CN103947126A - 具有电隔离以及电介质传输媒介的ehf通信 - Google Patents

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Abstract

用于传递电信号同时提供电隔离的系统可以包括第一电路以及与所述第一电路电隔离的第二电路。所述第一电路可以提供用于传送传输电信号的第一电信号路径，并且包括第一EHF通信单元。所述第一EHF通信单元可以经配置以接收所述传输电信号并且电磁式地传输表示所述电信号的电磁EHF信号。所述第二电路可以提供第二电信号路径，并且包括第二EHF通信单元。所述第二EHF通信单元可以经配置以电磁式地接收传输的电磁EHF信号、从接收到的电磁EHF信号中提取接收到的电信号，以及将所述接收到的电信号施加到所述第二电信号路径上。介电元件可以在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间传导所述电磁EHF信号。

Description

具有电隔离以及电介质传输媒介的EHF通信
技术领域
本发明涉及用于EHF通信（包括在电路之间提供电隔离的通信）的系统和方法。
背景技术
半导体制造以及电路设计技术方面的进步确保了具有不断提高的操作频率的集成电路（IC）的研发和生产。继而，并入了此类集成电路的电子产品和系统与前几代产品相比能够提供更好的功能性。此种额外的功能性通常包括以不断提高的速度处理越来越多的数据。
许多电子系统包括多个印刷电路板（PCB），在所述印刷电路板上安装有这些高速IC，并且多种信号通过所述印刷电路板路由到IC或者从IC进行路由。在具有至少两个PCB且需要在这些PCB之间进行信息传送的电子系统中，已研发出多种连接器和背板构造，以促进所述印刷电路板之间的信息流动。连接器和背板构造向信号路径引入了多种阻抗不连续性，从而导致了信号质量或完整性的降低。通过常规的构件，例如，载有信号的机械连接器，连接到所述印刷电路板上通常会引起不连续性，从而需要昂贵的电子设备来进行协商。常规的机械连接器也会随着时间的推移而磨损，需要精确的对齐与制造方法，并且易于受到机械碰撞。
发明内容
在一个实例中，用于传递电信号同时提供电隔离的系统可以包括第一电路以及与所述第一电路电隔离的第二电路。第一电路可以提供用于传送传输电信号的第一电信号路径，并且包括第一EHF通信单元。第一EHF通信单元可以经配置以接收传输电信号并且电磁式地传输表示电信号的电磁EHF信号。第二电路可以提供第二电信号路径，并且包括第二EHF通信单元。第二EHF通信单元可以经配置以电磁式地接收传输的电磁EHF信号、从接收到的电磁EHF信号中提取接收到的电信号，以及将接收到的电信号施加到第二电信号路径上。
在另一实例中，用于传递电信号同时提供电隔离的方法可以包括在第一电路的第一电信号路径上传送传输电信号，以及在第一电路的第一EHF通信单元中接收传输电信号。可以传输表示传输电信号的第一电磁EHF信号。可以在与第一电路电隔离的第二电路的第二EHF通信单元中接收传输的电磁EHF信号。接收到的电信号可以从接收到的电磁EHF信号中提取，所述接收到的电信号表示传输电信号。所提取的接收到的电信号随后可以施加到第二电路的第二电信号路径上。
在另一实例中，通信系统可以使用电磁EHF信号沿着第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的通信路径提供通信。通信系统可以包括具有相对末端的介电元件。当介电元件经定位以在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间延伸并且介电元件处于通信路径中时，介电元件可以传导电磁EHF信号，其中介电元件的末端靠近EHF通信单元中的相应末端。介电元件可以在一个末端中接收电磁EHF信号，并且通过介电元件将电磁EHF信号传导至另一端上。
在进一步的实例中，用于通信的方法可以包括将具有相对末端的介电元件定位在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间，其中末端中的每一者靠近EHF通信单元中的相应末端。电磁EHF信号可以从第一EHF通信单元中产生。电磁EHF信号可以在介电元件中传导，所述介电元件位于第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间并且处于通信路径中。介电元件可以在一个末端中接收电磁EHF信号，并且通过介电元件将电磁EHF信号传导至另一端上。传导的电磁EHF信号可以从介电元件输出到第二EHF通信单元。
在考虑附图和具体实施方式之后将更易于理解此类系统和方法的优点。
附图说明
图1示出包括裸片和天线的集成电路（IC）封装的第一实例的简化示意性俯视图。
图2示出包括IC封装和印刷电路板（PCB）的示例性通信装置的示意性侧视图。
图3示出包括具有外部电路导体的IC封装的另一示例性通信装置的等距视图。
图4示出图3的示例性通信装置的仰视图。
图5示出包括具有PCB接地层的第一和第二通信单元的通信系统的实例以及所得辐射图的程式化表示。
图6图示了图5中的通信，其中PCB的一部分形成于介质波导中。
图7示出具有作为单个封装安装在PCB上的第一通信单元和第二通信单元的通信系统的进一步实例的侧视图。
图8图示了图6中的通信系统的平面图。
图9是包括两个收发器的通信系统的实例的框图。
具体实施方式
无线通信可以用于在装置上的部件之间提供信号通信，或者可以在装置之间提供通信。无线通信提供了一种不会受到机械降级和电降级的界面。在芯片之间采用无线通信的系统的实例揭示于第5,621,913号美国专利以及第2010/0159829号美国公开专利申请案中，这些专利和申请案的揭示内容均出于各种目的以引用方式全文并入本文中。
在一个实例中，可以采用紧密耦合的发射器/接收器对，其中发射器设置在第一传导路径的终端部分而接收器设置在第二传导路径的终端部分。取决于传输能量的强度，发射器和接收器可以设置成非常靠近彼此，并且第一传导路径和第二传导路径可以是相对于彼此不连接的。在一些实例中，发射器和接收器可以设置在分离的电路载体上，所述电路载体定位在发射器/接收器对的天线非常靠近的位置。
如下文所述，发射器和/或接收器可以配置为IC封装，在所述封装中一根或多根天线可以定位成与裸片相邻并且由电介质包封或绝缘包封或者接合材料固持在适当位置。天线也可以由引线框架衬底固持在适当位置。在附图中示出了嵌入在IC封装中的EHF天线的实例，并且将在下文中对其进行描述。应注意IC封装也可以被称作EHF IC封装或简单地称作封装，并且是还经常被称作EHF通信单元、通信单元、通信装置、通信链路芯片封装，以及/或者链路封装的无线通信单元的实例。
图1示展示出示例性IC封装，总体表示为10。IC封装10包括芯片或裸片12、提供电信号与电磁（EM）信号之间的转换的转换器14，以及导电连接器16，例如，将转换器电连接到接合衬垫22、24上的接合线18、20，所述接合衬垫连接到包括在裸片12中的发射器或接收器电路上。IC封装10进一步包括围绕裸片和/或转换器的至少一部分形成的包封材料26。在此实例中，包封材料26覆盖了裸片12、导电连接器16以及转换器14，并且以虚线示出，以便裸片和转换器的细节可以用实线来说明。
裸片12包括配置成适当的裸片衬底上的小型化电路的任何合适的结构，并且在功能上与也被称作芯片或集成电路（IC）的部件等效。裸片衬底可以是任何合适的半导体材料；例如，裸片衬底可以为硅。裸片12可以具有长度和宽度尺寸，其中每一个尺寸可以为大约1.0mm至大约2.0mm，且优选地为大约1.2mm至大约1.5mm。裸片12可以安装有另外的电导体16，例如，引线框架（未在图1中展示出），以提供到外部电路的连接。以虚线示出的变压器28可以在裸片12上的电路与转换器14之间提供阻抗匹配。
转换器14可以采用折叠偶极子或环形天线30的形式，可以配置成在EHF频谱等无线电频率下操作，并且可以配置成传输和/或接收电磁信号。天线30是与裸片12分离的但是通过合适的导体16可操作地连接到裸片12上，并且设置与裸片12相邻。
天线30的尺寸适用于在电磁频谱的EHF带内操作。在一个实例中，天线30的环形配置包括放置在1.4mm长且0.53mm宽的环中的0.1mm的材料带，其中在所述环的开口处具有0.1mm的间隙，且所述环的边缘距离裸片12的边缘近似为0.2mm。
包封材料26用于协助将IC封装10的多个部件固持在固定的相对位置。包封材料26可以是经配置以为IC封装10的电气部件和电子部件提供电绝缘和物理保护的任何合适的材料。例如，也被称作绝缘材料的包封材料26可以是模塑化合物（mold compound）、玻璃、塑料或陶瓷。包封材料26也可以形成任何适当的形状。例如，包封材料26可以采用矩形块的形式，包封除了将裸片连接到外部电路上的导体16的未连接端部之外的IC封装10的所有部件。可以与其他电路或部件形成外部连接。
图2展示出包括倒装式安装到示例性印刷电路板（PCB）54上的IC封装52的通信装置50的代表性侧视图。在此实例中，可以看到IC封装52包括裸片56、接地平面57、天线58、将裸片连接到天线上的包括接合线60的接合线。裸片、天线，以及接合线安装在封装衬底62上并且包封在包封材料64中。接地平面57可以安装在裸片56的下表面上，并且可以是配置成为裸片提供电接地的任何适当的结构。PCB54可以包括具有主面或表面68的顶部介电层66。IC封装52利用附接到金属化图案（未图示）的倒装式安装突起70而倒装式安装到表面68。
PCB54可以进一步包括由导电材料制成的形成PCB54内的接地平面的与表面68隔开的层72。PCB接地平面可以是配置成为PCB54上的电路和部件提供电接地的任何合适的结构。
图3和图4说明了另一示例性通信装置80，所述通信装置80包括具有外部电路导体84和外部电路导体86的IC封装82。在此实例中，IC封装82可以包括裸片88、引线框架90、接合线形式的导电连接器92、天线94、包封材料96，以及其他未图示以简化说明的部件。裸片88可以安装成与引线框架90电通信，所述引线框架可以是配置成允许一个或多个其他电路与裸片90可操作地连接的电导体或引线98的任何合适的布置。天线94可以作为生产引线框架90的制造工艺的一部分来构建。
引线98可以嵌入或者固定在与封装衬底62对应的虚线所示的引线框架衬底100中。引线框架衬底可以是配置成大体上将引线98固持在预定布置中的任何适当的绝缘材料。裸片88与引线框架90的引线98之间的电通信可以通过使用导电连接器92的任何适当的方法来实现。如上文所述，导电连接器92可以包括将裸片88的电路上的终端与对应的引线导体98电连接的接合线。例如，导体或引线98可以包括形成于引线框架衬底100的上表面上的镀覆引线102、延伸穿过所述衬底的通路104、将IC封装82安装到PCB等基底衬底（未图示）上的电路的倒装式安装突起106。基底衬底上的电路可以包括外部导体，例如外部导体84，所述外部导体例如，可以包括将突起106连接到延伸穿过基底衬底的另一通路110上的条带导体108。其他通路112可以延伸穿过引线框架衬底100，并且可以存在延伸穿过基底衬底的额外的通路114。
在另一实例中，如上文所述，裸片88可以倒转且导电连接器92可以包括突起，或者裸片焊球，其可以经配置以将裸片88的电路上的点电连接到通常称为“倒装芯片”布置中的对应引线98上。
第一IC封装10和第二IC封装10可以共同位于单个PCB上，并且可以提供PCB内的通信。在其他实例中，第一IC封装10可以位于第一PCB上且第二IC封装10可以位于第二PCB上，并且从而可以提供PCB间的通信。
如图5所示，示例性通信系统120可以包括第一IC封装122，所述第一IC封装可以安装用于与第二IC封装124通信，第二IC封装124与第一IC封装122。每个IC封装包括相应的通信单元。此图图示了可以由从第一IC封装122传输到第二IC封装124的电磁EHF辐射产生的理想化辐射图。示出的辐射图样并非所示配置的模拟结果，而是有意表示辐射图样的一般形式。实际辐射图样取决于相对配置和实际相关的结构。
IC封装122和124可以经配置以传输和/或接收电磁信号，在两个IC封装与各自连接到的任何相应的附属电子电路或部件之间提供单向或双向通信。第一IC封装122被示为安装到第一PCB126上，而第二IC封装124被示为安装到第二PCB128上，由此IC封装提供PCB间的通信。在其他实例中，第一IC封装122和第二IC封装124可以共同位于单个PCB上，例如，由PCB之间的虚线指示的PCB130，以提供PCB内的通信。
此外，PCB126中的接地平面132可以具有前缘132A，所述前缘通常与IC封装122的天线端122A处于一直线上。类似地，PCB128中的接地平面134可以具有前缘134A，所述前缘通常与IC封装124的天线端124A处于一直线上。接地平面132和134以及第一IC封装122和第二IC封装124的相应的相关电路可以以物理方式以及以电气方式彼此隔离。在接地平面凹进IC封装122和124下方的情况下，在图5的右方可以看到辐射136从末端122A直接朝向末端124A延伸。取决于使用的实际配置，辐射由此可以被导向接收器IC封装126。接地平面相对于天线的配置由此还可以用作辐射整形器。通过使用在IC封装124和126之间延伸且从IC封装124和126分离的介电元件135，可以更好地包含辐射136，无论IC封装是安装在分离的PCB126和128上，还是单个PCB130上。
介电元件135可以经配置以用作辐射的波导（通常称为介质波导），或者用作如下文进一步详细描述的波导。因此，将了解，IC封装122中的EHF通信单元中的天线可以从IC封装末端122A在第一给定方向上将辐射中的电磁EHF信号引导至右边，如图所示。类似地，IC封装124中的第二EHF通信单元中的天线可以经设置以接收在第二给定方向上引导的从IC封装末端124A延伸到左边的电磁EHF信号。如图所示，介电元件135的左端可以设置成靠近与IC封装末端122A相关联的天线并且在第一给定方向上远离与IC封装末端122A相关联的天线，而介电元件的另一右端可以设置成靠近与IC封装末端124A相关联的天线并且在第二给定方向上远离与IC封装末端124A相关联的天线。在这个位置中，不管辐射进行传输的方向如何，介电元件将在IC封装末端122A与124A之间传导辐射。第一方向和第二方向可以是不同的方向。
图6图示了包括单个PCB130的通信系统120。形成于IC封装122与124之间的PCB130中的一对相对的U形通道137和138形成介质波导139，所述介质波导几乎连续地在与PCB共面的IC封装之间延伸。U形通道包括相应的相对通道137A和137B、138A和138B，以及连接通道部分137C和138C，所述连接通道部分在与第一和第二电路靠近的相对通道之间延伸，如图所示。介质波导139通过薄的桥接器间断地连接到PCB的主体上，例如，通过被示为位于介质波导和分离的通道137和138中间的桥接器130A和130B。介质波导139传导在IC封装之间传输的电磁能，而不需要与IC封装接触，因而进一步增强隔离。介质波导还可以是与PCB分离的整体结构并且支撑在PCB中或PCB上。
参考图7和图8，展示出通信电路140的进一步实例。通信系统140可以包括单个IC封装142，所述单个IC封装包括第一通信单元144和第二通信单元146。通信单元144和146安装用于彼此通信并且所述通信单元彼此电隔离。通信单元144和146可以经配置以传输和/或接收电磁信号，在两个通信单元与各自连接到的任何相应的附属电子电路或部件之间提供单向或双向通信。
通信单元144包括通过接合线152和153连接到天线150上的IC148。通信单元146包括通过接合线158和159连接到天线156上的IC154。天线150的前缘与天线156的前缘以距离D1分离。通信单元144和146被覆盖并且所述通信单元之间的距离用固体电介质160填充。电磁辐射穿过介电部分160A在天线150与天线156之间行进。
介电部分160A可以由一块固体介电材料制成，与电介质分离的介电元件包括在通信单元144和146中并且可以是柔性的以及/或者可以在其中具有弯曲，或者所述介电元件可以是刚性的，所述材料经选择以提供适用于特定应用的特征。随后，在此实例中，通信单元144和146具有分离的相应介电部分160B和160C，从而形成与图5和图6所示的IC封装122和124类似的分离的IC封装。介电元件的末端可以各自在相对于相关天线的方向上进行定位，所述方向与相应天线引导辐射的方向一致。
介电部分160A优选地具有矩形截面，并且形成传导在通信单元之间传输的电磁能的介质波导161。EHF辐射可以大体上包含在介电部分内。介电部分160A可以在邻近通信单元的相对端之间形成绝缘层。可以通过选择具有相对较高的电压击穿特性的介电材料来改良隔离。例如，通常用于半导体封装的环氧模塑化合物可以提供约每毫米20KV。一厘米的ABS因此可以在发生击穿之前提供200KV的隔离。也可以使用较长的跨度，从而进一步提高击穿电压并且减少寄生电容效应。
可以通过用分级的或较低的介电常数层围绕介质波导来提高辐射围堵。在此实例中，空气围绕介质波导的三个侧面，并且PCB沿着第四侧面延伸。通过移除PCB的一部分以创造以虚线示出的区域163可以相应地提高辐射围堵，所述区域可以是填充有空气的空间或者可以是具有固体电介质材料的电介质的一部分，所述固体电介质材料具有比介质波导低的介电常数。介质波导可以抵抗信号路径干扰，并且在介质波导悬浮在空间区域163上方的情况下，可以除去以其他方式延伸穿过PCB的此部分的寄生泄漏路径。
IC封装142安装到单个PCB162上。此外，PCB162中的接地平面164处于通信单元144的下方并且可以具有前缘164A，所述前缘凹进来自天线150的前缘的通信单元144的下方。类似地，PCB162中的接地平面166处于通信单元146的下方并且可以具有前缘166A，所述前缘凹进来自天线156的前缘的通信单元146的下方。接地平面的前缘150A和156A以距离D2间隔开。距离D2大于天线的前缘之间的距离D1。接地平面164和166也是电隔离的并且分别可操作地耦合到通信单元144和146上。
现在参考图8，图示了包括两个收发器的通信系统170的实例的框图。通信系统170可以用作通信系统120或者上述的通信系统140。在此实例中，通信系统170包括第一电路172和第二电路174，所述第一电路和所述第二电路电隔离同时使用电磁EHF信号176彼此通信。
电路172可以包括第一电源178和第一EHF通信单元180以及适用于特定应用的其他电路（未示出）。除了任何其他合适的电路之外，电路174可以包括第二电源182和第二EHF通信单元184。通信单元180中的每一者可以在一个或多个衬底上形成为集成电路，并且可以是如图5所示的分离的IC封装，或者第一通信单元和第二通信单元可以是如图6和图7所示的公用IC封装的一部分。
当通信单元180可以是收发器时并且当在传输模式下操作时，所述通信单元可以包括放大器186，所述放大器在基带导体188上接收传输基带信号并且将输入到调制器190的信号放大。调制器190可以将基带信号施加到由EHF振荡器（未示出）产生的EHF载波信号上，以产生传输电气EHF信号，所述信号被传送到天线192上，用于作为传输电磁EHF信号176传输。当在接收模式下运行时，接收电磁EHF信号176由天线192接收并且转换成输入到解调器194上的接收电气EHF信号。解调器194可以包括，例如，级联放大器以及用于将接收电气EHF信号转换成接收基带信号的自混频器探测器电路，所述接收基带信号由放大器196放大，以在导体188上产生放大的接收基带信号。通信单元180在传输模式和接收模式下的操作可以通过传输/接收开关198来控制。
通信单元184可以在功能上类似于通信单元180（如果不相同）进行构建。因此，通信单元184可以具有基带导体200、传输放大器202、调制器204、天线206、解调器208、接收放大器210以及传输/接收开关212。
将了解，所揭示的通信系统使用调制的EHF载波来在空气或介电媒介上耦合信号。这可以增强分离并且因此增强相应电路之间的隔离电压。使用两个芯片可以提供具有较小的占用空间的隔离以形成相应的电路。由于电路的高频调制能力，因此可以实现非常高的数据率。系统中具有完全不同的接地电位和动力势的部分因此可以进行电隔离，以防止对设备或用户造成损害。
由于使用随着距离变化衰减相对较快的高频能量，因此此解决方案也可以产生低EMI。也可能对接近性和特定的电介质具有较低的需求，由此在组装期间允许相对较大的分离以及耐失调。在需要较少部件的情况下，可以以相对较低的成本推进较少的特殊部件，例如，特殊电容器、LED、光检测器、组件。普通的CMOS技术可以用于制造通信单元，所述通信单元具有可携带性和规模经济效益。此外，EHF电路可以处理提高的数据吞吐量的非常快的调制。
因此，上述用于提供电隔离和/或介电元件，以使用电磁EHF信号传导的系统或方法可以包括以下实例中的一者或多者。
用于传递电信号同时提供电隔离的系统可以包括：第一电路，所述第一电路提供用于传送传输电信号的第一电信号路径并且包括第一EHF通信单元，所述第一EHF通信单元经配置以接收传输电信号并且电磁式地传输表示电信号的电磁EHF信号；以及与所述第一电路电隔离的第二电路，所述第二电路提供第二电信号路径并且包括第二EHF通信单元，所述第二EHF通信单元经配置以电磁式地接收传输的电磁EHF信号、从接收到的电磁EHF信号提取接收到的电信号并且将接收到的电信号施加到第二电信号路径上。
第一EHF单元可以经配置以基于接收到的传输电信号调制传输电气EHF信号。第二EHF单元可以经配置以解调接收到的电磁EHF信号，从而产生表示传输电信号的接收电信号。第一电路和第二电路都可以设置在单个印刷电路板（PCB）上。
系统可以包括沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电材料。第一电路与第二电路之间的PCB的一部分可以具有比安装有第一电路和第二电路的PCB的一部分小的介电常数。第一电路与第二电路之间的PCB的一部分可以是填充有空气的空间，并且沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电材料可以悬在该空间上。
沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电材料可以是具有矩形截面的介质波导，例如，波导。第一电路和第二电路可以形成为分离的IC封装，并且介质波导可以与所述IC封装分离。介质波导可以与PCB共面。PCB可以包括形成于PCB中并且在第一电路与第二电路之间延伸的相对通道。PCB可以包括U形通道，所述通道包括相对通道并且连接在靠近第一电路和第二电路的相对通道之间延伸的通道部分。
在一些实例中，第一EHF通信单元和第二EHF通信单元可以设置在公用的集成电路（IC）封装中。第一电路和第二电路都可以设置在公用的IC封装中。第一EHF通信单元可以包括第一天线，所述第一天线用于将表示传输电信号的传输电气EHF信号转换成电磁EHF信号，并且沿着PCB在给定方向上引导电磁EHF信号。第二EHF通信单元可以包括第二天线，所述第二天线在给定方向上从第一天线进行设置，所述第二天线用于接收传输的电磁EHF信号并且用于将接收到的电磁EHF信号转换成接收到的电气EHF信号。
公用的IC封装可以包括在第一天线与第二天线之间连续地覆盖和延伸的介电部分。PCB可以包括第一接地平面，所述第一接地平面与第一EHF通信单元对齐；以及第二接地平面，所述第二接地平面在物理上与第一接地平面间隔开并且与第一接地平面电隔离，所述第二接地平面与第二EHF通信单元对齐。第一接地平面和第二接地平面可以以比第一天线与第二天线之间的距离更远的距离间隔开。
在一些实例中，第一电路可以设置在第一PCB上，而第二电路设置在第二PCB上。介电部分可以设置在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间。第一EHF通信单元和第二EHF通信单元中的每一者可以包括具有芯片的集成电路（IC）封装、绝缘材料以及天线，所述天线位于所述IC封装中并且通过绝缘材料固持在固定位置。第一EHF通信单元和第二EHF通信单元中的每一者可以包括引线框架并且具有可操作地连接到IC上的接地平面。天线可以经配置以预定波长操作，并且引线框架包括多个分离的导体元件，所述导体元件充分接近地布置在一起，以反射具有预定波长的电磁能。
第一电路可以具有第一电源，而第二电路可以具有与第一电源电隔离的第二电源。第一电路可以具有第一电气接地，而第二电路可以具有与第一电气接地电隔离的第二电气接地。第一EHF通信单元和第二EHF通信单元中的至少一者可以被配置为收发器。
在一些实例中，方法可以用于传递电信号同时提供电隔离。所述方法可以包括：在第一电路的第一电信号路径上传送传输电信号；在第一电路的第一EHF通信单元中接收传输电信号；传输表示传输电信号的第一电磁EHF信号；在与第一电路电隔离的第二电路的第二EHF通信单元中接收传输的电磁EHF信号；从接收到的电磁EHF信号中提取接收到的电信号，所述接收到的电信号表示传输电信号；以及将提取的接收到的电信号施加到第二电路的第二电信号路径上。
所述方法可以进一步包括将传输电信号转换成传输电气EHF信号，以及基于传输电信号通过第一EHF通信单元调制传输电气EHF信号。所述方法可以包括将接收到的电磁EHF信号转换成接收到的电气EHF信号，以及通过第二EHF通信单元解调接收到的电气EHF信号以重新创造接收到的电信号。
传输电磁EHF信号可以包括在单个印刷电路板（PCB）上的第一电路与第二电路之间传输电磁EHF信号。传输电磁EHF信号可以包括通过沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电材料，在第一电路与第二电路之间传输电磁EHF信号。所述方法可以包括将沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电材料悬在PCB中的空间上。
通过沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电材料在第一电路与第二电路之间传输电磁EHF信号可以包括：通过与PCB共面的介质波导在第一电路与第二电路之间传输电磁EHF信号。介质波导可以通过在PCB中形成在第一电路与第二电路之间延伸的相对通道来形成。在PCB中形成在第一电路与第二电路之间延伸的相对通道可以包括形成U形通道，所述通道包括相对通道并且连接在靠近第一电路和第二电路的相对通道之间延伸的通道部分。
在第一电路与第二电路之间传输电磁EHF信号可以包括：通过固体电介质在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间传输电磁EHF信号，所述固体电介质在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间连续地覆盖和延伸。
传输电磁EHF信号可以包括在设置在第一PCB上的第一电路与设置在第二PCB上的第二电路之间传输电磁EHF信号。传输电磁EHF信号可以包括通过在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间连续地延伸的固体电介质部分传输电磁EHF信号。传输电磁EHF信号可以包括传输具有预定波长的电磁EHF信号，以及从第一EHF通信单元的引线框架反射电磁EHF信号，所述引线框架可以具有多个分离的导体元件，所述导体元件充分接近地布置在一起以反射具有预定波长的电磁能。
方法可以包括用第一电源为第一电路供电以及用与第一电源电隔离的第二电源为第二电路供电。第一电路可以用第一电气接地进行接地，而第二电路可以用与第一电气接地电隔离的第二电气接地进行接地。方法可以包括传输来自第二EHF通信单元的第二电磁EHF信号，以及在第一EHF通信单元中接收传输的第二电磁EHF信号。
在一些实例中，用于使用电磁EHF信号沿着第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的通信路径通信的通信系统可以包括具有相对末端的介电元件。当介电元件经定位以在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间延伸（其中介电元件的末端靠近EHF通信单元中的相应末端）并且介电元件处于通信路径中时，介电元件可以传导电磁EHF信号，所述介电元件在一端中接收电磁EHF信号并且通过介电元件将电磁EHF信号传导至另一端。
第一EHF通信单元和第二EHF通信单元可以设置在单个印刷电路板（PCB）上，并且介电元件可以沿着第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的PCB延伸。系统可以包括第一EHF通信单元和第二EHF通信单元以及PCB，其中在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的PCB的一部分具有比安装有第一EHF通信单元和第二EHF通信单元的PCB的一部分低的介电常数。第一电路与第二电路之间的PCB的一部分可以是填充有空气的空间，并且沿着第一电路与第二电路之间的PCB延伸的介电元件可以悬在该空间上。
沿着第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的PCB延伸的介电元件可以是介质波导并且可以具有矩形截面。第一EHF通信单元和第二EHF通信单元可以形成为分离的IC封装，并且介电元件可以与所述IC封装分离。介电元件可以与PCB共面。PCB可以包括形成于PCB中并且在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间延伸的相对通道。PCB可以包括U形通道，所述通道包括相对通道并且连接在靠近第一电路和第二电路的相对通道之间延伸的通道部分。
第一EHF通信单元和第二EHF通信单元可以设置在包括介电元件的公用的集成电路（IC）封装中。第一EHF通信单元可以包括第一天线，所述第一天线用于将表示传输电信号的传输电气EHF信号转换成电磁EHF信号，并且沿着PCB在第一给定方向上引导电磁EHF信号。第二EHF通信单元可以包括第二天线，所述第二天线在第一给定方向上从第一天线进行设置，其中介电元件沿着该第一方向延伸。PCB可以包括第一接地平面，所述第一接地平面与第一EHF通信单元对齐；以及第二接地平面，所述第二接地平面在物理上与第一接地平面间隔开并且与第一接地平面电隔离，所述第二接地平面与第二EHF通信单元对齐。第一接地平面和第二接地平面可以以比第一天线与第二天线之间的距离更远的距离间隔开。
第一电路可以设置在第一PCB上并且第二电路可以设置在第二PCB上。第一EHF通信单元可以包括第一天线，所述第一天线用于将表示传输电信号的传输电气EHF信号转换成电磁EHF信号，并且沿着PCB在第一给定方向上引导电磁EHF信号。第二EHF通信单元可以包括设置在第二给定方向上的第二天线，介电元件的一端可以在第一给定方向上从第一天线进行设置，而介电元件的另一端可以在第二给定方向上从第二天线进行设置。
第一EHF通信单元和第二EHF通信单元中的每一者可以包括具有芯片的集成电路（IC）封装、绝缘材料以及天线，所述天线位于所述IC封装中并且通过绝缘材料固持在固定位置。第一EHF通信单元和第二EHF通信单元中的至少一者可以被配置为收发器。
在其他实例中，用于通信的方法包括：将具有相对末端的介电元件定位在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间，其中末端中的每一者靠近EHF通信单元的相应末端；从第一EHF通信单元中产生电磁EHF信号；在位于第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的介电元件中并且在通信路径中传导电磁EHF信号，所述介电元件在一端接收电磁EHF信号并且通过介电元件将电磁EHF信号传导至另一端；以及将传导的电磁EHF信号从介电元件输出到第二EHF通信单元。
所述方法进一步可以包括：将介电元件定位在安装在单个印刷电路板（PCB）上的第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间；沿着第一电路与第二电路之间的PCB将介电元件悬在PCB中的空间上，以及/或者将具有相对末端的介电元件定位在与PCB共面的第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间。
在一些实例中，所述方法可以进一步包括通过在PCB中形成在第一电路与第二电路之间延伸的相对通道来形成介质波导。形成通道可以包括形成U形通道，所述通道包括相对通道并且连接在靠近第一电路和第二电路的相对通道之间延伸的通道部分。
介电元件可以是在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间连续地覆盖和延伸的固体电介质。介电元件可以定位在设置在第一PCB上的第一EHF通信单元与设置在第二PCB上的第二EHF通信单元之间。
在一些实例中，方法可以包括：从第二EHF通信单元中产生电磁EHF信号；在位于第二EHF通信单元与第一EHF通信单元之间的介电元件中并且在通信路径中传导电磁EHF信号，所述介电元件在另一端接收电磁EHF信号并且通过介电元件将电磁EHF信号传导至一端；以及将传导的电磁EHF信号从介电元件输出到第一EHF通信单元。
工业实用性
本专利申请文件所描述的发明涉及工业与商业行业，例如，使用与其他装置通信的装置或具有装置中的部件之间的通信的装置的电子和通信行业。
据信本专利申请文件中提出的披露涵盖了具有独立的效用的多个不同的发明。虽然已揭示了这些发明中的每个发明的优选形式，但是其在本文揭示以及说明的具体实施例并不以限制性意义来理解，因为众多变体是可能的。每个实例界定了在上述披露中揭示的一项实施例，但是任何一个实例并不需要涵盖最终所主张的所有特征或组合。虽然描述引用了“一个”或“第一”元件或其等效物，但是此类描述包括一个或多个此类元件，既不需要也不排除两个或两个以上此类元件。另外，用于识别元件的顺序指示符，例如，第一、第二或第三是用于在元件之间进行区分的，且并不指示需要的或限定数目的此类元件，且并不指示此类元件的特定位置或顺序，除非另有具体说明。

Claims (68)

1.一种用于传递电信号同时提供电隔离的系统，其包含：
第一电路，所述第一电路提供用于传送传输电信号的第一电信号路径并且包括第一EHF通信单元，所述第一EHF通信单元经配置以接收所述传输电信号并且电磁式地传输表示所述电信号的电磁EHF信号；以及
与所述第一电路电隔离的第二电路，所述第二电路提供第二电信号路径并且包括第二EHF通信单元，所述第二EHF通信单元经配置以电磁式地接收传输的电磁EHF信号、从接收到的电磁EHF信号中提取接收到的电信号，以及将所述接收到的电信号施加到所述第二电信号路径上。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一EHF单元经配置以基于所述接收到的传输电信号调制传输电气EHF信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二EHF单元经配置以解调接收到的电磁EHF信号，从而产生表示所述传输电信号的接收电信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电路和所述第二电路都设置在单个印刷电路板（PCB）上。
5.根据权利要求4所述的系统，其进一步包含沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的介电材料。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB的一部分具有比安装有所述第一电路和所述第二电路的所述PCB的一部分小的介电常数。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB的一部分是填充有空气的空间，并且沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的所述介电材料悬在所述空间上。
8.根据权利要求4所述的系统，其中沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的所述介电材料是具有矩形截面的介质波导。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一电路和所述第二电路形成为分离的IC封装，并且所述介质波导与所述IC封装分离。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述介质波导与所述PCB共面。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述PCB包括形成于所述PCB中并且在所述第一电路与所述第二电路之间延伸的相对通道。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述PCB包括U形通道，所述通道包括所述相对通道并且连接在靠近所述第一电路和所述第二电路的所述相对通道之间延伸的通道部分。
13.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元设置在公用的集成电路（IC）封装中。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一电路和所述第二电路都设置在所述公用的IC封装中。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一EHF通信单元包括第一天线，所述第一天线用于将表示所述传输电信号的传输电气EHF信号转换成所述电磁EHF信号，并且沿着所述PCB在给定方向上引导所述电磁EHF信号，并且所述第二EHF通信单元包括第二天线，所述第二天线在所述给定方向上从所述第一天线进行设置，用于接收传输的电磁EHF信号并且用于将所述接收到的电磁EHF信号转换成接收到的电气EHF信号。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述公用的IC封装包括在所述第一天线与所述第二天线之间连续地覆盖和延伸的介电部分。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述PCB包括第一接地平面，所述第一接地平面与所述第一EHF通信单元对齐；以及第二接地平面，所述第二接地平面在物理上与所述第一接地平面间隔开并且与所述第一接地平面电隔离，所述第二接地平面与所述第二EHF通信单元对齐。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一接地平面与所述第二接地平面之间的距离长于所述第一天线与所述第二天线之间的距离。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电路设置在第一PCB上，而所述第二电路设置在第二PCB上。
20.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含介电部分，其中所述介电部分设置在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元中的每一者包括具有芯片的集成电路（IC）封装、绝缘材料以及天线，所述天线位于所述IC封装中并且通过所述绝缘材料固持在固定位置。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元中的每一者进一步包括引线框架并且具有可操作地连接到所述IC上的接地平面。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述天线经配置以预定波长操作，并且所述引线框架包括多个分离的导体元件，所述导体元件充分接近地布置在一起，以反射具有所述预定波长的电磁能。
24.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电路具有第一电源，而所述第二电路具有与所述第一电源电隔离的第二电源。
25.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电路具有第一电气接地，而所述第二电路具有与所述第一电气接地电隔离的第二电气接地。
26.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元中的至少一者被配置为收发器。
27.一种用于传递电信号同时提供电隔离的方法，所述方法包含：
在第一电路的第一电信号路径上传送传输电信号；
在所述第一电路的第一EHF通信单元中接收所述传输电信号；
传输表示所述传输电信号的第一电磁EHF信号；
在与所述第一电路电隔离的第二电路的第二EHF通信单元中接收传输的电磁EHF信号；
从接收到的电磁EHF信号中提取接收到的电信号，所述接收到的电信号表示所述传输电信号；以及
将提取的接收到的电信号施加到所述第二电路的第二电信号路径上。
28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括将所述传输电信号转换成传输电气EHF信号，以及基于所述传输电信号通过所述第一EHF通信单元调制所述传输电气EHF信号。
29.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括将所述接收到的电磁EHF信号转换成接收到的电气EHF信号，以及通过所述第二EHF通信单元解调所述接收到的电气EHF信号以重新创造接收到的电信号。
30.根据权利要求27所述的方法，其中传输电磁EHF信号包括在单个印刷电路板（PCB）上的所述第一电路与所述第二电路之间传输电磁EHF信号。
31.根据权利要求30所述的方法，其中传输电磁EHF信号包括通过沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的介电材料，在所述第一电路与所述第二电路之间传输电磁EHF信号。
32.根据权利要求31所述的方法，其进一步包含将沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的所述介电材料悬在所述PCB中的空间上。
33.根据权利要求30所述的方法，其中通过沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的介电材料在所述第一电路与所述第二电路之间传输电磁EHF信号包括：通过与所述PCB共面的介质波导在所述第一电路与所述第二电路之间传输所述电磁EHF信号。
34.根据权利要求33所述的方法，其进一步包含通过在所述PCB中形成在所述第一电路与所述第二电路之间延伸的相对通道来形成所述介质波导。
35.根据权利要求34所述的方法，其中在所述PCB中形成在所述第一电路与所述第二电路之间延伸的相对通道包括形成U形通道，所述通道包括所述相对通道并且连接在靠近所述第一电路和所述第二电路的所述相对通道之间延伸的通道部分。
36.根据权利要求30所述的方法，其中在所述第一电路与所述第二电路之间传输电磁EHF信号包括：通过固体电介质在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间传输电磁EHF信号，所述固体电介质在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间连续地覆盖和延伸。
37.根据权利要求27所述的方法，其中传输电磁EHF信号包括在设置在第一PCB上的所述第一电路与设置在第二PCB上的所述第二电路之间传输电磁EHF信号。
38.根据权利要求27所述的方法，其中传输电磁EHF信号包括通过在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间连续地延伸的固体电介质部分传输电磁EHF信号。
39.根据权利要求27所述的方法，其中传输电磁EHF信号包括传输具有预定波长的电磁EHF信号，以及从所述第一EHF通信单元的引线框架反射所述电磁EHF信号，所述引线框架具有多个分离的导体元件，所述导体元件充分接近地布置在一起以反射具有所述预定波长的电磁能。
40.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括用第一电源为所述第一电路供电以及用与所述第一电源电隔离的第二电源为所述第二电路供电。
41.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括用第一电气接地对所述第一电路进行接地以及用与所述第一电气接地电隔离的第二电气接地对所述第二电路进行接地。
42.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括传输来自所述第二EHF通信单元的第二电磁EHF信号，以及在所述第一EHF通信单元中接收传输的第二电磁EHF信号。
43.一种用于使用电磁EHF信号沿着第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间的通信路径通信的通信系统，所述通信系统包含具有相对末端的介电元件，当所述介电元件经定位以在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间延伸并且所述介电元件处于所述通信路径中时，所述介电元件传导电磁EHF信号，其中所述介电元件的末端靠近所述EHF通信单元的相应末端，所述介电元件在一端接收所述电磁EHF信号并且通过所述介电元件将所述电磁EHF信号传导至另一端。
44.根据权利要求43所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元设置在单个印刷电路板（PCB）上，并且其中所述介电元件沿着所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间的所述PCB延伸。
45.根据权利要求44所述的系统，其中所述系统包括所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元以及所述PCB，在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间的所述PCB的一部分具有比安装有所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元的所述PCB的一部分低的介电常数。
46.根据权利要求45所述的系统，其中所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB的一部分是填充有空气的空间，并且沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB延伸的所述介电元件悬在所述空间上。
47.根据权利要求44所述的系统，其中沿着所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间的所述PCB延伸的所述介电元件是具有矩形截面的介质波导。
48.根据权利要求47所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元形成为分离的IC封装，并且所述介电元件与所述IC封装分离。
49.根据权利要求47所述的系统，其中所述介电元件与所述PCB共面。
50.根据权利要求49所述的系统，其中所述PCB包括形成于所述PCB中并且在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间延伸的相对通道。
51.根据权利要求50所述的系统，其中所述PCB包括U形通道，所述通道包括所述相对通道并且连接在靠近所述第一电路和所述第二电路的所述相对通道之间延伸的通道部分。
52.根据权利要求44所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元设置在包括所述介电元件的公用的集成电路（IC）封装中。
53.根据权利要求52所述的系统，其中所述第一EHF通信单元包括第一天线，所述第一天线用于将表示传输电信号的传输电气EHF信号转换成所述电磁EHF信号，并且沿着所述PCB在第一给定方向上引导所述电磁EHF信号，并且所述第二EHF通信单元包括第二天线，所述第二天线在所述第一给定方向上从所述第一天线进行设置，其中所述介电元件沿着所述第一方向延伸。
54.根据权利要求53所述的系统，其中所述PCB包括第一接地平面，所述第一接地平面与所述第一EHF通信单元对齐；以及第二接地平面，所述第二接地平面在物理上与所述第一接地平面间隔开并且与所述第一接地平面电隔离，所述第二接地平面与所述第二EHF通信单元对齐。
55.根据权利要求54所述的系统，其中所述第一接地平面与所述第二接地平面之间的距离长于所述第一天线与所述第二天线之间的距离。
56.根据权利要求43所述的系统，其中所述第一电路设置在第一PCB上，而所述第二电路设置在第二PCB上。
57.根据权利要求43所述的系统，其中所述第一EHF通信单元包括第一天线，所述第一天线用于将表示所述传输电信号的传输电气EHF信号转换成所述电磁EHF信号，并且沿着所述PCB在第一给定方向上引导所述电磁EHF信号，并且所述第二EHF通信单元包括设置在第二给定方向上的第二天线，所述介电元件的一端在所述第一给定方向上从所述第一天线进行设置并且所述介电元件的另一端在所述第二给定方向上从所述第二天线进行设置。
58.根据权利要求43所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元中的每一者包括具有芯片的集成电路（IC）封装、绝缘材料以及天线，所述天线位于所述IC封装中并且通过所述绝缘材料固持在固定位置。
59.根据权利要求43所述的系统，其中所述第一EHF通信单元和所述第二EHF通信单元中的至少一者被配置为收发器。
60.一种通信的方法，其包含：
将具有相对末端的介电元件定位在第一EHF通信单元与第二EHF通信单元之间，其中所述末端中的每一者靠近所述EHF通信单元中的相应末端；
从所述第一EHF通信单元中产生电磁EHF信号；
在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间的所述介电元件中以及在通信路径中传导所述电磁EHF信号，所述介电元件在一端中接收所述电磁EHF信号并且通过所述介电元件将所述电磁EHF信号传导至另一端；以及
将传导的电磁EHF信号从所述介电元件输出到所述第二EHF通信单元。
61.根据权利要求60所述的方法，其中将介电元件定位在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间包括将所述介电元件定位在安装在单个印刷电路板（PCB）上的所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间。
62.根据权利要求61所述的方法，其中将介电元件定位在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间包括沿着所述第一电路与所述第二电路之间的所述PCB将所述介电元件悬在所述PCB中的空间上。
63.根据权利要求61所述的方法，其中将介电元件定位在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间包括将具有相对末端的介电元件定位在与所述PCB共面的所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间。
64.根据权利要求63所述的方法，其进一步包含通过在所述PCB中形成在所述第一电路与所述第二电路之间延伸的相对通道来形成所述介质波导。
65.根据权利要求63所述的方法，其中在所述PCB中形成在所述第一电路与所述第二电路之间延伸的相对通道包括形成U形通道，所述通道包括所述相对通道并且连接在靠近所述第一电路和所述第二电路的所述相对通道之间延伸的通道部分。
66.根据权利要求61所述的方法，其中将介电元件定位在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间包括将介电元件作为固体电介质进行定位，所述固体电介质在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间连续地覆盖和延伸。
67.根据权利要求60所述的方法，其中将介电元件定位在所述第一EHF通信单元与所述第二EHF通信单元之间包括将介电元件定位在设置在第一PCB上的所述第一EHF通信单元与设置在第二PCB上的所述第二EHF通信单元之间。
68.根据权利要求60所述的方法，其进一步包括：
从所述第二EHF通信单元中产生电磁EHF信号；
在所述第二EHF通信单元与所述第一EHF通信单元之间的所述介电元件中以及在通信路径中传导所述电磁EHF信号，所述介电元件在另一端中接收所述电磁EHF信号并且通过所述介电元件将所述电磁EHF信号传导至一端；以及
将传导的电磁EHF信号从所述介电元件输出到所述第一EHF通信单元。
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