專利名稱：用于提供電源和數(shù)據(jù)的單導(dǎo)線自參考電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，更具體地，涉及以相對(duì)低的功率和相對(duì)低的頻率提供電源或數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐泛头椒ā?br> 背景技術(shù)：
本發(fā)明延續(xù)了Nikola Tesla和Stanislav以及Konstantin Avramenko的發(fā)明的思路。即使在操作電動(dòng)機(jī)時(shí)，也可以通過(guò)單導(dǎo)線來(lái)傳送電源。對(duì)于電燈領(lǐng)域，還可以無(wú)需任何導(dǎo)線來(lái)傳送電源。
自參考單導(dǎo)線方法和設(shè)備處于領(lǐng)先地步。對(duì)于低功率電燈應(yīng)用和信號(hào)應(yīng)用，使用單個(gè)導(dǎo)線作為參考電壓而無(wú)需引入分散已有的能量的對(duì)象是有益的。利用保護(hù)集成電路和低功率電子設(shè)備的預(yù)防措施，當(dāng)能量和誤差預(yù)算比較重要時(shí)，可以設(shè)計(jì)有效的系統(tǒng)。越來(lái)越多地使用了手持設(shè)備和其它無(wú)繩的便攜式電子系統(tǒng)。通過(guò)減少這些系統(tǒng)內(nèi)部的連接的數(shù)目，可以實(shí)現(xiàn)更有效的設(shè)計(jì)。甚至可以設(shè)想設(shè)計(jì)沒(méi)有電池的便攜式系統(tǒng)。
單導(dǎo)線電子傳輸是由電流的轉(zhuǎn)移引起的。物質(zhì)和電磁真空中的偶極能夠在縱向的交流電場(chǎng)中來(lái)回地移動(dòng)。沿著電場(chǎng)的方向移動(dòng)的正電荷與沿著反方向移動(dòng)的負(fù)電荷產(chǎn)生相等的電流。從左到右來(lái)講，不必形成電荷的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)移以得到電流。無(wú)需返回路徑。
也不存在將所有電荷返回到公用集中處(common dump)的基本需要。必須注意，不能產(chǎn)生破壞主要電路的穩(wěn)定性的強(qiáng)電場(chǎng)，但之后，無(wú)需將所有電荷返回類似接地的大蓄積器。對(duì)于便攜式設(shè)備這樣做較好，否則將不可能進(jìn)行構(gòu)造。為了執(zhí)行所需的所有任務(wù)，在主要物質(zhì)中設(shè)置實(shí)偶極，或在電磁真空中設(shè)置虛偶極就足夠了。一旦滿足了功能，設(shè)備就能夠返回到當(dāng)處理開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的5個(gè)主要組成部分是1.循環(huán)/對(duì)稱中斷/偶極2.充電和放電之間的時(shí)間常數(shù)的差別3.DC偏置4.頻率/電壓依存關(guān)系5.開(kāi)放系統(tǒng)/利用外部電磁能量


圖1示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖2示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖3示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖4示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖5示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖6示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖7示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖8示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖9示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；以及圖10示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選電路10。電路10包括第一信號(hào)源，用于提供交流電場(chǎng)。該信號(hào)源可以是例如圖1的發(fā)生器12的標(biāo)準(zhǔn)AC信號(hào)發(fā)生器。如圖1所示，該發(fā)生器12可以相對(duì)于地產(chǎn)生其信號(hào)。電路10還公開(kāi)了通過(guò)傳輸連接器16與發(fā)生器12相連的定向電路14。根據(jù)本發(fā)明，連接器16可以是雙絞線束或單個(gè)導(dǎo)線等的任意形式的傳統(tǒng)導(dǎo)電路徑。關(guān)鍵點(diǎn)在于傳輸連接器16向定向電路14提供了單一的傳輸路徑。對(duì)于本發(fā)明，重要的是沒(méi)有設(shè)置從定向電路16返回到發(fā)生器12的導(dǎo)電返回路徑這一事實(shí)。
廣義上講，定向電路14是環(huán)形電路，包括一個(gè)或多個(gè)使該環(huán)形電路中的電流不對(duì)稱流動(dòng)的電路元件。仍然重要的是，定向電路14不具有到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑。同樣地，如圖1所示，定向電路14響應(yīng)交流電場(chǎng)，增大了例如電阻器R1的負(fù)載兩端的DC電勢(shì)。該DC電勢(shì)并不以地作為參考，而僅參考由環(huán)路中的電流流動(dòng)(見(jiàn)圖2)在負(fù)載(圖1中的電阻器R1)兩端產(chǎn)生的電勢(shì)差。因此，DC電勢(shì)是自參考的。至于連接了電阻器R1，電路10將其表現(xiàn)為在20處的相對(duì)較高的DC電勢(shì)輸出和在22處的相對(duì)較低的電勢(shì)輸出。
圖2公開(kāi)了其中將負(fù)載表示為一般性負(fù)載24(而不是電阻器R1)的電路10，以便示出在利用電路10的DC電勢(shì)的任意一般性負(fù)載中的電流流動(dòng)的循環(huán)路徑(由箭頭表示)。
圖1和2公開(kāi)了與定向電路14相連的負(fù)載不具有到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑。還公開(kāi)了定向電路14具有使該環(huán)形電路中的電流不對(duì)稱流動(dòng)的電路元件。在所公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例中，這些電路元件是二極管D1和D2。然而，認(rèn)為多種其它電路元件也能夠提供相同的功能性，具體地，具有“pn”結(jié)的半導(dǎo)體、駐極體、等離子體，或其組合等。
優(yōu)選地，電路10用于其中傳輸線路可以最多100到100,000碼長(zhǎng)的遠(yuǎn)程通信。優(yōu)選地，電路10還可以用于如圖3所公開(kāi)的TTL邏輯應(yīng)用中，圖3示出了由電路10供電的標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯輸出電路26。在該應(yīng)用中，DC電壓的必要范圍從0V到+/-5V。
每個(gè)圖1-3公開(kāi)了定向電路14包括第一和第二二極管D1和D2，其中具有陽(yáng)極的D1和具有陰極的D2共同與傳輸連接器16相連。第一二極管D1的陰極與負(fù)載20的相對(duì)電壓較高的一側(cè)相連，而第二二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的相對(duì)電壓較低的一側(cè)相連，從而在二極管和負(fù)載之間形成了環(huán)形電路。
圖4公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的具有發(fā)生器26和定向電路28的電路24，包括第一和第二發(fā)光二極管(LED)，第一LED1具有陽(yáng)極，而第二LED2具有陰極，所述陰極和陽(yáng)極從發(fā)生器26與連接器30共同相連。第一LED1的陰極與負(fù)載36的相對(duì)電壓較高的一側(cè)32相連，而第二LED2的陽(yáng)極與負(fù)載36的相對(duì)電壓較低的一側(cè)34相連，從而在LED1和2之間形成了環(huán)形電路28。在此實(shí)施例中，配置負(fù)載，從而使LED產(chǎn)生的流明最優(yōu)。例如LED1，2。
圖5公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明的電路38。在此實(shí)施例中，發(fā)生器40在傳輸連接器40上產(chǎn)生交流電場(chǎng)。連接器41與定向電路42相連，定向電路42具有引起對(duì)交流電場(chǎng)和電流不對(duì)稱響應(yīng)的電路元件。具體地，電路42包括三個(gè)LED1、2和3，對(duì)其進(jìn)行配置，以提供根據(jù)箭頭方向(見(jiàn)圖5)的循環(huán)。在此實(shí)施例中，所有三個(gè)LED1-3均提供光線作為輸出，可以將其認(rèn)為是負(fù)載。這示出了在這里根據(jù)本發(fā)明所公開(kāi)的多種定向電路中的元件設(shè)置的相對(duì)的本質(zhì)。如果需要光線，則可以認(rèn)為每個(gè)二極管都是負(fù)載和引起不對(duì)稱電流流動(dòng)的電路元件。例如，圖6公開(kāi)了相同的電路38，其中只是利用二極管D1和D2替換了LED1和3。在此電路中，由LED2所發(fā)射的光的優(yōu)化是所考慮的重點(diǎn)，而二極管1，2向AC發(fā)生器信號(hào)提供了定向性和DC偏置，以下將更詳細(xì)地進(jìn)行公開(kāi)。
圖7公開(kāi)了具有AC發(fā)生器44的電路42，AC發(fā)生器44將交流電場(chǎng)感應(yīng)到傳輸連接器46上，傳輸連接器與具有LED1-3的第一定向電路48相連。充當(dāng)電路48的負(fù)載的LED2向包括LED4-6的另一個(gè)定向電路54在點(diǎn)50處提供相對(duì)高的DC電勢(shì)，并且在點(diǎn)52處提供相對(duì)較低的DC電勢(shì)。對(duì)于另一個(gè)定向電路56和LED7-9重復(fù)以上情況。此外，電路元件LED1-9以產(chǎn)生光線的形式提供定向性并用作負(fù)載。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電路42公開(kāi)了定向電路48、52和56的多路復(fù)用的可能性。
圖8公開(kāi)了電路58，以演示本發(fā)明的另一方面，具體是當(dāng)使用該電路時(shí)的數(shù)據(jù)或信息的傳輸。因此，由天線60或信號(hào)發(fā)生器61提供交流電場(chǎng)(與這里所公開(kāi)的任意實(shí)施例相同)。將交流信號(hào)源加到傳輸連接器62上。定向電路64包括負(fù)載66和兩個(gè)二極管D1和D2。電路58公開(kāi)了定向DC電流和利用圖8中的“AC+DC”所表示的AC加DC電流和電勢(shì)。該DC加AC分量對(duì)于來(lái)自發(fā)生器60、61的信息或數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸是非常重要的。
具體地，圖9公開(kāi)了電路68，包括信號(hào)發(fā)生器70、傳輸導(dǎo)體72和定向電路74。定向電路具有不對(duì)稱二極管元件D1、D2和負(fù)載R1。在這里所公開(kāi)的這個(gè)和其它實(shí)施例中(見(jiàn)圖8)，構(gòu)造定向電路74，以使DC電平在傳輸導(dǎo)體72上隨著AC信號(hào)而產(chǎn)生，從而向信號(hào)提供偏置。當(dāng)信號(hào)沒(méi)有接地時(shí)，該偏置有利于該信號(hào)。確信這可以防止將系統(tǒng)中的噪聲添加到線路72上，作為參考地的第二交流電場(chǎng)。因此，按照相同比例將噪聲添加到DC電平上，而不是信號(hào)電平上。
此外，如圖9所示，設(shè)置了輸出76，將AC信號(hào)從傳輸線72發(fā)送到檢測(cè)取決于DC電平的信號(hào)的信息或數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)78。例如傳統(tǒng)的接收機(jī)能夠容易地區(qū)分和處理DC電平。應(yīng)當(dāng)理解，信號(hào)接收機(jī)78可以是任意傳統(tǒng)類型的TTL邏輯設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器或遠(yuǎn)程通信接收機(jī)，并且當(dāng)不將其與大地、電池地、電流匯點(diǎn)、電荷收集器(與在本公開(kāi)中所公開(kāi)的工作負(fù)載的情況相同)相連時(shí)，確信能夠利用本發(fā)明的系統(tǒng)很好地對(duì)其進(jìn)行操作。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，圖10公開(kāi)了另一個(gè)信息或數(shù)據(jù)通信電路80。電路80包括信號(hào)發(fā)生器82、傳輸導(dǎo)體84、定向電路86、數(shù)據(jù)接收機(jī)88和接地開(kāi)關(guān)90。在此實(shí)施例中，定向電路86將針對(duì)接收機(jī)88的DC電源和數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)連接于接收機(jī)輸入和位于導(dǎo)體84和定向電路之間的公共連接之間的輸出92，提供給二極管D1的陽(yáng)極和D2的陰極。同時(shí)，由D1的輸出和D2的輸入之間的電勢(shì)差對(duì)接收機(jī)提供電源。在此實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的另一方面設(shè)置了電阻器R1，以根據(jù)需要調(diào)節(jié)或選擇在線路92處具有的相對(duì)于AC數(shù)據(jù)信號(hào)的DC偏置的電平。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，設(shè)置了接地開(kāi)關(guān)90，用于向例如在圖10中公開(kāi)的地電路的電路提供非連續(xù)的連接，以分散電路80中過(guò)多的電荷或電勢(shì)蓄積。設(shè)想根據(jù)時(shí)序(例如預(yù)先選擇的時(shí)鐘脈沖)標(biāo)準(zhǔn)或通過(guò)電路80中產(chǎn)生的不需要的DC電平的傳感器(未示出)來(lái)激活開(kāi)關(guān)90。一旦使用，電路90會(huì)將過(guò)多的能量分散到地、地平面、電容器、電池地等。
最后，圖11公開(kāi)了電路92，其中定向電路94-100通過(guò)公共總線導(dǎo)體102相連，從而從發(fā)生器104提供了如上所述的DC電源和信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種電路，包括第一信號(hào)源，用于提供交流電場(chǎng)；與用于通過(guò)傳輸導(dǎo)體提供交流電場(chǎng)的第一信號(hào)源相連的定向電路，沒(méi)有設(shè)置從定向電路返回到提供交流電場(chǎng)的第一信號(hào)源的返回路徑；定向電路，是環(huán)形電路，包括一個(gè)或多個(gè)使該環(huán)形電路中的電流不對(duì)稱流動(dòng)的電路元件；定向電路不具有到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑，由此定向電路響應(yīng)在相對(duì)較高的電勢(shì)輸出和相對(duì)較低的電勢(shì)輸出之間自參考的交流電場(chǎng)，產(chǎn)生DC電勢(shì)；以及與定向電路相連的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載，所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載也不具有到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑，所述負(fù)載沒(méi)有配備到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于從實(shí)質(zhì)上由具有“pn”結(jié)的半導(dǎo)體、駐極體、等離子體或其組合組成的組中選擇使定向電路中的電流不對(duì)稱流動(dòng)的電路元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載配備有到用于分散靜電荷、其它該電壓或高電荷條件的電路的不連續(xù)連接。
4根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于第一信號(hào)源的電磁能量低于1000伏AC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于定向電路包括第一和第二二極管，第一二極管具有陽(yáng)極且第二二極管具有陰極，共同與用于第一交流電場(chǎng)源的傳輸導(dǎo)體相連，第一二極管的陰極與負(fù)載的相對(duì)電壓較高的一側(cè)相連，而第二二極管的陽(yáng)極與負(fù)載的相對(duì)電壓較低的一側(cè)相連，從而在二極管和負(fù)載之間形成了環(huán)形電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于定向電路包括第一和第二發(fā)光二極管(LED)，第一LED具有陽(yáng)極，而第二LED具有陰極，所述陰極和陽(yáng)極從第一交流電場(chǎng)源與導(dǎo)體共同相連，第一LED的陰極與負(fù)載的相對(duì)電壓較高的一側(cè)相連，而第二LED的陽(yáng)極與負(fù)載的相對(duì)電壓較低的一側(cè)相連，從而在第一和第二LED和負(fù)載之間形成了環(huán)形電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于配置定向電路，以增加傳輸導(dǎo)體上的DC電壓電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于構(gòu)造定向電路，以增加傳輸導(dǎo)體上的DC電壓電平；配置交流電場(chǎng)的信號(hào)源，以提供信息或數(shù)據(jù)信號(hào)，所述信號(hào)用于傳輸導(dǎo)體上的DC電壓；以及定向電路包括用于信息或數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出，所述輸出實(shí)質(zhì)上位于傳輸導(dǎo)體和定向電路的公共節(jié)點(diǎn)處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于對(duì)其進(jìn)行配置，以便在傳輸導(dǎo)體上接受交流電場(chǎng)的第二信號(hào)源。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述電路，其特征在于從包括以下組件的組中選擇交流電場(chǎng)的第二信號(hào)源從與電路相連的設(shè)備中輻射的多余能量，來(lái)自環(huán)境的能量，包括噪聲，或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述電路，其特征在于對(duì)電路進(jìn)行配置，以便接受交流電場(chǎng)的第二信號(hào)源，從包括以下組件的組中選擇交流電場(chǎng)的第二信號(hào)源數(shù)據(jù)信號(hào)；從與電路相連的設(shè)備中輻射的多余能量；來(lái)自環(huán)境的能量，包括噪聲；第二信息或數(shù)據(jù)信號(hào)，或其組合；配置定向電路和傳輸導(dǎo)體，以使交流電場(chǎng)的第二信號(hào)源也用于增加傳輸導(dǎo)體上的DC電壓電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述電路，其特征在于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載包括在定向電路中配置的發(fā)光二極管(LED)，用于發(fā)光。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于交流電場(chǎng)的第一信號(hào)源是接收天線。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述電路，其特征在于交流電場(chǎng)的第一信號(hào)源是接收天線。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述電路，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載配備有到用于分散靜電荷、其它該電壓或高電荷條件的電路的不連續(xù)連接。
全文摘要
一種電路，包括第一信號(hào)源，用于提供交流電場(chǎng)，與用于通過(guò)傳輸導(dǎo)體提供交流電場(chǎng)的第一信號(hào)源相連的定向電路，沒(méi)有設(shè)置從定向電路返回到提供交流電場(chǎng)的第一信號(hào)源的返回路徑。定向電路是環(huán)形電路，包括一個(gè)或多個(gè)使該環(huán)形電路中的電流不對(duì)稱流動(dòng)的電路元件；定向電路不具有到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑，由此定向電路響應(yīng)在相對(duì)較高的電勢(shì)輸出和相對(duì)較低的電勢(shì)輸出之間自參考的交流電場(chǎng)，產(chǎn)生DC電勢(shì)。與定向電路相連的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載，所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載也不具有到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑。所述負(fù)載沒(méi)有配備到大地或電池地的連續(xù)導(dǎo)電路徑。
文檔編號(hào)H02J1/00GK1639940SQ03804874
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月28日
發(fā)明者詹姆士·諾曼·安徒生, 愛(ài)德華多·康托拉爾, 邁克爾·米斯金 申請(qǐng)人:萊恩克實(shí)驗(yàn)股份有限公司