CN1639940B - 用于提供电源和数据的单导线自参考电路 - Google Patents

Abstract

一种电路，包括第一信号源，用于提供交流电场，与用于通过传输导体提供交流电场的第一信号源相连的定向电路，没有设置从定向电路返回到提供交流电场的第一信号源的返回路径。定向电路是环形电路，包括一个或多个使该环形电路中的电流不对称流动的电路元件；定向电路不具有到大地或电池地的连续导电路径，由此定向电路响应在相对较高的电势输出和相对较低的电势输出之间自参考的交流电场，产生DC电势。与定向电路相连的一个或多个负载，所述一个或多个负载也不具有到大地或电池地的连续导电路径。所述负载没有配备到大地或电池地的连续导电路径。

Description

用于提供电源和数据的单导线自参考电路

技术领域

一般地，本发明涉及电子领域，更具体地，涉及以相对低的功率和相对低的频率提供电源或数据传输的电路和方法。

背景技术

本发明延续了Nikola Tesla和Stanislav以及Konstantin Avramenko的发明的思路。即使在操作电动机时，也可以通过单导线来传送电源。对于电灯领域，还可以无需任何导线来传送电源。

自参考单导线方法和设备处于领先地步。对于低功率电灯应用和信号应用，使用单个导线作为参考电压而无需引入分散已有的能量的对象是有益的。利用保护集成电路和低功率电子设备的预防措施，当能量和误差预算比较重要时，可以设计有效的系统。越来越多地使用了手持设备和其它无绳的便携式电子系统。通过减少这些系统内部的连接的数目，可以实现更有效的设计。甚至可以设想设计没有电池的便携式系统。

单导线电子传输是由电流的转移引起的。物质和电磁真空中的偶极能够在纵向的交流电场中来回地移动。沿着电场的方向移动的正电荷与沿着反方向移动的负电荷产生相等的电流。从左到右来讲，不必形成电荷的网状转移以得到电流。无需返回路径。

也不存在将所有电荷返回到公用集中处(common dump)的基本需要。必须注意，不能产生破坏主要电路的稳定性的强电场，但之后，无需将所有电荷返回类似接地的大蓄积器。对于便携式设备这样做较好，否则将不可能进行构造。为了执行所需的所有任务，在主要物质中设置实偶极，或在电磁真空中设置虚偶极就足够了。一旦满足了功能，设备就能够返回到当处理开始时的状态。

发明内容

本发明的5个主要组成部分是：

1.循环/对称中断/偶极

2.充电和放电之间的时间常数的差别

3.DC偏置

4.频率/电压依存关系

5.开放系统/利用外部电磁能量

附图说明

图1示出了本发明的优选实施例的示意图；

图2示出了本发明的优选实施例的示意图；

图3示出了本发明的优选实施例的示意图；

图4示出了本发明的优选实施例的示意图；

图5示出了本发明的优选实施例的示意图；

图6示出了本发明的优选实施例的示意图；

图7示出了本发明的优选实施例的示意图；

图8示出了本发明的优选实施例的示意图；

图9示出了本发明的优选实施例的示意图；以及

图10示出了本发明的优选实施例的示意图。

具体实施方式

图1公开了根据本发明的优选电路10。电路10包括第一信号源，用于提供交流电场。该信号源可以是例如图1的发生器12的标准AC信号发生器。如图1所示，该发生器12可以相对于地产生其信号。电路10还公开了通过传输导体16与发生器12相连的定向电路14。根据本发明，导体16可以是双绞线束或单个导线等的任意形式的传统导电路径。关键点在于传输导体16向定向电路14提供了单一的传输路径。对于本发明，重要的是没有设置从定向电路16返回到发生器12的导电返回路径这一事实。

广义上讲，定向电路14是环形电路，包括一个或多个使该环形电路中的电流不对称流动的电路元件。仍然重要的是，定向电路14不具有到大地或电池地的连续导电路径。同样地，如图1所示，定向电路14响应交流电场，增大了例如电阻器R1的负载两端的DC电势。该DC电势并不以地作为参考，而仅参考由环路中的电流流动(见图2)在负载(图1中的电阻器R1)两端产生的电势差。因此，DC电势是自参考的。至于连接了电阻器R1，电路10将其表现为在20处的相对较高的DC电势输出和在22处的相对较低的电势输出。

图2公开了其中将负载表示为一般性负载24(而不是电阻器R1)的电路10，以便示出在利用电路10的DC电势的任意一般性负载中的电流流动的循环路径(由箭头表示)。

图1和2公开了与定向电路14相连的负载不具有到大地或电池地的连续导电路径。还公开了定向电路14具有使该环形电路中的电流不对称流动的电路元件。在所公开的优选实施例中，这些电路元件是二极管D1和D2。然而，认为多种其它电路元件也能够提供相同的功能性，具体地，具有“pn”结的半导体、驻极体、等离子体，或其组合等。

优选地，电路10用于其中传输线路可以最多100到100,000码长的远程通信。优选地，电路10还可以用于如图3所公开的TTL逻辑应用中，图3示出了由电路10供电的标准TTL逻辑输出电路26。在该应用中，DC电压的必要范围从0V到+/-5V。

每个图1-3公开了定向电路14包括第一和第二二极管D1和D2，其中具有阳极的D1和具有阴极的D2共同与传输导体16相连。第一二极管D1的阴极与负载20的相对电压较高的一侧相连，而第二二极管的阳极与负载的相对电压较低的一侧相连，从而在二极管和负载之间形成了环形电路。

图4公开了根据本发明的具有发生器26和定向电路28的电路24，包括第一和第二发光二极管(LED)，第一LED 1具有阳极，而第二LED 2具有阴极，所述阴极和阳极从发生器26与导体30共同相连。第一LED1的阴极与负载36的相对电压较高的一侧32相连，而第二LED 2的阳极与负载36的相对电压较低的一侧34相连，从而在LED1和2之间形成了环形电路28。在此实施例中，配置负载，从而使LED产生的流明最优。例如LED 1，2。

图5公开了根据本发明的电路38。在此实施例中，发生器40在传输导体40上产生交流电场。导体41与定向电路42相连，定向电路42具有引起对交流电场和电流不对称响应的电路元件。具体地，电路42包括三个LED 1、2和3，对其进行配置，以提供根据箭头方向(见图5)的循环。在此实施例中，所有三个LED1-3均提供光线作为输出，可以将其认为是负载。这示出了在这里根据本发明所公开的多种定向电路中的元件设置的相对的本质。如果需要光线，则可以认为每个二极管都是负载和引起不对称电流流动的电路元件。例如，图6公开了相同的电路38，其中只是利用二极管D1和D2替换了LED1和3。在此电路中，由LED 2所发射的光的优化是所考虑的重点，而二极管1，2向AC发生器信号提供了定向性和DC偏置，以下将更详细地进行公开。

图7公开了具有AC发生器44的电路42，AC发生器44将交流电场感应到传输导体46上，传输导体与具有LED 1-3的第一定向电路48相连。充当电路48的负载的LED 2向包括LED4-6的另一个定向电路54在点50处提供相对高的DC电势，并且在点52处提供相对较低的DC电势。对于另一个定向电路56和LED 7-9重复以上情况。此外，电路元件LED 1-9以产生光线的形式提供定向性并用作负载。根据本发明的另一方面，电路42公开了定向电路48、52和56的多路复用的可能性。

图8公开了电路58，以演示本发明的另一方面，具体是当使用该电路时的数据或信息的传输。因此，由天线60或信号发生器61提供交流电场(与这里所公开的任意实施例相同)。将交流信号源加到传输导体62上。定向电路64包括负载66和两个二极管D1和D2。电路58公开了定向DC电流和利用图8中的“AC+DC”所表示的AC加DC电流和电势。该DC加AC分量对于来自发生器60、61的信息或数据信号的传输是非常重要的。

具体地，图9公开了电路68，包括信号发生器70、传输导体72和定向电路74。定向电路具有不对称二极管元件D1、D2和负载R1。在这里所公开的这个和其它实施例中(见图8)，构造定向电路74，以使DC电平在传输导体72上随着AC信号而产生，从而向信号提供偏置。当信号没有接地时，该偏置有利于该信号。确信这可以防止将系统中的噪声添加到线路72上，作为参考地的第二交流电场。因此，按照相同比例将噪声添加到DC电平上，而不是信号电平上。

此外，如图9所示，设置了输出76，将AC信号从传输线72发送到检测取决于DC电平的信号的信息或数据信号接收机78。例如传统的接收机能够容易地区分和处理DC电平。应当理解，信号接收机78可以是任意传统类型的TTL逻辑设备、调制解调器或远程通信接收机，并且当不将其与大地、电池地、电流汇点、电荷收集器(与在本公开中所公开的工作负载的情况相同)相连时，确信能够利用本发明的系统很好地对其进行操作。

根据另一个实施例，图10公开了另一个信息或数据通信电路80。电路80包括信号发生器82、传输导体84、定向电路86、数据接收机88和接地开关90。在此实施例中，定向电路86将针对接收机88的DC电源和数据信号通过连接于接收机输入和位于导体84和定向电路之间的公共连接之间的输出92，提供给二极管D1的阳极和D2的阴极。同时，由D1的输出和D2的输入之间的电势差对接收机提供电源。在此实施例中，根据本发明的另一方面设置了电阻器R1，以根据需要调节或选择在线路92处具有的相对于AC数据信号的DC偏置的电平。

根据本发明的另一方面，设置了接地开关90，用于向例如在图10中公开的地电路的电路提供非连续的连接，以分散电路80中过多的电荷或电势蓄积。设想根据时序(例如预先选择的时钟脉冲)标准或通过电路80中产生的不需要的DC电平的传感器(未示出)来激活开关90。一旦使用，电路90会将过多的能量分散到地、地平面、电容器、电池地等。

最后，图11公开了电路92，其中定向电路94-100通过公共总线导体102相连，从而从发生器104提供了如上所述的DC电源和信号。

Claims (15)

1.一种电路，包括：

天线，用于接收无线传输的交变电磁场；

通过传输导体与天线相连的定向电路，所述定向电路是环形电路，包括一个或多个使该环形电路中的电流不对称流动的电路元件；由此所述定向电路响应经由天线接收的交变电磁场来产生电势，所述电势在第一DC电势输出和第二DC电势输出之间自参考，第一DC电势输出和第二DC电势输出具有彼此之间的DC电势差；所述定向电路不具有返回天线的单独DC返回路径导体，也不具有到大地的物理导电路径；以及

在第一和第二DC电势输出两端连接的一个或多个负载，由于第一和第二DC电势之间的差值，所述一个或多个负载从定向电路至少汲取整流的交流电流，所述一个或多个负载也不具有到大地的连续DC导电路径，

其中，所述天线未与无线传输的交变电磁场的信号源物理连接，所述天线能够在远离传输的交变电磁场的信号源的位置接收无线传输的交变电磁场。

2.根据权利要求1所述电路，其特征在于从由具有“pn”结的半导体、驻极体、等离子体或其组合组成的组中选择使定向电路中的电流不对称流动的电路元件。

3.根据权利要求1所述电路，其特征在于所述一个或多个负载配备有到用于分散静电荷、其它高电压或高电荷条件的电路的不连续连接。

4.根据权利要求1所述电路，其特征在于定向电路包括第一和第二二极管，第一二极管具有阳极且第二二极管具有阴极，共同与所述传输导体相连，第一二极管的阴极与负载的相对电压较高的一侧相连，而第二二极管的阳极与负载的相对电压较低的一侧相连，从而在二极管和负载之间形成了环形电路。

5.根据权利要求1所述电路，其特征在于定向电路包括第一和第 二发光二极管LED，第一LED具有阳极，而第二LED具有阴极，所述阴极和阳极共同与所述传输导体相连，第一LED的阴极与负载的相对电压较高的一侧相连，而第二LED的阳极与负载的相对电压较低的一侧相连，从而在第一和第二LED和负载之间形成了环形电路。

6.根据权利要求1所述电路，其特征在于所述定向电路被配置为允许在传输导体上增加DC电压电平。

7.根据权利要求1所述电路，其特征在于：

所述定向电路被构造为允许在传输导体上增加DC电压电平；

所述交变电磁场的信号源被配置为提供信息或数据信号，所述信号用于传输导体上的DC电压；以及

所述定向电路包括用于信息或数据信号的输出，所述输出位于传输导体和定向电路的公共节点处。

8.根据权利要求1所述电路，其特征在于：所述电路被配置为在传输导体上接受交流电场的第二信号源。

9.根据权利要求8所述电路，其特征在于从包括以下组件的组中选择交流电场的第二信号源：从与电路相连的设备中辐射的多余能量，来自环境的能量，或其组合。

10.根据权利要求9所述电路，其特征在于来自环境的能量包括噪声。

11.根据权利要求8所述电路，其特征在于：所述电路被配置为接受交流电场的第二信号源，从包括以下组件的组中选择交流电场的第二信号源：数据信号；从与电路相连的设备中辐射的多余能量；环境能量；第二信息或数据信号；以及

所述定向电路和传输导体被配置为使交流电场的第二信号源也用于在传输导体上增加的DC电压电平。

12.根据权利要求11所述电路，其特征在于环境能量包括噪声。

13.根据权利要求1所述电路，其特征在于一个或多个负载包括在定向电路中配置的发光二极管LED，用于发光。

14.根据权利要求8所述电路，其特征在于所述一个或多个负载配备有到用于分散静电荷、其它高电压或高电荷条件的电路的不连续连 接。

15.根据权利要求2所述电路，其特征在于所述半导体是二极管。 

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