具有信道中的失真補償的無線電容性信號接收和發(fā)送的系統(tǒng)、方法和裝置(變型)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子通信系統(tǒng)的領域。更具體地，本發(fā)明涉及能夠用于在兩個相鄰的電子設備、模塊或半導體芯片等之間流數據的高速、短程、電容性無線系統(tǒng)、方法和裝置。
【背景技術】
[0002]不像傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng)，借助于電容性耦合能夠有效地實施多種電子設備或一個電子系統(tǒng)的多個塊之間的無線通信，即，在近(毫米或厘米)距離下發(fā)送模擬信號和數字信號。近來，由于具有新元件基礎的電子部件的出現(xiàn)，且這些電子部件變得更高速且更適合于在實踐上制造用于無線電容性耦合設備的電路，因此電容性耦合設備已經變得更廣泛。
[0003]電容性耦合系統(tǒng)已知為這樣的系統(tǒng)，其中只要兩個導體由非導體分隔開，信號就從一個導電元件發(fā)送到另一個導電元件。在兩個導體之間創(chuàng)建電場，施加到第一導體的電勢通過該電場可以在第二導體上被檢測到。
[0004]電容性通信系統(tǒng)作為一個整體存在，包括在集成電路之間發(fā)送數據的電容性通信系統(tǒng)。例如，專利US6916719(公布于2005年7月12日)描述了如下的裝置和方法，其包括“成對的半電容器板”，其中每個芯片上定位有一半，且模塊或襯底被用來將信號電容性地從一個芯片、模塊或襯底耦合到另一個芯片、模塊或襯底。這些系統(tǒng)的缺點是，它們通常需要公共電源和接地并且還缺少在某些情況下會導致工作頻率范圍變窄及數據錯誤的失真補償。
[0005]專利US6336031 (公布于2002年I月I日)描述了( I )發(fā)送機，該發(fā)送機包括在空間上分開的一對電極、以及發(fā)送電路系統(tǒng)，該發(fā)送電路系統(tǒng)用于改變施加在發(fā)送機的電極兩端的電壓差以根據待要發(fā)送的數據來改變由發(fā)送機生成的電勢場的空間梯度，以及(II )包括在空間上分開的一對電極和檢測準靜電勢場中的這些變化以接收已發(fā)送的數據的接收電路系統(tǒng)。
[0006]在發(fā)明專利申請US2009/0143009A1 (公布于2009年I月4日)的權利要求中所描述的另一個電容性通信系統(tǒng)，描述了:具有信號發(fā)送電極的信號發(fā)送裝置，其接收已發(fā)送的信號；以及具有信號接收電極的信號接收裝置，從該信號接收電極執(zhí)行并轉換信號，該信號接收裝置包括具有遲滯特性的比較器，以接收已發(fā)送數據為目的。上述發(fā)明的缺點是在電容性通信信道中缺少失真補償，當在數據流中發(fā)送兩行或多行“O”和“ I ”時缺少失真補償可能導致數據錯誤。
[0007]這些專利中所描述的系統(tǒng)、方法和設備的顯著缺點是，它們沒有解決使外部因素(諸如電磁干擾，導致信道中較高數量的錯誤和/或實際連接丟失)對電容性連接器且因此對系統(tǒng)操作的影響最小化的任務。
[0008]還已知用于實施信號的無線發(fā)送和接收的信號補償方法，該方法可包括信號濾波，在此情況下校正發(fā)生在電容性發(fā)送系統(tǒng)的兩側。但是在濾波發(fā)送裝置中使用濾波不僅導致部分信號預補償，而且同時導致部分信號失真，這在不穩(wěn)定的電容性連接參數(例如，在設備之間)的情況下還可能導致發(fā)送效率根據被發(fā)送的數據信號而變化。
[0009]考慮到存在的這些技術，仍需要如下改進的無線通信的系統(tǒng)、方法和裝置，其能夠在電磁干擾存在時確保高速數據發(fā)送，以及在發(fā)送期間具有較低水平的錯誤，并且不要求公共電線或接地，不需要較多的電力，包括在無線電力供應的情況下的運行。
【發(fā)明內容】
[0010]本發(fā)明的目的是在數據接收和發(fā)送期間補償電容性接收和發(fā)送信道中的失真并且減少外部因素(諸如，電磁干擾)對電容性信道的影響，從而增加電容性無線信號接收和發(fā)送的效率。
[0011]該技術效果是通過開發(fā)這樣一種系統(tǒng)實現(xiàn)的，在一個實施方案中的該系統(tǒng)(在下文中被稱為電容性信號接收和發(fā)送系統(tǒng)實施方案I)包括被配置為具有無線地發(fā)送和接收信號的能力的發(fā)送裝置和接收裝置。其中所述發(fā)送裝置包括:單信道差分信號預補償器、單信道差分信號驅動器和至少一對間隔開的發(fā)送端子。具有用于被發(fā)送的數據信號的輸入的單信道差分信號預補償器被配置為具有在輸出上生成一對準備好的信號和一對直接預補償信號和反相預補償信號的能力。具有用于一對準備好的信號的輸入和用于直接預補償信號和反相預補償信號的輸入的單信道差分信號驅動器被配置為具有在輸出上生成一對經預補償的直接信號和經預補償的反相信號的能力。至少一對間隔開的發(fā)送端子被耦合到所述信號驅動器的輸出，以產生構成一對信號一一所述經預補償的直接信號和所述經預補償的反相信號一一的相應電場。所述接收裝置包括:至少一對間隔開的接收端子和被配置為具有校正已接收的信號并且恢復數據的能力的單信道差分自適應信號校正器。一對接收端子具有檢測由發(fā)送端子創(chuàng)建的電場的能力，所述發(fā)送端子在接收端子上重現(xiàn)一對已接收的信號一一直接信號和反相信號。單信道差分自適應信號校正器被配置為具有校正已接收的信號并且恢復數據的能力，單信道差分自適應信號校正器的輸入被連接到至少一對接收端子，而該校正器還具有用于已接收的數據信號的輸出。這應滿足以下條件:所述發(fā)送裝置相對于所述接收裝置定向，以提供兩個裝置的端子的工作表面的至少部分覆蓋，且兩個裝置的端子的工作表面通過至少一種非導電媒質而彼此分開。
[0012]本發(fā)明主題的另一個實施方案(在下文中被稱為電容性信號接收和發(fā)送系統(tǒng)實施方案2)也包括被配置為具有無線地發(fā)送和接收信號的能力的發(fā)送裝置和接收裝置。其中所述發(fā)送裝置包括多信道單端信號預補償器、多信道單端信號驅動器和至少兩個間隔開的發(fā)送端子。多信道單端信號預補償器具有用于被發(fā)送的數據信號的輸入并被配置為具有在輸出上生成一個準備好的信號和至少一個預補償信號的能力。多信道單端信號驅動器具有用于一個準備好的信號的輸入和用于至少一個預補償信號的輸入，并被配置為具有在輸出上生成至少一個直接信號和一個預補償信號的能力。至少兩個間隔開的發(fā)送端子被耦合到所述信號驅動器的輸出，以創(chuàng)建代表至少一個直接信號和一個預補償信號的電場。接收裝置包括至少兩個間隔開的接收端子和多信道單端自適應信號校正器。然而，接收端子能夠檢測由發(fā)送端子創(chuàng)建的電場，所述發(fā)送端子在接收端子上重現(xiàn)至少兩個已接收的信號一一直接信號和預補償信號。多信道單端自適應信號校正器被配置為具有校正已接收的信號并恢復數據的能力，該多信道單端自適應信號校正器的輸入被連接到至少兩個接收端子，而該校正器也具有用于已接收的數據信號的輸出。這應滿足以下條件:所述發(fā)送裝置相對于所述接收裝置定向，以提供兩個裝置的端子的工作表面的至少部分覆蓋，且兩個裝置的端子的工作表面通過至少一種非導電媒質而彼此分開。
[0013]本發(fā)明主題的另一個實施方案(在下文中被稱為電容性信號接收和發(fā)送系統(tǒng)實施方案3)包括分別被配置為具有無線地發(fā)送和接收信號的能力的發(fā)送裝置和接收裝置。其中所述發(fā)送裝置包括多信道差分信號預補償器、多信道差分信號驅動器以及至少一對間隔開的發(fā)送端子。多信道差分信號預補償器具有用于被發(fā)送的數據信號的輸入，并被配置為具有在輸出上生成一對準備好的信號和至少一對直接預補償信號和反相預補償信號的能力。
[0014]多信道差分信號驅動器具有用于一對準備好的信號的輸入和具有用于至少一對預補償信號一一直接預補償信號和反相預補償信號一一的輸入，并被配置為具有在輸出上生成至少兩對信號一一直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號一一的能力。接收裝置包括至少兩對間隔開的接收端子和多信道差分自適應信號校正器。規(guī)定所述接收端子能夠檢測由發(fā)送端子創(chuàng)建的電場，所述發(fā)送端子在接收端子上重現(xiàn)至少兩對已接收的信號一一直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號。多信道差分自適應信號校正器被配置為具有校正已接收的信號并恢復數據的能力，該多信道差分自適應信號校正器的輸入被連接到至少兩對接收端子，而該多信道差分自適應信號校正器還具有用于已接收的數據信號的輸出。這應滿足以下條件:發(fā)送裝置相對于所述接收裝置被定向，以提供兩個裝置的端子的工作表面的至少部分覆蓋，且兩個裝置的端子的工作表面通過至少一種非導電媒質而彼此分開。
[0015]有利的是在上述系統(tǒng)的結構中包括一個保持器，該保持器被配置為具有將對應側的發(fā)送裝置和接收裝置固定在定向位置中的能力。
[0016]一種用于具有信道中的失真補償的無線電容性信號發(fā)送的發(fā)送裝置，該發(fā)送裝置是電容性信號接收和發(fā)送系統(tǒng)實施方案I的一部分，且該發(fā)送裝置也是本發(fā)明的一個主題(在下文中被稱作發(fā)送裝置實施方案I)包括:單信道差分信號預補償器，具有用于被發(fā)送的數據信號的輸入，所述單信道差分信號預補償器被配置為具有在輸出上生成一對準備好的信號和一對直接預補償信號和反相預補償信號的能力；單信道差分信號驅動器，具有用于一對準備好的信號的輸入和用于直接預補償信號和反相預補償信號的輸入，所述單信道差分信號驅動器被配置為具有在輸出上生成一對直接的經預補償的信號和反相的經預補償的信號的能力；至少一對間隔開的發(fā)送端子，被耦合到所述信號驅動器的輸出，以產生合適的電場，所述電場代表一對信號一一直接的經預補償的信號和反相的經預補償的信號。
[0017]一種用于具有信道中的失真補償的無線電容性信號發(fā)送的發(fā)送裝置的另一實施方案，該發(fā)送裝置是電容性信號接收和發(fā)送系統(tǒng)實施方案2的一部分，且該發(fā)送裝置也是本發(fā)明的一個主題(在下文中被稱作發(fā)送裝置實施方案2)，包括:多信道單端信號預補償器，具有用于被發(fā)送的數據信號的輸入，所述多信道單端信號預補償器被配置為具有生成一個準備好的信號和至少一個預補償信號的能力；多信道單端信號驅動器，具有用于一個準備好的信號的輸入和用于至少一個預補償信號的輸入，所述多信道單端信號驅動器被配置為具有在輸出上生成至少一個直接信號和一個預補償信號的能力；至少兩個間隔開的發(fā)送端子，被耦合到所述信號驅動器的輸出以創(chuàng)建合適的電場，所述電場代表至少一個直接信號和一個預補償信號。
[0018]一種用于具有信道中的失真補償的無線電容性信號發(fā)送的發(fā)送裝置的另一個實施方案，該發(fā)送裝置是電容性信號接收和發(fā)送系統(tǒng)實施方案3的一部分，且該發(fā)送裝置也是本發(fā)明的一個主題(在下文中被稱作發(fā)送裝置實施方案3)，包括:多信道差分信號預補償器，具有用于被發(fā)送的數據信號的輸入并被配置為具有生成一對準備好的信號和至少一對直接預補償信號和反相預補償信號的能力；多信道差分信號驅動器，具有用于一對準備好的信號的輸入和具有用于至少一對直接預補償信號和反相預補償信號的輸入，被配置為具有在輸出上生成至少兩對信號一一直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號一一的能力；至少兩對間隔開的接收端子，被連接到所述信號驅動器的輸出以創(chuàng)建合適的電場，所述電場代表至少兩對信號一一直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號。
[0019]在一些實施方案中，有利的是將以下單元包括到上述的發(fā)送端子中:用于數據輸入信號的編碼單元，和/或在將選自由直接信號、反向信號、直接預補償信號、反向預補償信號組成的組中的至少一個信號饋送到發(fā)送端子中的至少一個之前針對該至少一個信號的延遲線、和/或濾波器、和/或放大器。
[0020]還有利的是為上述的發(fā)送裝置提供以下功能，S卩，確保在發(fā)送一側上生成存在標識符信號并且確定在另一側上的接收裝置的存在標識符信號。
[0021]有利的是在上述發(fā)送裝置中包括附加元件，該附加元件選自:串行器單元、具有其它發(fā)送裝置的集合單元、具有外部系統(tǒng)的接口單元和/或協(xié)調單元、具有外部標準通信接口的接口和/或協(xié)調單元、配置為將發(fā)送裝置相對于另一側上的接收裝置固定在定向位置的保持器、或它們的任意組合。
[0022]還有利的是為上述發(fā)送裝置設置至少一個排斥凹槽，該排斥凹槽由導電媒質制成并且填充有確保部分地或完全地圍繞至少一個端子的工作表面的非導電材料。
[0023]一種用于具有信道中的失真補償的無線電容性信號發(fā)送的方法，該方法也是本發(fā)明的一個主題且該方法使用發(fā)送裝置實施方案1，包括以下步驟:在單信道差分信號預補償器的輸出上形成一對準備好的信號和直接預補償信號和反相預補償信號；將一對準備好的信號和該直接預補償信號和該反相預補償信號饋送到單信道差分信號驅動器的輸入；在單信道差分信號驅動器的輸出上形成直接的經預補償的信號和反相的經預補償的信號；將直接的經預補償的信號和反相的經預補償的信號饋送到至少一對間隔開的發(fā)送端子，所述發(fā)送端子創(chuàng)建代表所述直接的經預補償的信號和反相的經預補償的信號的電場。
[0024]另一種用于具有信道中的失真補償的無線電容性信號發(fā)送的方法，該方法也是本發(fā)明的一個主題，該方法使用發(fā)送裝置實施方案2，且包括以下步驟:在信號的多信道單端預補償器的輸出上形成一個準備好的信號和一個預補償信號；將一個準備好的信號和一個預補償信號饋送到多信道單端信號驅動器的輸入；在信號驅動器的輸出上形成至少一個直接信號和一個預補償信號；將至少一個直接信號和一個預補償信號饋送到至少兩個間隔開的發(fā)送端子，所述發(fā)送端子創(chuàng)建代表直接信號和預補償信號的電場。
[0025]另一種用于具有信道中的失真補償的無線電容性信號發(fā)送的方法，該方法也是本發(fā)明的一個主題，該方法使用發(fā)送裝置實施方案3，且包括以下步驟:在信號的多信道差分預補償器的輸出上形成一對準備好的信號以及直接預補償信號和反相預補償信號；將一對準備好的信號和該直接預補償信號和該反相預補償信號饋送到多信道差分信號驅動器的輸入；形成至少兩對信號一一直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號；將至少兩對信號一一直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號一一饋送到至少兩對間隔開的發(fā)送端子，所述發(fā)送端子創(chuàng)建代表直接信號和反相信號以及直接預補償信號和反相預補償信號的電場。
[0026]有利的是為上述方法提供將發(fā)送裝置和無線電容性信號發(fā)送的另一側上的相應接收裝置相對于彼此固定在定向位置中。
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