[发明专利]用于接收和再辐射电磁信号的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于接收和再辐射电磁信号的设备（501）。所述设备（501）适于与建筑供应（90）附着。所述设备（501）包括谐振区段（503）的电磁浮置群组（502），以形成将电磁信号的电磁能量从建筑供应（90）的一侧引导至建筑供应（90）的另一侧的传播路径。谐振区段（503）的电磁浮置群组（502）至少包括第一谐振区段（503'）以及在传播路径的方向上定位于相邻的第一谐振区段（503'）的近场中的第二谐振区段（503''）。本发明还涉及用于通过与建筑供应（90）附着的设备（501）而接收和再辐射电磁信号的方法。

技术领域

本发明涉及用于通过能量高效的窗户或壁结构接收和再辐射电磁信号的设备。本发明还涉及用于接收和再辐射电磁信号的方法。

背景技术

建筑工业建造无源（passive）且零能量建筑物的目标导致了其中高效热隔离使移动电话和其它无线系统的信号强烈衰减的情况，其中甚至可以的是不可能在建筑物内部使用移动电话。存在衰减的许多原因，但是已经检测到的一个原因是使用所谓的选择性玻璃嵌板，也就是说，层压有传导涂层的窗户。

能量高效的建筑趋势旨在减少来自建筑物的加热能量损耗。取决于地理区域，能量效率专注于在冬天保持建筑物温暖，或者在较暖区域中维持冷却的空气温度。在每一种情况下，温暖和冰冷的气流的控制是感兴趣的。这个能量高效的建筑趋势导致其中电磁信号不能在没有明显衰减的情况下在建筑物内部穿透的情况。移动电话、平板电脑、物联网（IoT）传感器以及许多其它无线设备依赖于蜂窝连接，并且增加的信号衰减可以减小这样的设备的可用性和数据率（data rate）。

不仅可以的是移动通信网络的信号不应当太强烈地衰减，而且还可以在建筑物内部和外部之间的通信中利用其它无线网络的信号。例如，不同种类的基于WLAN的通信应用（诸如通过WLAN的语音）可以增加在未来的流行度。因此，当设计和建造建筑物时，减少信号衰减可以变成越来越重要的问题。

由钢筋混凝土制成的建筑物也可以由于钢筋钢网和/或条而具有电磁信号的非常强烈衰减，其中信号强度可以在建筑物内部非常严重地衰减。

信号衰减的一个原因是使用所谓的选择性玻璃嵌板，也就是说，层压有导电涂层（低E）的窗户，以改进能量有效性。常规上，无线系统的信号可以通过窗户进入建筑物，但是取决于频率范围，传导涂层可以引起甚至数十分贝的衰减。除了窗户之外，电磁信号之前已经能够穿过建筑物的壁，但是今天在壁中通常使用的铝涂覆的热隔离板高效地防止信号向建筑物中的传播。电磁信号还可以通过混凝土结构中的混凝土材料和钢筋而衰减，由此当穿过这样的结构时，信号强度可能减少得过多以至于不足以用于例如在壁的另一侧上的移动电话的使用。

能量节约的窗户利用使穿透通过窗户的电磁信号衰减的窗用玻璃（glazing）。这创建了在现代建筑物内部没有牺牲无线数据率的情况下操作移动设备（诸如，移动电话或平板电脑）的挑战。信号衰减可以例如是在从20到40分贝的范围中，其可以引起移动设备（诸如移动电话、平板电脑或IoT传感器）的实际数据率的显著减小。

能量高效的窗户不是其中建筑物内部的电磁信号穿透严重衰减的仅有应用领域。所谓的智能窗户或智能玻璃可以包括诸如太阳能电池板或者电致变色表面之类的特征。太阳能电池板可以用来提供电能，其可以存储、由装置使用，或者它还可以被反馈到电力网络。另一方面，电致变色玻璃的特性（behaviour）可以利用电气、光或热量控制来修改。这样的玻璃可以例如是暗淡的或者制成完全透明，或者可以使它改变颜色。太阳能电池板和电致变色玻璃两者具有导体或半导体层，其进一步减少电磁信号通过这样的窗户的穿透。

已经进行尝试来解决此问题，例如借助于包括两个分离的天线和连接这两个天线的传递线路的无源天线系统。然而，这样的传输线路创建通过壁的冷桥。冷桥或者热桥降低壁的能量效率，但是最为重要的是，这些还可以促进壁内部的湿气凝结，并且因此导致湿气和发霉问题。当介质的热导率与其周围环境的热导率明显不同时，冷桥形成在壁结构中。穿透通过刚性聚亚安酯隔离板的钉子是冷桥的示例。