[发明专利]通过使用分离的重叠接地来在无线设备中实现固有安全性遵守的方法和相关设备

说明书

有关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C &119(e)要求于2009年6月11日提交的编号为61/186,253的美国临时申请的优先权，其合并在这里作为参考。

技术领域

该公开一般地涉及无线设备。更具体地，本公开涉及通过使用分离的重叠接地来在无线设备中实现固有安全性遵守的方法和相关设备。

背景技术

在工业过程控制系统中，无线网络被广泛部署以支持感测和监控工业过程。这些网络允许使用无线传感器来监控工业过程而不引起通常与无线设备有关的成本。但是，无线传感器通常需要遵守固有安全标准，以便在特定的应用中使用。例如，无线传感器可以被要求满足“区域2”（固有安全）或“区域0”（高危险）级别的认证。

时常地，无线传感器包括射频（RF）或其他无线的无线电板，以及用于更好范围性能的外部天线。对于要固有安全的设备，通常的限制是天线接地和无线电板接地完全地由特定距离（对于“区域2”约0.5mm且对于“区域0”约3.0mm）分离开。不幸的是，该类型的布置打乱了天线和无线电板之间的匹配，引起高的RF或由于接地不连续引起的其他损失。

通常，对于较低的RF频率（比如在VHF频带工作的RF频率），接地可以通过接地之间的高压耦合电容而分离。但是，该方法通常不能与（比如大于1GHz的）高频一起使用，高频对于接地不连续非常敏感。比如通过减小发射功率约3dB，该方法通常还引起无线传感器的发射功率和接收机灵敏度的下降。这影响了无线传感器的自由空间范围以及它们的可靠性（通常是无线传感器网络的主要要求）。此外，由于无线传感器通常是电池供电的设备，发射功率和接收机灵敏度的下降经常要求无线传感器在操作期间消耗更多的电池功率，这降低了无线传感器的工作寿命。

发明内容

本公开提供一种用于通过使用分离的重叠接地来在无线设备中实现固有安全性遵守的方法和相关设备。

在第一实施例中，一种设备包括具有无线电板接地和天线接地的接地模式（pattern）。无线电板接地的至少一部分和天线接地的至少一部分重叠。无线电板接地可以包括接地模式的第一层中的第一部分和接地模式的第二层中的第二部分，并且天线接地可以包括接地模式的第一层中的第一部分。天线接地还可以进一步包括接地模式的第二层中的第二部分。

在第二实施例中，一种系统包括无线的无线电板、天线、和具有无线电板接地和天线接地的接地模式。无线电板接地的至少一部分和天线接地的至少一部分重叠。

在第三实施例中，一种方法包括在接地模式中形成无线电板接地并且在接地模式中形成天线接地。无线电板接地的至少一部分和天线接地的至少一部分重叠。

其他技术特征对于本领域技术人员来说从随后的附图、说明书和权利要求书中是可容易理解的。

附图说明

为了该公开的更完整的理解，现在结合附图参考随后的说明书，其中：

图1说明了根据本公开的无线传感器或其他无线设备中的示例布局；

图2A和2B说明了用于根据本公开的无线传感器或其他无线设备的第一示例接地模式；

图3A和3B说明了用于根据本公开的无线传感器或其他无线设备的第二示例接地模式；

图4说明了根据本公开的示例过程控制系统，该系统支持使用分离的重叠接地的无线设备；

图5说明了根据本公开的过程控制系统或其他系统中的示例无线节点；和

图6说明了根据本公开的示例方法，用于在无线传感器或其他无线设备中提供分离的重叠接地。

具体实施方式

下面讨论的图1到6以及用于描述该专利文档中的本发明的原理的各种实施例仅仅作为说明，而不应当被理解为以任何方式来限制本发明的范围。本领域技术人员将理解本发明的原理能以任何类型的适当布置的设备或系统来实现。

图1说明了根据本公开的无线传感器或其他无线设备中的示例布局100。如图1所示，布局100包括经由信号线106耦合到天线104的无线电板102。该无线电板102表示将信号发射到天线104或从天线104接收信号的任何适当的电路或其他结构。无线电板102可以例如表示射频（RF）发射机、RF接收机、或RF收发机。天线104表示用于将发射无线信号和/或接收无线信号的任何适当结构，比如RF天线。注意到，任何其他适当的无线信号可以用于传输。信号线106表示用于将无线电板102电耦合到天线104的任何适当结构。如图1所示，无线电板102和天线104分别使用分离的接地108-110而工作。