[发明专利]无线地下通信的天线

权利要求书

1.一种用于辐射经过耗散介质的地下天线结构，所述天线结构包括：

电介质基板；

布置在所述基板上的馈送结构；以及

布置在所述基板上、被定向并被埋在所述耗散介质中的一个或多个电导体，所述电导体适配于以与所述耗散介质相邻的半空间中的频率辐射信号，所述适配包括对于一个或多个所述电导体至少部分地基于所述耗散介质的相对电容率的波束宽度状态。

2.根据权利要求1所述的结构，其中所述天线结构包括对于多种土壤状况维持小于负10分贝的回波损耗的宽带天线。

3.根据权利要求2所述的结构，其中所述宽带天线的直径是100毫米。

4.根据权利要求1所述的结构，其中所述波束宽度状态导致对于所述地下天线结构与一个或多个其他结构或网络之间的通信的无线通信距离增加。

5.根据权利要求1所述的结构，其中所述一个或多个电导体被定向为朝向并且大致平行于自由空间与所述耗散介质之间的界面，并且由所述地下天线结构发射的相应辐射图案朝向所述界面是单向性的。

6.根据权利要求1所述的结构，进一步包括能够适配于提供适应不同土壤状况下从土壤到空气的临界入射角度的波束宽度的电路。

7.根据权利要求6所述的结构，其中所述临界入射角度包括在5度与15度之间的临界操作角度θ_c，其中所述临界操作角度θ_c值至少部分地基于所述耗散介质的所述电容率，并且其中所述临界操作角度θ_c表示超过该角度对于所述天线结构不存在折射的角度。

8.根据权利要求1所述的结构，其中所述耗散介质包括非均质土壤。

9.根据权利要求1所述的结构，其中所述天线结构被埋在所述耗散介质中0.1米直到1.0米处。

10.一种用于操作根据权利要求1所述的用于辐射经过耗散介质的地下天线结构的方法，所述方法包括：

使用所述地下天线结构测量与多个无线传感器周围的所述耗散介质相关联的数据，其中所述多个无线传感器耦接至所述天线结构；

响应于检测到所述耗散介质的电容率的改变的阈值水平，而对于所述天线结构维持回波损耗的阈值水平小于负10分贝；以及

使用所述天线发送来自所述多个无线传感器的一个或多个无线消息，所述消息与测量的数据相对应。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述耗散介质的所述电容率的改变的所述阈值水平包括所述耗散介质的湿度水平的百分之五的增加或减少。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个无线传感器收集来自所述耗散介质内的至少两个深度的数据。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少两个深度包括在所述耗散介质的表面下面0.1米和在所述耗散介质的表面下面1.0米。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述耗散介质是非均质土壤。