[发明专利]用于生成和传输ULF/VLF信号的系统和方法

说明书

用于生成和传输ULF/VLF信号的系统和方法。一种用于生成和传输ULF/VLF信号的系统包括以阵列排列的多个MEMS发射器设备。每个发射器设备包括第一接地平面；梁，通过锚耦合到第一接地平面，使得梁在第一接地平面之上延伸并与第一接地平面间隔开；驻极体，耦合到梁并与第一接地平面间隔开；电偏压驱动器，耦合到梁以在梁上产生应力；和第二接地平面，在梁上方间隔开。该系统还包括振动驱动级，可操作地耦合到每个发射器设备。振动驱动级同步地驱动每个发射器设备，使得每个驻极体在相对于第一和第二接地平面基本上垂直的方向上振动。每个驻极体也以基本上相同的调制频率振动，以生成和传输ULF/VLF信号。

背景技术

从300 Hz至3 kHz变动的超低频（ULF）信号可以穿透诸如水、金属、土壤、岩石和建筑材料之类的传导介质穿透达数百米。由于这些材料中的相对大的趋肤深度（skindepth），其随着载波频率减少而增长，穿透是可能的。从3 kHz至30 kHz变动的甚低频（VLF）信号通常用于长距离通信，诸如在基站和位于世界另一边的潜艇之间。

在防务团体（defense community）中存在对于用于水下、地下和其他通信的便携式ULF/VLF发射器的大量兴趣。目前的ULF技术中采用了重达数百磅同时消耗数百千瓦的大电磁线圈，这使得它们不可能用于便携式部署。

由于长波长和独特的应用，在ULF/VLF频带中的设备小型化和集成中几乎没有进步。因此，仍然没有可用的便携式ULF/VLF发射器。对于许多防务应用，在水下、地下或通过洞壁的通信能力是非常感兴趣的。

发明内容

公开了一种用于生成和传输ULF或VLF信号的系统。该系统包括布置在设备阵列中的多个MEMS发射器设备。MEMS发射器设备中的每个包括第一接地平面（ground plane）；具有近端和远端的梁，其中梁的近端通过锚（anchor）耦合到第一接地平面，使得梁在第一接地平面之上延伸并与第一接地平面间隔开；驻极体，耦合到梁的远端并与第一接地平面间隔开；电偏压驱动器（bias drive），耦合到梁并且被配置为在梁上产生应力；和第二接地平面，在梁上方间隔开。该系统还包括振动驱动级，可操作地耦合到每个MEMS发射器设备。振动驱动级被配置为同步地驱动每个MEMS发射器设备，使得每个驻极体在相对于第一和第二接地平面基本上垂直的方向上振动。每个驻极体也以基本上相同的调制频率振动，以生成和传输ULF或VLF信号。

附图说明

参照附图根据以下描述，本发明的特征对于本领域技术人员而言将变得清楚。应当理解，附图仅描绘了典型的实施例并且因此不应认为是对范围的限制，将通过附图的使用以附加的特征和细节来描述本发明，在附图中：

图1是根据一个实施例的单个ULF/VLF发射器设备的横截面图；

图2是根据一个实现的ULF/VLF发射器阵列的平面图；

图3是根据一个实施例的ULF/VLF发射器阵列封装的横截面图，其中，振动驱动机构集成在封装内；

图4是根据另一实施例的ULF/VLF发射器阵列系统的透视图，其中实现了外部振动驱动级用于驱动多个发射器阵列封装；和

图5是根据另外的实施例的单个ULF/VLF发射器设备的横截面图，该单个ULF/VLF发射器设备利用集成的压电频率调谐来执行ULF/VLF信号调制。

具体实施方式

在以下详细描述中，足够详细地描述了实施例，以使本领域技术人员能够实践本发明。应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以利用其他实施例。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义。