CN105359421A - 接收电路和发送电路、通信系统和通信方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/52—Systems for transmission between fixed stations via waveguides
Abstract
这个接收电路设置有：参考信号生成单元，生成高频的参考信号并且经由信号传输路径将所述信号传输至发送电路侧，通过该信号传输路径传输的无线电波被限制在所述传输路径中；以及发送数据恢复单元，接收在发送电路侧基于发送数据调制的并且通过信号传输路径返回的参考信号并且恢复该发送数据。
Description
技术领域
本公开涉及接收电路和发送电路、以及通信系统和通信方法。
背景技术
作为在诸如电子装置、信息处理器、半导体装置的各种装置之间的通信或者在一个装置(设备)内的电路板之间的通信的手段，提出了一种通信系统，用于传输被调制为毫米波带的信息(例如，参照非专利文献1和2)。
引用列表
专利文献
非专利文献1：2008年10月10日、IEEE微波理论与技术学报(IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES)、卷56、P.Pursula等人的“Millimeter-WaveIdentification-ANewShortRadioSystemforLow-PowerHighData-RateApplication”
非专利文献2：2011年4月4日、IEEE微波理论与技术学报(IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES)、卷59、P.Pursula等人的“60-GHzMillimeter-WaveIdentificationReaderon90-nmCMOSandLTCC”
发明内容
本发明要解决的技术问题
在上述的非专利文献1和2中，各通信系统表示在自由空间中传输信号。因此，无线电波无效率地散射并且不幸地与其他通信发生干扰。为了防止干扰其他通信而需要限制使用的频带，并且因此不能使用宽带信号。
本公开的目标在于提供了具有优异的传输效率并且使用宽带信号而不干扰其他通信的接收电路和发送电路、以及通信系统和通信方法。
问题的解决方案
为了实现该目标，根据本公开的接收电路，包括：
参考信号生成单元，被配置为生成高频的参考信号并且通过信号传输路径将该参考信号发送至发送电路，该信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波；以及
发送数据恢复单元，被配置为接收在该发送电路中基于发送数据调制的并且通过该信号传输路径返回的参考信号并且恢复(restoring)该发送数据。
为了实现该目标，根据本公开的发送电路，包括：
调制单元，被配置为基于发送数据调制通过信号传输路径从接收电路发送的高频的参考信号，并且通过该信号传输路径使该参考信号返回至该接收电路，该信号传输路径被配置为将无线电波限制(trap)在传输路径中并且传输该无线电波。
为了实现该目标，根据本公开的通信系统，包括：
发送电路，被配置为发送发送数据；
接收电路，被配置为生成高频的参考信号；以及
信号传输路径，被放置在该发送电路与该接收电路之间，将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波，
该发送电路基于该发送数据调制通过该信号传输路径从该接收电路发送的该参考信号并且通过该信号传输路径使该参考信号返回至该接收电路，
该接收电路接收通过该信号传输路径从该发送电路返回的该参考信号并且恢复该发送数据。
为了实现该目标，根据本公开的通信方法，包括：
将在接收电路中生成的高频的参考信号通过信号传输路径发送至发送电路，该信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波；
基于发送数据调制通过该信号传输路径从该接收电路发送的该参考信号，以通过该信号传输路径使该参考信号返回至该接收电路；并且
接收通过该信号传输路径从该发送电路返回的该参考信号以恢复该发送数据。
本发明的有益效果
根据本公开，通过信号传输路径在接收电路与发送电路之间进行通信，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波，因此，传输效率增大并且可以使用宽带信号而不用担心干扰其他通信。
要注意的是，在本说明书中仅仅通过实例描述了本发明的效果，但本发明的效果不局限于所描述的那些并且可以进一步具有额外的效果。
附图说明
[图1]图1A是示出根据本公开的技术的通信系统的示例性配置的方框图，并且图1B是示出在通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
[图2]图2是示出在根据实例1的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
[图3]图3是示出在根据实例2的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
[图4]图4A是示出毫米波参考信号的传输实例#1的时序波形图(timingwaveformchart)，图4B是示出毫米波参考信号的传输实例#2的时序波形图。
[图5]图5是示出在根据实例3的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
[图6]图6是示出在根据实例4的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
[图7]图7是示出在根据实例5的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图；
[图8]图8是示出在根据实例6的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
[图9]图9A是示出用于使用毫米波电缆验证毫米波传输的系统的示意性配置的配置图，并且图9B是示出在将毫米波电缆的终端条件(terminationcondition，末端条件)切换成例如短路/打开(SHORT/OPEN)时的频率-振幅特性的示图。
[图10]图10A是示出在毫米波电缆的终端的短路条件时的时间-振幅特性的示图，并且图10B是示出在毫米波电缆的终端的打开条件时的时间-振幅特性的示图。
[图11]图11A是示出在毫米波电缆的终端与终端条件变换器(terminationconditionchanger，末端条件变换器)之间的连接部分的透视图，图11B是示出该连接部分的平面图，并且图11C是示出部分包括横截面的该连接部分的侧视图。
[图12]图12是示出包括毫米波电缆的终端结构的终端条件变换器的示例性电路配置的电路图。
具体实施方式
下面将使用示图描述用于执行本公开的技术的模式(在后文中称之为“实施方式”)。本公开不限于该实施方式并且在该实施方式中的各种数值被提供作为实例。在以下的描述中，相同的元件或具有相同功能的元件由相同的参考符号表示并且省略重复描述。将按照以下顺序给出描述。
1、根据本公开的接收电路和发送电路以及通信系统和通信方法的总体描述
2、根据本公开的技术的通信系统
3、本公开的实施方式的描述
3-1.实例1(循环器的使用实例)
3-2.实例2(时间选通(timegating)的使用实例)
3-3.实例3(作为连续载波的参考信号的实例)
3-4.实例4(使用一个毫米波电缆的双向传输的实例)
3-5.实例5(使用BPSK传输和传输/反射的组合的双向通信的实例)
3-6.实例6(脉冲的BPSK调制与时间选通的组合的实例)
3-7.使用毫米波电缆的毫米波传输的验证
3-8.终端条件变换器的具体实例
<根据本公开的接收电路和发送电路、以及通信系统和通信方法的总体描述>
用于通过信号传输路径传输电磁波(尤其是诸如微波、毫米波或太赫兹波的高频信号)的通信系统优选地用于例如在诸如电子装置、信息处理器或半导体装置的各种装置之间的信号传输或者在一个装置(设备)内的电路板之间的信号传输。在通信系统中，信号传输路径传输高频信号。信号传输路径起到用于在装置之间或者在电路板之间进行连接的电缆的作用。
例如，毫米波是在高频带中的具有30[GHz]到300[GHz]的频率(1[mm]到10[mm]的波长)的无线电波。将信息调制为用于信号传输(通信)的毫米波带(millimeter-waveband)，因此，可以实现Gbps(例如，不小于5[Gbps])数量级的高速传输。Gbps数量级的高速信号传输所需要的信号包括例如电影图像或计算机图像的数据信号。进一步地，在毫米波带中的信号传输具有优异的抗干扰性，并且有利地是在装置之间的电缆连接中不妨碍其他电气布线。
在用于传输例如毫米波带信号(millimeter-wavebandsignal)的高频信号的通信系统中，被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输无线电波的信号传输路径可以具有包括波导管的配置。在这个配置中，包括波导管的信号传输路径具有固定长度。波导管(波导管电缆)可以被配置为包括空心波导管、电介质波导管或在其中填充有介电材料的电介质波导管。然而，优选地使用电介质波导管，与空心波导管相比，电介质波导管具有优异的弹性。在电介质波导管中，电磁波根据波长(频率)等在介电材料中传播并且形成磁场。波导管包括电介质线路等。
在根据本公开的接收电路和发送电路、以及通信系统和通信方法中，接收电路可以被配置为具有信号分离单元，该信号分离单元被配置为从发送至发送电路的参考信号分离从该发送电路返回的参考信号。在这个配置中，信号分离单元可以被配置为在时间上分离发送至发送电路的参考信号与从该发送电路返回的参考信号。
根据本公开的包括上述优选配置的接收电路和发送电路、以及通信系统和通信方法中，参考信号生成单元可以被配置为在发送下一个参考信号之前接收从发送电路返回的参考信号。可替换地，参考信号生成单元可以被配置为以与从发送电路返回的参考信号不重叠的周期间隔(periodicinterval)生成参考信号。进一步可替换地，参考信号生成单元可以被配置为将参考信号作为连续信号(连续载波)发送至该发送电路。
在根据本公开的包括上述优选的配置的接收电路和发送电路、以及通信系统和通信方法中，发送电路可以被配置使得基于发送数据改变信号传输路径的终端条件以调制参考信号。
<根据本公开的技术的通信系统>
使用图1A和图1B，描述了根据本公开的技术的通信系统的示例性配置。图1A是示出根据本公开的技术的通信系统的示例性配置的方框图，并且图1B是示出在通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
如在图1中所示，根据本应用实例的通信系统1包括接收电路(接收单元/接收器)10、发送电路(发送单元/发送器)20以及信号传输路径30，该传输路径被配置为在接收电路10与发送电路20之间传输高频信号。在本应用实例中，在第一通信装置(电子装置)100内设置接收电路10，并且在第二通信装置(电子装置)200内设置发送电路20。
这个配置号表示信号传输路径30在第一通信装置100与第二通信装置200之间传输高频信号。在被配置为通过信号传输路径30发送和接收信号的通信装置100和200中，接收电路10和发送电路20分别设置为成对的并且相互结合。在第一通信装置100与第二通信装置200之间的信号传输(通信)可以使用单向(单向)传输或者可以使用双向传输。
接收电路10和发送电路20(即，第一通信装置100和第二通信装置200)被设置在预定的范围内，并且由具有与该范围相对应的长度(固定长度)的信号传输路径30连接。要注意的是，由于高频信号是毫米波信号，所以“预定的范围”优选地被限定为是限制毫米波传输的范围。具有比在用于广播或一般无线通信的通信装置之间的距离更小的距离的范围通常对应于“预定的范围”。
在预定的范围内的接收电路10和发送电路20的部署模式包括分别在单独通信装置(电子装置)中的接收电路10和发送电路20(即，第一通信装置100和第二通信装置200)的部署模式，如在图1A中所示，并且可以进一步包括下面的示例性模式。例如，在一种模式中，接收电路10和发送电路20被视为分别设置在一个电子装置内的单独的电路板上。在这个模式中，一个电路板对应于第一通信装置100，并且另一个电路板对应于第二通信装置200。
此外，在另一个模式中，接收电路10和发送电路20被视为分别设置在一个电子装置内的单独的半导体芯片上。在这个模式中，一个半导体芯片对应于第一通信装置100，并且另一个半导体芯片对应于第二通信装置200。进一步地，在又一个模式中，接收电路10和发送电路20被视为分别设置在相同电路板上的单独的电路部分上。在这个模式中，一个电路部分对应于第一通信装置100，并且另一个电路部分对应于第二通信装置200。然而，接收电路10和发送电路20的设置不限于这些模式。
可替换地，作为一个实例，第一通信装置100和第二通信装置200被视为具有如下所述的组合。然而，仅仅通过实例描述下面的组合，但不局限于以下内容。
诸如移动电话、数码相机、摄像机、游戏装置或遥控器的作为电池驱动的装置的第二通信装置200被视为与作为其电池充电器的第一通信装置100或者被配置为执行图像处理的被称为基站的装置相组合。进一步地，作为具有IC卡的外观的相对薄的装置的第二通信装置200被视为与作为其读卡器/写卡器的第一通信装置100组合。读卡器/写卡器例如与电子装置主体(例如，数字记录器/播放器、地面TV接收器、移动电话、游戏装置或计算机)相结合使用。进一步地，在组合应用于成像装置中时，例如，第一通信装置100被设置在主电路板侧上，并且第二通信装置200被设置在成像板侧上，在一个装置(设备)中执行信号传输。
下面将用于毫米波通信的通信系统描述作为一个实例。例如，通信系统将毫米波带信号用作高频信号，并且传输调制成毫米波带的信息。作为毫米波带的高频信号具有以下优点。
a)毫米波通信具有宽通信带，因此，数据速率快速增大；
b)用于传输的频率可以与用于处理基带信号的另一个频率分离，并且在频率中不太可能发生毫米波与基带信号之间的干扰；
c)毫米波带具有短波长并且可以减小根据波长所限定的波导管结构。此外，毫米波带具有更大的距离衰减以及更小的衍射，因此，有助于电磁屏蔽；
d)在通常的无线通信中，严格地调节载波稳定性以用于防止干扰等。为了实现具有这种高稳定性的载波，使用具有高稳定性的外部频率标准的构件和乘法电路、锁相环(PLL)等，并且电路尺寸增大。通过对比，为了传输，毫米波通信可以使用具有低稳定性并且防止容易在外面泄露的载波，并且可以抑制电路尺寸增大。
在用于传输调制成毫米波带的信息的毫米波通信(传输)中，为了实现具有被配置成在CMOS装置中生成毫米波参考信号的生成单元(振荡器)的发送电路，装置需要包括在毫米波带中进行操作的微小高速工艺，因此其成本增大。然而，为了用于图像信号传输等，在正向上，图像信号传输需要高速传输，但是在反方向上，需要传输控制信号等，因此，在很多情况下，完全实现了以低速传输控制信号等。在这种情况下，在反方向上使用毫米波增大了功耗。为了减少功耗，需要制备用于低速传输的另一个通信单元。
根据本应用实例的通信系统1使用负载调制技术，以具有没有生产单元(振荡器)的配置，该生产单元被配置成在发送电路20侧上生成毫米波参考信号。即，如在图1B中所示，在根据本应用实例的通信系统1中，负载调制技术应用于接收电路10和发送电路20中。
如上所述，使用负载调制技术消除了在发送电路20中生成毫米波参考信号的需要，因此，可以实现具有低功耗和简单配置的毫米波带的发送电路20。因此，具有发送电路20的通信系统具有更低的功耗和简单的系统配置。进一步地，具有较低速和低成本(前面的0.13um工艺)的毫米波CMOS工艺可以实现毫米波带的发送电路20。进一步地，宽带脉冲信号(即，毫米波参考信号)可以用于实现有效的反射波通信。
<本公开的实施方式的描述>
根据本公开的实施方式的通信系统包括被配置为发送数据的发送电路、被配置为从发送电路接收发送数据的接收电路以及被配置为在发送电路与接收电路之间进行信号传输的信号传输路径。在这个配置中，接收电路对应于用于图1B的负载调制的接收电路10，还表示根据本公开的实施方式的接收电路并且生成毫米波参考信号。发送电路对应于用于图1B的负载调制的发送电路20，并且还表示根据本公开的实施方式的发送电路。进一步地，本通信系统实现根据本公开的实施方式的通信方法。
在通信系统中，信号传输路径包括波导管并且限制和传输在传输路径中(在波导管中)的无线电波(毫米波)。信号传输路径传输毫米波。由于信号传输路径起到用于连接接收电路10与发送电路20的电缆的作用，所以信号传输路径还可以被称为毫米波电缆30。
发送电路20基于发送数据调制通过毫米波电缆30从接收电路10传输的毫米波参考信号，并且通过毫米波电缆30将参考信号返回至接收电路10。接收电路10通过毫米波电缆30将毫米波参考信号传输至发送电路20，通过毫米波电缆30接收从发送电路20返回的毫米波参考信号(调制信号/反射信号)并且恢复发送数据。
如上所述，在本实施方式中，通信系统1具有应用负载调制技术的接收电路10和发送电路20。通信系统1将毫米波电缆30用作在接收电路10和发送电路20之间的信号传输路径(传播路径)，该电缆被配置为限制和传输在传输路径中的无线电波。因此，与在自由空间中的信号传输相比，传输效率可以提高，并且传输距离可以设置为更长。进一步地，由于在传输路径中限制无线电波，所以可以使用宽带信号，不用担心干扰其他通信。因此，参考信号的脉冲宽度可以减小，用于高速传输信号，并且传输至发送电路20的参考信号与从发送电路20返回的参考信号(反射信号)可以容易地彼此分离。
进一步地，与在自由空间中的信号传输不同，使用具有固定长度(预定长度)的毫米波电缆30执行的信号传输使从发送电路20返回参考信号(反射信号)的到达时间稳定，并且有助于上述的信号分离。进一步地，还容易有利地使用脉冲积分等技术。更具体而言，在一个脉冲波的SN比率不充足时，由于在毫米波电缆30内的传播延迟大体上时间上恒定，所以可以整合多个脉冲信号(即，毫米波参考信号)以提高SN比。
将描述实现根据本实施方式的技术的接收电路10和发送电路20的具体实例。
[实例1]
图2是示出在根据实例1的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
如在图2中所示，接收电路10包括毫米波参考信号生成单元11、信号分离单元12以及反射信号提取单元13。毫米波参考信号生成单元11是振荡器，该振荡器被配置为生成毫米波参考信号。信号分离单元12包括循环器等并且从传输至发送电路20的毫米波参考信号分离出从发送电路20返回的毫米波参考信号(调制信号/反射信号/反射波)。反射信号提取单元13是发送数据恢复单元的一个实例，发送数据恢复单元被配置为恢复从发送电路20中传输的数据，并且提取在信号分离单元12内分离的参考信号，即，反射信号，以恢复由发送电路20传输的发送数据。
发送电路20包括终端条件变换器21。终端条件变换器21是调制单元的一个实例，调制单元被配置为基于发送数据调制通过毫米波电缆30从接收电路10传输的毫米波参考信号。具体而言，终端条件变换器21基于发送数据改变毫米波电缆30的终端条件，以将毫米波参考信号调制成载波(carrierwave)(载波(carrier))。终端条件变换器21映射传输给终端条件的信息以通过毫米波电缆30将数据传输给接收电路10。
作为一个实例，毫米波电缆30的终端条件包括反射条件或终结器。在终端条件使用反射条件时，终端条件变换器21根据发送数据的逻辑级(逻辑“1”/逻辑“0”)将毫米波电缆30的终端的反射系数变成例如大/小，以调制毫米波参考信号。更具体而言，毫米波电缆30的终端可以切换成例如闭合(短路)/打开(断开)条件，以调制参考信号。
在终端条件使用终结器时，终端条件变换器21根据发送数据的逻辑级改变毫米波电缆30的终结器的电阻值，以调制毫米波参考信号。可替换地，例如，终端条件变换器21可以被配置为根据发送数据的逻辑级改变反射信号(调制信号)的相位。下面详细描述终端条件变换器21的具体实例。
具有上述配置的根据实例1的通信系统使用负载调制技术，该技术将毫米波电缆30用于信号传输路径(传播路径)。作为通过毫米波电缆30从发送电路20返回的调制信号的毫米波参考信号(即，反射信号(反射波))被配置为通过诸如循环器的信号分离单元12与所发送的毫米波参考信号分离。
如上所述，被配置为限制和传输在所述传输路径中的无线电波的毫米波电缆30被用作信号传输路径，因此，与在自由空间中的信号传输相比，可以增大传输效率并且传输距离可以设置为更长。进一步地，由于可以使用宽带信号而不用担心干扰其他通信，所以参考信号的脉冲宽度可以减小。因此，可以实现高速传输信号，并且传输至发送电路20的参考信号以及从发送电路20返回的参考信号(反射信号)容易彼此分离。
[实例2]
图3是示出在根据实例2的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
在实例1中，诸如循环器的信号分离单元12用于将从传输至发送电路20的参考信号与从发送电路20发送的调制信号(反射信号)相分离。在实例2中，时间选通技术(timegatingtechnique)用于在时间上将所发送的参考信号与反射信号彼此分离。
在毫米波电缆30中，可以传输宽带信号。因此，具有窄的脉冲宽度的宽带脉冲信号可以用作传输至发送电路20的参考信号。这意味着容易在时间上分离来自发送电路20的反射信号。因此，在实例2中，应用时间选通技术，使得反射信号提取单元13起到实例1的信号分离单元12的作用。
由毫米波参考信号生成单元11生成的以及传输至发送电路20的毫米波参考信号的持续时间由tpulse表示，并且在毫米波电缆30中的单向传播时间由tcable表示。毫米波电缆30具有恒定长度(固定长度)，并且根据该长度确定传播时间tcable。在具有持续时间tpulse的参考信号的传输的2·tcable之后，反射信号从发送电路20返回。因此，在反射信号提取单元13中，由时间选通提取调制信号(反射波)，该调制信号在毫米波参考信号到发送电路20的传输的2·tcable之后返回。
根据具有上述配置的实例2的通信系统，可以获得实例1的通信系统相似的功能和效果，并且基于时间选通使用信号分离技术可以有利地从接收电路10去除诸如循环器的信号分离单元12。
在基于上面描述的时间选来通提取反射波时，作为从毫米波参考信号生成单元11输出的毫米波参考信号的传输的实例，将描述以下两个传输实例#1和#2。将利用图4A和图4B的时序波形图详细描述这些传输实例#1和#2。在传输实例#1和#2中的任一个中，在毫米波参考信号生成单元11中执行定时控制。
(传输实例#1)
在传输实例#1中，在从发送电路20返回参考信号(反射信号)之后发送下一个参考信号。具体而言，如在图4A中所示，在毫米波参考信号的发送的2·tcable之后，返回和接收具有脉冲宽度(持续时间)tpulse的反射信号，然后，在预定的时间α之后发送下一个参考信号。在这个配置中，在毫米波参考信号之间的周期间隔Tsym表示为Tsym＝2·tcable+tpulse+α。
如上所述，虽然传输实例#1表示一个简单的传输实例，但是毫米波电缆30的传播时间tcable对在参考信号之间的周期间隔Tsym具有强烈影响，并且周期间隔增大。换言之，在传输实例#1中，在参考信号之间的周期间隔Tsym依赖于毫米波电缆30的长度。
(传输实例#2)
在传输实例#2中，以与从发送电路20返回的参考信号(反射信号)不重叠的周期间隔发送参考信号。具体而言，独立于毫米波电缆30的长度，限定在参考信号之间的周期间隔Tsym，即，具有恒定的周期间隔Tref，独立于毫米波电缆30的长度。如在图4B中所示，设置周期间隔Tref的时间或者设置反射信号的时间和相位使得参考信号与反射信号彼此不重叠。
如上所述，在传输实例#2中，以与反射信号不重叠的周期间隔Tsym(＝Tref)发送参考信号，周期间隔Tsym独立于毫米波电缆30的长度。因此，在参考信号之间的周期间隔Tsym可以被设置为比传输实例#1中的短。
[实例3]
图5是示出在根据实例3的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
在实例1和2中，将毫米波参考信号作为间歇性(周期性)信号发送给发送电路20。相反，在实例3中，将毫米波参考信号作为连续信号(即，连续载波)发送给发送电路20。即，毫米波参考信号生成单元11连续生成毫米波参考信号，并且作为连续载波通过毫米波电缆30将信号发送至发送电路20。
为了采用将参考信号用作连续载波的反射/传输，在根据实例3的通信系统中，除了毫米波参考信号生成单元11和信号分离单元12以外，接收电路10还包括乘法器14、相位调整单元15以及低通滤波器(LPF)16。
乘法器14的一个输入是发送电路的反射信号，该反射信号在信号分离单元12中与发送至发送电路20的参考信号分离。乘法器14的另一个输入是在毫米波参考信号生成单元11中生成的参考信号，并且在相位调整单元15中进行相位调整。相位调整单元15调整在毫米波参考信号生成单元11中生成的参考信号，以与发送电路20的反射信号的相位匹配。
在这个配置中，来自发送电路20的反射信号(调制信号)是调幅波。因此，在乘法器14中，来自发送电路20的反射信号与在相位调整单元15中进行了相位调整的参考信号相乘，并且执行检测，用于从调制信号提取原始信号。LPF16从乘法器14的乘法结果去除宽带成分，并且获得恢复的发送数据。
根据具有上述配置的实例3的通信系统，反射/传输将参考信号用作连续载波，使得反射/传输可以与诸如二相相移键控(BPSK)或幅移键控(ASK)的传输相结合，并且能够扩展为双向传输(通信)。
[实例4]
实例4是实例3的扩展实例，其将参考信号用作连续载波。图6示出了在根据实例4的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置。
在根据实例4的通信系统中，使用一个毫米波电缆30执行双向毫米波传输。具体而言，如在图6中所示，被配置为接收发送数据A的接收电路10包括被配置为发送发送数据B的发送电路40，并且被配置为发送发送数据A的发送电路20包括被配置为接收发送数据B的接收电路50。
作为实例3的扩展实例，根据实例4的毫米波参考信号生成单元11连续生成毫米波参考信号，并且通过毫米波电缆30将毫米波参考信号作为连续载波发送给发送电路20。在根据实例4的通信系统中，除了毫米波参考信号生成单元11以外，接收电路10还包括差分提取单元17。接收电路10比较通过毫米波电缆30从发送电路20返回的反射信号与在毫米波参考信号生成单元11中生成的参考信号，并且基于在这些信号之间的差分恢复发送数据A。
传输/反射包括具有上述配置的接收电路10以及发送电路20，并且将参考信号用作连续载波。传输/反射可以使用发送电路40和接收电路50，与BPSK或ASK等传输相结合。使用将参考信号用作连续载波的传输/反射的组合以及BPSK或ASK等传输可以使用该一个毫米波电缆30实现双向毫米波传输(通信)。
[实例5]
实例5是实例3的另一个扩展实例，将参考信号用作连续载波。图7示出了在根据实例5的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置。
在根据实例5的通信系统中，与根据实例4的通信系统相似，被配置为接收发送数据A的接收电路10包括被配置为发送发送数据B的发送电路40，并且被配置为传输发送数据A的发送电路20包括被配置为接收发送数据B的接收电路50。使用一个毫米波电缆30执行双向毫米波传输。
进一步地，在根据实例5的通信系统中，将参考信号用作连续载波的反射传输以及BPSK传输相结合，以使用一个毫米波电缆30实现双向毫米波传输(通信)。具体而言，被配置为发送发送数据B的发送电路40包括BPSK调制单元41，并且被配置为接收发送数据B的接收电路50包括BPSK解调单元51。BPSK调制单元41或BPSK解调单元51可以使用已知的电路配置。
进一步地，在根据实例5的通信系统中，与根据实例3的通信系统相似，除了毫米波参考信号生成单元11和信号分离单元12以外，接收电路10被配置为还包括乘法器14、相位调整单元15以及LPF16，即，ASK解调电路。
在具有上述配置的根据实例5的通信系统中，BPSK调制单元41基于发送数据B对在毫米波参考信号生成单元11中生成的毫米波参考信号进行BPSK调制。图7示出了由实线波形和虚线波形表示的BPSK调制的参考信号。在通过诸如循环器的信号分离单元12之后，毫米波电缆30将BPSK调制的参考信号发送至发送电路20。
由毫米波电缆30传输的BPSK调制的参考信号被供应至BPSK解调单元51并且进行BPSK解调。因此，恢复从接收电路10发送的发送数据B。进一步地，在发送电路20中，终端条件变换器21基于发送数据A改变毫米波电缆30的终端条件，以基于发送数据A对BPSK调制的参考信号执行调幅。
通过毫米波电缆30使利用发送数据A执行了调幅的BPSK调制的参考信号作为反射信号(调制信号)返回接收电路10。利用发送数据A执行了调幅的参考信号通过信号分离单元12与在BPSK调制单元41中BPSK调制的参考信号相分离，并且将反射信号供应给乘法器14。在乘法器14中，发送电路20的反射信号与在相位调整单元15中执行了相位调整的参考信号相乘，并且执行检测，用于从作为调制信号的参考信号中提取原始信号。LPF16从乘法器14的乘法结果去除宽带成分，并且获得恢复的发送数据A。
如上所述，BPSK传输和将参考信号用作连续载波的反射/传输的组合还可以使用一个毫米波电缆30执行双向毫米波传输(通信)。在本实例中，BPSK传输与将参考信号用作连续载波的反射/传输相结合，但是另一个传输(例如，ASK传输)可以与反射/传输相结合。
[实例6]
图8是示出在根据实例6的通信系统中的接收电路和发送电路的示例性配置的方框图。
在根据实例6的通信系统中，周期性(间歇性)脉冲信号被用作毫米波参考信号，脉冲信号的BPSK调制与在实例2中使用的时间选通相结合，并且使用一个毫米波电缆30执行双向毫米波传输(双向通信)。
具体而言，与实例2相似，接收电路10包括毫米波参考信号生成单元11和反射信号提取单元13，并且具有将时间选通技术应用于反射信号提取单元13中的配置。设置在接收电路10侧的发送电路40包括BPSK调制单元41，并且在BPSK调制单元41中，基于发送数据B对在毫米波参考信号生成单元11中生成的周期脉冲信号(毫米波参考信号)执行BPSK调制。
除了BPSK解调单元51以外，在发送电路20侧设置的接收电路50还包括检波单元52和参考信号时钟生成单元53。检波单元52检测在BPSK调制单元41中BPSK调制的并且通过毫米波电缆30传输的脉冲信号，并且将所检测出的输出供应至BPSK解调单元51和参考信号时钟生成单元53。参考信号时钟生成单元53基于检波单元52的检测输出(即，周期脉冲信号)而再生时钟，并且将该时钟供应给BPSK解调单元51。
在具有上述配置的根据实例6的通信系统中，BPSK调制单元41基于发送数据B，对在毫米波参考信号生成单元11中间歇性生成的毫米波参考信号，即，周期脉冲信号进行BPSK调制。图8示出了由实线波形和虚线波形表示的BPSK调制的参考信号。毫米波电缆30将BPSK调制的脉冲信号发送给发送电路20。
由毫米波电缆30传输的BPSK调制的参考信号被供应给发送电路20，并且在BPSK解调单元51中进行BPSK解调。因此，恢复从接收电路10发送的发送数据B。进一步地，在发送电路20中，终端条件变换器21基于发送数据A改变毫米波电缆30的终端条件，以基于发送数据A对BPSK调制的脉冲信号执行调幅。
通过毫米波电缆30将利用发送数据A执行了调幅的BPSK调制的脉冲信号作为反射信号(调制信号)返回接收电路10。在反射信号提取单元13中通过时间选通提取利用发送数据A执行了调幅的反射信号，并且获得恢复的发送数据A。
如上所述，时间选通与将周期脉冲信号用作参考信号的BPSK调制的组合还可以使用一个毫米波电缆30执行双向毫米波传输(双向通信)。
[毫米波电缆的原理的验证]
接下来，将验证使用在实例1到6中所使用的毫米波电缆30的毫米波传输。图9A示出了用于使用毫米波电缆30验证毫米波传输的系统的示意性配置。
例如，将具有固定长度L的电介质波导管描述作为实例，该电介质波导管用作用于验证毫米波传输的毫米波电缆30，并且改变毫米波电缆30的终端条件，以将毫米波电缆30切换成例如闭合(短路)/打开(断开)条件。图9B示出了在将毫米波电缆30的终端条件切换成例如短路/断开时的频率-振幅特性。在这种情况下，RBW(分辨带宽)＝25[MHz]。
如在图9A中所示，为了验证毫米波传输，使用生成毫米波信号的信号生成/测量装置61，并且测量从毫米波电缆30的终端反射和返回的反射信号(反射波)。通过同轴电缆62、同轴波导管63以及波导管转接器64将在信号生成/测量装置61中生成的毫米波信号供应给毫米波电缆30。同轴电缆62具有通过连接器(凸形/凹形)65A连接至信号生成/测量装置61的输入-输出端的一端以及通过连接器(凸形/凹形)65B连接至同轴波导管63的另一端。
由于阻抗失配，所以在同轴波导管63与波导管转接器64之间的接触面(连接平面)被限定为反射平面P。因此，通过同轴电缆62从信号生成/测量装置61供应给同轴波导管63的毫米波信号在反射平面P上反射，并且作为反射波的A成分通过同轴波导管63和同轴电缆62返回至信号生成/测量装置61。进一步地，穿过反射平面P的毫米波信号在毫米波电缆30的终端上反射，并且作为反射波的B元件，通过毫米波电缆30、波导管转接器64、同轴波导管63以及同轴电缆62返回信号生成/测量装置61。
在本实例中，通过改变毫米波电缆30的终端条件，即，通过将毫米波电缆30的终端切换成短路/断开来调制在毫米波电缆30的终端上反射的B成分。图10A示出了在毫米波电缆30的终端的短路条件时的时间-振幅特性。图10B示出了在毫米波电缆30的终端的断开条件时的时间-振幅特性。从在图10A和图10B之间的比较中，显然，通过将毫米波电缆30的终端切换成短路/断开，B成分的相位反转。因此，在B成分上承载信息，将信息调制成毫米波带并且可以使用毫米波电缆30传输信息。
[终端条件变换器的具体实例]
接下来，将描述在实例1到6中使用的改变毫米波电缆30的终端条件的终端条件变换器21的具体实例。
图11A是示出在毫米波电缆30的终端与终端条件变换器21之间的连接部分的透视图，图11B是示出该连接部分的平面图，并且图11C是示出该连接部分的侧视图，部分地包括横截面。在本具体实例中，作为一个实例，毫米波电缆30使用填充有介电材料的波导管71。在填充有介电材料的波导管71中，电磁波在介电材料中传播并且根据波长(频率)等形成电磁场。
将填充有介电材料的波导管71作为毫米波电缆30。凹槽部分71A形成在波导管71的端部。印刷电路板72具有适合凹槽部分71A的端部。CMOS芯片73在内部具有终端条件变换器21，并且CMOS芯片73被安装在印刷电路板72上。进一步地，天线图案74形成在印刷电路板72的端部的表面上。天线图案74电气连接至CMOS芯片73，并且使用电磁感应，通过填充有介电材料的波导管71执行信号传输。
在上述配置中，通过在印刷电路板72上的天线图案74将通过填充有介电材料的波导管71传播的信号(即，毫米波参考信号)传输给CMOS芯片73。CMOS芯片73(具体而言，包含在CMOS芯片73内的终端条件变换器21)被定义为终端。
图12示出了终端条件变换器21的示例性电路配置，包括毫米波电缆30的终端结构。
终端条件变换器21包括开关晶体管(FET)TR。开关晶体管TR具有接地的源极电极以及通过电感L连接至电源VD的漏极电极。不平衡变换器(balun)BL通过电容C连接至开关晶体管TR的漏极电极。
在上述配置中，从位于印刷电路板72上的天线图案74输出由填充有介电材料的波导管71传播的毫米波参考信号作为差分信号。在不平衡变换器BL中将差分信号转换成单端信号(single-endedsignal)，并且通过电容C将单端信号供应给开关晶体管TR的漏极电极。通过使用发送数据调制栅极电压VG，开关晶体管TR调制由不平衡变换器BL和电容C提供的毫米波参考信号。通过不平衡变换器BL和电容C将调制后的毫米波参考信号传输至天线图案74，并且使用电磁感应将调制后的毫米波参考信号传输给填充有介电材料的波导管71。
要注意的是，本公开可以被配置如下。
[A01]<<接收电路>>
一种接收电路，包括：
参考信号生成单元，被配置为生成高频的参考信号并且通过信号传输路径将该参考信号发送至发送电路，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波；以及
发送数据恢复单元，被配置为接收在所述发送电路中基于发送数据调制的并且通过所述信号传输路径返回的参考信号并且恢复所述发送数据。
[A02]根据[A01]所述的接收电路，进一步包括信号分离单元，所述信号分离单元被配置为从发送至所述发送电路的参考信号分离从所述发送电路返回的参考信号。
[A03]根据[A02]所述的接收电路，其中，所述信号分离单元在时间上分离发送至所述发送电路的参考信号与从所述发送电路返回的参考信号。
[A04]根据[A03]所述的接收电路，其中，在接收从所述发送电路返回的参考信号之后，所述参考信号生成单元发送下一个参考信号。
[A05]根据[A03]所述的接收电路，其中，所述参考信号生成单元以与从所述发送电路返回的参考信号不重叠的周期间隔发送参考信号。
[A06]根据[A03]所述的接收电路，其中，所述参考信号生成单元将参考信号作为连续信号发送至所述发送电路。
[A07]根据[A01]到[A06]中任一项所述的接收电路，其中，所述接收电路接收通过在所述发送电路中基于所述发送数据改变所述信号传输路径的终端条件而调制的并且通过所述信号传输路径返回的参考信号。
[A08]根据[A01]到[A07]中任一项所述的接收电路，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
[A09]根据[A01]到[A08]中任一项所述的接收电路，其中，所述信号传输路径包括波导管。
[A10]根据[A01]到[A09]中任一项所述的接收电路，其中，所述信号传输路径具有固定长度。
[B01]<<发送电路>>
一种发送电路，包括：
调制单元，被配置为基于发送数据调制通过信号传输路径从接收电路发送的高频的参考信号，并且通过所述信号传输路径使该参考信号返回至所述接收电路，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波。
[B02]根据[B01]所述的发送电路，其中，所述发送电路基于在所述接收电路中恢复的所述发送数据调制通过所述信号传输路径从所述接收电路发送的所述参考信号并且通过所述信号传输路径将所述参考信号发送至所述接收电路。
[B03]根据[B01]或[B02]所述的发送电路，其中，所述调制单元基于所述发送数据改变所述信号传输路径的终端条件以调制所述参考信号。
[B04]根据[B01]到[B03]中任一项所述的发送电路，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
[B05]根据[B01]到[B04]中任一项所述的发送电路，其中，所述信号传输路径包括波导管。
[B06]根据[B01]到[B05]中任一项所述的发送电路，其中，所述信号传输路径具有固定长度。
[C01]<<通信系统>>
一种通信系统，包括：
发送电路，被配置为发送发送数据；
接收电路，被配置为生成高频的参考信号；以及
信号传输路径，被放置在所述发送电路与所述接收电路之间，将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波，
所述发送电路基于所述发送数据调制通过所述信号传输路径从所述接收电路发送的所述参考信号并且通过所述信号传输路径使所述参考信号返回至所述接收电路，
所述接收电路接收通过所述信号传输路径从所述发送电路返回的所述参考信号并且恢复所述发送数据。
[C02]根据[C01]所述的通信系统，
其中，所述发送电路包括：
调制单元，被配置为基于发送数据调制通过信号传输路径从接收电路发送的高频的参考信号。
[C03]根据[C02]所述的通信系统，其中，所述调制单元基于所述发送数据改变所述信号传输路径的终端条件以调制所述参考信。
[C04]根据[C01]到[C03]中任一项所述的通信系统，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
[C05]根据[C01]到[C04]中任一项所述的通信系统，其中，所述信号传输路径包括波导管。
[C06]根据[C01]到[C05]中任一项所述的通信系统，其中，所述信号传输路径具有固定长度。
[C07]根据[C01]到[C06]中任一项所述的通信系统，
其中，所述接收电路包括：
参考信号生成单元，被配置为生成高频的参考信号并且通过信号传输路径将所述参考信号发送至发送电路；以及
发送数据恢复单元，被配置为接收通过所述信号传输路径从所述发送电路返回的参考信号并且恢复所述发送数据。
[C08]根据[C01]到[C07]中任一项所述的通信系统，其中，所述接收电路包括信号分离单元，该信号分离单元被配置为从发送至发送电路的参考片信号分离从所述发送电路返回的参考信号。
[C09]根据[C08]所述的通信系统，其中，所述信号分离单元在时间上分离发送至所述发送电路的参考信号与从所述发送电路中返回的参考信号。
[C10]根据[C09]所述的通信系统，其中，在接收从所述发送电路中返回的参考信号之后，所述参考信号生成单元发送下一个参考信号。
[C11]根据[C09]所述的通信系统，其中，所述参考信号生成单元以与从所述发送电路返回的参考信号不重叠的周期间隔发送参考信号。
[C12]根据[C09]所述的通信系统，其中，所述参考信号生成单元将参考信号作为连续信号发送至所述发送电路。
[D01]<<通信方法>>
一种通信方法，包括：
将在接收电路中生成的高频的参考信号通过信号传输路径发送至发送电路，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波；
基于发送数据调制通过所述信号传输路径从所述接收电路发送的所述参考信号，以通过所述信号传输路径使所述参考信号返回至所述接收电路；并且
接收通过所述信号传输路径从所述发送电路返回的所述参考信号以恢复所述发送数据。
[D02]根据[D01]所述的通信方法，
其中，所述发送电路包括：
调制单元，被配置为基于在发送数据生成单元中生成的发送数据调制通过信号传输路径从接收电路发送的高频的参考信号。
[D03]根据[D02]所述的通信方法，其中，所述调制单元基于发送数据改变信号传输路径的终端条件以调制参考信号。
[D04]根据[D01]到[D03]中任一项所述的通信方法，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
[D05]根据[D01]到[D04]中任一项所述的通信方法，其中，所述信号传输路径包括波导管。
[D06]根据[D01]到[D05]中任一项所述的通信方法，其中，所述信号传输路径具有固定长度。
[D07]根据[D01]到[D06]中任一项所述的通信方法，
其中，所述接收电路，包括：
参考信号生成单元，被配置为生成高频的参考信号并且通过信号传输路径将所述参考信号发送至发送电路；以及
发送数据恢复单元，被配置为接收通过所述信号传输路径从所述发送电路返回的参考信号并且恢复所述发送数据。
[D08]根据[D01]到[D07]中任一项所述的通信方法，其中，所述接收电路包括信号分离单元，该信号分离单元被配置为从发送至所述发送电路的参考信号分离从所述发送电路返回的参考信号。
[D09]根据[D08]所述的通信方法，其中，所述信号分离单元在时间上分离发送至所述发送电路的参考信号与从所述发送电路返回的参考信号。
[D10]根据[D09]所述的通信方法，其中，在接收从所述发送电路返回的参考信号之后，所述参考信号生成单元发送下一个参考信号。
[D11]根据[D09]所述的通信方法，其中，所述参考信号生成单元以与从所述发送电路返回的参考信号不重叠的周期间隔发送参考信号。
[D12]根据[D09]所述的通信方法，其中，所述参考信号生成单元将参考信号作为连续信号发送至所述发送电路。
符号说明
1：通信系统
10：接收电路(用于负载调制的接收电路)
11：毫米波参考信号生成单元
12：信号分离单元
13：参考信号提取单元
14：乘法器
15：相位调整单元
16：低通滤波器(LPF)
17：差分提取单元
20：发送电路(用于负载调制的发送电路)
21：终端条件变换器
30：信号传输路径(毫米波电缆)
40：毫米波发送电路
41：BPSK调制单元
50：毫米波接收电路
51：BPSK解调单元
52：检波单元
53：参考信号时钟再生单元
61：信号生成/测量装置
62：同轴电缆
63：同轴波导管
64：波导管转接器
71：填充有介电材料的波导管
72：印刷电路板
73：CMOS芯片
74：天线图案
100：第一通信装置
200：第二通信装置
BL：不平衡变换器
C：电容
L：电感
Claims (20)
1.一种接收电路，包括：
参考信号生成单元，被配置为生成高频的参考信号并且通过信号传输路径将该参考信号发送至发送电路，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波；以及
发送数据恢复单元，被配置为接收在所述发送电路中基于发送数据调制的并且通过所述信号传输路径返回的参考信号并且恢复所述发送数据。
2.根据权利要求1所述的接收电路，进一步包括信号分离单元，所述信号分离单元被配置为从发送至所述发送电路的参考信号分离从所述发送电路返回的参考信号。
3.根据权利要求2所述的接收电路，其中，所述信号分离单元在时间上分离发送至所述发送电路的参考信号与从所述发送电路返回的参考信号。
4.根据权利要求3所述的接收电路，其中，在接收从所述发送电路返回的参考信号之后，所述参考信号生成单元发送下一个参考信号。
5.根据权利要求3所述的接收电路，其中，所述参考信号生成单元以与从所述发送电路返回的参考信号不重叠的周期间隔发送参考信号。
6.根据权利要求3所述的接收电路，其中，所述参考信号生成单元将参考信号作为连续信号发送至所述发送电路。
7.根据权利要求1所述的接收电路，其中，所述接收电路接收通过在所述发送电路中基于所述发送数据改变所述信号传输路径的终端条件而调制的并且通过所述信号传输路径返回的参考信号。
8.根据权利要求1所述的接收电路，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
9.根据权利要求1所述的接收电路，其中，所述信号传输路径包括波导管。
10.根据权利要求1所述的接收电路，其中，所述信号传输路径具有固定长度。
11.一种发送电路，包括：
调制单元，被配置为基于发送数据调制通过信号传输路径从接收电路发送的高频的参考信号，并且通过所述信号传输路径使该参考信号返回至所述接收电路，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波。
12.根据权利要求11所述的发送电路，其中，所述发送电路基于在所述接收电路中恢复的所述发送数据调制通过所述信号传输路径从所述接收电路发送的所述参考信号并且通过所述信号传输路径将所述参考信号发送至所述接收电路。
13.根据权利要求11所述的发送电路，其中，所述调制单元基于所述发送数据改变所述信号传输路径的终端条件以调制所述参考信号。
14.根据权利要求11所述的发送电路，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
15.根据权利要求11所述的发送电路，其中，所述信号传输路径包括波导管。
16.根据权利要求11所述的发送电路，其中，所述信号传输路径具有固定长度。
17.一种通信系统，包括：
发送电路，被配置为发送发送数据；
接收电路，被配置为生成高频的参考信号；以及
信号传输路径，被放置在所述发送电路与所述接收电路之间，将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波，
所述发送电路基于所述发送数据调制通过所述信号传输路径从所述接收电路发送的所述参考信号并且通过所述信号传输路径使所述参考信号返回至所述接收电路，
所述接收电路接收通过所述信号传输路径从所述发送电路返回的所述参考信号并且恢复所述发送数据。
18.根据权利要求17所述的通信系统，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
19.一种通信方法，包括：
将在接收电路中生成的高频的参考信号通过信号传输路径发送至发送电路，所述信号传输路径被配置为将无线电波限制在传输路径中并且传输该无线电波；
基于发送数据调制通过所述信号传输路径从所述接收电路发送的所述参考信号，以通过所述信号传输路径使所述参考信号返回至所述接收电路；并且
接收通过所述信号传输路径从所述发送电路返回的所述参考信号以恢复所述发送数据。
20.根据权利要求19所述的通信方法，其中，所述高频的参考信号是毫米波带信号。
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