトΨの角度に等しい進行波の位相遅延Φを維持しながら、帯電端子Ｔ₁の負荷インピーダンスＺ_Lを調整することにより、図９Ａ及び９Ｂの等価影像平面モデルを、影像グラウンド平面１３９に対する共振に調整することができる。この方法で、等価複素影像平面モデルのインピーダンスは、単に抵抗性であり、これは、電圧及び端子Ｔ₁上の持ち上げられた電荷を最大化するプローブ構造上の重ね合わせた定在波を維持し、式（１）〜（３）及び（１６）により、伝搬する表面波を最大化する。

ハンケル解に従って、誘導表面導波プローブ２００によって励起される誘導表面波は、外向きに伝搬する進行波である。誘導表面導波プローブ２００（図３及び図７）の帯電端子Ｔ₁と接地杭２１８との間の給電ネットワーク２０９に沿ったソース分布は、実際には、構造上の進行波に定在波を加えた重ね合わせで構成される。帯電端子Ｔ₁を物理的高さｈ_p以上に配置して、給電ネットワーク２０９を通って移動する進行波の位相遅延は、損失性導電媒体２０３に関連付けられたウェーブチルト角に整合される。このモード整合により、進行波を損失性導電媒体２０３に沿って送出することができる。進行波に対して位相遅延が確立されたら、帯電端子Ｔ₁の負荷インピーダンスＺ_Lは、プローブ構造を−ｄ／２の複素深さにある影像グラウンド平面（図３の１３０、又は図８の１３９）に対して定在波の共振に至らせるように調整される。この場合では、影像グラウンド平面から見たインピーダンスは、ゼロのリアクタンスを有し、帯電端子Ｔ₁上の電荷は、最大化される。

進行波現象と定在波現象との間の差異は、（１）長さｄの伝送線の区間（「遅延線」と呼ばれることもある）上の進行波の位相遅延（θ＝βｄ）は、伝搬時間遅延に起因するのに対して、（２）定在波（前方及び後方に伝搬する波からなる）の位置依存性の位相は、線長さの伝搬時間遅延及び異なる特性インピーダンスの線区間の間の境界面でのインピーダンス遷移の両方に依存することである。正弦波定常状態で動作する伝送線の区間の物理的長さに起因して発生する位相遅延に加えて、Ｚ_oa／Ｚ_obの比に起因するインピーダンスの不連続点での追加の反射係数位相が存在する。式中、Ｚ_oa及びＺ_obは、例えば、特性インピーダンスＺ_oa＝Ｚ_c（図９Ｂ）のヘリカルコイル区間の区間及び特性インピーダンスＺ_ob＝Ｚ_w（図９Ｂ）の垂直給電線導体の直線区間などの、伝送線の２つの区間の特性インピーダンスである。

この現象の結果として、大いに異なる特性インピーダンスの２つの相対的に短い伝送線区間を使用して、非常に大きな位相シフトを提供することができる。例えば、低インピーダンス及び高インピーダンスの、合わせて例えば０．０５λの物理的長さになる、伝送線の２つの区間からなるプローブ構造を作製して、０．２５λ共振と等価である９０°の位相シフトを提供することができる。これは、特性インピーダンスの大きなジャンプに起因する。この方法で、物理的に短いプローブ構造を、２つの物理的長さを組み合わせたより電気的に長くすることができる。これを、インピーダンス比の不連続点が位相の大きなジャンプを提供する図９Ａ及び９Ｂに示す。区間が一体に接合されたインピーダンスの不連続点は、実質的な位相シフトを提供する。

図１０を参照して、損失性導電媒体２０３（図３）の表面に沿って誘導表面進行波を送出する、誘導表面導波プローブ２００（図３及び図７）を損失性導電媒体の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合するように調整する例を示す流れ図１５０を示す。１５３で開始して、誘導表面導波プローブ２００の帯電端子Ｔ₁は、損失性導電媒体２０３の上の定義された高さに配置される。損失性導電媒体２０３の特性及び誘導表面導波プローブ２００の動作周波数を利用して、ハンケル交差距離はまた、図４により示すように−ｊγρに対する式（２０ｂ）及び（２１）の大きさを等しくして、Ｒ_xについて解くことにより見出すことができる。複素屈折率（ｎ）は、式（４１）を使用して決定することができ、次に、複素ブルースター角（θ_i,B）は、式（４２）から決定することができる。次に、帯電端子Ｔ₁の物理的高さ（ｈ_p）は、式（４４）から決定することができる。帯電端子Ｔ₁は、ハンケル関数の遠方成分を励起するために、物理的高さ（ｈ_p）以上でなければならない。この高さの関係は、表面波を送出するときに最初に考慮される。帯電端子Ｔ₁上の拘束電荷を低減又は最小化するために、高さは、少なくとも帯電端子Ｔ₁の球直径（又は等価な球体直径）の４倍でなければならない。

１５６で、帯電端子Ｔ₁上の持ち上げられた電荷Ｑ₁の電気的位相遅延Φは、複素ウェーブチルト角Ψに整合される。ヘリカルコイルの位相遅延（θ_c）及び／又は垂直給電線導体の位相遅延（θ_y）は、Φをウェーブチルト（Ｗ）の角度（Ψ）に等しくするように調整することができる。式（３１）に基づいて、ウェーブチルト角（Ψ）は、以下の式から決定することができる。

次に、電気的位相Φは、ウェーブチルト角に整合することができる。この角度（又は位相）の関係は、表面波を送出するときに次に考慮される。例えば、電気的位相遅延Φ＝θ_c＋θ_yは、コイル２１５（図７）の幾何学的パラメータ及び／又は垂直給電線導体２２１（図７）の長さ（又は高さ）を変更することにより調整することができる。Φ＝Ψに整合することにより、境界界面で複素ブルースター角を有するハンケル交差距離（Ｒ_x）以上で電界を確立して、表面導波モードを励起して損失性導電媒体２０３に沿って進行波を送出することができる。

次に１５９で、帯電端子Ｔ₁の負荷インピーダンスは、誘導表面導波プローブ２００の等価影像平面モデルを共振させるように調整される。図９Ａ及び９Ｂの導電性影像グラウンド平面１３９（又は図３の１３０）の深さ（ｄ／２）は、式（５２）、（５３）及び（５４）、並びに測定することができる損失性導電媒体２０３（例えば、地球）の値を使用して決定することができる。その深さを使用して、影像グラウンド平面１３９と損失性導電媒体２０３の物理的境界１３６との間の位相シフト（θ_d）は、θ_d＝β_oｄ／２を使用して決定することができる。次に、損失性導電媒体２０３を「見下ろして」見たようなインピーダンス（Ｚ_in）は、式（６５）を使用して決定することができる。この共振関係は、送出される表面波を最大化すると考えることができる。

コイル２１５の調整されたパラメータ及び垂直給電線導体２２１の長さに基づいて、速度係数、位相遅延、並びにコイル２１５及び垂直給電線導体２２１のインピーダンスは、式（４５）〜（５１）を使用して決定することができる。加えて、帯電端子Ｔ₁の自己容量（Ｃ_T）は、例えば、式（２４）を使用して決定することができる。コイル２１５の伝搬係数（β_p）は、式（３５）を使用して決定することができ、垂直給電線導体２２１に対する伝搬位相定数（β_w）は、式（４９）を使用して決定することができる。自己容量並びにコイル２１５及び垂直給電線導体２２１の決定された値を使用して、コイル２１５を「見上げて」見たような誘導表面導波プローブ２００のインピーダンス（Ｚ_base）は、式（６２）、（６３）及び（６４）を使用して決定することができる。

誘導表面導波プローブ２００の等価影像平面モデルは、Ｚ_baseのリアクタンス成分Ｘ_baseがＺ_inのリアクタンス成分Ｘ_inを相殺するように、又はＸ_base＋Ｘ_in＝０であるように、負荷インピーダンスＺ_Lを調整することにより、共振するよう整調することができる。したがって、誘導表面導波プローブ２００を「見上げた」物理的境界１３６でのインピーダンスは、損失性導電媒体２０３を「見下ろした」物理的境界１３６でのインピーダンスの共役である。負荷インピーダンスＺ_Lは、帯電端子Ｔ₁の電気的位相遅延Φ＝θ_c＋θ_yを変更することなく帯電端子Ｔ₁の静電容量（Ｃ_T）を変更することにより、調整することができる。反復的手法を採用して、導電性影像グラウンド平面１３９（又は１３０）に対する等価影像平面モデルの共振のために負荷インピーダンスＺ_Lを整調することができる。この方法で、損失性導電媒体２０３（例えば、地球）の表面に沿った誘導表面導波モードへの電界の結合を、向上及び／又は最大化することができる。

これは、数値例を有する状況を例示することにより、より良好に理解することができる。１．８５ＭＨｚの動作周波数（ｆ_o）でヘリカルコイル及び垂直給電線導体を介して励起される帯電端子Ｔ₁を上部に有する、物理的高さｈ_pの上部装荷垂直スタブを含む誘導表面導波プローブ２００を考えてみる。１６フィートの高さ（Ｈ₁）、並びにε_r＝１５の比誘電率及びσ₁＝０．０１０ｍｈｏｓ／ｍの導電率を有する損失性導電媒体２０３（例えば、地球）を用いて、いくつかの表面波伝搬パラメータを、ｆ_o＝１．８５０ＭＨｚに対して計算することができる。これらの条件下で、ハンケル交差距離は、ｈ_p＝５．５フィートの物理的高さでＲ_x＝５４．５フィートであることを見出すことができ、これは、帯電端子Ｔ₁の実際の高さより相当低い。Ｈ₁＝５．５フィートの帯電端子高さを使用することができたが、より高いプローブ構造は、拘束静電容量を低減して、帯電端子Ｔ₁上のより大きな割合の自由電荷を可能にし、より大きな電界強度及び進行波の励起を提供した。

波長は、以下の式のように決定することができる。

式中、ｃは光速である。複素屈折率は、以下の式である。

これは式（４１）から得られ、式中、ｘ＝σ₁／ωε_oであり、ω＝２πｆ_oである。複素ブルースター角は、以下の式である。

これは式（４２）から得られる。式（６６）を使用して、ウェーブチルトの値は、以下の式として決定することができる。

したがって、ヘリカルコイルは、Φ＝Ψ＝４０．６１４°に整合するように調整することができる。

垂直給電線導体（０．２７インチの直径を有する均一な円筒状の導体として近似される）の速度係数は、Ｖ_w≒０．９３として得ることができる。ｈ_p≪λ_oであるため、垂直給電線導体に対する伝搬位相定数は、以下の式のように近似することができる。

式（４９）から、垂直給電線導体の位相遅延は、以下の式である。

θ_c＝２８．９７４°＝４０．６１４°−１１．６４０°であるようにヘリカルコイルの位相遅延を調整することにより、Φは、Ψに等しいことになり、誘導表面導波モードに整合する。ΦとΨとの間の関係を示すために、図１１は、周波数の範囲にわたる両方のグラフを示す。Φ及びΨの両方が周波数依存であるため、それらの対応する曲線が約１．８５ＭＨｚで互いに交差することがわかる。

０．０８８１インチの導体直径、３０インチのコイル直径（Ｄ）、及び４インチの巻きの間の間隔（ｓ）を有するヘリカルコイルに対して、コイルに対する速度係数は、式（４５）を使用して、以下の式のように決定することができる。

式（３５）からの伝搬係数は、以下の式である。

θ_c＝２８．９７４°で、ソレノイドコイルの軸方向長さ（Ｈ）は、式（４６）を使用して、以下の式のように決定することができる。

この高さは、垂直給電線導体が接続されるヘリカルコイル上の位置を決定し、結果として、８．８１８巻（Ｎ＝Ｈ／ｓ）のコイルとなる。

ウェーブチルト角（Φ＝θ_c＋θ_y＝Ψ）に整合するように調整されたコイル及び垂直給電線導体の進行波の位相遅延で、帯電端子Ｔ₁の負荷インピーダンス（Ｚ_L）は、誘導表面波プローブ２００の等価影像平面モデルの定在波共振のために調整することができる。測定された地球の誘電率、導電率、及び透磁率から、放射伝搬定数は、式（５７）を使用して決定することができる。

導電性影像グラウンド平面の複素深さは、式（５２）から、以下の式のように近似することができる。

導電性影像グラウンド平面と地球の物理的境界との間の対応する位相シフトは、以下の式により得られる。

式（６５）を使用して、損失性導電媒体２０３（すなわち、地球）を「見下ろして」見たインピーダンスは、以下の式のように決定することができる。

損失性導電媒体２０３を「見下ろして」見たリアクタンス成分（Ｘ_in）を誘導表面波プローブ２００を「見上げて」見たリアクタンス成分（Ｘ_base）と整合することにより、誘導表面導波モードへの結合を最大化することができる。これは、コイル及び垂直給電線導体の進行波の位相遅延を変更することなく帯電端子Ｔ₁の静電容量を調整することにより、実現することができる。例えば、帯電端子の静電容量（Ｃ_T）を６１．８１２６ｐＦに調整することにより、式（６２）からの負荷インピーダンスは、以下の式となる。

そして境界でのリアクタンス成分は整合される。

式（５１）を使用して、垂直給電線導体（０．２７インチの直径（２ａ）を有する）のインピーダンスは、以下の式のように得られる。

垂直給電線導体を「見上げて」見たインピーダンスは、式（６３）により、以下の式のように得られる。

式（４７）を使用して、ヘリカルコイルの特性インピーダンスは、以下の式のように得られる。

コイルを「見上げて」見たインピーダンスは、式（６４）により、以下の式のように得られる。

式（７９）の解と比較すると、リアクタンス成分が反対かつおおよそ等しく、したがって、互いの共役であることを理解することができる。したがって、完全導電性影像グラウンド平面から図９Ａ及び９Ｂの等価影像平面モデルを「見上げて」見たインピーダンス（Ｚ_ip）は、抵抗のみ、又はＺ_ip＝Ｒ＋ｊ０である。

誘導表面導波プローブ２００（図３）によって生成される電界が、給電ネットワークの進行波の位相遅延をウェーブチルト角に整合することにより確立され、かつプローブ構造が複素深さｚ＝−ｄ／２の完全導電性影像グラウンド平面に対して共振されるとき、電界は、損失性導電媒体上の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合され、誘導表面進行波が損失性導電媒体の表面に沿って送出される。図１に示すように、誘導電磁界の誘導電界強度曲線１０３は、

の特徴的な指数関数的減衰を有し、両対数目盛上で独特の屈曲部１０９を呈する。

要約すれば、解析的に及び実験的にの両方で、誘導表面導波プローブ２００の構造上の進行波成分は、表面進行波のウェーブチルト角（Ψ）に整合する（Φ＝Ψ）、その上部端子での位相遅延（Φ）を有する。この条件下で、表面導波路は、「モード整合」していると考えることができる。更に、誘導表面導波プローブ２００の構造上の共振定在波成分は、帯電端子Ｔ₁でＶ_MAXを有し、損失性導電媒体２０３の物理的境界１３６（図８Ｂ）での接続部ではなく、ｚ＝−ｄ／２の複素深さでＺ_ip＝Ｒ_ip＋ｊ０である下の影像平面１３９（図８Ｂ）でＶ_MINを有する。最後に、帯電端子Ｔ₁は、複素ブルースター角で損失性導電媒体２０３に入射する電磁波が

の項が優位である距離（≧Ｒ_x）で入射するように、図３の十分な高さＨ₁（ｈ≧Ｒ_xｔａｎΨ_i,B）である。無線伝送及び／又は電力供給系に役立つように、１つ以上の誘導表面導波プローブと共に、受信回路を用いることができる。

図３に戻って、誘導表面導波プローブ２００の動作は、誘導表面導波プローブ２００に関連付けられた動作条件の変化に対して調整するように制御することができる。例えば、適応プローブ制御システム２３０を使用して、誘導表面導波プローブ２００の動作を制御するように、給電ネットワーク２０９及び／又は帯電端子Ｔ₁を制御することができる。動作条件としては、損失性導電媒体２０３の特性（例えば、導電率σ及び比誘電率ε_r）の変化、電界強度の変化、及び／又は誘導表面導波プローブ２００の負荷の変化を挙げることができるが、これらに限定されない。式（３１）、（４１）及び（４２）から理解することができるように、屈折率（ｎ）、複素ブルースター角（θ_i,B）、及びウェーブチルト（｜Ｗ｜ｅ^jΨ）は、例えば、気象条件から結果として生じる土の導電率及び誘電率の変化により影響を受けることがある。

例えば、導電率測定プローブ、誘電率センサ、グラウンド・パラメータ計、電界計、電流モニタ、及び／又は負荷受信器などの装置を使用して、動作条件の変化をモニタして、適応プローブ制御システム２３０に現在の動作条件に関する情報を提供することができる。次に、プローブ制御システム２３０は、誘導表面導波プローブ２００に１つ以上の調整を行なって、誘導表面導波プローブ２００に対する指定された動作条件を維持することができる。例えば、湿度及び温度が変化すると、土の導電率もまた、変化することになる。導電率測定プローブ及び／又は誘電率センサは、誘導表面導波プローブ２００の周囲の複数の位置に配置することができる。一般的に、動作周波数に対するハンケル交差距離Ｒ_x又はその付近の導電率及び／又は誘電率をモニタすることが望ましいであろう。導電率測定プローブ及び／又は誘電率センサは、誘導表面導波プローブ２００の周囲の複数の位置（例えば、それぞれの象限内の）に配置することができる。

導電率測定プローブ及び／又は誘電率センサは、周期的に導電率及び／又は誘電率を評価して、その情報をプローブ制御システム２３０に通信するように構成することができる。この情報は、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、セルラーネットワーク、又は他の適切な有線又は無線通信ネットワークなどだがこれらに限定されない、ネットワークを介してプローブ制御システム２３０に通信することができる。モニタした導電率及び／又は誘電率に基づいて、プローブ制御システム２３０は、屈折率（ｎ）、複素ブルースター角（θ_i,B）、及び／又はウェーブチルト（｜Ｗ｜ｅ^jΨ）の変化を評価し、誘導表面導波路プローブ２００を調整して、ウェーブチルト角（Ψ）に等しい給電ネットワーク２０９の位相遅延（Φ）を維持する、かつ／又は誘導表面導波プローブ２００の等価影像平面モデルの共振を維持することができる。これは、例えば、θ_y、θ_c、及び／又はＣ_Tを調整することにより、実現することができる。例えば、プローブ制御システム２３０は、帯電端子Ｔ₁の自己容量、及び／又は帯電端子Ｔ₁に適用される位相遅延（θ_y、θ_c）を調整して、誘導表面波の電気的送出効率をその最大又は最大付近に維持することができる。例えば、帯電端子Ｔ₁の自己容量は、端子のサイズを変更することにより、変更することができる。電荷分布もまた、帯電端子Ｔ₁のサイズを増大させることにより向上することができ、これにより、帯電端子Ｔ₁からの放電の可能性を低減することができる。他の実施形態では、帯電端子Ｔ₁は、負荷インピーダンスＺ_Lを変更するように調整することができる、可変インダクタンスを含むことができる。帯電端子Ｔ₁に適用される位相は、送出効率を最大化するように、コイル２１５（図７）上のタップ位置を変更することにより、及び／又はコイル２１５に沿った複数の既定のタップを含めて異なる既定のタップ位置の間で切換えることにより、調整することができる。

電界計又は電界強度（field strength）（ＦＳ）計もまた、誘導表面導波プローブ２００回りに分布させて、誘導表面波に関連付けられた電界の電界強度を測定することができる。電界計又はＦＳ計は、電界強度及び／又は電界強度（例えば、電界の強度）の変化を検出して、その情報をプローブ制御システム２３０に通信するように構成することができる。この情報は、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、セルラーネットワーク、又は他の適切な通信ネットワークなどだがこれらに限定されない、ネットワークを介してプローブ制御システム２３０に通信することができる。動作中に負荷及び／又は環境条件が変化する又は異なると、誘導表面導波プローブ２００を調整して、ＦＳ計の位置での指定された電界強度（単数又は複数）を維持し、供給している受信器及び負荷への適切な送電を確実にすることができる。

例えば、帯電端子Ｔ₁に適用される位相遅延（Φ＝θ_y＋θ_c）を調整して、ウェーブチルト角（Ψ）に整合することができる。１つ又は両方の位相遅延を調整することにより、誘導表面導波プローブ２００を調整して、ウェーブチルトが複素ブルースター角に対応することを確実にすることができる。これは、コイル２１５（図７）のタップ位置を調整して、帯電端子Ｔ₁に適用される位相遅延を変更することにより、実現することができる。帯電端子Ｔ₁に供給される電圧レベルもまた、電界強度を調整するために増大又は減少させることができる。これは、励起源２１２の出力電圧を調整することにより、又は給電ネットワーク２０９を調整若しくは再構成することにより、実現することができる。例えば、ＡＣ源２１２に対するタップ２２７（図７）の位置を調整して、帯電端子Ｔ₁から見た電圧を増大させることができる。電界強度レベルを既定の範囲内に維持することにより、受信器による結合を向上し、グラウンド電流損失を低減して、他の誘導表面導波プローブ２００からの伝送との干渉を回避することができる。

プローブ制御システム２３０は、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアによって実行されるソフトウェア、又はそれらの組合せで実装することができる。例えば、プローブ制御システム２３０は、当業者によって理解され得るように、共に例えば付随する制御／アドレスバスを有するデータバスなどのローカルインターフェースに結合することができるプロセッサ及びメモリを含む、処理回路を含むことができる。プローブ制御のアプリケーションは、モニタされた条件に基づいて誘導表面導波プローブ２００の動作を調整するように、プロセッサによって実行することができる。プローブ制御システム２３０はまた、様々なモニタ装置と通信するための１つ以上のネットワークインターフェースを含むことができる。通信は、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、セルラーネットワーク、又は他の適切な通信ネットワークなどだがこれらに限定されない、ネットワークを介することができる。プローブ制御システム２３０は、例えば、サーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、又は同様な能力を有する他のシステムなどのコンピュータシステムを備えることができる。

図５Ａの例に戻って、ハンケル交差距離（Ｒ_x）で複素ブルースター角（θ_i,B）を有する帯電端子Ｔ₁の入射電界（Ｅ）の光線光学の解釈に関する複素角三角法を示す。損失性導電媒体に対して、ブルースター角は、複素数であり、式（３８）により規定されることを思い出されたい。電気的に、幾何学的パラメータは、式（３９）により、帯電端子Ｔ₁の電気的実効高（ｈ_eff）によって関連付けられる。物理的高さ（ｈ_p）及びハンケル交差距離（Ｒ_x）の両方が実量であるため、ハンケル交差距離での所望の誘導表面ウェーブチルト角（Ｗ_Rx）は、複素実効高（ｈ_eff）の位相（Φ）に等しい。帯電端子Ｔ₁を物理的高さｈ_pに配置して、適切な位相Φを有する電荷で励起して、結果として生じる電界は、ハンケル交差距離Ｒ_xで、かつブルースター角で、損失性導電媒体の境界界面に入射する。これらの条件下で、反射なしに又は実質的に無視できる反射で、誘導表面導波モードを励起することができる。

しかし、式（３９）は、誘導表面導波プローブ２００の物理的高さが相対的に低くてよいことを意味する。これが誘導表面導波モードを励起することになるが、これは、結果としてほとんど自由電荷を有さないで過度に大きな拘束電荷となる。補償するために、帯電端子Ｔ₁を適切な高度に上げて、自由電荷の量を増大することができる。１つの例示的な経験則として、帯電端子Ｔ₁は、帯電端子Ｔ₁の実効直径の約４〜５倍（又はそれより大きい）の高度に配置することができる。図６は、図５Ａに示す物理的高さ（ｈ_p）の上に帯電端子Ｔ₁を上げることの効果を示す。増大した高度は、ウェーブチルトが損失性導電媒体に入射する距離をハンケル交差点１２１（図５Ａ）を越えて移動させる。誘導表面導波モードでの結合を向上し、したがって、誘導表面波のより大きな送出効率を提供するために、より小さな補償端子Ｔ₂を使用して、ハンケル交差距離でのウェーブチルトがブルースター角にあるように、帯電端子Ｔ₁の全実効高（ｈ_TE）を調整することができる。

図１２を参照して、損失性導電媒体２０３により提示された平面に垂直な垂直軸ｚに沿って配置された、持ち上げられた帯電端子Ｔ₁及びより低い補償端子Ｔ₂を含む、誘導表面導波プローブ２００ｃの例を示す。これに関して、帯電端子Ｔ₁は、補償端子Ｔ₂の真上に配置されているが、２つ以上の帯電端子及び／又は補償端子Ｔ_Nのなんらかの他の配置を使用することができることが可能である。本開示の実施形態によれば、誘導表面導波プローブ２００ｃは、損失性導電媒体２０３の上に配置されている。損失性導電媒体２０３は、領域１を構成し、領域２を構成する第２の媒体２０６は、損失性導電媒体２０３と境界界面を共有する。

誘導表面導波プローブ２００ｃは、励起源２１２を帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂に結合する給電ネットワーク２０９を含む。各種実施形態によれば、電荷Ｑ₁及びＱ₂を、任意の所与の時点に端子Ｔ₁及びＴ₂に印加される電圧に依存して、対応する帯電端子及び補償端子Ｔ₁及びＴ₂に課すことができる。Ｉ₁は、端子リードを介して帯電端子Ｔ₁上の電荷Ｑ₁を供給する誘導電流であり、Ｉ₂は、端子リードを介して補償端子Ｔ₂上の電荷Ｑ₂を供給する誘導電流である。

図１２の実施形態によれば、帯電端子Ｔ₁は、物理的高さＨ₁で損失性導電媒体２０３の上に配置され、補償端子Ｔ₂は、物理的高さＨ₂で垂直軸ｚに沿ってＴ₁の真下に配置され、Ｈ₂は、Ｈ₁未満である。伝送構造の高さｈは、ｈ＝Ｈ₁−Ｈ₂として計算することができる。帯電端子Ｔ₁は、絶縁（又は自己）静電容量Ｃ₁を有し、補償端子Ｔ₂は、絶縁（又は自己）静電容量Ｃ₂を有する。相互静電容量Ｃ_Mもまた、端子Ｔ₁とＴ₂との間に、その間の距離に依存して存在し得る。動作中、電荷Ｑ₁及びＱ₂が、任意の所与の時点に帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂に印加される電圧に依存して、それぞれ帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂上に課される。

次に図１３を参照して、図１２の帯電端子Ｔ₁上の持ち上げられた電荷Ｑ₁及び補償端子Ｔ₂により生成される効果の光線光学の解釈を示す。線１６３により示すように光線がハンケル交差点１２１より大きな距離でブルースター角で損失性導電媒体と交差する高さに持ち上げた帯電端子Ｔ₁と共に、補償端子Ｔ₂を使用して、増大した高さを補償することにより、ｈ_TEを調整することができる。補償端子Ｔ₂の効果は、線１６６により示すようにハンケル交差距離でのウェーブチルトがブルースター角にあるように、誘導表面導波プローブの電気的実効高を低減する（又は損失性媒体の境界面を効果的に上げる）ことである。

全実効高は、帯電端子Ｔ₁に関連付けられた上側実効高（ｈ_UE）及び補償端子Ｔ₂に関連付けられた下側実効高（ｈ_LE）の重ね合わせとして、以下の式のように書くことができる。

式中、Φ_Uは、上側帯電端子Ｔ₁に適用される位相遅延であり、Φ_Lは、下側補償端子Ｔ₂に適用される位相遅延であり、β＝２π／λ_pは、式（３５）からの伝搬係数であり、ｈ_pは、帯電端子Ｔ₁の物理的高さであり、ｈ_dは、補償端子Ｔ₂の物理的高さである。追加のリード長さを考慮する場合、それらは、帯電端子リード長さｚを帯電端子Ｔ₁の物理的高さｈ_pに、及び補償端子リード長さｙを補償端子Ｔ₂の物理的高さｈ_dに加えることにより、以下の式に示すように考慮することができる。

より低い実効高を使用して、全実効高（ｈ_TE）を調整し、図５Ａの複素実効高（ｈ_eff）に等しくすることができる。

式（８５）又は（８６）を使用して、ハンケル交差距離での所望のウェーブチルトを得るために、補償端子Ｔ₂の下側円盤の物理的高さ、及び端子に給電する位相角度を決定することができる。例えば、式（８６）は、補償端子高さ（ｈ_d）の関数としての帯電端子Ｔ₁に適用される位相シフトとして書き換えることができ、以下の式が得られる。

補償端子Ｔ₂の位置を決定するために、上述した関係を利用することができる。最初に、全実効高（ｈ_TE）は、式（８６）で表現されるように、上側帯電端子Ｔ₁の複素実効高（ｈ_UE）及び下側補償端子Ｔ₂の複素実効高（ｈ_LE）の重ね合わせである。次に、入射角の正接は、幾何学的に以下の式のように表現することができる。

これは、ウェーブチルトＷの定義に等しい。最後に、所望のハンケル交差距離Ｒ_xであるとして、ｈ_TEを調整して、入射光線のウェーブチルトをハンケル交差点１２１で複素ブルースター角に整合させることができる。これは、ｈ_p、Φ_U、及び／又はｈ_dを調整することにより、実現することができる。

これらの概念は、誘導表面導波プローブの例の文脈で説明すると、より良好に理解することができる。図１４を参照して、損失性導電媒体２０３によって提示された平面に実質的に垂直な垂直軸ｚに沿って配置された、上側帯電端子Ｔ₁（例えば、高さｈ_Tの球）及び下側補償端子Ｔ₂（例えば、高さｈ_dの円盤）を含む誘導表面導波プローブ２００ｄの例のグラフ表示を示す。動作中、電荷Ｑ₁及びＱ₂が、任意の所与の時点に端子Ｔ₁及びＴ₂に印加される電圧に依存して、それぞれ帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂上に課される。

ＡＣ源２１２は、例えば、ヘリカルコイルなどのコイル２１５を含む給電ネットワーク２０９を介して誘導表面導波プローブ２００ｄに結合される帯電端子Ｔ₁に対する励起源として機能する。ＡＣ源２１２は、図１４に示すようにタップ２２７を介してコイル２１５の下側部分にわたって接続することができる、又は一次コイルを経由してコイル２１５に誘導結合することができる。コイル２１５は、第１の端部で接地杭２１８に、及び第２の端部で帯電端子Ｔ₁に結合することができる。いくつかの実装形態では、帯電端子Ｔ₁への接続は、コイル２１５の第２の端部でタップ２２４を使用して調整することができる。補償端子Ｔ₂は、損失性導電媒体２０３（例えば、グラウンド又は地球）の上に、かつそれに実質的に平行に配置され、コイル２１５に結合されたタップ２３３を介して励振される。コイル２１５と接地杭２１８との間に配置された電流計２３６を使用して、誘導表面導波プローブの底部での電流フローの大きさ（Ｉ₀）の表示を提供することができる。あるいは、電流クランプを接地杭２１８に結合された導体の周囲に使用して、電流フローの大きさ（Ｉ₀）の表示を得ることができる。

図１４の例では、コイル２１５は、第１の端部で接地杭２１８に、かつ垂直給電線導体２２１を介して第２の端部で帯電端子Ｔ₁に結合される。いくつかの実装形態では、帯電端子Ｔ₁への接続は、図１４に示すように、コイル２１５の第２の端部でタップ２２４を使用して調整することができる。コイル２１５は、コイル２１５の下側部分のタップ２２７を介してＡＣ源２１２によって、動作周波数で励振することができる。他の実装形態では、ＡＣ源２１２は、一次コイルを介してコイル２１５に誘導結合することができる。補償端子Ｔ₂は、コイル２１５に結合されたタップ２３３を介して励振される。コイル２１５と接地杭２１８との間に配置された電流計２３６を使用して、誘導表面導波プローブ２００ｄの底部での電流フローの大きさの表示を提供することができる。あるいは、電流クランプを接地杭２１８に結合された導体の周囲に使用して、電流フローの大きさの表示を得ることができる。補償端子Ｔ₂は、損失性導電媒体２０３（例えば、グラウンド）の上方に、かつそれに実質的に平行に配置される。

図１４の例では、帯電端子Ｔ₁への接続は、補償端子Ｔ₂用のタップ２３３の接続点の上のコイル２１５上に配置された。そのような調整により、増大した電圧（したがってより高い電荷Ｑ₁）を上側帯電端子Ｔ₁に印加することができる。他の実施形態では、帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂用の接続点は、反転することができる。誘導表面導波プローブ２００ｄの全実効高（ｈ_TE）を調整して、ハンケル交差距離Ｒ_xで誘導表面ウェーブチルトを有する電界を励起することが可能である。ハンケル交差距離もまた、図４により示すように、−ｊγρに対する式（２０ｂ）及び（２１）の大きさを等しくして、Ｒ_xについて解くことにより、見出すことができる。屈折率（ｎ）、複素ブルースター角（θ_i,B及びΨ_i,B）、ウェーブチルト（｜Ｗ｜ｅ^jΨ）、及び複素実効高（ｈ_eff＝ｈ_pｅ^jΦ）は、式（４１）〜（４４）に関して上述したように決定することができる。

選択された帯電端子Ｔ₁の構成を用いて、球体直径（又は実効球体直径）を決定することができる。例えば、帯電端子Ｔ₁が球として構成されない場合、端子構成は、実効球体直径を有する球体のキャパシタンスとしてモデル化することができる。帯電端子Ｔ₁のサイズは、端子に課される電荷Ｑ₁のための十分大きな表面を提供するように選択することができる。一般的に、帯電端子Ｔ₁を実用的な限り大きくすることが望ましい。帯電端子Ｔ₁のサイズは、結果として帯電端子周囲の放電又はスパークとなり得る周囲空気のイオン化を回避するために、十分大きくすべきである。帯電端子Ｔ₁上の拘束電荷の量を低減するために、誘導表面波を送出するために帯電端子Ｔ₁上に自由電荷を提供するための所望の高度は、少なくとも損失性導電媒体（例えば、地球）の上の実効球直径の４〜５倍でなければならない。補償端子Ｔ₂を使用して、誘導表面導波プローブ２００ｄの全実効高（ｈ_TE）を調整し、Ｒ_xで誘導表面ウェーブチルトを有する電界を励起することができる。補償端子Ｔ₂は、ｈ_d＝ｈ_T−ｈ_pで帯電端子Ｔ₁の下に配置することができ、式中、ｈ_Tは、帯電端子Ｔ₁の全物理的高さである。補償端子Ｔ₂の位置を固定し、かつ位相遅延Φ_Uを上側帯電端子Ｔ₁に適用して、下側補償端子Ｔ₂に適用される位相遅延Φ_Lは、式（８６）の関係を使用して、以下の式のように決定することができる。

代替の実施形態では、補償端子Ｔ₂は、高さｈ_dに配置することができ、ここで、Ｉｍ｛Φ_L｝＝０である。これを、図１５Ａにグラフで示し、この図は、Φ_Uの虚部及び実部のグラフ、それぞれ１７２及び１７５を示す。補償端子Ｔ₂は、高さｈ_dに配置され、ここで、グラフ１７２で図示するようにＩｍ｛Φ_U｝＝０である。この固定した高さで、コイルの位相Φ_Uは、グラフ１７５で図示するようにＲｅ｛Φ_U｝から決定することができる。

ＡＣ源２１２をコイル２１５に（例えば、結合を最大化する５０Ωの点に）結合して、動作周波数でのコイルの少なくとも一部分と補償端子Ｔ₂の並列共振のために、タップ２３３の位置を調整することができる。図１５Ｂは、図１４の一般的電気接続の模式図を示し、図中、Ｖ₁は、タップ２２７を介してＡＣ源２１２からコイル２１５の下側部分に印加される電圧であり、Ｖ₂は、上側帯電端子Ｔ₁に供給されるタップ２２４での電圧であり、Ｖ₃は、タップ２３３を介して下側補償端子Ｔ₂に印加される電圧である。抵抗Ｒ_p及びＲ_dは、それぞれ帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂のグラウンド帰路抵抗を表す。帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂は、球、円筒、トロイド、リング、フード、又は容量構造の任意の他の組合せとして構成することができる。帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂のサイズは、端子に課される電荷Ｑ₁及びＱ₂のための十分大きな表面を提供するように選択することができる。一般的に、帯電端子Ｔ₁を実用的な限り大きくすることが望ましい。帯電端子Ｔ₁のサイズは、結果として帯電端子周囲の放電又はスパークとなり得る周囲空気のイオン化を回避するために、十分大きくすべきである。帯電端子Ｔ₁及び補償端子Ｔ₂それぞれの自己容量Ｃ_p及びＣ_dは、例えば、式（２４）を使用して決定することができる。

図１５Ｂで理解することができるように、共振回路は、コイル２１５のインダクタンスの少なくとも一部分、補償端子Ｔ₂の自己容量Ｃ_d、及び補償端子Ｔ₂に関連付けられたグラウンド帰路抵抗Ｒ_dにより形成される。並列共振は、Ｃ_dを調整するために、補償端子Ｔ₂に印加される電圧Ｖ₃を調整することにより（例えば、コイル２１５上のタップ２３３の位置を調整することにより）、又は補償端子Ｔ₂の高さ及び／又はサイズを調整することにより、確立することができる。コイルのタップ２３３の位置は、並列共振のために調整することができ、並列共振の結果として、接地杭２１８及び電流計２３６を通るグランド電流が最大点に到達することになる。補償端子Ｔ₂の並列共振が確立された後で、ＡＣ源２１２用のタップ２２７の位置は、コイル２１５上の５０Ωの点に調整することができる。

コイル２１５からの電圧Ｖ₂は、帯電端子Ｔ₁に印加することができ、タップ２２４の位置は、全実効高（ｈ_TE）の位相（Φ）がハンケル交差距離（Ｒ_x）での誘導表面ウェーブチルト角（Ｗ_Rx）とほぼ等しいように、調整することができる。コイルのタップ２２４の位置は、この動作点に到達するまで調整することができ、この結果として、電流計２３６を通るグラウンド電流が最大に増大することになる。この時点で、結果として生じる誘導表面導波プローブ２００ｄによって励起された電界が、損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合しており、結果として、損失性導電媒体２０３の表面に沿った誘導表面波の送出となる。これは、誘導表面導波プローブ２００から延びる放射に沿って電界強度を測定することにより、検証することができる。

補償端子Ｔ₂を含む回路の共振は、帯電端子Ｔ₁の取り付け、及び／又はタップ２２４を介して帯電端子Ｔ₁に印加される電圧の調整で変化することがある。共振のために補償端子回路を調整することは、帯電端子の接続のその後の調整を助成するが、ハンケル交差距離（Ｒ_x）での誘導表面ウェーブチルト（Ｗ_Rx）を確立することが必要ではない。システムを更に調整して、ＡＣ源２１２用のタップ２２７の位置をコイル２１５上の５０Ωの点になるように繰り返して調整し、電流計２３６を通るグラウンド電流を最大化するようにタップ２３３の位置を調整することにより、結合を向上することができる。補償端子Ｔ₂を含む回路の共振は、タップ２２７及び２３３の位置が調整されると、又は他の構成要素がコイル２１５に取り付けられると、ドリフトすることがある。

他の実装形態では、コイル２１５からの電圧Ｖ₂は、帯電端子Ｔ₁に印加することができ、タップ２３３の位置は、全実効高（ｈ_TE）の位相（Φ）がＲ_xでの誘導表面ウェーブチルト角（Ψ）とほぼ等しいように、調整することができる。コイルのタップ２２４の位置は、動作点に到達するまで調整することができ、結果として、電流計２３６を通るグラウンド電流が実質的に最大に到達することになる。結果として生じる電界は、損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合しており、損失性導電媒体２０３の表面に沿って誘導表面波が送出される。これは、誘導表面導波プローブ２００から延びる径方向に沿って電界強度を測定することにより、検証することができる。システムを更に調整して、ＡＣ源２１２用のタップ２２７の位置をコイル２１５上の５０Ωの点になるように繰り返して調整し、電流計２３６を通るグラウンド電流を最大化するようにタップ２２４及び／又は２３３の位置を調整することにより、結合を向上することができる。

図１２に戻って、誘導表面導波プローブ２００の動作は、誘導表面導波プローブ２００に関連付けられた動作条件の変化に対して調整するように制御することができる。例えば、プローブ制御システム２３０を使用して、誘導表面導波プローブ２００の動作を制御するように、給電ネットワーク２０９及び／又は帯電端子Ｔ₁及び／又は補償端子Ｔ₂の位置を制御することができる。動作条件としては、損失性導電媒体２０３の特性（例えば、導電率σ及び比誘電率ε_r）の変化、電界強度の変化、及び／又は誘導表面導波プローブ２００の負荷の変化を挙げることができるが、これらに限定されない。式（４１）〜（４４）から理解することができるように、屈折率（ｎ）、複素ブルースター角（θ_i,B及びΨ_i,B）、ウェーブチルト（｜Ｗ｜ｅ^jΨ）、及び複素実効高（ｈ_eff＝ｈ_pｅ^jΦ）は、例えば、気象条件から結果として生じる土の導電率及び誘電率の変化により影響を受けることがある。

例えば、導電率測定プローブ、誘電率センサ、グラウンド・パラメータ・メータ、電界計、電流モニタ、及び／又は負荷受信器などの装置を使用して、動作条件の変化をモニタして、プローブ制御システム２３０に現在の動作条件に関する情報を提供することができる。次に、プローブ制御システム２３０は、誘導表面導波プローブ２００に１つ以上の調整を行なって、誘導表面導波プローブ２００に対する指定された動作条件を維持することができる。例えば、湿度及び温度が変化すると、土の導電率もまた、変化することになる。導電率測定プローブ及び／又は誘電率センサは、誘導表面導波プローブ２００の周囲の複数の位置に配置することができる。一般的に、動作周波数に対するハンケル交差距離Ｒ_x又はその付近の導電率及び／又は誘電率をモニタすることが望ましいであろう。導電率測定プローブ及び／又は誘電率センサは、誘導表面導波プローブ２００の周囲の複数の位置（例えば、それぞれの象限内の）に配置することができる。

図１６を参照して、垂直軸ｚに沿って配置された帯電端子Ｔ₁及び帯電端子Ｔ₂を含む誘導表面導波プローブ２００ｅの例を示す。誘導表面導波プローブ２００ｅは、領域１を構成する損失性導電媒体２０３の上に配置されている。加えて、第２の媒体２０６は、損失性導電媒体２０３と境界界面を共有し、領域２を構成する。帯電端子Ｔ₁及びＴ₂は、損失性導電媒体２０３の上に配置される。帯電端子Ｔ₁は、物理的高さＨ₁に配置され、帯電端子Ｔ₂は、高さＨ₂で垂直軸ｚに沿ってＴ₁の真下に配置され、Ｈ₂は、Ｈ₁未満である。誘導表面導波プローブ２００ｅによって提示される伝送構造の高さｈは、ｈ＝Ｈ₁−Ｈ₂である。誘導表面導波プローブ２００ｅは、励起源２１２を帯電端子Ｔ₁及びＴ₂に結合する給電ネットワーク２０９を含む。

帯電端子Ｔ₁及び／又はＴ₂は、実用的に可能な限り多くの電荷を保持するサイズにすることができる、電荷を保持することができる導体塊を含む。帯電端子Ｔ₁は、自己容量Ｃ₁を有し、帯電端子Ｔ₂は、自己容量Ｃ₂を有し、それらは、例えば、式（２４）を使用して決定することができる。帯電端子Ｔ₂の真上の帯電端子Ｔ₁の配置によって、帯電端子Ｔ₁とＴ₂との間に、相互静電容量Ｃ_Mが生成される。帯電端子Ｔ₁及びＴ₂は、同一である必要はなく、それぞれが、別個のサイズ及び形状を有することができ、異なる導電材料を含むことができることに留意されたい。最終的に、誘導表面導波プローブ２００ｅによって送出される誘導表面波の電界強度は、端子Ｔ₁上の電荷の量に正比例する。次に、電荷Ｑ₁は、Ｑ₁＝Ｃ₁Ｖであるため、帯電端子Ｔ₁に関連付けられた自己容量Ｃ₁に比例し、式中、Ｖは、帯電端子Ｔ₁に課される電圧である。

既定の動作周波数で動作するように適切に調整されると、誘導表面導波プローブ２００ｅは、損失性導電媒体２０３の表面に沿った誘導表面波を生成する。励起源２１２は、構造を励起するために誘導表面導波プローブ２００ｅに印加される既定の周波数の電気エネルギを生成することができる。誘導表面導波プローブ２００ｅによって生成された電磁界が、損失性導電媒体２０３と実質的にモード整合される場合、電磁界は、結果としてほとんど反射しない又は反射しない複素ブルースター角で入射する波面を実質的に合成する。したがって、表面導波路プローブ２００ｅは、放射波を生成しないが、損失性導電媒体２０３の表面に沿った誘導表面進行波を送出する。励起源２１２からのエネルギは、Ｚｅｎｎｅｃｋ表面電流として誘導表面導波プローブ２００ｅの実効伝送範囲内に配置された１つ以上の受信器に伝送することができる。

損失性導電媒体２０３の表面上の放射Ｚｅｎｎｅｃｋ表面電流Ｊ_ρ（ρ）の漸近線を近接でＪ₁（ρ）かつ遠方でＪ₂（ρ）となるように、以下の式のように決定することができる。

式中、Ｉ₁は、第１の帯電端子Ｔ₁上の電荷Ｑ₁を供給する誘導電流であり、Ｉ₂は、第２の帯電端子Ｔ₂上の電荷Ｑ₂を供給する誘導電流である。上側帯電端子Ｔ₁上の電荷Ｑ₁は、Ｑ₁＝Ｃ₁Ｖ₁により決定され、式中、Ｃ₁は、帯電端子Ｔ₁の絶縁静電容量である。Ｌｅｏｎｔｏｖｉｃｈ境界条件に従い、第１の帯電端子上の持ち上げられた振動する電荷Ｑ₁の準静的電界により注入された損失性導電媒体２０３内の放射電流寄与である、

により得られる上述したＪ₁に対する第３の成分が存在することに留意されたい。量Ｚ_ρ＝ｊωμ_o／γ_eは、損失性導電媒体の放射インピーダンスであり、式中、γ_e＝（ｊωμ₁σ₁−ω²μ₁ε₁）^1/2である。

式（９０）及び（９１）により上述したような近接及び遠方の放射電流を表す漸近線は、複素量である。各種実施形態によれば、物理的表面電流Ｊ（ρ）は、大きさ及び位相において電流の漸近線に可能な限り近く整合するように合成される。すなわち、近接で、｜Ｊ（ρ）｜は、｜Ｊ₁｜に対して接線となることになり、遠方で、｜Ｊ（ρ）｜は、｜Ｊ₂｜に対して接線となることになる。また、各種実施形態によれば、Ｊ（ρ）の位相は、近接のＪ₁の位相から遠方のＪ₂の位相に遷移しなければならない。

誘導表面波を送出するように伝送の場所で誘導表面波モードに整合するために、遠方の表面電流｜Ｊ₂｜の位相は、ｅ^{-jβ(ρ2-ρ1)}に対応する伝搬位相に約４５度又は２２５度の定数を加えただけ、近接の表面電流｜Ｊ₁｜の位相とは異ならなければならない。これは、

に対して、π／４付近に１つ及び５π／４付近に１つの、２つの根が存在するためである。適切に調整された合成放射表面電流は、以下の式である。

これは式（１７）と一致していることに留意されたい。マクスウェル方程式により、そのようなＪ（ρ）の表面電流は、自動的に、以下の式に従う電界を生成する。

したがって、整合されることになる誘導表面波モードに対する遠方の表面電流｜Ｊ₂｜と近接の表面電流｜Ｊ₁｜との間の位相の差は、式（１）〜（３）と一致する式（９３）〜（９５）のハンケル関数の特性に起因する。式（１）〜（６）及び（１７）並びに式（９２）〜（９５）によって表現される電界は、地上波の伝搬に関連付けられた放射電磁界ではなく、損失性の境界面に拘束された伝送線モードの性質を有することを認識することは重要である。

所与の位置での誘導表面導波プローブ２００ｅの所与の設計に対する適切な電圧の大きさ及び位相を得るために、反復的手法を使用することができる。具体的には、生成される放射表面電流密度を決定するために、端子Ｔ₁及びＴ₂への給電電流、帯電端子Ｔ₁及びＴ₂上の電荷、並びに損失性導電媒体２０３内のそれらの影像を考慮して、誘導表面導波プローブ２００ｅの所与の励起及び構成の解析を実行することができる。このプロセスは、所望のパラメータに基づいて所与の誘導表面導波プローブ２００ｅの最適な構成及び励起が決定されるまで、繰り返して実行することができる。所与の誘導表面導波プローブ２００ｅが最適なレベルで動作しているか否かを判定するのを助成するために、誘導表面導波プローブ２００ｅの位置での領域１の導電率（σ₁）及び領域１の誘電率（ε₁）に対する値に基づいて式（１）〜（１２）を使用して、誘導電界強度曲線１０３（図１）を生成することができる。そのような誘導電界強度曲線１０３は、測定された電界強度を誘導電界強度曲線１０３により示される大きさと比較して、最適な伝送が実現されているか否かを判定することができるように、動作に対する基準を提供することができる。

最適化された条件に到達するために、誘導表面導波プローブ２００ｅに関連付けられた様々なパラメータを調整することができる。誘導表面導波プローブ２００ｅを調整するために変更することができる１つのパラメータは、損失性導電媒体２０３の表面に対する帯電端子Ｔ₁及び／又はＴ₂の１つ又は両方の高さである。加えて、帯電端子Ｔ₁とＴ₂との間の距離又は間隔もまた、調整することができる。そのようにすることで、理解することができるように、帯電端子Ｔ₁及びＴ₂と損失性導電媒体２０３との間の相互静電容量Ｃ_M又はなんらかの拘束電荷を最小化する又は別の方法で変更することができる。それぞれの帯電端子Ｔ₁及び／又はＴ₂のサイズもまた、調整することができる。帯電端子Ｔ₁及び／又はＴ₂のサイズを変更することにより、理解することができるように、対応する自己容量Ｃ₁及び／又はＣ₂、並びに相互静電容量Ｃ_Mを変更することになる。

また更に、調整することができる別のパラメータは、誘導表面導波プローブ２００ｅに関連付けられた給電ネットワーク２０９である。これは、給電ネットワーク２０９を構成する誘導リアクタンス及び／又は容量リアクタンスのサイズを調整することにより、実現することができる。例えば、そのような誘導リアクタンスがコイルを含む場合、そのようなコイル上の巻数を調整することができる。最終的に、給電ネットワーク２０９に対する調整を行なって、給電ネットワーク２０９の電気長を変更し、それによって、帯電端子Ｔ₁及びＴ₂上の電圧の大きさ及び位相に影響を及ぼすことができる。

理解することができるように、様々な調整を行うことにより実行される伝送の反復は、コンピュータモデルを使用することにより、又は物理的構造を調整することにより、実施することができることを留意されたい。上述の調整を行なうことにより、上述した式（９０）及び（９１）で規定される誘導表面波モードの同じ電流Ｊ（ρ）を近似する、対応する「近接」表面電流Ｊ₁及び「遠方」表面電流Ｊ₂を生成することができる。そうすることにより、結果として生じる電磁界は、損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面波モードに実質的に又は近似的にモード整合されることになる。

図１６の例に示さないが、誘導表面導波プローブ２００ｅの動作は、誘導表面導波プローブ２００に関連付けられた動作条件の変化に対して調整するように制御することができる。例えば、図１２に示すプローブ制御システム２３０を使用して、誘導表面導波プローブ２００ｅの動作を制御するように、給電ネットワーク２０９並びに／又は帯電端子Ｔ₁及び／若しくはＴ₂の位置及び／若しくはサイズを制御することができる。動作条件としては、損失性導電媒体２０３の特性（例えば、導電率σ及び比誘電率ε_r）の変化、電界強度の変化、及び／又は誘導表面導波プローブ２００ｅの負荷の変化を挙げることができるが、これらに限定されない。

ここで図１７を参照して、誘導表面導波プローブ２００ｆとして本明細書で表記された、図１６の誘導表面導波プローブ２００ｅの例を示す。誘導表面導波プローブ２００ｆは、損失性導電媒体２０３（例えば、地球）によって提示された平面に実質的に垂直な垂直軸ｚに沿って配置された帯電端子Ｔ₁及びＴ₂を含む。第２の媒体２０６は、損失性導電媒体２０３の上にある。帯電端子Ｔ₁は、自己容量Ｃ₁を有し、帯電端子Ｔ₂は、自己容量Ｃ₂を有する。動作中、電荷Ｑ₁及びＱ₂が、任意の所与の時点に帯電端子Ｔ₁及びＴ₂に印加される電圧に依存して、それぞれ帯電端子Ｔ₁及びＴ₂上に課される。相互静電容量Ｃ_Mは、帯電端子Ｔ₁とＴ₂との間に、その間の距離に依存して存在し得る。加えて、拘束静電容量は、損失性導電媒体２０３に対するそれぞれの帯電端子Ｔ₁及びＴ₂の高さに依存して、それぞれの帯電端子Ｔ₁及びＴ₂と損失性導電媒体２０３との間に存在し得る。

誘導表面導波プローブ２００ｆは、帯電端子Ｔ₁及びＴ₂のそれぞれに結合された一対のリードを有するコイルＬ_1aを含む誘導インピーダンスを含む給電ネットワーク２０９を含む。一実施形態では、コイルＬ_1aは、誘導表面導波プローブ２００ｆの動作周波数での波長の半分（１／２）の電気的長さを有するように規定される。

コイルＬ_1aの電気的長さは、動作周波数での波長の約半分（１／２）として規定されるが、コイルＬ_1aは、他の値での電気長で規定することができることが理解される。一実施形態によれば、コイルＬ_1aが動作周波数での波長の約半分の電気長を有するという事実は、帯電端子Ｔ₁及びＴ₂上に最大電圧差が生成されるという利点を提供する。それにもかかわらず、誘導表面導波プローブ２００ｆを調整して誘導表面波モードの最適な励起を得るときに、コイルＬ_1aの長さ又は直径は、増大又は減少させることができる。コイル長の調整は、コイルの１つ又は両方の端部に配置されたタップにより提供することができる。一実施形態では、誘導インピーダンスは、誘導表面導波プローブ２００ｆの動作周波数での波長の１／２より著しく短い又は長い電気長を有するように規定される場合とすることができる。

励起源２１２は、磁気結合によって給電ネットワーク２０９に結合することができる。具体的には、励起源２１２は、コイルＬ_1aに誘導結合されたコイルＬ_Pに結合される。これは、理解することができるように、リンク結合、タップ付きコイル、可変リアクタンス、又は他の結合手法により行うことができる。このために、理解することができるように、コイルＬ_Pは、一次コイルとして機能し、コイルＬ_1aは、二次コイルとして機能する。

所望の誘導表面波の伝送のために誘導表面導波プローブ２００ｆを調整するために、それぞれの帯電端子Ｔ₁及びＴ₂の高さは、損失性導電媒体２０３に対して、及び互いに対して、変更することができる。また、帯電端子Ｔ₁及びＴ₂のサイズを変更することができる。加えて、巻きを追加若しくは除去することにより、又はコイルＬ_1aのなんらかの他の寸法を変更することにより、コイルＬ_1aのサイズを変更することができる。コイルＬ_1aはまた、図１７に示すように、電気長を調整するための１つ以上のタップを含むことができる。帯電端子Ｔ₁又はＴ₂のいずれかに接続されたタップの位置もまた、調整することができる。

次に図１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、及び図１９を参照して、無線電力供給システムに表面誘導波を使用するための、一般化した受信回路の例を示す。図１８Ａ及び１８Ｂ〜１８Ｃは、それぞれ、線状プローブ３０３及び同調共振器３０６を含む。図１９は、本開示の各種実施形態に係る、磁気コイル３０９である。各種実施形態によれば、線状プローブ３０３、同調共振器３０６、及び磁気コイル３０９のうちのそれぞれ１つを用いて、各種実施形態による損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面波の形態で伝送された電力を受信することができる。上述したように、一実施形態では、損失性導電媒体２０３は、テレストリアル媒体（又は地球）を含む。

具体的に図１８Ａを参照して、線状プローブ３０３の出力端子３１２での開回路端子電圧は、線状プローブ３０３の実効高に依存する。このために、端子点の電圧は、以下の式のように計算することができる。

式中、Ｅ_incは、１Ｖ／ｍでの線状プローブ３０３上に誘導された入射電界の強度であり、ｄｌは、線状プローブ３０３の方向に沿った積分の要素であり、ｈ_eは、線状プローブ３０３の実効高である。電気的負荷３１５は、インピーダンス整合ネットワーク３１８を介して出力端子３１２に結合される。

線状プローブ３０３が上述したように誘導表面波を受けるとき、場合によって、共役インピーダンス整合ネットワーク３１８を介して電気的負荷３１５に印加することができる電圧が、出力端子３１２にわたって生じる。電気的負荷３１５への電力の流れを促進するために、後述するように、電気的負荷３１５は、線状プローブ３０３に実質的にインピーダンス整合されていなければならない。

図１８Ｂを参照して、誘導表面波のウェーブチルトに等しい位相シフトを保有するグラウンド電流励起コイル３０６ａは、損失性導電媒体２０３の上に持ち上げられた（又はつり下げられた）帯電端子Ｔ_Rを含む。帯電端子Ｔ_Rは、自己容量Ｃ_Rを有する。加えて、損失性導電媒体２０３の上の帯電端子Ｔ_Rの高さに依存して、帯電端子Ｔ_Rと損失性導電媒体２０３との間に、拘束された静電容量（図示せず）もまた存在する。拘束された静電容量は、好ましくは実行可能な限り最小化されなければならないが、これは、すべての場合において全面的に必要でなくてもよい。

同調共振器３０６ａもまた、位相シフトΦを有するコイルＬ_Rを含む受信器ネットワークを含む。コイルＬ_Rの１つの端部は、帯電端子Ｔ_Rに結合され、コイルＬ_Rの他方の端部は、損失性導電媒体２０３に結合される。受信器ネットワークは、コイルＬ_Rを帯電端子Ｔ_Rに結合する垂直供給線導体を含むことができる。このために、コイルＬ_R（同調共振器Ｌ_R−Ｃ_Rと呼ばれる場合もある）は、帯電端子Ｃ_R及びコイルＬ_Rが直列に配置されるとき、直列調整された共振器を含む。コイルＬ_Rの位相遅延は、帯電端子Ｔ_Rのサイズ及び／若しくは高さを変更することにより、並びに／又は構造の位相Φがウェーブチルト角Ψに実質的に等しくなるようにコイルＬ_Rのサイズを調整することにより、調整することができる。垂直供給線の位相遅延もまた、例えば、導体長を変更することにより、調整することができる。

例えば、自己容量Ｃ_Rにより提示されるリアクタンスは、１／ｊωＣ_Rとして計算される。理解することができるように、構造３０６ａの全静電容量はまた、帯電端子Ｔ_Rと損失性導電媒体２０３との間の静電容量を含むことができ、構造３０６ａの全静電容量は、自己容量Ｃ_R及びなんらかの拘束された静電容量の両方から計算することができることに留意されたい。一実施形態によれば、帯電端子Ｔ_Rは、なんらかの拘束された静電容量を実質的に低減又は除去するような高さに上げることができる。拘束された静電容量の存在は、上述したように帯電端子Ｔ_Rと損失性導電媒体２０３との間の静電容量の測定値から判定することができる。

別個の要素のコイルＬ_Rにより提示される誘導リアクタンスは、ｊωＬとして計算することができ、式中、Ｌは、コイルＬ_Rの集中素子インダクタンスである。コイルＬ_Rが分布素子である場合、その等価な端子点の誘導リアクタンスは、従来の手法によって決定することができる。構造３０６ａを整調するために、動作周波数での表面導波路へのモード整合のために位相遅延がウェーブチルトに等しいように、調整を行なうことになる。この条件下で、受信構造は、表面導波路に「モード整合」していると考えることができる。電力を負荷に結合するために、プローブと電気的負荷３２７との間に、構造周囲の変圧器リンク及び／又はインピーダンス整合ネットワーク３２４を挿入することができる。プローブ端子３２１と電気的負荷３２７との間にインピーダンス整合ネットワーク３２４を挿入することにより、電気的負荷３２７への最大電力伝送のための共役整合条件に影響を及ぼすことができる。

動作周波数での表面電流の存在下に置かれた場合、電力は、表面誘導波から電気的負荷３２７に送出されることになる。このために、電気的負荷３２７は、磁気結合、容量結合、又は導電（直接タップ）結合によって、構造３０６ａに結合することができる。結合ネットワークの素子は、理解することができるように、集中素子又は分布素子とすることができる。

図１８Ｂに示す実施形態では、磁気結合が用いられており、トランス一次コイルとして機能するコイルＬ_Rに対する二次コイルとして、コイルＬ_Sが配置されている。理解することができるように、コイルＬ_Sは、同じコア構造の周囲に幾何学的に巻いて、結合した磁束を調整することにより、コイルＬ_Rにリンク結合することができる。加えて、受信構造３０６ａは、直列同調した共振器を含むが、適切な位相遅延の並列同調共振器又は更に分布素子共振器もまた、使用することができる。

電磁界に浸漬された受信構造は、電界からのエネルギを結合することができるが、偏波整合した構造は、結合を最大化することにより、最も良好に機能し、導波モードへのプローブ結合に関する従来の規則を遵守しなければならないことを理解することができる。例えば、ＴＥ₂₀（横電気モード）導波路プローブは、ＴＥ₂₀モードで励起された従来の導波路からエネルギを抽出するために最適にすることができる。同様に、これらの場合では、モード整合及び位相整合した受信構造は、表面誘導波からの電力を結合するために最適化することができる。損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面導波プローブ２００によって励起された誘導表面波は、開放導波路の導波モードと考えることができる。導波路損失を除いて、ソースエネルギは、完全に回収することができる。有用な受信構造は、電界（E-field）結合、磁界（H-field）結合、又は表面電流で励起することができる。

受信構造を調整して、受信構造の近傍の損失性導電媒体２０３の局所的な特性に基づいて、誘導表面波との結合を増大又は最大化することができる。これを実現するために、受信構造の位相遅延（Φ）を調整して、受信構造での表面進行波のウェーブチルト角（Ψ）を整合することができる。適切に構成された場合、受信構造は、次に、複素深さｚ＝−ｄ／２での完全導電性影像グラウンド平面に対する共振のために同調することができる。

例えば、コイルＬ_R及びコイルＬ_Rと帯電端子Ｔ_Rとの間に接続された垂直供給線を含む、図１８Ｂの同調した共振器３０６ａを含む受信構造を考えてみる。帯電端子Ｔ_Rを損失性導電媒体２０３の上の規定された高さに配置して、コイルＬ_R及び垂直供給線の全位相シフトΦは、同調した共振器３０６ａの位置でのウェーブチルト角（Ψ）に整合することができる。式（２２）から、ウェーブチルトは、漸近的に以下の式になることを理解することができる。

式中、ε_rは、比誘電率を含み、σ₁は、受信構造の位置での損失性導電媒体２０３の導電率であり、ε_oは、自由空間の誘電率であり、ω＝２πｆであり、ｆは、励起の周波数である。したがって、ウェーブチルト角（Ψ）は、式（９７）から決定することができる。

同調共振器３０６ａの全位相遅延（Φ＝θ_c＋θ_y）は、コイルＬ_Rによる位相遅延（θ_c）及び垂直供給線の位相遅延（θ_y）の両方を含む。垂直供給線の長さｌ_wに沿った空間位相遅延は、θ_y＝β_wｌ_wにより得ることができ、式中、β_wは、垂直供給線導体に対する伝搬位相定数である。コイル（又はヘリカル遅延線）に起因する位相遅延は、θ_c＝β_pｌ_Cであり、式中、ｌ_Cは、物理的長さであり、以下の式は、伝搬係数である。

式中、Ｖ_fは、構造上の速度係数であり、λ₀は、供給される周波数での波長であり、λ_pは、速度係数Ｖ_fから結果として生じる伝搬波長である。位相遅延（θ_c＋θ_y）のうちの１つ又は両方を調整して、位相シフトΦをウェーブチルト角（Ψ）に整合することができる。例えば、図１８ＢのコイルＬ_R上のタップ位置を調整して、コイルの位相遅延（θ_c）を調整し、全位相シフトをウェーブチルト角に整合する（Φ＝Ψ）ことができる。例えば、コイルの一部分を、図１８Ｂに示すようにタップ接続により回避することができる。垂直供給線導体もまた、タップを介してコイルＬ_Rに接続することができ、コイル上のタップの位置を調整して、全位相シフトをウェーブチルト角に整合することができる。

同調した共振器３０６ａの位相遅延（Φ）が調整されたら、次に、帯電端子Ｔ_Rのインピーダンスを調整して、複素深さｚ＝−ｄ／２での完全導電性影像グラウンド平面に対して共振するよう同調することができる。これは、コイルＬ_R及び垂直供給線の進行波の位相遅延を変更することなく帯電端子Ｔ₁の静電容量を調整することにより、実現することができる。この調整は、図９Ａ及び９Ｂに関して説明したものと同様である。

複素影像平面に対する損失性導電媒体２０３を「見下ろして」見たインピーダンスは、以下の式により得られる。

式中、

である。地球の上の垂直に偏波したソースに対して、複素影像平面の深さは、以下の式により得られる。

式中、μ₁は、損失性導電媒体２０３の透磁率であり、ε₁＝ε_rε_oである。

同調共振器３０６ａの底部で、受信構造を「見上げて」見たインピーダンスは、図９Ａに示すようにＺ_↑＝Ｚ_baseである。以下の式の端子インピーダンスで、

（式中、Ｃ_Rは、帯電端子Ｔ_Rの自己容量である）、同調共振器３０６ａの垂直供給線導体を「見上げて」見たインピーダンスは、以下の式により得られる。

同調共振器３０６ａのコイルＬ_Rを「見上げて」見たインピーダンスは、以下の式により得られる。

損失性導電媒体２０３を「見下ろして」見たリアクタンス成分（Ｘ_in）を同調共振器３０６ａを「見上げて」見たリアクタンス成分（Ｘ_base）と整合することにより、誘導表面導波モードへの結合を最大化することができる。

次に図１８Ｃを参照して、受信構造の上部に帯電端子Ｔ_Rを含まない同調共振器３０６ｂの例を示す。この実施形態では、同調共振器３０６ｂは、コイルＬ_Rと帯電端子Ｔ_Rとの間に結合された垂直供給線を含まない。したがって、同調共振器３０６ｂの全位相シフト（Φ）は、コイルＬ_Rによる位相遅延（θ_c）のみを含む。図１８Ｂの同調共振器３０６ａと同様に、コイルの位相遅延θ_cを調整して、式（９７）から決定されたウェーブチルト角（Ψ）を整合することができ、これにより、結果としてΦ＝Ψとなる。表面導波モードに結合された受信構造を用いて電力抽出が可能であるが、受信構造を調整して、帯電端子Ｔ_Rによって提供される可変リアクタンス負荷なしに誘導表面波との結合を最大化することは困難である。

図１８Ｄを参照して、受信構造を調整して、損失性導電媒体２０３の表面上の誘導表面導波モードに実質的にモード整合する例を示す流れ図１８０を示す。１８１で開始して、受信構造が（図１８Ｂの同調共振器３０６ａの）帯電端子Ｔ_Rを含む場合、１８４で、帯電端子Ｔ_Rは、損失性導電媒体２０３の上の定義された高さに配置される。誘導表面導波プローブ２００によって表面誘導波が確立されたら、帯電端子Ｔ_Rの物理的高さ（ｈ_p）は、実効高より低いものとすることができる。物理的高さを選択して、帯電端子Ｔ_R上の拘束電荷を低減又は最小化することができる（例えば、帯電端子の球直径の４倍）。受信構造が（例えば、図１８Ｃの同調共振器３０６ｂの）帯電端子Ｔ_Rを含まない場合、流れは、１８７に進む。

１８７で、受信構造の電気的位相遅延Φは、損失性導電媒体２０３の局所的な特性によって定義された複素ウェーブチルト角Ψに整合される。ヘリカルコイルの位相遅延（θ_c）及び／又は垂直供給線の位相遅延（θ_y）は、Φをウェーブチルト（Ｗ）の角度（Ψ）に等しくするように調整することができる。ウェーブチルト角（Ψ）は、式（８６）から決定することができる。次に、電気的位相Φは、ウェーブチルト角に整合することができる。例えば、電気的位相遅延Φ＝θ_c＋θ_yは、コイルＬ_Rの幾何学的パラメータ及び／又は垂直供給線導体の長さ（又は高さ）を変更することにより調整することができる。

次に１９０で、帯電端子Ｔ_Rの負荷インピーダンスは、同調共振器３０６ａの等価影像平面モデルを共振させるように整調させることができる。受信構造の下の導電性影像グラウンド平面１３９（図９Ａ）の深さ（ｄ／２）は、式（１００）、及び局所的に測定することができる受信構造での損失性導電媒体２０３（例えば、地球）の値を使用して決定することができる。その複素深さを使用して、影像グラウンド平面１３９と損失性導電媒体２０３の物理的境界１３６（図９Ａ）との間の位相シフト（θ_d）は、θ_d＝β_oｄ／２を使用して決定することができる。次に、損失性導電媒体２０３を「見下ろして」見たようなインピーダンス（Ｚ_in）は、式（９９）を使用して決定することができる。この共振関係は、誘導表面波との結合を最大化すると考えることができる。

コイルＬ_Rの調整されたパラメータ及び垂直供給線導体の長さに基づいて、速度係数、位相遅延、並びにコイルＬ_R及び垂直供給線のインピーダンスを決定することができる。加えて、帯電端子Ｔ_Rの自己容量（Ｃ_R）は、例えば、式（２４）を使用して決定することができる。コイルＬ_Rの伝搬係数（β_p）は、式（９８）を使用して決定することができ、垂直供給線に対する伝搬位相定数（β_w）は、式（４９）を使用して決定することができる。自己容量並びにコイルＬ_R及び垂直供給線の決定された値を使用して、コイルＬ_Rを「見上げて」見たような同調共振器３０６ａのインピーダンス（Ｚ_base）は、式（１０１）、（１０２）及び（１０３）を使用して決定することができる。

図９Ａの等価影像平面モデルはまた、図１８Ｂの同調共振器３０６ａにも適用される。同調共振器３０６ａを同調して、Ｚ_baseのリアクタンス成分Ｘ_baseがＺ_inのＸ_inのリアクタンス成分を相殺する、又はＸ_base＋Ｘ_in＝０であるように、帯電端子Ｔ_Rの負荷インピーダンスＺ_Rを調整することにより、複素影像平面に対して共振させることができる。したがって、同調共振器３０６ａのコイルを「見上げた」物理的境界１３６（図９Ａ）でのインピーダンスは、損失性導電媒体２０３を「見下ろした」物理的境界１３６でのインピーダンスの共役である。負荷インピーダンスＺ_Rは、帯電端子Ｔ_Rから見た電気的位相遅延Φ＝θ_c＋θ_yを変更することなく帯電端子Ｔ_Rの静電容量（Ｃ_R）を変更することにより、調整することができる。反復的手法を採用して、導電性影像グラウンド平面１３９に対する等価影像平面モデルの共振のために負荷インピーダンスＺ_Rを同調することができる。この方法で、損失性導電媒体２０３（例えば、地球）の表面に沿った誘導表面導波モードへの電界の結合を、向上及び／又は最大化することができる。

図１９を参照して、磁気コイル３０９は、電気的負荷３３６にインピーダンス整合ネットワーク３３３を介して結合された受信回路を含む。誘導表面波からの電力の受信及び／又は抽出を促進するために、磁気コイル３０９は、誘導表面波の磁束Ｈ_φが磁気コイル３０９を通り、それによって、磁気コイル３０９内に電流を誘導して、その出力端子３３０で端子点電圧を生成するように、配置することができる。単一の巻きのコイルに結合された誘導表面波の磁束は、以下の式により表現される。

式中、Ｆは、結合した磁束であり、μ_rは、磁気コイル３０９のコアの実効比透磁率であり、μ_oは、自由空間の透磁率であり、

は、入射磁界強度ベクトルであり、

は、巻きの断面区間に垂直な単位ベクトルであり、Ａ_CSは、それぞれのループによって囲まれた区間である。磁気コイル３０９の断面区間にわたって均一な入射磁界への最大結合に向けたＮ巻きの磁気コイル３０９に対して、磁気コイル３０９の出力端子３３０で発生する開回路で誘導された電圧は、以下の式である。

式中、これらの変数は、上記で定義されている。磁気コイル３０９は、場合によって、分布した共振器として、又はその出力端子３３０にわたる外部コンデンサを有してのいずれかで、誘導表面波の周波数に同調して、次に、共役インピーダンス整合ネットワーク３３３を介して外部電気的負荷３３６にインピーダンス整合することができる。

磁気コイル３０９によって提示された結果として生じる回路及び電気的負荷３３６が適切に調整され、インピーダンス整合ネットワーク３３３を介して共役インピーダンス整合されることを仮定して、次に、磁気コイル３０９内に誘導された電流を用いて、電気的負荷３３６に最適に電力を供給することができる。磁気コイル３０９によって提示された受信回路は、グラウンドに物理的に接続する必要がないという利点を提供する。

図１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、及び図１９を参照して、線状プローブ３０３によって提示された受信回路、モード整合した構造３０６、及び磁気コイル３０９はそれぞれ、上述した誘導表面導波プローブ２００の実施形態のいずれか１つから伝送される電力の受信を促進する。このために、理解することができるように、受信したエネルギを使用して、共役整合ネットワークを介して電気的負荷３１５／３２７／３３６に電力を供給することができる。これは、放射された電磁界の形態で伝送されて受信器に受信することができる信号と対照的である。そのような信号は、非常に低い利用可能な電力を有し、そのような信号の受信器は、送信器に負荷を加えない。

線状プローブ３０３によって提示された受信回路、モード整合した構造３０６、及び磁気コイル３０９は、誘導表面導波プローブ２００に適用され、それによって、そのような受信回路が受ける誘導表面波を生成する励起源２１２（例えば、図３、図１２、及び図１６）に負荷を加えることになることもまた、上述した誘導表面導波プローブ２００を使用して生成される本誘導表面波の特性である。これは、上述した所与の誘導表面導波プローブ２００によって生成される誘導表面波が伝送線モードを含むという事実を反映している。対照として、放射電磁波を生成する放射アンテナを駆動する電源は、用いられる受信器の数に関わらず、受信器によって負荷を加えられない。

したがって、１つ以上の誘導表面導波プローブ２００、並びに線状プローブ３０３、同調したモード整合した構造３０６、及び／又は磁気コイル３０９の形態の１つ以上の受信回路は、ともに、無線分配システムを構成することができる。上述したような誘導表面導波プローブ２００を使用した誘導表面波の伝送の距離が周波数に依存することを考えると、広いエリアにわたって、かつグローバルにでも、無線電力分配を実現することが可能である。

今日幅広く研究された従来の無線送電／分配系は、放射電磁界からの「環境発電（energy harvesting）」、及び誘導又はリアクタンス性の近接場に結合するセンサをも含む。対照的に、本無線電力系は、遮断されない場合には永久に失われる放射の形態で電力を浪費しない。また、本開示の無線電力系は、従来の相互リアクタンス結合した近接場系と同様の非常に短い範囲に限定されない。本明細書で開示する無線電力系は、新規の表面誘導伝送線モードにプローブ結合し、これは、導波路により負荷に、又は遠方の発電機に直接結線された負荷に、電力を送出することと等価である。６０Ｈｚでの従来の高圧電力線における伝送損失に対して、非常に低周波数では小さな、伝送電界強度を維持するのに必要とされる電力に加えて表面導波路内で消散する電力を考慮しないで、発電機の電力のすべては、所望の電気的負荷のみに行く。電気的負荷の需要が終了すると、ソースの発電は、相対的に空いている。

次に、図２０Ａ〜Ｅを参照して、以下の説明に関連して使用される様々な回路図記号の例を示す。図２０Ａを具体的に参照して、誘導表面導波プローブ２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｅ、２００ｄ、若しくは２００ｆ、又はそれらの任意の変形のいずれか１つを表す記号を示す。以下の図面及び説明において、この記号の表現は、誘導表面導波プローブＰと呼ばれることになる。以下の説明を簡単にするために、誘導表面導波プローブ導波プローブＰのあらゆる参照は、誘導表面導波プローブ２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｅ、２００ｄ、若しくは２００ｆ、又はそれらの変形若しくは組合せのいずれか１つの参照である。

同様に、図２０Ｂを参照して、線状プローブ３０３（図１８Ａ）、同調した共振器３０６（図１８Ｂ〜１８Ｃ）、又は磁気コイル３０９（図１９）のいずれか１つを含むことができる、誘導表面波受信構造を表す記号を示す。以下の図面及び説明において、この記号の表現は、誘導表面波受信構造Ｒと呼ばれることになる。以下の説明を簡単にするために、誘導表面波受信構造Ｒのあらゆる参照は、線状プローブ３０３、同調した共振器３０６、若しくは磁気コイル３０９、又はそれらの変形若しくは組合せのいずれか１つの参照である。

更に、図２０Ｃを参照して、線状プローブ３０３（図１８Ａ）を具体的に表す記号を示す。以下の図面及び説明において、この記号の表現は、誘導表面波受信構造Ｒ_Ｐと呼ばれることになる。以下の説明を簡単にするために、誘導表面波受信構造Ｒ_Ｐのあらゆる参照は、線状プローブ３０３又はその変形の参照である。

更に、図２０Ｄを参照して、同調した共振器３０６（図１８Ｂ〜１８Ｃ）を具体的に表す記号を示す。以下の図面及び説明において、この記号の表現は、誘導表面波受信構造Ｒ_Ｒと呼ばれることになる。以下の説明を簡単にするために、誘導表面波受信構造Ｒ_Ｒのあらゆる参照は、同調した共振器３０６又はその変形の参照である。

更に、図２０Ｅを参照して、磁気コイル３０９（図１９）を具体的に表す記号を示す。以下の図面及び説明において、この記号の表現は、誘導表面波受信構造Ｒ_Ｍと呼ばれることになる。以下の説明を簡単にするために、誘導表面波受信構造Ｒ_Ｍのあらゆる参照は、磁気コイル３０９又はその変形の参照である。

＜２．物体識別＞
［２（Ａ）．全体概要］
図２１及び図２２を追加して参照して、１つ以上の応答タグ４０２に電力を供給するために前節で説明したような誘導表面波を使用する、物体識別システム４００の実施形態を模式的に示す。添付の図は、必ずしも一定の縮尺ではないことが再び強調される。

それぞれのタグ４０２は、物体４０４に関連付けることができる。物体４０４は、任意の種類の物品とすることができる。例示的な物体４０４としては、消費財、商品群、衣料品、食料品、物品用の包装、複数の物品用の容器、車両、商品が積み重ねられるパレット、運送用コンテナ、又は追跡が望ましい任意の他の品目が挙げられるが、これらに限定されない。

物体識別システム４００は、質問機４０６を含む。図２１の実施形態では、質問機４０６は、同じ場所に配置された誘導表面波導波プローブＰ及び受信器４０８を含む。プローブＰ及び受信器４０８は、レードーム、装飾用筐体などの同じ構造内に収容することができる。この実施形態では、質問機４０６は、典型的には固定位置を有する。

図２２の実施形態では、プローブＰ及び受信器４０８は、同じ場所に配置されていない。説明することになるように、プローブＰ及び受信器４０８は、物理的関係を有する（例えば、両方を施設に配置することができる）、又は物理的関連を有さない、若しくはほとんど有さないでもよい。この実施形態では、プローブＰ及び受信器４０８は、質問機４０６を機能的に形成するが、必ずしも同じ関係者によって配置されず、同じ場所に配置する必要がなく、ユニットとして考える必要がない。この実施形態では、プローブＰは、典型的には固定位置を有し、レードーム又は装飾用筐体などの好適な構造内に収容することができる。受信器４０８は、固定位置を有することができる、又は携帯可能とすることができる。例えば、受信器４０８は、人間が動き回る際に人間によって手に持って使用することができる、又はトラック、フォークトラック、航空機、貨物船などの車両に搭載することができる。

図２１及び図２２の実施形態では、プローブＰは、前節で説明したように、下にあるテレストリアル媒体４１０に沿った誘導表面波を送出する。テレストリアル媒体４１０は、地球、店舗の床、倉庫、工場、若しくは他の施設、又は任意の他の適切な基材などだがこれらに限定されない、任意の適切な損失性導電媒体とすることができる。説明したように、プローブＰは、放射波を生成しないが、媒体４１０の表面に沿った誘導表面波を送出する。プローブＰから放出されたエネルギは、Ｚｅｎｎｅｃｋ表面電流として、誘導表面導波プローブＰの実効伝送範囲内に配置された１つ以上のタグ４０２に伝送される。プローブＰは、上述したプローブのいずれかとして、又は任意の他の適切な構成で、構成することができる。

図２３を追加して参照して、典型的なタグ４０２を模式的に示す。タグ４０２は、ＲＦＩＤタグに酷似して構成されており、紙又はプラスチックシートなどの基板４１６に搭載されたアンテナ４１２及びタグ回路４１４を含む。基板４１６は、タグ４０２を物体４０４に取り付けるための接着剤を含むことができる。他の締結技術を使用することができる、又は、タグ４０２は、物体４０４の一部を形成することができる。別の実施形態では、タグは、物体４０４の内部に配置することができる、又は、タグ４０２の電気構成要素は、物体４０４の電気構成要素の一部を形成することができる。

典型的な実施形態では、誘導表面波からの電力の抽出以外に、タグ４０２は、電池又は外部電源への物理的接続などの電源を有さない。むしろ、タグ４０２は、１つ以上の周波数の誘導表面波に応答する。例えば、プローブＰによって生成される誘導表面波からの電磁エネルギは、アンテナ４１２内に電流を誘導し、この電流は、タグ回路４１４に結合して、それに電力を供給するために使用される。ＲＦエネルギが従来のＲＦＩＤタグに電力を供給する方法と同様に、この方法でのタグ回路４１４の電力供給は、タグ４０２への照射と呼ばれることがある。しかし、従来のＲＦＩＤタグとは対照的に、タグ回路４１４は、プローブＰに負荷を加えることができる。

タグ回路４１４は、任意の適切な電気構成要素を含むことができ、任意の適切な機能を実行するように構成することができる。例えば、タグ回路４１４は、関連付けられた物体４０４を識別するために使用することができる識別子などだがこれに限定されないデータを記憶する、メモリを含むことができる。識別子は、在庫管理単位（stock-keeping unit）（ＳＫＵ）などの商品の種類を表すことができる。ＳＫＵは、商取引で入手可能なそれぞれの別個の製品に対する一意の識別子である。あるいは、識別子は、名目上同じ物体（例えば、同じＳＫＵを有する物体）を含むすべての他の物体とその物体を区別する一意の識別子などの、特定の品目を表すことができる。タグ回路４１４は、メモリから識別子を読取ることができ、アンテナ４１２（又は図示していない第２のアンテナ）を介して、データメッセージ形式で識別子を含むＲＦ信号を送信することができる。別の実施形態では、タグ４０２は、誘導表面波を放出することにより応答することができるが、タグ４０２を相対的に小さく、平坦、かつ電力効率が良く保持する要求のために、ＲＦ帰還信号を生成するのがより簡便である可能性がある。

一実施形態では、タグは、アドレス指定可能であり、階層アドレス指定を含む媒体アクセス制御（media access control）（ＭＡＣ）アドレス又はインターネットプロトコルバージョン６（Internet protocol version 6）（ＩＰｖ６）アドレスなどの、一意のアドレスを有する。一実施形態では、タグの識別子は、タグのアドレスと同じである。

タグ４０２によって放出されたＲＦ信号は、受信器４０８によって受信することができる。受信器４０８は、信号を分析して、識別子を判定することができる。一実施形態では、受信器４０８は、識別子及びタグ４０２の読取中に収集した任意の他の適切な情報をコンピュータシステム４１８（図２１及び図２２）に通信する。これらの目的のために、受信器４０８は、タグ４０２によって放出されたＲＦ信号を受信するアンテナ及び無線回路、タグ４０２から受信したデータ又は読取の時点で確認したデータ（例えば、後述するような位置データ、到着時間、又は信号強度）の読取、記憶、分析、及び処理と関連する適切な機能を実行する処理回路、並びにコンピュータシステム４１８との機能する通信を確立するための通信インターフェースを含むことができる。したがって、受信器４０８は、データ及び論理命令を記憶するためのメモリ、及び論理命令を実行するためのプロセッサを含むことができる。あるいは、コンピュータシステム４１８及び受信器４０８は、組合せることができる。

識別子を受信すると、コンピュータシステム４１８は、受信した識別子に関して適切な１つ以上の機能を実行することができる。コンピュータシステム４１８によって実行される様々な例示的な機能は、より詳細に以下に後述する。

受信器４０８及びコンピュータシステム４１８は、通信媒体４２０を介して通信することができる。通信媒体４２０としては、直接有線接続（例えば、ＵＳＢインターフェース）、直接無線接続（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェース）、広域ネットワーク接続（例えば、インターネットを介した通信）、又はローカルエリアネットワーク（例えば、企業のネットワーク又はＷｉＦｉネットワークを介した通信）などのうちの１つ以上を挙げることができる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム４１８はまた、いつ誘導表面波を生成するか、誘導表面波生成の持続期間、誘導表面波の周波数などに関して誘導表面波の生成を制御するなどのために、プローブＰと通信することができる。

［２（Ｂ）．誘導表面波を用いたタグへの電力供給］
ＲＦＩＤタグへの電力供給は、送信リンクに限定される。より具体的には、従来のＲＦＩＤタグは、従来のＲＦＩＤ質問機（ＲＦＩＤ読取装置とも呼ばれる）によって照射され読取られる。ＲＦＩＤ質問機は、相対的に小さな指向性アンテナを使用してＲＦ信号を放出する。放出されるＲＦエネルギは、典型的には米国の連邦通信委員会（Federal Communications Commission）（ＦＣＣ）などの法規制機関によって制限されている。他のシステムへの許容できない干渉の生成を回避するために、かつ潜在的に有害な放射の放出を回避するために、限度は存在している。したがって、従来のＲＦＩＤ周波数（例えば、９００ＭＨｚ付近又は１３．５６ＭＨｚに割り当てられた周波数）を使用して十分なエネルギを従来のＲＦＩＤタグに伝送して、タグの回路に電力を供給しＲＦ応答を引き起こすためには、従来のＲＦＩＤ質問機と従来のＲＦＩＤタグとの間の極近接を必要とする。多くの場合、有効な読取のためのＲＦＩＤ質問機とＲＦＩＤタグとの間の最大距離は、数メートルであり、ＲＦＩＤタグからの帰還信号がＲＦＩＤ質問機との誘導結合に依拠する場合には、より短いことがある。加えて、従来のＲＦＩＤ技術は、高誘電率かつ損失性の材料への不十分な透過率を有する。そのような材料の例は、ウォーターボトル又は水を含む食料品のパレットである。したがって、高誘電率かつ損失性の材料がＲＦＩＤ質問機とＲＦＩＤタグとの間に介在する場合のＲＦＩＤタグの読取は、多くの場合、成功しない。

従来のＲＦＩ技術は、本質的にＲＦＩＤタグの機能を制限する。より具体的には、処理機能、メモリ読取動作、メモリ書込動作、データ送信動作などを実行するために利用可能な電力はほとんど存在しない。同時に、在庫及びサプライチェーン管理用のＲＦＩＤの用途を拡張して、製品の盗難により発生する在庫の「減少」を低減し、他の機能を実行することに関する業者及び他の者による関心が存在する。

本明細書で開示する技術は、これらの欠陥を克服し、誘導表面波の使用によりタグ付きの物体で実行することができる機能を強化して、より大量の電力を「目標に向かって」（例えば、目標は、１つ以上のタグ４０２である）供給する。したがって、開示する技術は、従来のＲＦＩＤタグで見出された送信リンクの制限を克服する。

タグ４０２は、プローブＰ上の負荷として考えることができ、多くの状況では、処理機能、メモリ読取動作、メモリ書込動作、データ送信動作などを実行するために必要なだけの電力を得ることができる。例示的な動作は、より詳細に以下に後述する。更に、タグ４０２とプローブＰとの間の距離、及びタグ４０２と受信器４０８との間の距離は、ＲＦＩＤ質問機とＲＦＩＤタグとの間に従来必要とされた距離に対して大幅に拡張することができる。開示する手法におけるタグ４０２に電力を供給するための送信リンクは、タグ４０２と受信器４０８との間の返信リンクより数十ｄＢ高いリンク品質を有することができることが注目される。それにもかかわらず、システム性能は、本明細書で説明する機能及び特徴、並びに他の同様な特徴及び機能を実行するのに十分であることになる。

誘導表面波から電力を導出するために、タグ４０２は、アンテナ４１２を含む。アンテナ４１２は、図２３に模式的に示すようなループアンテナ（コイルアンテナとも呼ばれる）とすることができる、又は図１９に模式的に示す磁気コイル３０９として実装することができる。他の実施形態では、アンテナ４１２は、ダイポールアンテナとして、又は図１８Ａに模式的に示す線状プローブ３０３として構成することができる。１つより多くのアンテナ４１２が存在してよい。この場合、アンテナ４１２は、同じ種類（例えば、ループアンテナ又はダイポールアンテナ）とすることができる、又は異なる種類（例えば、ループアンテナ及びダイポールアンテナ）とすることができる。一般的に同じ平面又は平行な平面内（例えば、両方とも基板４１６上）にあるループアンテナ及びダイポールアンテナの存在は、タグの向きに関わらずタグへの電力の供給を促進することができる。これは、アンテナのうちの少なくとも１つが、互いに対して垂直な誘導表面波の磁気成分又は誘導表面波の電気成分とより良好に整列することになるためである。したがって、タグの空間的向きに依存して、ループアンテナを、誘導表面波の磁気成分からタグ回路４１４への電力の主要な供給元とすることができる、又はダイポールアンテナを、誘導表面波の電気成分からタグ回路４１４への電力の主要な供給元とすることができる。タグ回路４１４に電力を供給するために誘導表面波から十分なエネルギを電気エネルギに変換するように、多くの従来のＲＦＩＤタグアンテナの設計を用いる又は改良することができることが更に意図されている。

タグ回路４１４は、上述したようなインピーダンス整合ネットワークを含むことができる。いくつかの実施形態では、インピーダンス整合ネットワークは、静的に配置されることになる、又は省略することができる。静的に配置された又は省略されたインピーダンス整合ネットワークは、結果として最大エネルギ変換性能にならないことがあるが、タグ回路４１４を相対的に簡単にして、損失性導電媒体４１０に対するタグ４０２の位置に従ってインピーダンス整合ネットワークを再構成する必要なしに、タグ４０２の頻繁な移動に適応することになる。アンテナ４１２の特定の配置に関わらず、タグ４０２は、図１〜図２０Ｅに関連して上述したような誘導表面波受信構造Ｒを含むと考えることができる。

タグ４０２は、相対的に小さくかつ軽くすることができる。大多数のタグ４０２は、サイズ及び重量が従来のＲＦＩＤタグと類似していることになる。例えば、タグ４０２は、相対的に平坦（例えば、厚さ約１ｍｍ以下）、長さ約１ｃｍ〜長さ約１０ｃｍの範囲内、かつ幅約１ｃｍ〜幅約１０ｃｍの範囲内とすることができる。

説明するように、プローブＰからタグ４０２に電力を送出する送信リンクとして機能する誘導表面波は、１つの周波数を有することができ、タグ４０２は、第２の周波数上で返信リンク信号を放出して、データを受信器４０８に送信することができる。低電力で動作する複数のタグ４０２に対して性能及びデータスループットを増大するために、第２の周波数は、第１の周波数より高く（例えば、１桁以上高く）することができる。高周波数での返信リンク信号の放出に適応するために、アンテナ４１２が返信リンク信号を効率的に放出することができない場合には、タグ４０２は、第２のアンテナ４２２を含むことができる。

システム４００は、上述したような誘導表面波の特性を利用するように構成することができる。したがって、相対的に低周波数での誘導表面波の実用的な使用を、物体識別に関連して行うことができる。一実施形態では、プローブによって放出される誘導表面波の周波数は、１３．５６ＭＨｚ、又はＲＦＩＤ技術での使用のために適切な法規制機関によって既に認可された他の周波数の付近である。物体識別の用途及び誘導表面波の所望の特性に依存して、１３．５６ＭＨｚより高い周波数又は低い周波数を使用することができる。アンテナ構成及び／又はインピーダンス整合を含むタグ４０２のアーキテクチャは、誘導表面波の周波数に調和させて、エネルギ伝送を実現することができる。

上述したように、誘導表面波の電界強度は、誘導電界強度曲線１０３の屈曲部１０９（図１）未満のプローブＰからの距離に対して、相対的に高い。そのように、単一のプローブＰを使用して、プローブＰの位置で許容できるエネルギ密度を維持しながら、プローブＰの周囲の実効エリア内の多くのタグ２００に電力を供給することができる。例えば、物体識別用途に関連して使用されるエネルギ源での実効等方放射電力（effective isotropic radiated power）（ＥＩＲＰ）が、法規制機関によって課される場合がある。従来のＲＦＩＤ用途に対する典型的な限度は、約１ワット又は２ワットである。誘導表面波を使用するいくつかの種類の物体識別用途に対してこれらの種類のＥＩＲＰ限度が維持されることになることを、合理的に仮定することができる。これらの限度においても、単一のプローブＰは、プローブＰから対応する誘導電界強度曲線１０３の屈曲部１０９の距離未満であるプローブＰからの半径距離内に配置された数百、数千、又は数百万のタグ４０２に電力を供給することを可能にすることができる。全方向プローブＰに対して、タグを照射することができる実効エリアは、およそプローブＰから対応する誘導電界強度曲線１０３の屈曲部１０９の距離である半径を有する円形エリアである。プローブＰからの屈曲部１０９の距離は、誘導表面波の周波数に依存する。例として、約１３ＭＨｚでの誘導表面波に対するプローブＰからの屈曲部１０９の距離は、地表特性に依存して、約１キロメートルである。相対的に理想的な状況下で、９００ＭＨｚで動作する従来のＲＦＩＤ技術は、約３０メートルの実効動作範囲を有する。したがって、以前に可能であったより、相当大きな距離から、かつ相当低い周波数で、タグ４０２に電力を供給することができることが理解されるであろう。

タグ４０２は、所定の周波数、複数の周波数、又はある範囲の周波数の誘導表面波で照射されたとき、応答する（例えば、電力を供給される及び／又は帰還信号を送信する）ように構成することができる。一実施形態では、あるタグ４０２は、第１の周波数に応答するが、第２の周波数に応答しないように構成されており、異なるタグ４０２は、第２の周波数に応答するが第１の周波数に応答しないように構成されている。一実施形態では、第１の周波数と第２の周波数との間の最小分離は、約１０ｋＨｚの分離又は１００ｋＨｚの分離などに確立することができる。

理解されるであろうように、誘導表面波の使用により、多くのタグ４０２に効率的に電力を供給することができ、タグ４０２は、相対的に電力を消費する機能を実行するように構成することができる。これらの機能の多くは、後述する。更に、限定された動作範囲を有する誘導読取装置の使用を回避することができる。これにより、相当な距離及び／又は相対的に低い周波数でのタグ４０２の問合せができる。誘導表面波の性質により、高誘電率の材料及び／又は損失性の材料がプローブＰとタグ４０２との間に介在する状況でのタグ４０２の問合せもできる。例として、水分を含有する商品（例えば、ウォーターボトル、ビール、スープなどの水分を含む食料品、ケチャップ又はバーベキューソースなどの調味料など）のパレット又は商品の運送用コンテナ内に配置されたタグ４０２に、問合せることができる。一実施形態では、プローブＰとタグ４０２との間に介在する１〜５メートルの水が存在する場合に、タグ４０２に電力を供給して、動作させることができる。

［２（Ｃ）．タグの問合せ］
タグ４０２に適合した周波数を有する誘導表面波でタグ４０２を照射して、受信器４０８でタグ４０２からの帰還信号を受信することにより、１つ以上のタグ４０２に問合せる（読取るとも呼ばれる）ことができる。このプロセスの一部として、タグ４０２は、誘導表面波から電力を抽出して、タグ４０２内の電子機器（タグ回路４１４）に電力を供給する。電力の抽出は、受動動作とすることができる。具体的には、誘導表面波は、アンテナ４１２内にタグ回路４１４に印加される電流を誘導する。タグ回路４１４への電力の印加により、タグ回路４１４を作動させて、１つ以上の所定の機能を実行させる。例示的な所定の機能としては、タグ回路４１４のメモリ構成要素からタグ４１４に関連付けられたタグ識別子を読取って、タグ識別子を含む帰還信号を送信することである。帰還信号は、伝送時間（例えば、他のタグの帰還信号との時分割多重化の下での所定のタイムスロット）、電気特性、メッセージ形式、又はコンテンツ、暗号化などに関して、所定のプロトコルに従うデータ伝送の形態とすることができる。この信号は、受信器４０８によって受信して解釈することができる。

一実施形態では、帰還信号は、ＲＦ信号とすることができる。帰還信号の伝搬能力は、エネルギレベル、データ符号化、及び周波数などのＲＦ信号の特性に依存することになる。受信器４０８によって帰還信号を効率的に検出することができる距離は、周囲環境における帰還信号の伝搬能力、及び受信器４０８の感度に依存することになる。３０メートルより大きい距離などの相対的に大きな距離での読取を可能にするために、帰還信号を、相対的に大きなＥＩＲＰで放出することができる。誘導表面波から電力を抽出することにより、ソース（誘導表面波）での利用可能な電力のエネルギ密度が高いため、タグ回路４１４内の送信器が、相対的に高い電力で放射することができることになる。加えて、帰還信号は、周相対的に高い波数を有して、スループットを高めることができる。一実施形態では、帰還信号は、誘導表面波の周波数より約１〜３桁高い周波数などの、照射する誘導表面波の周波数より高い周波数を有することができる。例えば、誘導表面波が約１０ＭＨｚ〜約２５０ＭＨｚの範囲内である場合、帰還信号は、約１００ＭＨｚ〜約５．４ＧＨｚ以上の範囲内とすることができる。

したがって、誘導表面波は、１つの周波数（例えば、第１の周波数）とすることができ、タグ４０２は、第１の周波数とは異なる第２の周波数で応答することができる。他の実施形態では、応答周波数は、誘導表面波の周波数と名目上同じとすることができる。一実施形態では、第１の周波数での誘導表面波に応答するタグ４０２の第１の組は、第２の周波数で応答することができ、第１の周波数での誘導表面波に応答するタグ４０２の第２の組は、第２の周波数とは異なる第３の周波数で応答することができる。応答周波数の差を使用して、第１の組のタグを、第２の組のタグと区別することができる。

例示したように、タグ回路４１４が作動されたときに、１つ以上の所定の機能をタグ４０２によって実行することができる。１つの例示的な所定の機能としては、帰還信号を放出することである。帰還信号は、識別する情報を有さないでタグ４０２が存在するというインジケーション、タグ４０２の種類若しくはタグ４０２が関連付けられた物体４０４の種類のインジケーション、タグ４０２が関連付けられた物体４０４に対するＳＫＵ若しくは他の識別子、タグ４０２をタグ４０２の他の組若しくはすべての他のタグ４０２と区別するタグ４０２の一意の識別子若しくはアドレス、又はタグ４０２によって記憶された任意の他のデータのうちの１つ以上などの情報を含むことができる。

一実施形態では、帰還信号の送信は、自動的である。他の実施形態では、タグ４０２によって行われる応答又は他の動作は、特定の条件下で実行することができる。例示的な実施形態では、タグ４０２は、アドレス指定可能であり、タグ４０２にアドレス指定されたメッセージ又はデータに応答する。アドレス方式に依存して、タグ４０２は、個別にアドレス指定可能とすることができる。この目的のために、タグ４０２は、ＩＰｖ６アドレス、又は適切な形式のなんらかの他のアドレスなどの、すべての他のタグ４０２のアドレスと重複しない任意のアドレスを有することができる。一実施形態では、アドレスは、約４０ビット〜約６４ビットの長さを有することができる。６４ビット以上の長さのアドレスを使用して、この惑星上のあらゆる物体を一意にアドレス指定することができることが意図されている。他の実施形態では、メッセージ又はコマンドを、複数のタグ４０２にアドレス指定することができる。この目的のために、タグ４０２は、共通アドレスを共有することができる（例えば、ＳＫＵに関連付けられたすべてのタグ４０２が、同じアドレスを有することができる）、又は階層アドレス指定を使用して、別の方法で一意のアドレスを利用することができる。他の例示的なデータ配信技術としては、マルチキャストアドレス指定又はジオキャストが挙げられる。

アドレス指定可能なタグ４０２を使用することにより、様々な所定の機能をタグ４０２によって実行することができる。例として、データの双方向交換のために、受信器４０８とタグ４０２との間のデータリンク又は通信インターフェース（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェース）を確立することができる。受信器４０８とタグ４０２との間の通信により、受信器４０８（又は受信器４０８を介してコンピュータシステム４１８）が、タグ４０２によって記憶された情報に関してタグ４０２にポーリングする、若しくはタグにコマンドを送信することができる、又はタグ４０２が、追加の情報を受信して記憶することができる。

別の実施形態では、タグ４０２によって実行される所定の機能は、誘導表面波内に符号化されたデータを記憶すること、又は誘導表面波内に符号化されたコマンドを実行することを含む。タグ４０２が応答する誘導表面波内のデータ又はコマンドは、アドレス指定することなくタグ４０２にブロードキャストすることができる、又は１つ以上の特定のタグ４０２にアドレス指定することができる。この目的のために、プローブＰは、誘導表面波内に符号化されたキャリヤメッセージを含むことができる。

データ及び／又はコマンドが受信器４０８によって又は誘導表面波の一部として伝送されるときに１つ以上のタグ４０２によって実行することができる所定の機能としては、タグ４０２のメモリへのデータの書込み、コマンドの実行、要求された情報での応答、及びアドレス指定された又は別の方法でポーリングされた場合にのみ帰還信号を放出することによる応答を挙げることができるが、これらに限定されない。

別の所定の機能は、帰還信号の受信を確認するメッセージ又は適切なコマンドに応じて帰還信号の放出を停止することとすることができる。この機能は、様々な状況で用いることができる。例えば、在庫管理作業中に、誘導表面波を使用して、多くのタグ４０２を照射することができ、タグのすべてが、それぞれの帰還信号を放出することにより応答動作を開始することができる。個別のタグ４０２からの応答が受信されて処理されると、コンピュータシステム４１８は、帰還信号を受信して処理したタグ４０２に（受信器４０８又は誘導表面波を介して）帰還信号の放出を停止するコマンドを発行することができる。この方法で、他のタグ４０２からの帰還信号を、競合を少なくして受信して処理することができる。

一実施形態では、タグ４０２内でコマンドを実行することにより、タグ４０２を恒久的に「オフにする」又は無効にすることを可能とすることができる。例えば、物体４０４が消費者によって購入された後で、タグが適切な誘導表面波によって照射されたときにもはや所定の機能を実行しないように、その関連付けられたタグ４０２を無効にすることができる。

［２（Ｄ）．タグ照射の地域化］
図２４を追加して参照する。図２４は、２つの隣接する場所４２４ａ及び４２４ｂを示す。例示した実施形態での場所４２４は、小売店をそれぞれ収容する建造物である。この例示的な実施形態は、説明するために示す。例示した実施形態は、開示する概念の態様を表すことが理解されるであろう。開示する概念の原理が適用可能な場所の性質及び構成は、異なることがある。場所の種類としては、小売店、倉庫、事務所、学校、港、フルフィルメントセンター、発送及び仕分センター、スポーツ会場、駐車場、工場又は製造会社、農場、軍事基地などが挙げられるが、これらに限定されない。場所は、建造物をなんら含まなくてよい、又は１つ以上の建造物を含むことができる。それぞれの場所は、タグ４０２の照射及び読取が望まれる既知の地理的エリアによって特徴付けられる。タグ４０２及び場所の相対的サイズのため、個別のタグ４０２及び関連付けられた物体４０４は、図を簡易にするために図２４で示されていない。しかし、タグ４０２及び関連付けられた物体４０４がそれぞれの場所４２４内に存在することが理解されるであろう。場所４２４内のタグ４０２及び関連付けられた物体４０４の数は、変更することができ、１つのタグ４０２／関連付けられた物体４０４だけから数百万のタグ４０２／関連付けられた物体４０４の範囲とすることができる。

例示した実施形態では、場所４２４ａ及び４２４ｂは、離して間隔をおかれている。隣接する場所４２４は、離して間隔をおかれている必要はない。建造物に対応する場所４２４は、互いに接触する若しくはほぼ接触することができる、又は１つの場所４２４を別の場所と分離する壁を共有することができる。

一実施形態では、プローブＰは、それぞれの場所４２４に関連付けられる。典型的には、プローブＰは、場所４２４を画定する地理的エリア内に配置される。１つ以上の受信器４０８もまた、場所４２４に関連付けられて、配置される。典型的には、場所４２４に関連付けられた受信器４０８は、場所４２４を画定する地理的エリア内に配置されるが、場所４２４に関連付けられた受信器４０８のうちの１つ以上は、場所４２４の入口付近などの、この地理的エリアの外側に配置することができる。

それぞれのプローブＰは、プローブＰに関連付けられた場所４２４の地理的エリア内に配置されたタグ４０２に照射するように構成されている。一実施形態では、１つの場所４２４に関連付けられたプローブＰは、隣接する場所４２４内に配置されたタグ４０２に照射しないように構成されている。隣接する場所内のタグ４０２に照射しないことは、常に可能又は現実的ではないことがある、及び／又は、プローブＰの動作可能範囲を限定するように配慮した場合でも、時として隣接する場所内のタグ４０２が意図せずに照射されることがあることが理解されるであろう。

隣接する場所内のタグ４０２に照射しないようにプローブＰを構成するために、プローブＰによる誘導表面波の生成の結果として生じる自然な「エネルギバブル」を用いることができる。上述したように、誘導表面波のエネルギ密度の減衰は、プローブＰから屈曲部１０９の距離未満の距離では非常に小さい。屈曲部１０９の距離以上では、エネルギ密度は、劇的に低下する。プローブＰが全方向であり、テレストリアル媒体４１０の電気特性がプローブＰとテレストリアル媒体４１０との間の機能する境界面に沿って均一であると仮定すると、エネルギ密度は、プローブＰからのすべての放射方向でこのようにふるまう。屈曲部１０９の距離は、誘導表面波の周波数の関数である。また、この説明のために、照射されると考えられるためには、タグ４０２は、電源をオンにして応答することができるように誘導表面波から十分な電力を得るための閾値エネルギ密度の存在内になければならない。閾値エネルギ密度は、タグ４０２のエネルギ消費特性に依存することがあり、したがって、異なることがある。

プローブＰによって生成される誘導表面波の周波数に動作可能に適合したタグ４０２に対して、タグ４０２が照射されるように閾値エネルギ密度に晒されることになるプローブＰの周囲のエリアは、照射エリア４２６と呼ばれることになる。図２４の例示的な実施形態に示すように、場所４２４ａ及びプローブＰａに関連付けられた１つの照射エリア４２６ａ、及び場所４２４ｂ及びプローブＰｂに関連付けられた別の照射エリア４２６ｂが存在する。隣接した場所４２４ａ及び４２４ｂに対してプローブＰａ及びＰｂによって生成される誘導表面波の周波数が、隣接した場所４２４ａ及び４２４ｂの他方で使用されるタグ４０２に動作可能に適合した実施形態では、重なり合ない照射エリア４２６の確立により、それぞれの場所４２４が、互いに独立してタグ４０２を読取ることにより物体識別を実行することができることになる。

具体的には、場所４２４ａに対してプローブＰａによって生成される誘導表面波は、隣接した場所４２４ｂ内のタグに照射しない傾向となることになる、及びその逆も同様である。タグ４０２が隣接した場所４２４ｂ用のプローブＰｂによって照射されたときに、１つの場所４２４ａ用の受信器４０８に隣接した場所４２４ｂ内に配置されたタグ４０２からの応答信号を検出させることを回避するために、及びその逆も同様に、追加の予防策を行うことができる。これらの予防策としては、それぞれの場所４２４ａ、４２４ｂのプローブＰａ、Ｐｂが同時に誘導表面波を能動的に生成しないように、照射のタイミングを制御することを挙げることができる。別の予防策は、タグ４０２の出力電力を他の場所内の受信器４０８による検出を回避するために十分低いレベルに制限すること、及び／又は隣接した場所４２４内のタグ４０２からの信号の検出を回避するように受信器４０８の受信感度を制限することである。別の予防策は、場所４２４の読取装置４０８からの情報を処理するコンピュータシステム４１８内に、場所４２４内に存在すべきすべてのタグ４０２に対するタグ識別子のデータベースを維持することである。タグ４０２が読取られて、関連付けられたタグ識別子がデータベース内にない場合、タグ４０２が場所４２４に関連付けられておらず、無視すべきであると仮定することができる。受入モードにおいて、物体が場所４２４に到着して、問合せられて、対応するタグ識別子をデータベースに追加する場合は、例外を実施することができる。

上述したことを留意して、誘導表面波の電力及び周波数、並びにタグ４０２の電力要件を含む、照射エリア４２６の実効サイズを制御するいくつかの要因が存在する。したがって、誘導表面波の電力及び周波数、場所４２４内で使用されるタグ４０２の特性、並びに隣接した場所（単数又は複数）内で使用されるタグ４０２の特性のそれぞれは、それぞれの照射エリア４２６に対する適切なサイズを確立するように、互いに連携して選択することができる。しかし、周波数が照射エリア４２６のサイズに対する最も重要な寄与要因であることが理解されるであろう。約１００ＭＨｚ〜約２００ＭＨｚの範囲内の周波数は、場所４２４が典型的な倉庫又は小売店である場合に場所４２４のサイズに厳密に整合するように照射エリア４２６のサイズを制御するために十分であるであろう。

照射エリア４２６の形状を制御することもまた、望ましいことがある。照射エリア４２６の形状は、方向の関数として変化する出力を有するプローブ組立体を使用することにより、制御することができる。これは、複数のプローブＰを使用して、誘導表面波プロファイル内にローブを生成することにより、又は複数の指向的に送出される誘導表面波の集約体である誘導表面波を生成する（例えば、マルチビーム手法）ことにより、実現することができる。例えば、個別のプローブＰの重ね合わせを使用して、複数の同時に生成される誘導表面波の存在により制御される指向性出力を有するフェーズドアレイプローブを作ることができる。

プローブＰ（又はプローブ組立体）及びタグ４０２の特性を選択して、照射エリア４２６のサイズ及び形状を制御することにより、照射エリア４２６を、関連付けられた場所４２４の地理的エリアを近似するようにすることができる。また、上述したように、場所４２４内に１つのプローブＰを使用して、ソースでの許容できるエネルギ密度（例えば、プローブＰで約１ワット〜約２ワットのＥＩＲＰ）を維持しながら、場所４２４内のすべてのタグ４０２に照射する（例えば、場所４２４全体にわたって高エネルギ密度を実現することにより）ことを可能にすることができる。

誘導表面波の周波数を選択するのに、追加の考慮を用いることができる。例えば、物体識別のために、場所４２４が配置された管轄区域を監督する法規制機関によって、特定の周波数へのアクセスを利用可能にすることができる、又はしないことができる。

別の考慮は、誘導表面波の実効高さである。誘導表面波のエネルギ密度は、およそ誘導表面波の波長の高さで低下する。したがって、照射エリア４２６の高さは、およそ誘導表面波の波長であることになる。約１３ＭＨｚの誘導表面波に対して、プローブＰは、高さ約３フィートであることになり、照射エリア４２６は、高さ約７２フィート（約２２メートル）であることになる。この高さは、多くの倉庫内の上部の棚に配置された物体４０４に関連付けられたタグ４０２に照射するために十分とすることができる。約１００ＭＨｚの誘導表面波に対して、照射エリア４２６は、高さ約３メートルであることになり、約３００ＭＨｚの誘導表面波に対して、照射エリア４２６は、高さ約１メートルであることになる。これらの高さは、多くの小売業環境に適合することができる。

［２（Ｅ）．場所でのタグからのデータ収集］
場所に存在するタグ４０２を読み取ることにより、様々な機能を実行することができる。例示的な機能としては、在庫管理、誤って配置された物体４０４の発見、盗難の低減、及び消費者の取引動作が挙げられる。これらのタスクに対して、追跡されることになるそれぞれの物体４０４がタグ４０２に関連付けられ、コンピュータシステム４１８が物体４０４及びそれぞれの関連付けられたタグ識別子のデータベースを維持することを仮定することになる。この情報は、物体が製造される工場でなど、場所４２４から遠隔の位置で行うことができる、タグ４０２が最初に物体４０４に関連付けられるときに、生成する及び／又は収集することができる。他の状況では、この情報は、タグ４０２が場所に到着するときに、生成する及び／又は収集することができる。

場所４２４でのタグ４０２の読取を実行するために、１つ以上のプローブＰ及び１つ以上の受信器４０８が存在する。場所４２４の外側に配置されたプローブＰによって生成される誘導表面波によってタグ４０２に照射することができるため、プローブＰは、場所４２４の地理的エリア内に配置する必要がない。しかし、場所４２４に配置されたタグ４０２からの帰還信号を受信するそれぞれの受信器４０８は、場所４２４の地理的エリア内又は場所４２４の近く（例えば、場所４２４内のタグ４０２によって放出される帰還信号を受信することができる距離内）に配置されることになることが意図されている。

場所４２４用のそれぞれの受信器４０８は、ドア、搬入口、レジなどの近傍に、戦略的に配置することができる。例えば、場所４２４ａが売り場である場所４２４ａの例示した実施形態では、顧客が出入りする正面玄関４２８に隣接して受信器４０８が配置され、主要ショッピングエリア４３２を在庫保管エリア４３４と分離するドア４３０に隣接して受信器４０８が配置され、保管エリア４３４の補助出口ドア４３６に隣接して受信器４０８が配置される。別の受信器４０８は、搬入口４３８に隣接して配置することができ、別の受信器４０８は、支払エリア４４０に配置することができる。物体４０４及び関連付けられたタグ４０２は、棚４４２、又はショッピングエリア４３２内に配置されたディスプレイ上に存在することができる。追加の物体４０４及び関連付けられたタグ４０２は、棚４４２上、又は保管エリア４３４内に配置された他の位置に存在することができる。追加の又は代替の位置の受信器４０８もまた、存在することができる。

図２４の例示的な場所４２４ｂの図を追加して参照して、受信器４０８に関する別の配置を説明する。この実施形態では、受信器４０８は、戦略的位置に配置されているが、ドア、搬入口、支払エリアなどの場所４２４ｂ内の特定の位置に関連付けられていない。むしろ、受信器４０８は、場所４２４内にあるタグ４０２によって放出される帰還信号を検出するために配置される。２つの受信器４０８が添付の図に示されているが、他の数の受信器４０８が可能である。例えば、１つの受信器４０８のみ、又は３つ以上の受信器４０８が存在してよい。上述したのと同じ方法で、帰還信号を使用して分析することができる。場所４２４ａ又は場所４２４ｂの実施形態のいずれかにおける受信器４０８の数及び配置は、タグ４０２と受信器４０８との間の機能する範囲、場所４２４のサイズ、コンピュータシステム４１８のプログラミング、及び任意の他の関連要因に依存し得る。また、場所４２４ａの実施形態の受信器配置は、いくつかの受信器が場所の特定の構造要素に関連して配置され、他の受信器が一般的な戦略的位置に配置されるように、場所４２４ｂの実施形態の受信器配置と組合せることができる。

図２４の受信器４０８の位置は、例示的なものであり、説明するためのものであることが理解されるであろう。受信器４０８の数及び位置は、場所４２４の特性及び実行されるタグ読取機能に依存して、変更することができる。

プローブＰは、戦略的位置に配置することができるが、視界から隠すことができる。例えば、場所４２４ａの実施形態では、プローブＰａは、棚４４２のうちの１つの端部キャップ４４４内に隠されている。プローブＰは、再送信の間の遅延なしに帰還信号を再送信すること、又は帰還信号を周期的に再送信する（例えば、１秒に１回）ことなどにより、それぞれの照射領域４２６内のそれぞれのタグ４０２が連続的に応答するように、誘導表面波を連続的に生成するように構成することができる。他の実施形態では、プローブＰは、所望の時間に、かつ所望の持続期間、誘導表面波を生成するように制御される。所望の時間は、予めスケジュール設定することができる、又はプローブの起動をトリガする（例えば、オペレータは、以下の例示的な機能で説明するように、在庫調査を実行するために、誤って配置された物体を見つけるために、又は購入に対して物体を記録するために、プローブをトリガすることができる）ことの結果とすることができる。

帰還信号は、１つ以上の受信器４０８によって検出することができる。帰還信号から導出されるデータ（例えば、タグ識別子）は、帰還信号を検出する受信器４０８の既知の位置及び／又は識別情報と共に、様々な機能に関連して使用することができる。１つの例示的な機能は、顧客が購入することを意図する物体４０４を識別するのを支援することである。例えば、顧客は、購入のために物体４０４を支払エリア４４０に持って行くことができる。場所４２４ａの実施形態では、物体４０４を、支払エリア４４０の受信器４０８を通過して移動させることができ、それらの物体４０４を、コンピュータシステム４１８によってログ記録することができる。印刷されたＳＫＵがバーコード読取装置で順次スキャンされる方法と同様に購入のための品目を１つずつ読み取る必要はないことが注目される。むしろ、複数の物体４０４を、同時に受信器４０８を通過して持って行くことができる。物体４０４が識別されたら、顧客は、次に、従来の方法で品目に対して支払うことができる。

別の実施形態では、場所４２４での在庫に関する情報を追跡することができる。例えば、場所４２４ａの実施形態では、物体４０４が場所４２４に入る又は出ると、関連付けられたタグ４０２は、ドア４２８、ドア４３６、又はドア４３８に配置された受信器４０８のうちの１つの近傍を通過することができる。これらの受信器４０８を通過する物体４０４の追跡を保持することにより、物体の種類ごとの物体４０４の数の正確な記録を行うことができ、許可されたエリアから許可されていないエリアに移動する物体の検出を行うことができる。この検出はまた、所定の点を通過する、又は許可されたエリアと許可されていないエリアとの間の境界を横切る、移動を検出することにより、行うことができる。別の実施形態では、物体が許可されたエリアを出たことの検出は、帰還信号の最後の反復の受信から所定の時間内に関連付けられたタグからの帰還信号の受信に失敗することにより、行うことができる。また、この情報は、正当な物体購入及び物体を場所４２４から除去することができる他の正当な理由（例えば、サプライチェーンの下流の位置に発送される、又は供給業者に返品される）に対して、相互参照することができる。物体４０４の出発が正当な理由に関連付けられていない場合、管轄（例えば、場所４２４のマネージャ、又は警察）に警告すること、セキュリティカメラをオンにして物体が出たドア又は搬入口の周囲のエリアのビデオを録画すること、調査を開始することなどの、追加のセキュリティ関連の動作を実行することができる。

物体４０４が場所４２４に入る又は出る仕方、帰還信号の受信の時間、及び／又はいつ特定の車両若しくは従業員も存在していたかなどの追加の情報から、他の情報を判定することができる。例えば、複数の搬入口を有する施設において、物体が通過した搬入口の追跡を使用して、どの従業員が物体を取り扱ったか、どのトラックに物体が積載されたか、又はどのトラックが物体を施設に持って来たか、を立証することができる。別の例として、ショッピングエリア４３２に対する保管エリア４３４内に配置された物体４０４の追跡は、ドア４３０の受信器４０８による帰還信号の受信により行うことができる。１つのユーザ定義区域から別のユーザ定義区域への移動を追跡すること、顧客の挙動に関するデータを収集することなどの、場所４２４内の物体の移動に関する他のデータ収集を行うことができる。

別の実施形態では、タグ４０２からの帰還信号を分析することにより、場所４２４内のすべての物体４０４又は特定のカテゴリーの物体の在庫目録を作成することができる。一実施形態では、コンピュータシステム４１８は、それぞれの別個の帰還信号に関連付けられたタグ識別子を分析して、在庫分析を実行することができる。一実施形態では、デインターリーブ技術を適用して、在庫分析にログ記録されていたタグ識別子を関連付けていたタグ４０２からの帰還信号を無視する又はオフにすることができる。在庫分析中に応答するタグ４０２の数を制限するために、帰還信号を放出するようにアドレス指定されたコマンドを、対象の特定のタグ４０２に送信することができる。応答する又は応答しないようにタグをデインターリーブ及び／又はアドレス指定することは、本明細書で説明する他の機能に関連して使用することができる。

一実施形態では、物体４０４に関連付けられたタグ４０２からの帰還信号を使用して、すべての物体４０４、特定のカテゴリーの物体４０４、又は単一の特定の物体４０４の地理的位置を識別することができる。タグ４０２に照射して、それぞれ既知の位置を有する２つ以上の受信器４０８で帰還信号を受信することにより、タグ４０２及びその関連付けられた物体４０４の位置を判定することができる。同じタグ４０２からの２つ以上の帰還信号に対して、到着時間の差、又は受信した電力の差（例えば、電圧定在波比（voltage standing wave ratio）又はＶＳＷＲ）を使用して、タグ４０２の位置を三角測量することができる。この分析は、複数のタグ４０２から受信した帰還信号に対して、繰り返すことができる。また、デインターリーブ技術を適用して、位置が判定されているタグ４０２からの帰還信号を無視する又はオフにすることができる。また、位置分析中に応答するタグ４０２の数を制限するために、アドレス指定を使用して、どのタグ又は複数のタグ４０２が帰還信号を放出するか制御することができる。

位置判定技術（例えば、上述した三角測量技術）は、様々な機能に関連して使用することができる。例えば、場所４２４ｂの例示的な表現を参照して、特定のエリア内の物体４０４のバルク識別を行うことができる。例えば、購入のための品目が場所４２４ｂを出る前に通過する指定された問合せエリアとして機能する読取区域４４６が存在することができる。読取区域４４６内に配置されたタグ４０２からの帰還信号を分析することにより、専用の読取区域４４６内の物体４０４のすべてを検出することができる。したがって、物体の群を、読取区域４４６を通過させて、コンピュータシステム４１８によって一括して識別してログ記録することができる。次に、取引を完了して、品目を購入することができる。このバルク物体識別の手法は、搬入口を通過するすべての品目の識別、トラック又は鉄道車両が所定のエリアを通過する際のトラック又は鉄道車両上のすべての品目の識別などの、他の文脈で適用することができる。

別の例として、地理的位置を使用して、物体４０４の許可されていない移動（例えば、物体４０４の盗難）を検出することができる。一実施形態では、この検出は、物体４０４が存在してはいけない位置にあると判定される（例えば、物体４０４の位置が場所４２４の地理的エリアの外側にあると検出される）場合に、行うことができる。別の実施形態では、この検出は、物体が所定の点から、閾値距離を越えて、かつ許可されていない方向に移動する場合に、行うことができる。この技術は、例えば、ドアから離れて、かつ駐車場に向かって移動する物体を検出することができる。可能性がある許可されていない移動の検出が行われたら、この検出は、物体の購入、別の位置への物体のスケジュール設定された発送などの、移動に対するなんらかの正当な理由に対して、相互参照することができる。行われた検出に対する正当な理由が存在しない場合、セキュリティ処置をトリガすることができる。セキュリティ処置としては、管轄（例えば、場所４２４のマネージャ、又は警察）に警告すること、セキュリティカメラをオンにして物体が出たドア又は搬入口の周囲のエリアのビデオを録画すること、調査を開始することなどを挙げることができるが、これらに限定されない。

物体４０４の地理的位置を判定する別の実施形態では、物体４０４の位置の代用物として、関連付けられたタグの帰還信号が受信される受信器４０８の地理的位置を使用することができる。例えば、支払エリア４４０の受信器４０８がタグ４０２に関する帰還信号を検出する場合、関連付けられた物体４０４は、支払エリア４４０又はその付近に配置されていると仮定されることになる。１つより多くの受信器４０８がタグ４０２に関する帰還信号を検出する事象では、帰還信号に対する最高信号強度を検出する受信器４０８の位置を、関連付けられた物体の位置の代用物として使用することができる。いくつかの実施形態では、受信器４０８は、トラック、船、列車、又は他の車両に搭載された受信器４０８などの、可動式とすることができる。この場合、タグ４０２／物体４０４の地理的位置の代用物として機能する受信器４０８の地理的位置は、例えば、全地球測位システム（global positioning system）（ＧＰＳ）技術を使用して判定することができる。

タグ（単数又は複数）４０２の地理的位置を判定するための上述した手法のいずれかは、地理的位置（例えば、二次元座標により表現されたような）に加えて、タグ（単数又は複数）４０２の高度の判定を含むことができる。また、いくつかの実施形態では、誘導表面波が場所４２４の特定のエリア内のタグ４０２のみを照射するように誘導表面波の向きを操作することにより（例えば、マルチビーム誘導表面波生成手法を使用して経時的に方向が変化する誘導表面波を出力することにより）、タグ４０２の位置の特定を改良することを可能にすることができる。

施設（例えば、倉庫、フルフィルメントセンター、小売店の保管エリアなど）内に物体を保管することは、典型的には、物体を所望されたときに容易に見つけることができるように、どこに物体を配置すべきかの詳細な計画立案を伴う。タグ４０２に照射してその地理的位置の特定をするための開示する技術を使用して、計画立案を軽減することができる。代わりに、物体４０４は、物体４０４を収容することになる任意の位置に配置することができる。この位置は、物体４０４に関連付けられたタグ（単数又は複数）４０２の地理的位置を判定するための上述した手法のうちの１つを使用して、配置の時点で判定することができる。この位置は、コンピュータシステム４１８によってデータベースに記憶して、後の時点での物体４０４の取得を促進するために使用することができる。あるいは、物体４０４は、位置に関する情報を判定又は記憶することなしに、好適な位置に配置することができる。物体を見つけることが所望されるとき、物体４０４に関連付けられたタグ（単数又は複数）４０２の地理的位置を判定するための上述した手法のうちの１つを使用して、物体４０４の位置を判定することができる。

一実施形態では、物体４０４に関連付けられたタグ４０２の地理的位置の位置判定を周期的に又は連続的に行うことにより、物体４０４の移動を追跡することができる。この方法での移動追跡は、在庫計画のために、盗難又は製品の減少に対して監視するために、及び様々な他の目的のために、使用することができる。一実施形態では、複数のタグ４０２の追跡は、追加の情報を提供することができる。例えば、人間が第１のタグ４０２に関連付けられ、物体４０４が第２のタグ４０２に関連付けられ、これらのタグが共に移動することが見出される場合、人間が物体を移動している、又は物体の移動に関連付けられている（例えば、両方が車両内にあり共に移動している）という判定を行うことができる。車両に関連付けられたタグ４０２、及び物体４０４に関連付けられたタグに対して、同じ分析を行うことができる。

タグ４０２は、多数の方法で、かつ様々な目的のために、人間に関連付けることができる。一実施形態では、人間に関連付けられたタグ４０２は、クレジットカードのフォームファクタに類似したタグ４０２、又は電子デバイス（例えば、携帯電話、又はそのケース）の一部であるタグ４０２などの、人間によって通常保持される物体の形態をとる、又はその物体に含めることができる。タグ４０２が人間に関連付けられると、タグ、したがって人間を識別することを、様々な目的のために使用することができる。例えば、人間に関連付けられたタグ４０２は、人間が購入することを意図する物体に関連付けられたタグ４０２の検出に関連して、支払エリア４４０で検出することができる。銀行口座、クレジットカード、又は他の支払手段が、購入する人間に関連付けられたタグ４０２に更に関連付けられている場合、購入する人間に関連付けられたタグ４０２に関連付けられた支払手段を使用して、取引を登録するコンピュータシステム４１８によって物体４０４に対する支払を行うことができる。

別の実施形態では、場所４２４の従業員は、タグ４０２を保持することを必要とすることができる。位置追跡及び／又は人間との物体４０４の関連を使用して、コンピュータシステム４１８によって様々な機能を実行することができる。例示的な機能としては、タスクの完了を追跡すること、業務の遂行を追跡すること、実働時間を追跡すること、及び従業員による物体４０４の盗難に対して監視することを挙げることができる。

［２（Ｆ）．タグのマクロ照射］
前節は、典型的には１つの関係者によって管理された既知の場に対応する良好に画定された地理的エリア内のタグ４０２に照射するための誘導表面波の使用を説明した。

別の実施形態を、図２５に関連して説明する。この実施形態では、誘導表面波を使用して、複数の場所４２４が存在することができるエリアにわたって、それぞれの関係者によって制御される複数の受信器４０８が存在するエリアにわたって、及び／又はタグ４０２が車両（例えば、トラック、自動車、航空機、列車、船など）により移動することができるエリアにわたって、タグ４０２に照射することができる。これらのエリアとしては、任意のエリア、商品が移動することを意図された経路、郵便番号、都市、群、州、若しくは地域、国、大陸、又は、規制境界、政府の境界、若しくは地理的境界に対応することができる、若しくは対応しなくてよい、プローブＰの事業者によって判定されたエリアを挙げることができる。一実施形態では、誘導表面波を生成して、グローバルベースで（すなわち、世界中で）タグ４０２に照射することができる。意図されるエリアの一部のサイズに対するタグ４０２及び受信器４０８のサイズのため、個別のタグ４０２及び受信器４０８は、図を簡易にするために図２５で示されていない。

プローブＰは、一定の縮尺で描かれておらず、この惑星上のほとんどどこにでも配置することができることに留意して、図２５に示す典型的な実施形態は、グローバルベースでタグ４０２に照射することができる誘導表面波を意図している。しかし、以下の説明の態様は、より小さな照射エリアにも該当する。

誘導表面波は、好ましくは、既知の固定された周波数（例えば、第１の周波数）を有する。１つ以上の追加のプローブＰを使用して、第１の周波数の誘導表面波によってタグ４０２が照射されるエリアに重ね合わさる、少なくともあるエリア内のタグに照射する誘導表面波（単数又は複数）を生成することができる。他の誘導表面波（単数又は複数）は、第１の周波数とは異なる周波数を有することができ、他の誘導表面波（単数又は複数）でのタグ４０２の照射に関連して実行される機能は、第１の周波数の誘導表面波でのタグ４０２の照射に関連して実行される機能と同じである又は類似することができる。したがって、第１の周波数の単一の誘導表面波の文脈で、更に、第１の周波数に動作可能に適合した（例えば、第１の周波数の誘導表面波によって電力を供給され、かつ電源をオンされると帰還信号を放出することができる）タグ４０２の文脈で、相対的に広範なエリアにわたるタグ４０２の照射を説明する。他の周波数の誘導表面波及びそれらの他の周波数に適合したタグの動作は、第１の周波数の誘導表面波及び第１の周波数に適合したタグの動作と同じ方法で、かつその動作と平行して実行することができる。

一般的に、第１の周波数の誘導表面波によってタグ４０２に電力を供給することができるエリアが増大すると、第１の周波数は、減少することになる。

プローブＰによって生成される第１の周波数の誘導表面波を使用してタグ４０２に電力を供給することに関心がある事業体は、第１の周波数に適合したタグ４０２を配置することができる。タグ４０２を配置することは、例えば、事業体が追跡して物体４０４の識別情報及び関連付けられたタグ識別子をコンピュータシステム４１８（一定の縮尺で示されない）の適切なデータベースにログ記録することを望むそれぞれの物体４０４に、適合したタグ４０２を物理的に関連付けることを含むことができる。タグ４０２及び物体４０４を物理的に関連付けることは、直接物体４０４に、物体４０４用の包装に、又は物体４０４と共に保持されるなんらかの他の品目（例えば、取扱説明書）に、タグ４０２を接着又は固定することを含むことができる。他の実施形態では、タグ４０２は、物体４０４の内部、又は物体４０４の一体部分とすることができる。

事業体はまた、誘導表面波がタグ４０２に照射することになるエリア内の戦略的位置に、受信器４０８を配置することができる。それ固有の受信器を配置することに加えて、又はその代わりに、事業体は、受信器を配置する別の関係者と協力することができる。他の関係者は、受信器によって検出される帰還信号内に存在する情報（例えば、タグ識別子）を事業体に提供することができる。情報の提供は、コンピュータシステム４１８を介することができ、データを処理して経路追跡などの様々な判定を行うことを含むことができる。帰還信号からの情報を処理する複数のコンピュータシステム４１８が存在することができることが更に理解されるであろう。例えば、第１の周波数の誘導表面波を使用して物体を識別することに関心があるそれぞれの事業体は、コンピュータシステム４１８又は複数のコンピュータシステム４１８を配置して、複数の場所に対して情報を処理することができる。

タグ４０２の広域照射は、従来のＲＦＩＤ技術で現在可能ではない、多数の物体識別及び追跡機能となるであろうことが意図されている。加えて、ローカルプローブＰ（例えば、図２４の実施形態に関連して説明したような）を使用するときに実行される動作のいずれかはまた、図２５に関連して説明したようなリモートプローブＰを使用して実行することができる。

上述した動作と同様に、誘導表面波で照射されるタグ４０２は、識別子で応答することになる。識別子は、ＩＰｖ６アドレス又は別の形式の識別子などの、タグ４０２をすべての他のタグ４０２と区別する一意の識別子とすることができる。第１の周波数の誘導表面波は、最大でこの惑星全体とすることができるカバーするエリアにわたって十分なエネルギ密度を有して、カバーするエリア内のすべてのタグ４０２を照射する。結果として、タグ４０２は、典型的には第１の周波数より高い第２の周波数で行われるその帰還信号を放出することにより、連続的に再放射することができる。帰還信号を連続的に再放射することは、帰還信号の放出の間の遅延なしに又はわずかな遅延で（例えば、一実施形態では最大５秒、別の実施形態では最大２秒、別の実施形態では最大１秒、又は別の実施形態では最大０．５秒）帰還信号を繰り返すことを含むことができる。いくつかの状況では、タグ４０２は、特定の時間に特定の周期性を有して、又は応答するためのコマンドに応じて、応答するようにプログラムすることができる。他の状況では、少なくとも指定された期間（例えば、多数のタグを正確に識別するためにデインターリーブ手法を用いる複数のタグの読取動作中）応答しないように、タグ４０２に命令することができる。

一実施形態では、タグ４０２が第１の周波数の誘導表面波によって照射されるエリア内にある限り、タグ４０２は、タグ４０２のライフサイクルの間、「常時」その識別子を放射する（例えば、それぞれの放射サイクルの間の遅延なしに又はほとんど遅延なしに何度も何度も識別子を繰り返し放射する）ことになる。そのように、タグ４０２の放出周波数（例えば、第２の周波数）上の帰還信号を検出するように構成された受信器４０８の機能する範囲内にタグ４０２がある限り、第１の周波数の誘導表面波によって照射されるエリア内のどこでもタグ４０２を追跡することができる。上述したように、タグ４０２の位置（例えば、経度及び緯度）及び高度は、例えば、三角測量を使用して、又は受信器の位置をタグの位置の代用物として使用することにより、判定することができる。

カバーするエリアが世界全体である例示的な実施形態では、それぞれの適合したタグ４０２は、タグ４０２が送信を停止するまで、いつでもこの惑星上のどこでも追跡することができる。タグ４０２は、無効化コマンドに応じて無効にすること、タグ回路４１４の故障、物理的に損傷すること、などにより、送信を停止することができる。グローバルの実施形態では、誘導表面波は、最大約３５０００フィートなどの相対的に高い高度でタグ４０２に照射するように機能することができる。そのようにして、受信器がタグ４０２からの応答信号を検出することができるならば、航空機によって搬送されるタグ４０２を追跡することができる。

受信器４０８は、タグ４０２の識別が所望される任意の位置に配置することができる。受信器４０８用の可能な位置の非包括的リストとしては、製造施設、農場、倉庫、商品に対するインターネットによる注文又は通信販売を処理するフルフィルメントセンター、売り場、レストラン、食料雑貨店、国の通関手続地、海港、空港、道路沿い、鉄道線路沿い、及び移動する車両（例えば、自動車、トラック、航空機、船、列車、フォークトラックなど）上が挙げられる。

受信器４０８の広範な配置により、タグ４０２に関連付けられた物体４０４のライフタイム追跡を可能にすることができる。収集される追跡情報の量は、例えば、タグ４０２に関連付けられた物体４０４の性質、対象のサプライチェーン、又は物体と関係を有する人間若しくは事業体の関心のレベルに依存し得る。例として、物体４０４は、中国の北京の工場での製造又は包装の時点でタグ４０２に関連付けて、その後、トラックに積載されて中国の天津の海港に運ばれるときに追跡することができる。次に、物体４０４は、貨物用コンテナに積載されるときに追跡され、貨物用コンテナが船に積載されるときに追跡される。物体４０４は、船による経路でＬｏｓ Ａｎｇｅｌｅｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｕ．Ｓ．の海港まで更に追跡することができる。船からの貨物用コンテナの荷下ろし及びその後の列車への物体４０４の積載は、タグ４０２からの帰還信号の受信により海港で追跡することができる。物体４０４は、列車による移動中に追跡することができ、この列車は、物体をＭｅｍｐｈｉｓ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ，Ｕ．Ｓ．に運ぶことができ、そこで、物体は列車から荷下ろしされて、Ｍｅｍｐｈｉｓのフルフィルメントセンター内の棚に搬送される。Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｕ．Ｓ．の顧客からの物体に対する注文は、フルフィルメントセンターのオペレータによって受け取ることができる。その時点で、物体４０４は、棚から取り出して、発送箱に配置し、宅配運送業者のＭｅｍｐｈｉｓの仕分配送センターに搬送することができ、そこで、物体を含む箱は、最終的に航空機に積載される。それらの事象のすべてもまた、追跡することができる。物体は、航空機がＢｏｓｔｏｎに移動する際に追跡することができる。その後、航空機からの物体の荷下ろし、宅配運送業者のＢｏｓｔｏｎの仕分配送センターへの物体の搬送、配送トラックへの物体の積載、及び顧客の職場又は住居への最終配送などの事象が追跡される。その後、顧客は、休暇でＰａｒｉｓ，Ｆｒａｎｃｅに物体４０４と共に移動することができる。関連付けられたタグ４０２が物体から分離されていない、又は無効にされていないと仮定して、物体は、Ｐａｒｉｓへの移動中に、又はそこにいる間、再度検出することができる。

上述の物体のライフサイクル追跡の例は、典型的なサプライチェーンの状況を説明していることが理解されるであろう。誘導表面波に応答するタグ４０２を使用して追跡される物体は、多くの他の方法で商取引に入って通過することができるが、様々な目的のために更に追跡することができる。それらの目的としては、例えば、サプライチェーン管理、在庫管理、盗難の検出、ある位置での到着時間の推定などが挙げられる。

物体がどこにあったか及び／又は物体と相互作用した人間若しくは事業体に関する詳細な情報は、多数の文脈で使用することができる。例として、物体の供給業者、売り場（該当する場合）、及び支払方法（例えば、該当する場合、特定のクレジットカードを含む）と共に、物体の購入者の識別情報を判定することができる。この情報は、マーケティング機会を生成するように、購入者に関する他の情報と組合せて分析して、フォローアップサービス／製品の更新の目的又は他の理由のために、製品を保証のために自動的に登録することができる。

一実施形態では、開示する識別及び追跡技術を使用して、食品媒介の病気の発生源をたどることができる。この実施形態では、病気にかかった人間に面談して、それらの人々が何を食べたか、それらの品目をいつ食べたか、及びその人間への食品の供給源（例えば、食品が消費されたレストラン、又は食品が購入された食料雑貨店）を判定することができる。それぞれの病気にかかった人間に関する情報は、データベースに格納し、相互参照して、どの食品が病気を引き起こした可能性が最もあるかを判定することができる。場合により、この情報を単に相互参照することは、特に食品が国又は地域の広域にわたって流通している場合、病原体を含む食品を判定するのに十分でないことがある。食品内の物体に関連付けられたタグ４０２から収集された情報を使用して、どの食品が人々を病気にしているか、その食品がどこから来たか、及び流通チェーンのどこに他の潜在的に汚染した食品が現在配置されているかを発見するのに、サプライチェーンを役立てることができる。

この目的のために、タグ４０２は、食品チェーンの可能な限り早い食品に関連付けることができる。例えば、タグ４０２は、ピーナッツバターを製造している及び／又は瓶に充填している処理工場で、ピーナッツバターの瓶、又はピーナッツバターの複数の瓶の箱に関連付けることができる。農産物（例えば、フルーツ及び野菜）は、農産物を梱包する栽培者又は梱包施設で、タグ４０２に関連付ける（例えば、典型的には、いくつかの実施形態では中に農産物を入れて消費者に販売される配送用の容器又はクレートに農産物を配置することにより）ことができる。タグ４０２の位置は、上述したように追跡することができる。その後、食品媒介の病気の発生中に、疑わしい食品製品の群又はカテゴリー、病気にかかった人々の位置付近の末端流通パターンを有する食品製品、又はなんらかの他の方法で分類された食品製品から、病気にかかった人々と食品製品との間の対応を識別しようと、病気にかかった人間の情報を、位置追跡情報に対して相互参照することができる。この方法で、原因の食品製品の特定を、迅速に識別することができる。従来の分析が行われる場合より、原因の製品の特定を速く行うことができることが意図されている。

原因の食品製品が特定されたら、食品製品を回収することができる。追跡情報を下流及び上流の両方で使用して、製品回収及び他の是正措置を促進することができる。例えば、病原体が持ち込まれた場所を特定して、病原体を根絶することができる。また、汚染されている場合がある及び／又は回収を受ける食品ユニットの最後に検出された位置を特定することができる。それらの品目がまだ食料雑貨店又はレストランにある場合、食料雑貨店又はレストランに警告することができ、販売又は使用から食品を除去することができる。また、消費者によって購入された製品に対して、購入者とタグ付き物体との間の相関関係を立証する記録を使用して、品目の一部の特定の購入者を識別して、連絡することができる。いくつかの実施形態では、帰還信号を分析して、回収されるユニットの現在位置を識別することができ、レストラン、家庭、食料雑貨店、又は他の位置から、それらのユニットを回収する措置をとることができる。

別の例示的な用途は、サービス、又は製品のアップグレード若しくはリコールの予定である品目の追跡である。自動車に関する製品リコールの例示的な実施形態を説明するが、製品アップグレードの定常サービスを伴う状況に関する方法に対する改良は、更なる説明なしに明らかであろう。この実施形態では、プローブＰは、自動車に関連付けられたタグＰに照射する誘導表面波を放出する。受信器４０８は、道路、駐車場、私道、又は自動車が通ることができる他の位置に沿って配置される。自動車が受信器４０８のうちの１つを通ると、関連付けられたタグ４０２からの帰還信号は、受信器４０８によって受信されることになる。タグ識別子、又は車両識別番号（vehicle identification number）（ＶＩＮ）などのタグ識別子に関連付けられた車両データは、メーカー及び型式ごとに、どの自動車が製品安全リコールに対処するための必要な作業を完了しているかを記憶するデータベースに対して、相互参照することができる。回収作業の完了に関するデータは、作業が実行されると、自動車販売業者及び他のサービス提供業者から入手することができる。車両は作業が完了していると判定される場合、追加の措置をとらなくてよい。車両は作業が完了していないと判定される場合、追加の措置をとることができる。例えば、誘導表面波内の符号化されたキャリヤメッセージを介して、タグ４０２にデータを送信することができる。データは、対処しなければならない製品リコールが存在するというメッセージを運転者に表示するために車両の電子機器と相互作用するように、タグ４０２に指示することができる。他の措置としては、電話、電子メール、テキスト、又はデータメッセージ、従来のメールなどにより、車両の所有者又は執行機関に連絡するように試みることを挙げることができる。

別の用途は、有料道路の使用に対して運転者又は車両の所有者に請求することができる。この例では、受信器４０８は、有料道路の入口及び出口に、又は有料道路に沿って配置することができる。受信器４０８を通る車両又は運転者に関連付けられたタグ４０２からの帰還信号が受信されると、コンピュータシステム４１８内で運転者又は車両に従前に関連付けられていた口座又はクレジットカードに対して、適切な請求を行うことができる。

別の実施形態では、タグ４０２からの帰還信号又は帰還信号の欠如を使用して、偽造商品を識別する、又は正当な商品を認証することができる。１つの例示的な手法では、それぞれの正当な物体は、一意の識別子を有するタグ４０２に関連付けられる。様々な時間に、正当な商品に関連付けられていることが既知であるタグ識別子のデータベースに対して、タグ識別子を検査することができる。商品が検査される例示的な時間としては、税関の管理検問所を通過する時点、及び商品の所有又は権利が関係者間で移転された（例えば、製造業者から輸入業者に、輸入業者から卸売業者に、卸売業者から店主に、店主から消費者に）時を挙げることができる。受信したタグ識別子と既知の正当なタグ識別子のデータベースとの間に合致が存在する場合、商品は、税関機関を通過する、又は受領者によって受け入れることができる。合致が存在しない又はタグ４０２が存在しない場合、税関機関は、商品を押収して、調査を実行することができる、又は受領者は、商品を拒否することができる。

上述の例から明らかなように、様々な物体４０４に関して収集された追跡及びデータの量は、物体４０４の関心度及び物体４０４を追跡する理由に依存することになる。物体４０４の追跡を越えて、関連付けられたタグ４０２は、追加の目的のために使用することができる。例を提供する。これらの例では、データを、タグ４０２に伝送することができる、又は、照会若しくはコマンドを、タグ４０２に送信することができる。これらの状況では、データ、照会、又はコマンドは、タグ４０２と受信器４０４との間の通信リンクにより送信することができる、又はタグ４０２にアドレス指定されて、誘導表面波の一部を形成するメッセージ内に符号化することができる（例えば、符号化キャリヤメッセージとして）。

一実施形態では、タグ識別子に加えてデータを、タグ４０２によって記憶することができる。記憶されたデータ、又は記憶されたデータの選択された要素は、自動式の帰還信号の一部として送信することができる。他の状況では、記憶されたデータ、又は記憶されたデータの選択された要素は、照会又はコマンドに応答する信号内で送信することができる。タグ４０２によって記憶された情報は、動作機能をサポートするために適切であるように、経時的に変更することができる。記憶されたデータ要素としては、タグ４０２の存在が以前に判定された位置（例えば、位置履歴記録）、タグ４０２からの帰還信号を受信した受信器４０８の識別子、タグ４０２に関連付けられた物体４０４の製造業者、輸入業者、卸売業者、若しくは所有者の識別情報又は位置、製造の時間及び日付、包装又は他の処理、タグ４０２を有する１つ以上の追加の物体４０４の関連、通関手続データ、位置、時間及び日付、並びに／又は通関手続地を通過すること、製造、購入、購入量などの特定の事象に関連した他の詳細、製品の有効期限、バージョン番号又は値、製品機能、より多くの製品情報、保証情報、法定期限、若しくは知的財産範囲情報が入手可能なウェブサイト又は他のデータ、製品サポートを得ること又は付属品若しくは交換部品を注文することに関する情報などを挙げることができるが、これらに限定されない。

各種実施形態では、誘導表面波は、大きな地理的エリアにわたってタグ４０２を照射するように、長期間にわたって存在することになる。なんらかの時点で、特定の製品に対する帰還信号の値は、１つ以上の関係者に対してもはや関心がなくなることがある。例えば、物体４０４の購入者は、プライバシーに対する懸念のため、物体のタグ４０２に帰還信号を送信させることを望まないことがある。別の例として、食品が消費された後で、食品の包装に関連付けられたタグ４０２は、ほとんど価値がない。これらの状況では、タグを再生利用すること、タグを破壊すること、タグの帰還信号機能をオフにすること、追跡データシステム（例えば、コンピュータシステム４１８）に連絡してタグの更なる追跡をオプトアウトすること、又はタグ、受信器若しくはコンピュータシステムの動作を変更する他の措置を可能にすることができる。

一実施形態では、タグ４０２は、１つより多くの周波数の誘導表面波に応答することができる。例えば、タグ４０２は、図２５に関連して説明したような第１のプローブによって生成され広範なエリアをカバーする第１の周波数の誘導表面波が存在する場合、第１の帰還信号を放出することができ、図２４に関連して説明したような第２のプローブによって生成されローカルエリア（例えば、特定の場所に対応するエリア）をカバーする第２の周波数の誘導表面波が存在する場合、第２の帰還信号を放出することができる。第１の周波数の広域誘導表面波に応答する帰還信号は、第２の周波数のローカルエリア誘導表面波の帰還信号の周波数とは異なる周波数のものとすることができる。この方法では、帰還信号を、区別する、及び／又は異なる受信器４０８によって受信することができる。

［２（Ｇ）．コンピュータシステム］
各種実施形態におけるコンピュータシステムは、パーソナルコンピュータ、サーバ、又は分散システム（例えば、「クラウド」コンピューティング環境）などの、任意の適切なシステムとすることができる。図２６を追加して参照して、受信器４０８と通信で結合された例示的なコンピュータシステム４１８を示す。適切な場合、コンピュータシステム４１８は、複数の受信器４０８と通信することができる。該当する場合、コンピュータシステム４１８は、１つ以上のプローブＰとの動作可能な通信を有して、プローブ３００が誘導表面波を生成するときに誘導表面波の特性を制御し、誘導表面波内に１つ以上のタグ４０２への送信用のデータ又はコマンドを含めるようにプローブ３００を制御することができる。

コンピュータシステム４１８は、受信器４０８、プローブＰ、及びタグ４０２と共に、本開示で説明する技術を実行することができる。示したように、コンピュータシステム４１８は、任意の適切な通信媒体４２０を介して受信器４０８と通信する。本明細書で説明する動作を実行することに加えて、コンピュータシステム４１８は、物体４０４とのタグ４０２の論理結合を管理する、中央登録システム又はなんらかの他の形態の管理プラットフォームとすることができる。

コンピュータシステム４１８は、実行されると本明細書で説明するコンピュータシステム４１８の機能を実行するタグ管理機能４４８を含む、コンピュータアプリケーション（例えば、ソフトウェアプログラム）を実行することができるコンピュータベースのシステムとして実装することができる。タグ管理機能４４８及びデータベース４５０は、メモリ４５２などの非一次的コンピュータ可読媒体上に記憶することができる。データベース４５０を使用して、本開示で説明した機能を実行するために使用される様々な情報セットを記憶することができる。メモリ４５２は、磁気記憶装置、光学記憶装置、又は電子記憶装置（例えば、ハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリなど）とすることができ、揮発性及び不揮発性メモリ構成要素を含む、いくつかのデバイスを含むことができる。したがって、メモリ４５２は、例えば、システムメモリとして機能するためのランダムアクセスメモリ（random access memory）（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（read-only memory）（ＲＯＭ）、ソリッドステートドライブ、ハードディスク、光ディスク（例えば、ＣＤ及びＤＶＤ）、テープ、フラッシュデバイス及び／又は他のメモリ構成要素、並びにこれらのメモリデバイス用の関連付けられたドライブ、プレーヤ、及び／又は読取装置を含むことができる。

論理動作を実行するために、コンピュータシステム４１８は、論理ルーチンを実行する命令を実行するために使用される、１つ以上のプロセッサ４５４を含むことができる。プロセッサ４５４及びメモリ４５２は、ローカルインターフェース４５６を使用して結合することができる。ローカルインターフェース４５６は、例えば、付随する制御バスを有するデータバス、ネットワーク、又は他のサブシステムとすることができる。

コンピュータシステム４１８は、様々な周辺機器に動作可能に接続するための、様々な入力／出力（input/output）（Ｉ／Ｏ）インターフェースを有することができる。コンピュータシステム４１８はまた、１つ以上の通信インターフェース４５８を有することができる。通信インターフェース４５８は、例えば、モデム及び／又はネットワークインターフェースカードを含むことができる。通信インターフェース４５８は、コンピュータシステム４１８が、通信媒体４２０を介して他のコンピューティングデバイス、受信器４０８、及びプローブＰとの間でデータ信号を送受信できるようにすることができる。具体的には、通信インターフェース４５８は、コンピュータシステム４１８を通信媒体４２０に動作可能に接続することができる。

受信器４０８は、タグ４０２からの帰還信号を受信するための無線回路４６０、及び通信媒体４２０を介して他のデバイスとの動作可能な通信を確立するための通信インターフェース４６２などの通信回路を含む。無線回路４６０は、１つ以上アンテナ及び無線受信器（又は、受信器４０８がデータ若しくはコマンドをタグ４０２に送信する場合には、送受信器）を含むことができる。

受信器４０８の全部の機能は、例えば、論理命令を実行する処理装置を含む制御回路４６４によって制御することができる。受信器４０８はまた、データ、及び実行可能なコードの形態の論理命令を記憶する、メモリ４６６を含むことができる。メモリ４６６は、バッファ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、リムーバブルメディア、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は他の好適なデバイスのうちの１つ以上などの、非一次的コンピュータ可読媒体とすることができる。典型的な構成では、メモリ４６６は、長期のデータ記憶用の不揮発性メモリ、及び制御回路４６４用のシステムメモリとして機能する揮発性メモリを含む。受信器４０８は、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、ユーザインターフェース（例えば、キーパッド及び／又はタッチ感知入力）、動きセンサ、位置判定要素（例えば、ＧＰＳ受信器）などだが、これらに限定されない、任意の他の適切な構成要素を含むことができる。

＜３．結論＞
一実施形態に関して説明及び／又は例示した特徴は、１つ以上の他の実施形態と同じ方法若しくは同様な方法で、かつ／又は他の実施形態の特徴と組合せて若しくは代わりに使用することができる。したがって、任意の１つの開示した特徴は、任意の他の特徴と組合せ可能又は交換可能とすることができる。

更に、特定の実施形態を図示して説明してきたが、本明細書を読んで理解することで、添付の特許請求の範囲内である等価物及び改良版が当業者によって行われるであろうことが理解される。

Claims (28)

1. 物体識別システム（４００）であって、
   それぞれのタグが物体（４０４）に関連付けられた物体識別タグ（４０２）が動作するための電力を得る誘導表面波を生成する誘導表面導波プローブ（Ｐ）と、
   前記物体のライフサイクルの間に前記タグが前記関連付けられた物体と共に移動するときに、前記タグのうちの１つ以上からの帰還信号を受信するように戦略的位置に配置された複数の受信器（４０８）と、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記誘導表面導波プローブはテレストリアル媒体（２０３、４１０）の上方にある帯電端子を含み、前記帯電端子は少なくとも１つの結果として生じる電界を発生させるように構成され、前記少なくとも１つの結果として生じる電界は、前記テレストリアル媒体の複素ブルースター入射角（θ_ｉ，Ｂ）で入射する波面を合成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記誘導表面波は、タグに電力を供給するために十分なエネルギが存在する照射エリア（４２６）を有し、前記照射エリアのサイズは、前記タグが前記物体の前記ライフサイクルの少なくとも一部の間存在することが予期される領域に対応することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記誘導表面波は、世界的ベースでタグの動作に電力を供給するように構成された、請求項１又は２に記載のシステム。
5. 前記受信器は、商取引において移動する物体を追跡するように製品供給経路に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記システムは、前記受信器による前記タグからの前記帰還信号の検出に関連付けられたデータをデータベース（４５０）にログ記録するコンピュータシステム（４１８）を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記システムは、前記受信器によって受信された前記タグからの帰還信号に従って前記タグの地理的位置を識別する、コンピュータシステムを更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 少なくとも１つのタグに対する地理的位置は、２つの受信器で受信された対応する帰還信号を使用して三角測量により判定されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. タグからの帰還信号を受信する少なくとも１つの受信器の地理的位置は、前記タグの位置の代用物として機能することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
10. 前記物体識別タグが動作するための電力を得るための十分なエネルギ密度が存在する前記誘導表面波に対する照射エリアの形状は、方向の関数として変化するように前記誘導表面波を生成することにより制御されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記タグは、アドレス指定可能であり、前記誘導表面波は、前記タグのうちの少なくとも１つに対してアドレス指定されたメッセージを含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記タグは、アドレス指定可能であり、前記受信器は、前記タグのうちの少なくとも１つに対してアドレス指定されたメッセージを送信するように構成されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記メッセージは、アドレス指定されたタグによって記憶されたデータに対する照会であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のシステム。
14. 前記メッセージは、アドレス指定されたタグによって記憶されることになるデータを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のシステム。
15. 前記データは、前記アドレス指定されたタグの履歴に関連付けられた少なくとも１つの事象に対応することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 前記データは、前記アドレス指定されたタグの少なくとも１つの検出された位置に対応することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
17. 前記メッセージは、アドレス指定されたタグが少なくとも一定期間、帰還信号を送信しないようにするコマンドであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のシステム。
18. 前記誘導表面波は、第１の周波数で前記タグを照射し、前記タグの少なくとも第１のセットは、前記第１の周波数とは異なる第２の公称周波数で帰還信号を放出することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記タグの少なくとも第２のセットは、前記第１及び第２の周波数とは異なる第３の公称周波数で帰還信号を放出することを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
20. 前記プローブは、別の誘導表面波が存在する環境で動作し、前記別の誘導表面波は、前記第１の周波数とは異なる公称周波数を有し、タグの前記第１のセットは、前記別の誘導表面波の前記周波数に応答しないことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
21. 前記誘導表面波の前記生成は、一定期間にわたって連続的であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のシステム。
22. 前記一定期間の間、それぞれのタグは、それぞれの帰還信号のインスタンスの間の遅延なしに、又はわずかな遅延で、前記帰還信号の放出を繰り返すことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
23. 前記システムは、コンピュータシステム（４１８）を更に備え、前記コンピュータシステムは、前記受信器によって受信された前記タグからの帰還信号に従って前記タグに関連する事象を追跡してデータベースにログ記録することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一項に記載のシステム。
24. 前記事象は、物体とのタグの関連付け、前記物体の製造、前記物体の移動、所定の位置での前記物体の出発若しくは到着、又は前記物体の販売若しくは所有の移転のうちの１つ以上に対応することを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
25. 前記受信器のうちの１つ以上は、固定された地理的位置を有することを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか一項に記載のシステム。
26. 前記地理的位置は、場所の出入口、場所の支払エリア、場所の受入口若しくは発送口、又は通関手続地のうちの１つ以上から選択されることを特徴とする請求項２５に記載のシステム 。
27. 前記受信器のうちの１つ以上は、１つ以上の物体を搬送するように構成された車両と共に、前記搬送される物体のライフサイクルの一部分の間に移動することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一項に記載のシステム。
28. 前記システムは、経時的に前記タグを追跡するコンピュータシステム（４１８）を更に備え、前記コンピュータシステムは、前記物体のうちの１つ以上に関連付けられた人間が、前記物体のうちの前記１つ以上に関連付けられた前記タグの更なる追跡をオプトアウトすることができるように構成されることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか一項に記載のシステム。

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