CN101960404A - 使用来自先前操作的残余电压来建立用于后续操作的偏压的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种针对低工作周期应用改进接收器的功率效率的系统及方法。在一个方面中，所述接收器包括低噪声放大器(LNA)，所述LNA能够以相对快速的方式被启用以便在需要时将传入信号放大，且接着被停用以将所述LNA设置为低功率消耗模式。确切地说，所述LNA包括一对互补装置及一启用电路，所述启用电路适于快速地使所述互补装置传导大体上相同的电流。在另一方面中，提供偏压产生设备，其使用来自先前操作的残余电压来建立用于所述LNA的当前偏压。确切地说，所述设备包括控制器，所述控制器适于基于施加到固定电容器的残余电压而将可调整电容器调谐到一电容，且将所述电容器耦合在一起以建立所述偏压。

Description

使用来自先前操作的残余电压来建立用于后续操作的偏压的系统及方法
技术领域
本发明大体上涉及通信系统，且更具体地说，涉及针对低工作周期应用改进接收器的功率效率的系统及方法。
背景技术
以有限电源(例如，电池)操作的通信装置通常使用在消耗相对较少量的功率的同时提供期望功能性的技术。一种已获得普及的技术涉及使用脉冲调制技术接收信号。此技术通常包括使用低工作周期脉冲接收信息且在不接收脉冲的时间期间以低功率模式操作。因此，在这些装置中，功率效率通常优于使接收器连续操作的通信装置。
为了使此类型的接收技术有效，形成接收器的装置中的一者或一者以上应被迅速启用并达到一充分的操作状态，使得接收器可有效地处理传入的低工作周期脉冲。此将允许接收器在较长时间段内保持在较低功率消耗模式，且在处理传入脉冲所需的时间内处于较高功率消耗模式。另外，应将在所述一个或一个以上接收装置已处理脉冲之后留下的任何残余电位能加以利用，以更好地改进接收器的功率效率。
发明内容
本发明的一方面涉及一种设备，其包含：放大器，其包括具有耦合在一起的输入端及耦合在一起的输出端的第一互补装置及第二互补装置；及启用电路，其位于所述互补装置的输入端与输出端之间，其中所述启用电路适于在放大器启用时使所述互补装置传导大体上相同的电流。在另一方面中，所述启动电路进一步适于在放大器停用时在所述互补装置的输入端或输出端处建立规定电压。一方面可包含技术方案的至少一个要素。
在另一方面中，所述启用电路适于响应于控制信号来启用及停用放大器。所述启用电路可进一步经配置以在规定时间常数内启用所述放大器。另外，所述启用电路可适于将电荷添加到所述互补装置的输入端或将电荷从所述互补装置的输入端移除，以使所述互补装置传导大体上相同的电流。所述互补装置可包含p沟道场效应晶体管(FET)及n沟道FET。所述设备可用作为接收器的一部分，其适于将具有大约20％或以上的分数频谱、大约500MHz或以上的频谱、或大约20％或以上的分数频谱及大约500MHz或以上的频谱的输入信号放大。
在又一方面中，本发明涉及一种用于产生或设置用于一个或一个以上组件的偏压的设备。确切地说，所述设备包含第一电容性元件及第二电容性元件以及控制器，所述控制器适于基于所述第一电容性元件上的第一电压而将所述第二电容性元件调谐到一电容，且将经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以建立所述第一电容性元件上的偏压。所述控制器可进一步适于将所述第一电压的源耦合到所述第一电容性元件。所述控制器进一步适于响应于第一定时信号而将所述第一电压源耦合到所述第一电容性元件，且适于响应于第二定时信号将经调谐的第二电容性元件耦合到所述第一电容性元件。
当结合随附图式考虑时，本发明的其它方面、优点及新颖特征将从以下对本发明的详细描述变得显而易见。
附图说明
图1说明根据本发明的一方面的用于低工作周期应用的示范性接收器的框图。
图2说明根据本发明的另一方面的由示范性接收器产生及/或处理的示范性信号的时序图。
图3说明根据本发明的另一方面的包括示范性启用电路的示范性低噪声放大器(LNA)的示意图。
图4说明根据本发明的另一方面的包括示范性启用电路的另一示范性低噪声放大器(LNA)的示意图。
图5说明根据本发明的另一方面的示范性偏压设置电路的示意图。
图6说明根据本发明的另一方面的由示范性偏压设置电路产生及/或处理的示范性信号的时序图。
图7说明根据本发明的另一方面的示范性通信装置的框图。
图8说明根据本发明的另一方面的另一示范性通信装置的框图。
图9A到图9D说明根据本发明的另一方面的各种脉冲调制技术的时序图。
图10说明根据本发明的另一方面的经由各种信道来相互通信的各种通信装置的框图。
图11说明根据本发明的另一方面的示范性设备的框图。
具体实施方式
以下描述本发明的各种方面。显然，本文中的教示可以各种形式实施，且本文中揭示的任何特定结构、功能或两者只是代表性的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本文中所揭示的一方面可独立于任何其它方面而实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目的方面来实施一设备或实践一方法。另外，可使用除本文中所阐述的方面中的一者或一者以上以外或不同于本文中所阐述的方面中的一者或一者以上的其它结构、功能性或结构及功能性来实施此设备或实践此方法。
作为上述概念中的一些的实例，在一些方面中，本发明涉及一种针对低工作周期应用改进接收器的功率效率的系统及方法。在一个方面中，所述接收器包括低噪声放大器(LNA)，LNA能够以相对迅速的方式被启用以便将传入数据脉冲放大，且接着被停用以将LNA设置于低功率消耗模式。确切地说，LNA包括一对互补装置及一启用电路，所述启用电路适于迅速地使所述互补装置传导大体上相同的电流。在另一方面中，提供偏压产生设备，其使用来自先前操作的残余电压来建立用于LNA的当前偏压。确切地说，所述设备包括控制器，所述控制器适于基于残余电压将可调整电容器调谐到一电容，且将所述电容器耦合在一起以形成用于LNA的偏压。
图1说明根据本发明的一方面的用于低工作周期应用的示范性接收器100的框图。总而言之，接收器100包括用于低噪声放大器(LNA)的启用电路，所述启用电路经配置而以相对快速的方式启用LNA使得所述LNA能够将传入脉冲放大，且以相对快速的方式停用所述LNA使得所述LNA可再次处于低功率消耗模式。另外，接收器100包括偏压设置电路，其利用所述LNA的先前操作留下的残余电荷或电压来建立用于所述LNA的后续操作的偏压。这些特征帮助改进接收器100的功率效率。
确切地说，接收器100包含定时产生器102、偏压设置电路104及LNA 106(其包括用于所述LNA的启用电路)。LNA 106接收并放大输入信号以产生输出信号。所述输入信号可配置为一个或一个以上低工作周期脉冲。LNA 106内部包括启用电路，所述启用电路经配置而以相对快速的方式启用所述LNA使得所述LNA能够将输入信号脉冲放大，且以相对快速的方式停用所述LNA使得所述LNA可处于低功率消耗模式。一般来说，启用电路可为任何激活一装置(例如LNA)以便使所述装置能够处理输入信号的电路。
偏压设置电路104经配置以通过利用储存在外部电容器C中的从LNA 106的先前操作剩下的残余电压或电荷来设置用于LNA 106的偏压Vdd_Lna。如以下较详细论述，定时产生器102通过使用相应BIAS VOLTAGE ENABLE AND LNA ENABLE(偏压启用及LNA启用)信号而使偏压Vdd_Lna的设置与LNA 106的启用及停用协调。
图2说明根据本发明的另一方面的由示范性接收器100产生及/或处理的示范性信号的时序图。根据所述时序图，定时产生器102首先断言BIAS VOLTAGE ENABLE信号以使偏压设置电路104设置用于LNA 106的偏压Vdd_Lna。如果LNA 106先前未操作，则外部电容器C上可不存在残余电压。因此，偏压设置电路104将从零(0)伏特起设置LNA偏压Vdd_Lna。在偏压Vdd_Lna已建立之后，可在断言LNA ENABLE信号之前将BIAS VOLTAGE ENABLE信号解除断言。然而，应了解，如稍后将较详细论述，可继续在用于LNA 106的整个接收窗中断言BIAS VOLTAGE ENABLE信号。
在设置了LNA偏压Vdd_Lna之后，定时产生器102断言LNA ENABLE信号以用相对快速的方式启用LNA 106，以便适当地将传入的信号脉冲放大。定时产生器102在足够时间内继续断言LNA ENABLE信号以形成一接收窗或时间间隔，在所述接收窗或时间间隔中将接收输入信号脉冲。如此实例中所示，在第一接收窗中相对较早地接收输入信号脉冲，所述第一接收窗可以特定方式(例如，逻辑高)来解译。在接收窗之后，定时产生器102停止断言BIAS VOLTAGE ENABLE信号及LNA ENABLE信号以停用LNA 106且使其处于低功率消耗模式。以此方式，接收器100通过在预期无输入信号时使LNA 106以相对低功率模式操作及在预期有输入信号时使所述LNA以相对高功率模式操作而以功率有效方式操作。
当到了下一接收周期的时间时，定时产生器102再次断言BIAS VOLTAGE ENABLE信号以使偏压设置电路104设置LNA偏压Vdd_Lna。因为在此实例中LNA 106已操作，所以外部电容器C上可存在某一残余电压，电压设置电路104使用所述残余电压来设置用于LNA 106的后续操作的LNA偏压Vdd_Lna。此外，以此方式，通过利用可能从先前操作留下的残余电位能将功率供应到LNA 106而使接收器100以功率有效方式操作。按照先前接收周期，定时产生器102接着断言LNA ENABLE信号而以相对快速的方式启用LNA 106，以便适当地将传入的信号脉冲放大。在此实例中，在第二接收窗中相对稍后地接收输入信号脉冲，所述第二接收窗可以另一特定方式(例如，逻辑低)来解译。
图3说明根据本发明的另一方面的包括示范性启用电路的示范性低噪声放大器(LNA)300的示意图。LNA 300可为先前所论述的LNA 106的一个实例。确切地说，LNA 300包含一对p沟道场效应晶体管(FET)M1及M2、一对n沟道FET M3及M4及一对电阻器R1及R2。p沟道FET M1及M2的源极适于接收偏压Vdd_Lna。FET M1及M4的栅极适于接收先前所论述的LNA ENABLE信号。
FET M2及M3的栅极适于接收输入信号。在FET M3及M2的漏极处产生输出信号。FET M1的漏极电耦合到输入信号端子(及FET M2及M3的栅极)。电阻器R1电耦合在FET M4的源极与输入信号端子(FET M2及M3的栅极)之间。电阻器R2电耦合在FET M4的漏极与输出信号端子(FET M2及M3的漏极)之间。FET M3的源极电耦合到Vss电位，其可处于接地电位或一比Vdd_Lna负的电位。
在操作中，当LNA ENABLE信号处于低逻辑电平时，LNA 300处于低功率消耗模式。FET M1的栅极上的低逻辑电平使FET M1接通。此将电压Vdd_LNA施加到FET M2及M3的栅极。此电压又使FET M2断开且使FET M3接通。另外，施加到FET M4的栅极的LNA ENABLE信号的低逻辑电平使FET M4断开。因此，在低功率消耗模式下，LNA 300的输出信号端子由于FET M3的接通及FET M2的断开而大约处于Vss电位。输入信号端子由于FET M1的接通而大体上处于Vdd_Lna电位，且由于FET M4的断开而大体上与输出信号端子隔离。
当LNAENABLE信号从低逻辑电平过渡到高逻辑电平时，FET M1断开且FET M4接通。因为在LNA ENABLE信号过渡到高逻辑电平之前，输入信号端子上的电压大体上处于Vdd_Lna且FET M3接通，所以FET M4的接通使电荷从输入信号端子经由电阻器R1、FET M4的源极及漏极、电阻器R2及FET M3的源极及漏极而流到Vss。此使输入信号端子上的电压下降，因此使FET M2传导较多电流而FET M3传导较少电流。
输入信号端子上的电压下降，直到其在由FET M2及M3传导的电流中达到大致平衡为止。在平衡状态下，输入信号端子(例如，FET M2及M3的栅极)处的电压大约为Vdd_Lna/2。当此发生时，FET M2及M3两者均偏压于大体上相同的线性区域，且FET M2及M3作为互补的推挽式(push-pull)装置操作以将输入信号放大以便产生输出信号。在LNA ENABLE信号过渡到高逻辑电平时的FET M2及M3的自偏压在相对较小的所定义的时间间隔内发生，进而允许迅速地设置LNA 300以在需要时将输入信号放大。如上所论述，一旦输入信号已经处理，便将LNA ENABLE信号设置为低逻辑电平以使LNA 300再次处于低功率消耗模式。
图4说明根据本发明的另一方面的包括示范性启用电路的另一示范性低噪声放大器(LNA)400的示意图。LNA 400可为先前所论述的LNA 106的另一实例。确切地说，LNA 400包含一p沟道FET M2，三(3)个n沟道FET M1、M3及M4，一对电阻器R1及R2，及一对反相器I1及I2。p沟道FET M2的源极适于接收偏压Vdd_Lna。反相器I1的输入端适于接收先前所论述的LNA ENABLE信号。
FET M2及M3的栅极适于接收输入信号。在FET M2及M3的漏极处产生输出信号。FET M1的漏极电耦合到输入信号端子(FET M2及M3的栅极)。电阻器R1电耦合在FET M4的源极与输入信号端子(FET M2及M3的栅极)之间。电阻器R2电耦合在FET M4的漏极与输出信号端子(FET M2及M3的漏极)之间。FET M1及M3的源极电耦合到Vss，其可处于接地电位或比Vdd_Lna更负的电位。反相器I1的输出端电耦合到FET M1的栅极及反相器I2的输入端。反相器I2的输出端电耦合到FET M4的栅极。
在操作中，当LNA ENABLE信号处于低逻辑电平时，LNA 400处于低功率消耗模式。反相器I1使所述低逻辑电平反相以产生高逻辑电平。所述高逻辑电平使FET M3接通，借此将Vss电位接地到或施加到输入信号端子(FET M2及M3的栅极)。FET M2及M3的栅极处的接地或Vss电位使FET M2接通且使FET M3断开。反相器I2使反相器I1的输出端处的高逻辑电平反相以在FET M4的栅极处产生低逻辑电平。此低逻辑电平使FET M4断开，借此将输出信号端子与输入信号端子隔离。在低功率模式下，输出信号端子处的电压大约为Vdd_Lna，且LNA 300几乎不汲取电流，因为FET M1及M3两者均断开。
当LNA ENABLE从所述低逻辑电平过渡到高逻辑电平时，反相器I1产生低逻辑电平，借此断开FET M1。反相器I2又使反相器I1的输出端处的低逻辑电平反相以产生高逻辑电平，借此接通FET M4。因为在LNA ENABLE信号过渡到高逻辑电平之前，输出信号端子处的电压大约为Vdd_Lna，所以FET M4的接通使电荷从输出信号端子流到输入信号端子，借此使输入信号端子处的电压上升。
输入信号端子上的电压上升，直到其在由FET M2及M3传导的电流中产生大致平衡为止。在此平衡状态下，输入信号端子(FET M2及M3的栅极)处的电压大约为Vdd_Lna/2。当此发生时，FET M2及M3两者均偏压于大体上相同的线性区域，且FETM2及M3作为互补的推挽式装置操作以将输入信号放大，以便产生输出信号。当LNA ENABLE信号过渡到高逻辑电平时的FET M2及M3的自偏压在相对较小的所定义的时间间隔内发生，进而允许迅速地启用LNA400以在需要时将输入信号放大。如上所论述，一旦输入信号已经处理，便将LNA ENABLE信号设置为低逻辑电平以使LNA400再次处于低功率消耗模式。
图5说明根据本发明的另一方面的示范性偏压设置电路500的示意图。偏压设置电路500可为先前所论述的偏压设置电路104的一个实例。偏压设置电路500设置用于LNA的偏压Vdd_Lna。如先前所论述，如果在LNA的操作后外部电容器上存在某一残余电压，则偏压设置电路500使用所述残余电压来建立用于LNA的下一操作周期的Vdd_Lna。以此方式，偏压设置电路500改进LNA或并入有LNA的接收器的功率效率。
确切地说，偏压设置电路500包含控制器502、可调谐电容器506、芯片外电容器C及一对FET T1及T2。控制器502包括用以从定时产生器102接收BIAS VOLTAGE ENABLE信号的输入端。控制器502进一步包括用以接收电压Vdd_Chip、Vdd_Lna及Vss的输入端，Vss可为接地电位。控制器502进一步包括用以产生可调谐电容器506上的电压Vdd_Boost及用于FET T1及T2的栅极的相应控制信号的输出端。电压Vdd_Boost可比电压Vdd_Chip高或低。控制器502还包括用以产生用于可调谐电容器506的调谐字的输出端。
FET T1的源极适于接收电压Vdd_Chip。FET T1的漏极电耦合到外部电容器C的一末端及FET T2的漏极。在FET T1的漏极处产生用于LNA的偏压Vdd_Lna。电容器C的另一末端电耦合到Vss电位，如先前所论述，所述电位可处于接地电位。FET T2的源极电耦合到Vdd_Boost轨道及可调谐电容器506的一末端。可调谐电容器506的另一末端电耦合到Vss。将如下解释偏压设置电路500的操作。
图6说明根据本发明的另一方面的由示范性偏压设置电路500产生及/或处理的示范性信号的时序图。在LNA的初次操作之前，Vdd_Lna处的电压可表示为V0，其可处于零(0)伏特。控制器502基于当前电压Vdd_Lna(其在此实例中为V0)产生用于可调谐电容器506的调谐字及电压Vdd_Boost。实质上，控制器502将电压V0与参考电压比较以便为可调谐电容器506选择适当电容及电压Vdd_Boost。因为在此实例中电压V0可相对较小(例如，约0伏特)，所以控制器502将可调谐电容器506调谐到相对高的电容且产生相对高的电压Vdd_Boost，使得其能够将需要的电荷转移到外部电容器C，使得规定的Vdd_Lna电压得以建立。
响应于从定时产生器102接收的BIAS VOLTAGE ENABLE信号，控制器502将一脉冲发送到FET T1的栅极。此暂时接通FET T1以将Vdd_Chip施加到电容器C。作为响应，电压Vdd_Lna从V0上升到V11。接着，控制器502将一脉冲发送到FET T2的栅极。此暂时接通FET T2以将电荷从可调谐电容器506转移到外部电容器C。作为响应，电压Vdd_Lna从V11上升到V12(LNA的规定偏压)。接着在一时间段内断言LNA ENABLE信号以启用LNA以形成用于输入信号脉冲的接收窗。虽然在此实例中FET T2仅在足以将需要的电荷从可调谐电容器506转移到外部电容器C的时间内接通，但应了解，FET T2可在LNA启用的时间内接通。如时序图中所示，在LNA的操作期间，电压Vdd_Lna从V12下降到V13。
在第二操作周期中，控制器502基于当前电压Vdd_Lna(其在此实例中现在处于V13)产生用于可调谐电容器506的另一调谐字。如上文所论述，控制器502将电压V13与参考电压比较，以便为可调谐电容器506选择适当电容。因为在此实例中电压V13可能比V0高(因为V13是外部电容器C上从LNA的先前操作剩下的残余电压)，所以控制器502将可调谐电容器506调谐到相对低的电容且产生相对低的电压Vdd_Boost，因为其不需要将一样多的电荷转移到外部电容器C以实现用于LNA的规定Vdd_Lna电压。以此方式，偏压设置电路500使用来自LNA的先前操作的残余电压来建立当前偏压Vdd_Lna。此改进了接收器的功率效率，因为C上的残余电荷从一个接收周期保留到下一接收周期。
第二周期类似于第一周期的操作而操作。具体地说，响应于从定时产生器102接收的定时信号，控制器502将一脉冲发送到FET T1的栅极。此暂时接通FET T1以将Vdd_Chip施加到电容器C。作为响应，电压Vdd_Lna从V13上升到V21。又，响应于从定时产生器102接收的另一定时信号，控制器502将一脉冲发送到FET T2的栅极。此暂时接通FET T2以将电荷从可调谐电容器506转移到电容器C。作为响应，电压Vdd_Lna从V21上升到V22(LNA的规定偏压)。接着在一时间段内断言LNA ENABLE信号以启用LNA以形成用于输入信号脉冲的接收窗。如时序图中所示，在LNA的操作期间，电压Vdd_Lna从V22下降到V23。如时序图中所示，此过程针对LNA的第N个操作周期进行重复。
虽然在所提供的实例中，已参照设置用于LAN的偏压描述了偏压设置电路500，但应了解，所述电路可用以设置用于其它装置的偏压。又，所述偏压设置电路利用来自一装置的先前操作的残余电压来建立用于所述装置的新偏压。此为设置用于任何装置(不仅是如上文所论述的LNA)的偏压的功率有效方式，因为C上的残余电荷从一个接收周期保留到下一接收周期。
图7说明根据本发明的另一方面的包括示范性接收器的示范性通信装置700的框图。通信装置700可特别适合于将数据发送到其它通信装置及从其它通信装置接收数据。通信装置700包含天线702、Tx/Rx隔离装置704、前端接收器部分706、RF到基带接收器部分708、基带单元710、基带到RF发射器部分712、发射器714、数据接收器716及数据产生器718。接收器706可经配置为或包括先前所论述的接收器100的组件中的至少一些，包括LNA 300及400及偏压设置电路500中的一者或一者以上。
在操作中，数据处理器716可经由天线702(其拾取来自远程通信装置的RF信号)、Tx/Rx隔离装置704(其将所述信号发送到前端接收器部分706)、接收器前端706(其将所接收的信号放大)、RF到基带接收器部分708(其将RF信号转换成基带信号)及基带单元710(其处理所述基带信号以确定所接收的数据)而从远程通信装置接收数据。数据接收器716可接着基于所接收的数据而执行一个或一个以上所定义的操作。举例来说，数据处理器716可包括微处理器、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、显示器、音频装置(例如，头戴耳机，其包括例如扬声器的换能器)、医疗装置、滑轨(shoe)、表、对数据有响应的机器人或机械装置、用户接口(例如，显示器)、一个或一个以上发光二极管(LED)等。
此外，在操作中，数据产生器718可产生传出数据以经由基带单元710(其将传出数据处理成基带信号以进行传输)、基带到RF发射器部分712(其将所述基带信号转换成RF信号)、发射器714(其调节所述RF信号以经由无线媒体来传输)、Tx/Rx隔离装置704(其将所述RF信号路由到天线702，同时将输入端与接收器前端706隔离)及天线702(其将所述RF信号辐射到无线媒体)而传输到另一通信装置。数据产生器718可为传感器或其它类型的数据产生器。举例来说，数据产生器718可包括微处理器、微控制器、RISC处理器、键盘、指向装置(例如，鼠标或轨迹球)、音频装置(例如，头戴耳机，其包括例如麦克风的换能器)、医疗装置、滑轨、产生数据的机器人或机械装置、用户接口(例如，显示器)、一个或一个以上发光二极管(LED)等。
图8说明根据本发明的另一方面的包括示范性接收器的示范性通信装置800的框图。通信装置800可特别适合于从其它通信装置接收数据。通信装置800包含天线802、前端接收器804、RF到基带发射器部分806、基带单元808及数据接收器810。接收器804可经配置为或包括先前所论述的接收器100的组件中的至少一些，包括LNA 300及400及偏压设置电路500中的一者或一者以上。
在操作中，数据处理器810可经由天线802(其拾取来自远程通信装置的RF信号)、接收器前端804(其将所接收的信号放大)、RF到基带接收器部分806(其将所述RF信号转换成基带信号)及基带单元808(其处理所述基带信号以确定所接收的数据)而从远程通信装置接收数据。数据接收器810可接着基于所接收的数据执行一个或一个以上所定义的操作。举例来说，数据处理器810可包括微处理器、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、显示器、音频装置(例如，头戴耳机，其包括例如扬声器的换能器)、医疗装置、滑轨、表、对数据有响应的机器人或机械装置、用户接口(例如，显示器)、一个或一个以上发光二极管(LED)等。
图9A说明作为可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的脉冲调制的实例以不同脉冲重复频率(PRF)定义的不同信道(信道1及信道2)。具体地说，信道1的脉冲具有对应于脉冲间延迟周期902的脉冲重复频率(PRF)。相反，信道2的脉冲具有对应于脉冲间延迟周期904的脉冲重复频率(PRF)。因此可使用此技术来定义在两个信道之间具有相对低的脉冲碰撞可能性的伪正交信道。确切地说，可经由对脉冲使用低工作周期来实现低的脉冲碰撞可能性。举例来说，经由恰当选择脉冲重复频率(PRF)，可在不同于任何其它信道的脉冲的时间发射给定信道的大体上所有脉冲。
针对给定信道定义的脉冲重复频率(PRF)可视所述信道所支持的数据速率而定。举例来说，支持极低数据速率(例如，大约每秒数千位或Kbps)的信道可使用对应的低脉冲重复频率(PRF)。相反，支持相对高的数据速率(例如，大约每秒数兆位或Mbps)的信道可使用对应较高的脉冲重复频率(PRF)。
图9B说明作为可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的调制的实例以不同脉冲位置或偏移定义的不同信道(信道1及信道2)。根据第一脉冲偏移(例如，相对于未图示的一给定时间点)在线906所表示的时间点处产生信道1的脉冲。相反，根据第二脉冲偏移在线908所表示的时间点处产生信道2的脉冲。已知脉冲之间的脉冲偏移差(如箭头910所表示)，可使用此技术降低两个信道之间的脉冲碰撞的可能性。视针对信道定义的任何其它信令参数(例如，如本文中所论述)及设备之间的定时精确度(例如，相对时钟漂移)而定，可使用不同脉冲偏移来提供正交或伪正交信道。
图9C说明以可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的不同跳时序列(time hopping sequence)调制定义的不同信道(信道1及信道2)。举例来说，可根据一个跳时序列在数个时间处产生信道1的脉冲912，而可根据另一跳时序列在数个时间处产生信道2的脉冲914。视所使用的具体序列及装置之间的定时精确度而定，可使用此技术以提供正交或伪正交信道。举例来说，跳时脉冲位置可能并非周期性的，从而减小相邻信道的重复脉冲碰撞的可能性。
图9D说明作为可在本文中所描述的通信系统中的任一者中使用的脉冲调制的实例以不同时隙定义的不同信道。在特定时刻产生信道L1的脉冲。类似地，在其它时刻产生信道L2的脉冲。以相同方式在另外其它时刻产生信道L3的脉冲。一般来说，与不同信道相关的时刻不会重合或可能正交，以减少或消除各种信道之间的干扰。
应了解，可根据脉冲调制方案使用其它技术来定义信道。举例来说，可基于不同的扩频伪随机数序列或某一或某些其它合适的参数来定义信道。此外，可基于两个或两个以上参数的组合来定义信道。
图10说明根据本发明的另一方面的经由各种信道来相互通信的各种超宽带(UWB)通信装置的框图。举例来说，UWB装置1 1002正经由两个并存的UWB信道1及2与UWB装置2 1004通信。UWB装置1002正经由单一信道3与UWB装置3 1006通信。且，UWB装置3 1006又正经由单一信道4与UWB装置4 1008通信。其它配置也是可能的。所述通信装置可用于许多不同应用，且可实施于(例如)头戴耳机、麦克风、生物计量传感器、心率监视器、计步器、EKG装置、表、滑轨(shoe)、远程控制设备、开关、轮胎压力监视器或其它通信装置中。
图11说明根据本发明的另一方面的示范性设备1100的框图。设备1100包含第一电容性元件C、第二电容性元件Cvar、用于在第一电容性元件C上施加第一电压V1的模块1102、用于基于第一电压V1调谐第二电容性元件Cvar的模块1106，及用于使经谐调的第二电容性元件Cvar与第一电容性元件C耦合以在第一电容性元件C上形成第二电压的模块1104。
本发明的以上方面中的任一者可实施于许多不同装置中。举例来说，除上文所论述的医疗应用外，本发明的方面可应用于健康及健身应用。另外，本发明的方面可实施于用于不同类型应用的滑轨中。存在可并入有如本文中所描述的本发明的任何方面的其它大量应用。
上文已描述本发明的各种方面。应明白，本文中的教示可以各种形式实施，且本文中所揭示的任何特定结构、功能或两者只是代表性的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解，本文中所揭示的一方面可独立于任何其它方面而实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目的方面来实施一设备或实践一方法。另外，可使用除本文中所阐述的方面中的一者或一者以上以外或不同于本文中所阐述的方面中的一者或一者以上的其它结构、功能性或结构及功能性来实施此设备或实践此方法。作为以上概念中的一些的实例，在一些方面中，可基于脉冲重复频率来建立并存的信道。在一些方面中，可基于脉冲位置或偏移来建立并存的信道。在一些方面中，可基于跳时序列来建立并存的信道。在一些方面中，可基于脉冲重复频率、脉冲位置或偏移及跳时序列来建立并存的信道。
所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技艺及技术中的任一者来表示信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示可贯穿以上描述而引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文中所揭示的方面描述的各种说明性逻辑块、模块、处理器、装置、电路及算法步骤可实施为电子硬件(例如，可使用源编码或某一其它技术而设计的数字实施方案、模拟实施方案或两者的组合)、并入有指令的各种形式的程序或设计代码(为方便起见，在本文中可将其称为“软件”或“软件模块”)，或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的此可互换性，在上文中已大体上根据各种说明性组件、块、模块、电路及步骤的功能性而对其进行描述。此功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以变化的方式实施所描述的功能性，但这些实施决策不应被解释为偏离本发明的范围。
结合本文中所揭示的方面描述的各种说明性逻辑块、模块及电路可实施于集成电路(“IC”)、接入终端或接入点内或可由以上各者执行。IC可包含通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、电组件、光学组件、机械组件，或其经设计以执行本文中所描述的功能且可执行驻存在IC内、IC外或两者兼有的代码或指令的任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或一个以上微处理器，或任何其它此配置。
当然，任何所揭示过程中的步骤的任何特定次序或层级是样本方法的实例。基于设计偏好，应了解可在保持在本发明的范围内的同时重新排列过程中的步骤的特定次序或层级。随附方法项以样本次序呈现各种步骤的要素，且其并不打算限于所呈现的特定次序或层级。
结合本文中所揭示的方面描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中实施。软件模块(例如，包括可执行指令及有关数据)及其它数据可驻存于数据存储器(例如，RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM)或此项技术中已知的任何其它形式的计算机可读存储媒体中。样本存储媒体可耦合到如(例如)计算机/处理器的机器(为方便起见，在本文中可将其称为“处理器”)，使得处理器可从存储媒体读取信息(例如，代码)且可将信息写入到存储媒体。样本存储媒体可与处理器成一体式。处理器及存储媒体可驻存在ASIC中。ASIC可驻存在用户设备中。在替代方案中，处理器及存储媒体可作为离散组件而驻存在用户设备中。此外，在一些方面中，任何适合的计算机程序产品可包含一计算机可读媒体，其包含关于本发明的方面中的一者或一者以上的代码。在一些方面中，计算机程序产品可包含封装材料。
虽然已结合各种方面描述了本发明，但应理解，本发明能够进行进一步修改。本申请案希望涵盖本发明的任何改变、使用或调适，所述改变、使用或调适大体上遵循本发明的原理且包括在本发明所属技术中的已知及习惯做法的范围内的对本发明的所述偏离。

Claims (27)

1.一种设备，其包含：
第一电容性元件；
第二电容性元件；以及
控制器，其适于：
基于所述第一电容性元件上的第一电压将所述第二电容性元件调谐到一电容；以及
使所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以在所述第一电容性元件上建立第二电压。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器进一步适于将所述第一电压的第一源耦合到所述第一电容性元件。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器进一步适于响应于第一定时信号将所述第一电压源耦合到所述第一电容性元件，且接着响应于第二定时信号将所述经调谐的第二电容性元件耦合到所述第一电容性元件。
4.根据权利要求3所述的设备，其进一步包含适于产生所述第一定时信号及所述第二定时信号的定时产生器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器适于在所述第二电容性元件上产生第三电压。
6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含接收器，所述接收器包括一个或一个以上适于响应于所述第二电压而操作的组件。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述接收器的所述一个或一个以上组件包括低噪声放大器(LNA)。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述接收器的所述一个或一个以上组件包括用于所述LNA的启用电路。
9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含发射器，所述发射器包括一个或一个以上适于响应于所述第二电压而操作的组件。
10.一种操作设备的方法，其包含：
在第一电容性元件上施加第一电压；
基于所述第一电压将第二电容性元件调谐到一电容；以及
将所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以在所述第一电容性元件上建立第二电压。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含将所述第一电压的第一源耦合到所述第一电容性元件。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含：
产生第一定时信号及第二定时信号；且
其中将所述第一电压源耦合到所述第一电容性元件是响应于所述第一定时信号，且进一步其中使所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合是响应于所述第二定时信号。
13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含在所述第二电容性元件上产生第三电压。
14.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含使用一个或一个以上适于响应于所述第二电压而操作的组件来处理输入信号。
15.一种设备，其包含：
用于在第一电容性元件上施加第一电压的装置；
用于基于所述第一电压将第二电容性元件调谐到一电容的装置；以及
用于使所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以在所述第一电容性元件上建立第二电压的装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含用于将所述第一电压的第一源耦合到所述第一电容性元件的装置。
17.根据权利要求16所述的设备，其进一步包含：
用于产生第一定时信号及第二定时信号的装置；且
其中所述用于将所述第一电压源耦合到所述第一电容性元件的装置是响应于所述第一定时信号，且进一步其中所述用于将所述经调谐的第二电容性元件耦合到所述第一电容性元件的装置是响应于所述第二定时信号。
18.根据权利要求17所述的设备，其进一步包含用于产生所述第一定时信号及所述第二定时信号的装置。
19.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含用于在所述第二电容性元件上产生第三电压的装置。
20.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含用于使用一个或一个以上适于响应于所述第二电压而操作的组件来处理输入信号的装置。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述处理装置的所述一个或一个以上组件包括低噪声放大器(LNA)。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述处理装置的所述一个或一个以上组件包括用于所述LNA的启用电路。
23.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含发射器，所述发射器包括一个或一个以上适于响应于所述第二电压而操作的组件。
24.根据权利要求20所述的设备，其中所述输入信号具有约为20％或以上的分数频谱、约为500MHz或以上的频谱，或约为20％或以上的分数频谱及约为500MHz或以上的频谱。
25.一种头戴耳机，其包含：
适于产生数据的换能器；
适于处理所述数据的装置；以及
第一电容性元件；
第二电容性元件；以及
控制器，其适于：
基于所述第一电容性元件上的第一电压将所述第二电容性元件调谐到一电容；以及
使所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以建立用于所述装置的偏压。
26.一种表，其包含：
适于接收数据的接收器；
适于基于所述数据提供指示的用户接口；以及
第一电容性元件；
第二电容性元件；以及
控制器，其适于：
基于所述第一电容性元件上的第一电压将所述第二电容性元件调谐到一电容；以及
使所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以建立用于所述接收器的一个或一个以上组件的偏压。
27.一种感应装置，其包含：
适于产生数据的传感器；
适于发射所述数据的发射器；以及
第一电容性元件；
第二电容性元件；以及
控制器，其适于：
基于所述第一电容性元件上的第一电压将所述第二电容性元件调谐到一电容；以及
使所述经调谐的第二电容性元件与所述第一电容性元件耦合以建立用于所述发射器的一个或一个以上组件的偏压。
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