CN105453334B - 非接触式通信单元连接器组件 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及非接触式通信单元连接器组件。本文公开了非接触式极高频连接器组件、无源线缆连接器组件和有源线缆连接器组件。在一种实施例中，非接触式连接器组件能够包括操作为选择性地发送和接收EHF信号的若干(EHF)非接触式通信单元，以及耦合到EHF CCU的若干信号引导结构。信号引导结构能够沿多条EHF信号通路引导EHF信号。

Description

非接触式通信单元连接器组件
相关申请
本申请要求于2013年8月13日提交的美国临时专利申请No.61/865,542的权益，其全部公开内容通过引用被结合于此，用于所有目的。
技术领域
本公开内容涉及非接触式连接器组件并且更具体而言涉及控制极高频信号的信令通路的非接触式连接器组件。
背景技术
半导体制造和电路设计技术的进步已使集成电路(IC)的开发和生产具有越来越高的工作频率。反过来，结合这种集成电路的电子产品和系统能够提供比上几代产品更高级的功能。这种附加功能一般已经包括以越来越高的速度处理日益大量的数据。
发明内容
本文公开了非接触式极高频(EHF)连接器组件、无源线缆连接器组件以及有源线缆连接器组件。在一种实施例中，非接触式连接器组件可以包括若干可操作来选择性发送和接收EHF信号的极高频(EHF)非接触式通信单元(CCU)，以及若干耦合到EHF CCU的信号引导结构。信号引导结构可以沿多条EHF信号通路引导EHF信号。
无源线缆连接器组件可以体现在介电耦合结构中，供与连接器组件的至少一个信号引导结构接口。耦合结构可以包括布置在捆绑阵列中的若干波导。捆绑阵列可以包括与至少一个信号引导结构接口的接口部分、锥形部分和延伸部分，其中接口部分的横截面超过延伸部分的横截面。捆绑阵列可以作为多行多列阵列或作为单行多列阵列存在。
有源线缆连接器组件可以体现在非接触式连接器组件中，其包括包含第一表面和第一轴的衬底，安装到衬底的第一表面并沿着第一轴的多个EHF非接触式通信单元(CCU)，其中每个EHF CCU选择性地发送和接收EHF信号。连接器组件可以包括耦合到多个EHF CCU的信号引导结构。信号引导结构可以包括每个都构造为至少部分地覆盖其中一个EHF CCU并沿EHF信号通路引导与那一个EHF CCU关联的EHF信号的若干信号整形密封剂。
紧凑的多行多列非接触式连接器组件可以包括包含第一和第二表面和第一轴的衬底，安装到衬底的第一表面并沿着第一轴的第一多个EHF非接触式通信单元(CCU)，其中每个EHF CCU选择性地发送和接收EHF信号，以及安装到衬底的第二表面并沿着第一轴的第二多个EHF非接触式通信单元(CCU)，其中每个EHF CCU选择性地发送和接收EHF信号。连接器组件还可以至少包括耦合到第一多个EHF CCU的第一信号引导结构，以及至少包括耦合到第二多个EHF CCU的第二信号引导结构。第一和第二信号引导结构可以沿EHF信号通路引导与每个EHF CCU关联的EHF信号。
附图说明
在一般性地描述了设备之间的通信之后，现在参考附图，附图不一定是按比例绘制的，并且其中：
图1示出了通信系统的实施例；
图2是在图1的系统中可用的EHF通信单元的第一例的侧视图；
图3是EHF通信单元的第二例的等距视图；
图4示出了根据实施例、安装到衬底的说明性EHF CCU；
图5示出了根据实施例、图4的CCU EHF，但是增加了说明性信号引导结构；
图6示出了根据实施例的非接触式连接器组件的说明性分解图；
图7示出了根据实施例的说明性EHF信号通路；
图8A-8J示出了根据实施例、处于不同构造阶段的非接触式连接器组件；
图9示出了根据实施例的说明性四通道捆绑波导；
图10示出了根据实施例的说明性连接器组件的透视图；
图11A和11B示出了根据各种实施例、可以利用连接器组件连接在一起的两个设备的说明性视图；
图12A和12B示出了根据实施例、连接在一起的两个连接器组件的说明性顶视图和侧视图；
图13A-13D示出了根据实施例的连接器组件的不同视图；
图14A-14G示出了根据实施例的另一连接器组件的不同视图；
图15示出了用于第一和第二设备的若干磁体对准实施例；
图16A-16C示出了用于将两个连接器组件选择性配对在一起的若干不同对准结构实施例；及
图17A-17E示出了根据各种实施例的各种连接器组件的若干不同表面纹理。
具体实施方式
现在在下文中参照附图更充分地描述说明性实施例，附图中示出了代表示例。所公开的通信系统和方法可以体现为许多不同形式并且不应当被认为局限于本文所述的实施例。相同的标号贯穿全文指相同的元件。
在下面的详细描述中，为了解释，阐述了许多具体的细节，以提供对各种实施例的透彻理解。本领域普通技术人员将认识到，这些各种实施例仅仅是说明性的并且不是要以任何方式进行限制。其它实施例将很容易让受益于本公开内容的技术人员想到。
此外，为了清楚，不是本文所述的实施例的所有常规特征都被示出或进行描述。本领域普通技术人员将容易认识到，在任何这种实际实施例的开发中，可以要求众多特定于实施例的决定来实现特定的设计目标。这些设计目标将从一个实施例到另一个并从一个开发者到另一个变化。而且，应当认识到，这种开发努力可能是复杂和费时的，但仍然是受益于本公开内容的本领域普通技术人员采用的常规工程设计。
在当今社会和无处不在的计算环境中，高带宽模块化和便携式电子设备正在越来越多地被使用。这些设备之间以及其中通信的安全性和稳定性对于它们的操作是重要的。为了提供改进的安全高带宽通信，电子设备之间以及每个设备中的子电路之间的非接触式通信的独特能力可以在新颖和有用的布置中被利用。
这种通信可以在射频通信单元之间发生，并且处于非常近距离的通信可以在EHF通信单元中利用EHF频率(通常是30-300GHz)实现。EHF通信单元的例子是EHF通信链路芯片。贯穿本公开内容，术语“通信链路芯片”和“通信链路芯片包装”被用来指嵌在IC芯片或包装中的EHF天线。这种通信链路芯片的例子可以在，例如，美国专利申请公开No.2012/0263244和2012/0307932中找到。通信链路芯片是通信设备的例子，也被称为通信单元，无论它们是否提供无线通信并且无论它们是否在EHF频带中工作。
缩写“EHF”代表极高频，并指在30GHz至300GHz(千兆赫)范围内的电磁(EM)频谱的一部分。术语“收发器”可以指诸如包括发送器(Tx)和接收器(Rx)的IC(集成电路)的设备，以使集成电路可以被用来既发送又接收信息(数据)。一般而言，收发器可以以半双工模式(在发送和接收之间交替)、全双工模式(同时发送和接收)操作，或配置为发送器或接收器。收发器可以包括用于发送和接收功能的独立的集成电路。如本文所使用的，术语“非接触式”、“耦合对”和“紧密接近耦合”是指实体(诸如设备)之间的电磁(EM)而不是电(有线，基于接触的)连接和信号传输。如本文所使用的，术语“非接触式”可以指载波辅助的介电耦合系统。连接可以由一个设备到另一设备的接近度来验证。多个非接触式发送器和接收器可以占用小的空间。与通常广播到多个点的无线链路形成对比，利用电磁(EM)建立的非接触式链路可以是点到点的。
由本文所述的EHF收发器输出的RF能量可能低于用于认证或用于发送标识(ID)码的FCC需求，这在其它情况下将在数据传输过程中中断数据流。
图1示出了通信系统100。如图所示，系统100可以包括被配置为耦合到第二设备120的第一设备110。第一设备110可以被配置为与第二设备120通信和/或连接到其，并且反之亦然。另外，第一设备110和第二设备120可以是能够彼此连接和通信的电子设备。第一设备110可以经由它们各自的接口119和129直接耦合到设备120，或者线缆设备(未显示)或其它设备(未示出)可以将两个设备耦合到一起。例如，设备110可以是诸如移动设备或计算机的设备，并且设备120可以是被设计成与设备110接口的有线设备。第一设备110可以包括一个或多个EHF非接触式通信单元(CCU)112、信号引导结构114、一个或多个信令面116、一个或多个对准结构117、可选的波导118，以及接口119。接口119可以代表信号引导结构114、信令面116、一个或多个对准结构117和波导118当中一个或多个的组合。类似地，第二设备120可以包括一个或多个EHF非接触式通信单元(CCU)122、信号引导结构124、一个或多个信令面126、一个或多个对准结构127、可选的波导128以及接口129。接口129可以代表信号引导结构124、信令面126、一个或多个对准结构127和波导128当中一个或多个的组合。
EHF CCU 112和122可以是能够选择性地发送和接收EHF信号的EHF收发器。当作为发送器工作时，EHF CCU可以发送电磁EHF信号，并且当作为接收器工作时，EHF CCU可以接收电磁EHF信号。例如，在一种实施例中，设备110可以包括两个EHF CCU并且设备120可以包括两个EHF CCU。在设备110中，第一EHF CCU可以作为发送器工作并且第二EHF CCU可以作为接收器工作。类似地，设备120可以包括分别作为发送器和接收器工作的第一和第二EHFCCU。设备110的发送器EHF CCU可以向设备120的接收器EHF CCU发送EHF信号，并且设备120的发送器EHF CCU可以向设备110的接收器EHF CCU发送EHF信号。
信号引导结构114和124可以被用来将EHF信号指引到EHF CCU和从其引导。每个EHF CCU可以在发送和/或接收EHF信号时呈现辐射场。与第一EHF CCU关联的辐射场的维度可以潜在地重叠一个或多个其它EHF CCU的辐射场。这种重叠会引起与EHF信令的串扰或干扰。信号引导结构114和124可以将EHF信号能量引导或聚焦到比EHF CCU的辐射场的横向尺寸更小的横截面面积中。因此，EHF信号可以聚焦到沿期望的信号路径行进并远离不期望的路径。信号引导结构114和124可以被构造为呈现任何合适的形状。例如，该结构可以包括部分或完全地覆盖EHF CCU的密封剂。作为另一个例子，该结构可以特征化为包围EHF CCU的信号准直结构(例如，烟囱)，但是具有用于EHF信号通路的开放通道。
信号引导结构可以由不同材料的组合来构造，以塑造信号传播方向并减轻EHF泄漏(泄漏会造成串扰)。这些材料可以包括可操作来方便EHF信号传播的透射性材料、可操作来反射EHF信号的反射性材料，以及可操作来吸收EHF信号的吸收性材料。透射性材料的例子可以包括塑料和其它不导电的材料(即，电介质)。反射性材料可以包括，例如，金属、金属合金以及导电的其它材料。吸收性材料的例子可以包括，例如，不导电但是由于其高介电常数和磁导率而呈现有效的EHF阻尼共振的含磁的橡胶材料。吸收性材料的具体例子作为Eccosorb出售，由位于Randolph，Massachusetts的Emerson&Cuming Microwave Productsof Randolph出品。
在一些实施例中，信号引导结构可以由不同材料类型当中仅一种构成。例如，信号引导结构可以从仅导电材料或仅反射性材料构成。在其它实施例中，结构可以由两种或更多种不同材料类型构造。例如，信号引导结构可以由透射性和反射性材料、由透射性和吸收性材料或者由反射性和吸收性材料构成。作为还有另一个例子，结构114和124可以由透射性、反射性和吸收性材料构成。
信令面116和126可以代表每个设备中EHF信号进入和离开信号引导结构114和124的物理或虚拟位置。在一些实施例中，面116可以是信号引导结构114的一部分，并且面126可以是信号引导结构124的一部分。在其它实施例中，面116可以代表未在硬件的物理块中体现而是在集成电路或信号引导结构处或其附近存在的区域或部分。设备110和120当中每个所包括的面的数量可以基于EHF CCU的数量或期望信令通路的数量。每个面可以包括定义EHF信号能量通过其行进的主轴的焦轴。焦轴可以与面正交。
对准结构117和127可以提供设备110与120之间EHF CCU的轴向和近端对准(例如，设备110中的发送器CCU与设备120中的接收器CCU的对准)。CCU对的适当对准可以允许发送器和接收器对当中至少一对之间的EHF信号通信并且因此允许两个设备之间的通信。此外，对准结构117和127可为设备到设备连接提供指引，也可以提供键控结构来限制连接的朝向。对准结构117和127可以包括各种对准元件，诸如磁体、导电板、高跷销或其它销、凹槽、通道、凹陷、曲线、互锁键控构件，或者可以指引用户直观地连接设备的任何其它结构。例如，磁性对准元件可以被用来指引用户将设备放在预定的空间朝向。各种其它例子在以下结合图15-17进行讨论。在一些实施例中，对准结构117和127可以被布置为允许通用连接或者它们可以被布置为提供专门取向的连接。
在一些实施例中，对准结构117和127可以在设备110与120之间发送功率。例如，集成到连接器接口中的金属板或引脚可以被设计为发射或接收功率。在具体的例子中，当两个设备连接在一起时，设备110可以经由对准结构向设备120提供电力。通过这种方式，当设备120不具有自己的电力源时，设备120的EHF CCU(和其它电路)可以具有电力源。在另一个例子中，电力可以通过一个或两个波导118和128被路由到连接器组件接口中所包含的电路。在这种例子中，波导可以同时充当用于EHF信号传输和电力传输的管道。
在还有其它实施例中，对准结构117和127可以向EHF通信提供替代信令，例如，以便向另一个宣布一个设备的存在。当对准结构117和127彼此接口时，这种替代信令可以被启用。例如，当结构117和127彼此接口时，开关可以被激活，并且当它们不再接口到一起接口时，被停用。
可选的波导118和128可以是用于EHF信号的连续介电传输介质。波导118和128可以被用来增加设备之间的非接触式耦合距离。波导可以通过进一步降低位于相同的连接器组件上的相邻EHF CCU之间和/或2个不同连接器组件或设备中对角相对的EHF CCU之间的串扰而增强成对EHF CCU之间的信号传输。波导可以通过进一步引导EHF信号的传输路径来实现此目的。在一些实施例中，波导可以与设备的每个EHF CCU关联，由此导致具有多个波导的设备。如果期望，则即使每个波导起源于它关联的EHF CCU，多个波导也可以被组合成单个集成波导线缆。波导的各个例子在下面联系图9进行讨论。
接口119和129的期望的设计、形状和信号特性可以通过调节信号引导结构、信号面、波导和对准结构的材料组合物、形状和配置来选择。这有利地提供了用于设备接口的改善的设计自由度。根据本文讨论的实施例的接口不限于常规用来进行大数据传输的标准连接器(例如，USB连接器)。这些标准的连接器通常需要物理配合表面以建立连接并且易于由于频繁使用和水损坏而被磨损，并且需要精确对准来创建电连接。本文讨论的实施例进一步示出设计灵活性是如何通过引导EHF信号以最小化的或没有串扰沿着设备之间的一条或多条路径行进而被增强。
图2是示例性EHF通信电路200的侧视图，示出了一些结构部件的简化图。如图所示，通信电路可以包括集成电路包装201，其包括安装在连接器印刷电路板(PCB)203上的管芯202、引线框架(未示出)、诸如键合线204的一个或多个导电连接器、诸如天线206的换能器和封装材料208。
管芯202可以包括被配置为合适管芯衬底上的小型化电路的任何合适结构，并且功能等效于也被称为“芯片”或“集成电路(IC)”的部件。管芯衬底可以利用任何合适的半导体材料，诸如但不限于硅，形成。管芯202可以被安装成与引线框架电连通。引线框架(类似于图3的引线框架318)可以是被配置为允许一个或多个其它电路与管芯202操作连接的导电引线的任何合适布置。引线框架的引线可以被嵌入或固定在引线框架衬底中。引线框架衬底可以利用被配置为基本上保持引线在预定布置中的任何合适绝缘材料来形成。
另外，管芯202与引线框架的引线之间的电连通可以通过任何合适的方法利用导电连接器，诸如一根或多根键合线204，来实现。键合线204可以用来电连接管芯202上的点与引线框架上的对应引线。在另一种实施例中，管芯202可以反转并使用导电连接器，包括凸块或管芯焊球而不是键合线204，这可以被配置成通常称为“倒装芯片(flip-flapchip)”布置。天线或换能器元件206可以是被配置为换能器或天线的任何合适结构，以便在电和电磁信号之间进行转换。元件206可以被配置为操作于EHF频谱中，并且可以被配置为发送和/或接收电磁信号，换句话说，作为发送器、接收器或收发器。在实施例中，元件206可以被构造为引线框架的一部分。IC包装201可以包括多于一个元件206。在另一个实施例中，元件206可以与管芯202分开，但通过任何合适的方法操作连接到管芯202，并且可以定位成与管芯202相邻。例如，元件206可以利用天线键合线(类似于图3的320)连接到管芯202。作为替代，在倒装芯片配置中，元件206可以被连接到管芯202而不使用键合线(见元件320)。在其它实施例中，元件206可以位于管芯202或PCB 203上。
封装材料208可以在固定的相对位置保持IC包装201的各种部件。封封材料208可以是被配置为向IC包装的电气和电子部件提供电绝缘和物理保护的任何合适材料。例如，封装材料208可以是模制化合物、玻璃、塑料、陶瓷，或者其任意组合。封装材料208可以可以形成任何合适的形状。例如，封装材料208可以是矩形块的形状，从而封装除了引线框的未连接引线之外的IC包装的所有部件。一个或多个外部连接可以与其它电路或部件形成。例如，外部连接可以包括球形焊垫和/或外部焊球，用于连接到印刷电路板。封装材料208，连同IC包装201的其它部件，可以具有介电值，在本文中被称为DCCU。该介电值可以由本文的各种接口实施例考虑以便达到最佳信号引导朝向。
IC包装201可以被安装在连接器PCB 203上。连接器PCB 203可以包括一个或多个层压层212，其中之一可以是PCB接地平面210。PCB接地平面210可以是被配置为提供到IC包装上的电路和部件的电气地的任何合适结构。利用接地层的放置，在离天线的适当“距离”，电磁辐射模式可以从衬底向外引导。
图3是EHF非接触式通信电路300的另一例子的简化等距视图，示出了一些结构部件。如图所示，通信电路300可以包括IC包装301，IC包装301又可以包括管芯302、引线框架318、诸如键合线304的一个或多个导电连接器、诸如元件306的换能器，一个或多个天线键合线320，以及封装材料308。管芯302、引线框架318、一根或多根键合线304、元件306、元件键合线320和封装材料可以分别与诸如IC包装201的管芯202、键合线204、元件206和封装材料208的部件功能类似，如在图2中所描述的。另外，通信电路300可以包括类似于PCB 203的连接器PCB(未显示)。
在图3中，管芯302被封装在封装材料308中，连同键合线304和320。在这种实施例中，IC包装可以被安装在连接器PCB上。该连接器PCB可以包括一个或多个层压层，其中之一可以是PCB接地平面。PCB接地平面可以是被配置为向PCB上的电路和部件提供电气地的任何合适结构。利用接地层的放置，在离天线的适当“距离”，电磁辐射模式可以从衬底向外引导。封装材料308，连同IC包装301的其它部件，可以具有介电值，DCCU。该介电值可以由本文的各种接口实施例考虑以便达到最佳信号引导朝向。
图4示出了根据实施例、安装到衬底410的非常简化和说明性的EHF CCU 400。图4可以代表信号引导结构耦合到CCU 400之前的起点。如图所示，CCU 400可以被特征化为具有六个侧，示为401a-f。类似地，衬底410也可以被特征化为具有六个侧，其中只有三个被标记(即，411a、411c和411e)。CCU侧401b被示为安装到板侧411a。换句话说，CCU 400可以被安装到衬底410的第一表面。CCU 400可以被安装为使得侧401c离侧411c以一定距离412定位。在图4中还示出说明性X、Y和Z轴。
根据实施例，图5示出图4的EHF CCU 400，但添加了位于CUU 400和衬底410上或周围的说明性信号引导结构500。信号引导结构500可以完全封装CCU 400的暴露侧。即，除安装到衬底410的侧之外的所有侧可以被信号引导结构500封装。在一种实施例中，信号引导结构500可以是紧贴地配合在CCU 400之上的预模制结构。在另一种实施例中，结构500可以作为模子直接应用到CCU 400上。结构500可以包括信号面501(在这里示为结构500的顶部部分)，用于将EHF信号在Z轴的方向朝CCU 400和远离其引导。如果期望，则结构500可以包括多于一个信号面，用于将EHF信号朝CCU 400和远离其引导。例如，结构500可以包括在相对侧(例如，侧502和503)的信令面，以沿Y轴引导信号。信令面可以代表通过其引导EHF信号能量的区域。EHF信号的方向一般可以由与面正交的焦轴定义。即使EHF信号会占用焦轴周围的空间，焦轴也可以定义用于EHF信号传输的期望通路。
在一些实施例中，信号引导结构500可以是烟囱结构，其空心通路可以引导EHF信号。烟囱结构的焦轴可以与EHF CCU的表面正交。在这种实施例中，信令面可以是EHF CCU。
图6示出了根据实施例的非接触式连接器组件600的说明性分解图。组件600可以包括EHF CCU阵列610和信号引导结构620。EHF CCU阵列610可以包括衬底611、沿X轴对准的EHF CCU 612-615，以及在所示的相邻CCU之间定位的信号抑制结构616-618。抑制结构616-618还可以降低EHF CCU之间的串扰。信号引导结构620可以是包括可被构造为适合在对应的EHF CCU之上的封装构件622-625的集成结构。结构620还可以包括被构造为适合在对应的信号抑制结构之上的套管构件626-628。封装构件622-625可以覆盖每个EHF CCU的五个暴露侧，类似于结构500如何覆盖图5的EHF CCU 400。构件622-625每个都包括用于与沿和X-Y平面正交的路径或者在Z轴方向中引导EHF信号能量的相应信令面632-635。每个结构的焦轴(其中一个被示为轴629)可以与信令面632-635正交(Z轴)。除每个构件的信令面632-635之外的其它部分可以利用减轻在Y和X方向的EHF信号传播的材料被设计并制造。抑制结构616-618可以抑制信号沿X方向的传播。
组件600可以结合到诸如线缆设备700(图7)线缆设备或诸如设备710(图7)的电子设备中。由如图7中所示，当设备700被连接到设备710时，通路或通道721-724可以为在设备700与710之间发送信号而存在。每个通路可以对应于一对耦合的EHF CCU并代表期望的信号路径。如图所示，因为组件600的EHF CCU被布置在单行中，所以对应于其的通路平行且共面。未在图7中示出的是对准结构，但应当理解，各种对准结构(例如，结构117和127)可以被用来帮助将设备700和710连接到一起。
图8A-8J示出了根据本发明实施例、处于构造的不同阶段的非接触式连接器组件。图8A示出了组件800A的说明性透视图，其可以包括衬底801、EHF CCU 810和820，以及电介质密封剂812和822。密封剂812和822可以构成其各自的信号整形结构的部分。组件800A可以包括附加的CCU和安装到基板的第二表面的密封剂(在图8B中示出，该图示出了组件800A的说明性侧视图)。图8C示出了组件800A的说明性俯视图。CCU 810和820被安装到衬底801的第一表面并且密封剂812和822分别构成包围CCU 810和820的至少部分边界。电介质密封剂812和822可以构成信号整形结构的部分。此外，电介质密封剂812和822可以延长CCU的有效电介质边界。如上在图2和3中所提到的，CCU可以呈现由包围IC包装的密封剂(208或308)形成的其自己的电介质边界。密封剂材料812和822的添加延长了这个边界并且可以进一步减小介电常数的变化。此外，密封剂812和822的使用可以有效地降低连接器组件的总尺寸。
图8B示出了安装到衬底801的第二侧的EHF CCU 830和840。密封剂832和842也被示为分别覆盖CCU 830和840。假设每个CCU与一个通路或通道关联，组件800A可以有四个这样的通路。组件800A的通路的间距要求是组件600所要求的一半，因为两条通路堆叠在彼此的顶部，如与布置在单行中的相对。这有利地减少了构造连接器组件所需的占用面积。依赖于信号整形结构的设计选择，通路的方向可以被控制为在特定的方向引导EHF信号能量。为简单起见，假设信令面813、823、833和843如图所示地存在。信号面813、823、833和843的位置可以使信号整形结构能够在沿Y轴的第一方向引导EHF信号。如图所示，Y轴在与衬底801的表面平行并且与面813、823、833和843当中每一个正交的平面内。在图8A和8C中，第一方向可以朝Y轴的方向A被引导。作为替代，信号可以朝Y轴的方向B或者在沿Z轴的任一方向被引导。
图8C示出了密封剂812和822如何可以分别部分覆盖CCU 810和820。如图所示，密封剂812和822可以分别与面813和823对准，并且不覆盖它们但覆盖它们各自的CCU的所有其它方面。在其它未示出的实施例中，密封剂可以覆盖CCU的所有五个侧。在还有另一实施例(未示出)中，密封剂可以只覆盖三个侧。
现在参考图8D，组件800D的另一个透视图示为具有波导815和825。图8E示出了根据实施例、具有波导825和845的组件800D的说明性侧视图。如图8D和8E所示，波导邻接其关联的EHF CCU的信令面并且完成和与EHF CCU所关联的密封剂的介电连接。例如，波导825在信令面823与密封剂822接口，以形成调谐波导。即，波导、密封剂和导电屏蔽的组合(在图8F中示出)可以形成沿示为在Y轴的方向移动的通路引导EHF信号的调谐波导。
现在参考图8F，还示出了根据实施例、具有安装到衬底801的第一侧的导电屏蔽850的组件800F的还有另一透视图。第二导电屏蔽(未示出)可以被安装到衬底801的第二侧。图8G示出了沿线G-G取得的组件800F的说明性横截面图并且图8H示出了具有导电屏蔽850的组件800F的说明性俯视图。导电屏蔽850可以是被构造为适于在密封剂812和822以及波导815和825之上的多壁结构。多壁结构可以包括反射EHF信号的构件851-855(854未示出)。构件851、852、853和854可以构成屏蔽850的“腿”并且构件855可以构成位于“腿”顶部的平面构件。请注意，构件852如何位于EHF CCU 810和820之间。构件852可以提供EHF难以逾越的屏障，其防止CCU 810与820的串扰。导电屏蔽850还可以包括暴露面部分856和857。暴露面部分856和857可以是开放空隙，以允许非限制性EHF信号传播。空隙可以允许，例如，波导邻接其关联的密封剂。例如，波导815可以经过面部分856，以便与密封剂812配合。在一些实施例中，暴露面部分的形状和朝向可以模仿信令面的形状和朝向。例如，暴露面856的平面可以与信令面813的平面平行。应当认识到的是，虽然结构850被示为覆盖CCU 810和820二者，但是结构850可以被分离成适用于仅覆盖一个CCU的单独结构。还应当认识到，结构850可以被构造为覆盖多于两个CCU。
图8D、8F和8H中所示的波导全都被示为呈现在其长度之上的截面积变化。例如，变化可以是锥形或其它可变几何形状的产物。具体参见图8H，波导825可以包括接口部分860、锥形部分862和线缆部分864。接口部分860在X方向可以比线缆部分864更宽。此外，接口部分860的维度可以精确地与密封剂822的维度对准，以提供调谐波导。图8I示出了从图8D的虚线圆圈取得的组件800的一部分的放大视图。图8I示出接口部分860的宽度(WW)和高度(HW)基本上与密封剂822的宽度(WE)和高度(HE)相同。
波导的几何形状的变化可以有效地最大化从EHF CCU到调谐波导的EHF能量转移。即，当波导(尤其是接口部分)几何形状超过EHF CCU的几何形状时，调谐波导可以比具有比EHF CCU更小几何尺寸的调谐波导捕获更多的EHF能量。调谐波导几何形状的增加尺寸无需贯穿整个波导的整个长度保持恒定，以实现增强的EHF能量捕获的益处。其结果是，波导可以在远离接口部分的某个点逐渐缩小到较小的几何形状。这有利地提供了波导设计的设计灵活性。例如，逐渐缩小可以启用两个或更多个波导的相对紧捆绑，诸如图8F和图9中所示的。应当认识到，波导的横截面是说明性的而不是强制性的。不同波导的其它例子在以下联系图17A至17E示出并进行描述。
波导的逐渐缩小可以利用任何合适的方法来实现。例如，波导可以通过挤出材料来产生，并且锥度可以通过调节任何一个或多个因素，诸如挤出速率或管芯尺寸，来获得。在另一个例子中，波导可以经受拉力，以致使其一部分颈缩(neck down)。在还有另一个例子中，波导可以是具有适当的尺寸和锥度的模制部分(例如，注射模制)。
被用在本文关于图8A-8I图中描述的实施例中的波导已经被描述为与密封剂接口的独立部件，并连同导电屏蔽850，它们形成调谐波导。波导可以功能上表现得像可以可拆卸地连接到连接器组件的线缆。例如，波导可以是捆绑的一组可插入用于建立到另一设备的连接的屏蔽850的波导。类似地，当不再需要与其它设备的连接时，捆绑的一组波导可以被除去。在其它实施例中，波导和密封剂可以是与EHF CCU接口的集成组件。例如，集成波导和密封可以被安装到衬底801并以密封剂相同的方式覆盖EHF CCU，并且导电屏蔽850可以放在集成组合顶部，以形成调谐波导。
参考图9，示出说明性四通道捆绑波导900。捆绑波导900包括波导815、825、835和845。如图所示，每个波导呈现接口部分860、锥形部分862和延伸部分864。金属可以结合到捆束中，以便沿每个波导的长度维持信号完整性并消除和/或最小化相邻波导之间的串扰。例如，导电涂层(未示出)可以被布置在相邻波导之间。例如，导电涂层可以被用来隔离波导815和825与波导835和845，并且附加的导电涂层可以被用来隔离波导815和835与波导825和845。导电涂层可以被连续地布置在捆束的整个长度或者导电涂层可以通过捆束的长度选择性地不连续应用。金属涂层本身可以被电介质分离，以便最小化地捆绑波导之间的串扰。如果期望，则导电包层可以被布置在捆束900的外周，以提供EMI屏蔽。这在图8J中示出。
捆绑波导900可以是能够与连接器组件可移除接口的独立部件，或者可以被设计为与无源或有源线缆一起工作。捆绑波导900可以是“无源”部件或“有源”部件。无源和有源指定可以由波导是否在其中结合CCU来控制。无源波导可以功能操作为用于延伸第一连接器组件到第二连接器组件的EHF信号通路的线缆。在无源波导中，接口部分可以与连接器组件的信号引导结构接口并且延伸部分的远端可以包括与另一连接器组件的另一信号引导结构接口的另一接口部分(未示出)。有源波导可以在其中结合CCU。例如，有源波导可以具有能够在每条EHF信号通路上接收EHF信号并且将它们转换成被另一设备使用的电信号的连接器组件。
图8J示出了根据实施例、具有应用到波导的导电包层870的组件800J的透视图。组件800J可以代表根据实施例的完成的连接器组件。组件800J可以是沿多条信号路径发送EHF信号的完全EMI屏蔽连接系统。
图10示出了根据实施例的说明性连接器组件1000的透视图。组件1000可以类似于组件800J，但省略了波导。这样，类似的部件可以呈现出类似的性质和特点。组件1000可以包括衬底1001、EHF CCU 1010、密封剂1012和导电屏蔽1050。只示出了一个CCU，但是应当理解，任何数目的CCU可以被布置在衬底1001的第一侧上并且任何数目的CCU可以被布置在衬底1001的第二侧上。此外，组件1000可以包括信令面1013和开放面部分1056。密封剂1012和导电屏蔽1050的组合可以形成沿通路1020引导EHF信号的调谐波导(而不需要单独的波导)，其中该通路沿Y轴投影。
图11A和11B示出了根据各种实施例、可以利用连接器组件连接到一起的设备和波导线缆的说明性视图。设备1110可以是诸如电话或膝上型电脑的电子设备，并且波导线缆1150可以是“无源”线缆部件。波导1150可以是“无源的”，因为它不包含任何EHF CCU。无源设备可以能够发送EHF信号，但缺乏EHF CCU。独立的波导或独立的捆绑波导是无源设备的例子。波导线缆1150可以包括将波导接口1160连接到端子1170的捆绑波导1155。端子1170可以是连接器组件(包括CCU，诸如在本文中描述的那些)、无源波导接口，或包括EHF CCU的另一设备。设备1110和线缆1150都可以分别使用全密封的连接器接口1120和1160。完全密封的特性可以通过包覆成型连接器接口1120和1160的内部部件与完全包围它们的材料来实现。这会导致抗水并潜在防水的并且提供用户友好的连接体验的相对干净内衬、无叉(clean-lined,prong-free)的外壳。
连接器组件1120可以基于不使用波导的连接器组件，诸如图10的连接器组件1000。因为组件1120被结合到外壳设备1110中，所以没必要使用一个或多个单独的波导形成调谐波导。作为替代，连接器组件1120可以基于与连接器组件800J类似但具有相对缩短的波导的连接器组件。如图所示，组件1120可以包括通路1121-1124的2×2矩阵，用于在设备1110与线缆1150之间传导EHF信号。连接器组件1120可以包括一个或多个对准结构(未示出)，以关于线缆1150引导或提供键控插入。
线缆1150可以是类似于图9的捆绑波导900的捆绑波导。线缆1150可以包括通路1151-1154的2×2矩阵，用于引导设备1110和终端1170之间的EHF信号，并且这些通路可以与轴1162平行地行进。当线缆1150与设备1110配对时，通路1121-1124和1151-1154彼此接口，以提供四路接口的EHF信号通路。一旦接口，源自端子1170的信号就可以通过连接器接口1160到连接器组件1120。此外，从连接器组件1120发送的信号由通过捆绑波导1155发送到端子1170的接口1160接收。连接器接口1150可以包括一个或多个对准结构(未显示)，以关于连接器组件1120(其也可以包括对准结构)指引或提供键控插入。
图12A和12B示出了根据实施例连接到一起的连接器组件1200和1250的说明性顶视图和侧视图。图13A-13D示出了连接器组件1200的不同视图。特别地，图13A-13D分别示出了组件1200的说明性顶部、侧面、前部和透视图。图14A-14G示出了连接器组件1250的不同视图。特别地，图14A-14G示出了组件1250的说明性顶部、侧面、背面、正面、底面、背面、透视和前面透视图。在组件1200和1250的讨论期间将共同参考图12-14。
连接器组件1200可以是具有布置在所示的2×2矩阵中的四个波导1201-1204的无源线缆连接器。每个波导可以嵌在其各自的延伸构件1211-1214中并且可以被捆绑在一起，以形成捆绑波导1208。延伸构件1211-1214可以提供与(组件1250的)接收构件1261-1264中相应的一个的干涉配合。当连接器组件1200和1250连接在一起时，延伸构件1211-1214，连同接收构件1261-1264，可以形成用于每条EHF信号路径的调谐波导。此外，延伸和接收构件可以形成用于每个EHF信号路径的EMI屏蔽。
图15示出了用于第一和第二设备1510和1520的说明性磁体对准实施例。设备1510可以包括磁体对准元件1511和1512，并且设备1520可以包括磁体对准元件1521和1522。当设备1510和1520连接在一起时，元件1511和1521可以连接在一起，并且元件1512和1522可以连接在一起。设备1510还可以包括对准元件1514并且设备1520可以包括对准元件1524。对准元件1514和1524可以被设计为彼此接口并且在设备1510和1520之间提供替代的信令和/或电力传输。
每个设备包括具有四个EHF CCU(由虚线方框划定并编号为1-4)的连接器组件。此外，每个EHF CCU包括再辐射元件(例如，与元件206或306分开且不同的缝隙天线)。其中一些元件根据极坐标被示为矩形朝向(例如，0度或90度)。再辐射元件1和3都被对准为具有第一朝向并且元件2和4都被对准为具有第二朝向。因此，以这种方式定向元件还可以消除相邻EHF CCU之间的串扰。例如，源于EHF CCU 1的EHF信号可能没有被同一台设备上的EHFCCU 2拾取，因为它们的元件对准到不同的极坐标。这种匹配成对的单元朝向可以协助任何调谐波导进一步引导EHF信号沿期望的信号路径行进。此外，以这种方式定向元件还可以减少两个不同设备上对角线相对的EHF CCU之间的串扰。例如，当设备1510和1520连接在一起时，相同编号的CCU在彼此的顶部对准。再辐射元件的朝向可以减轻设备1510的CCU 1与设备1520的CCU 2之间的串扰，反之亦然。
当两个连接器组件配合在一起，可以期望提供对准引导、保持和/或配合限制。现在参照图16A-16C，示出了提供对准引导、保持和/或配合限制的几种不同实施例。图16A示出了利用磁体进行对准引导和保持的连接器组件的说明性例子。如图所示，连接器组件1610与连接器组件1620接口。例如，连接器组件1610可以与诸如组件800J或连接器组件1150的线缆设备关联，并且连接器组件1620可以与诸如设备1110的设备关联。连接器组件1610可以包括配合表面1612，其可以从呈现磁吸引的材料构造。配合表面1612可以在连接器组件1610的外围(例如，以环的形状)存在。连接器组件1620可以包括配合表面1622和1624。表面1622可以是具有极性北的磁体并且表面1624可以是具有极性南的磁体。当组件1610和1620彼此接口时，配合表面1612、1622和1624可以将连接器吸引到一起，并将它们保留在一起。
图16B示出了根据实施例、利用键控元件用于配合限制以及磁体用于对准引导和保持的连接器组件的说明性例子。连接器组件1630可以包括配合表面1632以及在表面1632中结合的至少一个母对准元件1634。母对准元件1634可以采取适合接受对等的公对准元件的任何形状。例如，母对准元件1634可以被特征化为腔体、通道、下陷或凹槽。连接器组件1640可以包括配合表面1642、1644和1646。配合表面1642、1644和1646当中的一个或多个可以是磁性的，但不是必要的。至少一个公对准元件1648可以在配合表面上方突出。公对准元件1648可以被设计为适合放在母对准元件1634中。公对准元件1648可以被特征化为突起、脊、凸起构件，或其它合适的结构。在一些实施例中，元件1648可以是电力节点或磁体。
对准元件1634和1648的使用可以提供限制连接器组件1630和1640如何彼此接口的朝向的键控机制。如图所示，组件1630可以只在一个方向与组件1640接口。现在参照图16C，不同的键控元件可以在期望包括具有带一个或多个不同类型的对等连接器组件的选择性或通用接口能力的连接器组件的情况下被利用。为了便于讨论，连接器组件可以被分类为插入连接器和接收连接器。插入连接器可以包括公对准构件，其有时可以被称为突起。接收连接器可以包括母对准构件，其有时可以被称为槽。如果期望，则插入和接收连接器可以包括公和母对准构件的混合。如图所示，有三个不同的插入连接器，标记为1650、1651和1652并且有三个不同的接收连接器，标记为1653、1654和1655。每个连接器的突起和槽布置是不言自明的和说明性的。插入连接器组件1650可以与接收连接器组件1653和1655接口，但不与1654接口。插入连接器组件1651可以与接收连接器组件1654和1655接口，但不与1653接口。插入连接器组件1652可以仅与接收连接器组件1655接口。
可以为特定或通用的连接器功能指定不同的连接器键控配置。例如，可能期望连接器仅具有一个功能，诸如USB连接器，或者可能期望让连接器提供两个或更多个不同功能的通用支持(例如，USB和Display Port)。作为具体的例子，连接器组件1650和1653可以被配置为支持第一功能(例如，USB连接器)。连接器组件1652可以被配置为支持第二功能(例如，Display Port)。连接器组件1651、1654和1655可以被配置成支持多种功能(如，USB和Display Port)。
图17A-17E示出了根据各种实施例的各种连接器组件和波导线缆的几种不同的表面纹理。这些表面纹理变化只提供使用本文所述的实施例成为可能的许多不同可能性当中的一小部分。应当认识到，虽然图17A-17E的讨论可能没有具体参考信号引导结构、CCU、对准元件或本文讨论的其它特征，但是这些特征的任意组合都可以采用。一些表面纹理可以是装饰性的并且其它的可以是功能性的，并且一些可以是两者的组合。例如，纹理和/或形状的功能目的可以是增加连接密度，以启用更高的EHF能量吞吐量。
图17A示出了楔形的连接器组件1700。组件1700可以包括两个或更多个单独波导的捆绑波导1702。每个单独波导可以终止于接口1704。接口1704可以呈现倾斜形状或楔形。相对于具有平头或方形形状的连接器接口，这会导致每个单独波导的信令面1706至1709具有相对更大的表面积(这会提高EHF信号沿其各自的EHF信号通路的能量转移)。
图17B示出了多边形柱形连接器组件1710和1712。组件1710可以在组件1712的多边形槽接口1714中适配。图17C示出了可操作来接纳适合组件1720的轮廓的插头状连接器组件1725的凹陷腔形的连接器组件1720。在一些实施例中，凹陷的空腔可以是通孔，或者它可以是固定深度的空腔。图17D示出了根据实施例的棋盘形连接器组件1730。组件1730可以包括形成接口1734的几个连接器面1732。连接器面1732可以包括导致波浪形表面纹理的一系列梯田形式。这种波浪形表面纹理可以增加连接密度，这可以例如使EHF CCU被放置在每个表面上或下方。在一种实施例中，连接器面1732可以构成几个峰1736和谷1738。图17E示出了阶梯形连接器接口1740。如图所示，接口1740可以包含几个阶梯，每个阶梯属于波导或信号引导结构。
相信本文阐述的公开内容包括具有独立效用的多个不同发明。虽然这些发明当中每一个已经以其优选形式被公开，但是如本文公开和示出的具体实施例不应当在限制的意义上被考虑，因为许多变化都是可能的。每个例子定义在上述公开内容中公开的实施例，但是任何一个例子都并不一定包括可以最终被要求保护的所有特征或组合。在描述提到“一个”或“第一”元件或其等同物时，这样的描述包括一个或多个此类元件，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。另外，用于识别出的元件的序数指示符，诸如第一、第二或第三，被用来区分元件，并且不指示此类元件的所需或受限数量，并且不指示此类元件的特定位置或次序，除非另有特别声明。
虽然在阅读了前面的描述后本发明的许多改变和修改无疑将对本领域普通技术人员变得显而易见，但是应当理解，通过说明示出和描述的特定实施例绝不意在被认为是限制。因此，对优选实施例的细节的参考并非旨在限制它们的范围。

Claims (13)

1.一种非接触式连接器组件，包括：
连接器接口外壳，包括：
多个极高频(EHF)非接触式通信单元(CCU)，可操作来选择性地发送和接收EHF信号；
多个耦合到EHF CCU的信号引导结构，其中信号引导结构沿多条EHF信号通路引导EHF信号，其中EHF CCU布置在连接器接口外壳中的多行多列阵列中，并且其中即使阵列中EHFCCU的间隔使得，若无信号引导结构，源于任何一个EHF CCU的未定向EHF能量将与源于另一个EHF CCU的未定向EHF能量重叠，信号引导结构也减轻相邻EHF CCU之间的串扰；及
多个波导，可释放地耦合到连接器接口外壳中的信号引导结构，其中多个波导被捆绑到一起，以形成捆绑波导，其中捆绑波导的横截面面积小于连接器接口外壳的横截面面积，所述捆绑波导包括：
与多个信号引导结构接口的接口部分；
锥形部分；及
延伸部分，其中接口部分的横截面超过延伸部分的横截面，其中接口部分、锥形部分和延伸部分都是由介电材料构造的，并且其中捆绑波导中的每个波导用导电涂层单独覆盖。
2.如权利要求1所述的非接触式连接器组件，其中波导从连接器接口外壳的外围延伸离开固定的距离，并且其中波导延伸EHF信号通路中的至少一条到那个固定的距离。
3.如权利要求1所述的非接触式连接器组件，其中每个波导直接与其中一个信号引导结构接口。
4.如权利要求1所述的非接触式连接器组件，其中每个信号引导结构包括定义EHF信号通路之一的焦轴的信令面，并且其中每个波导包括焦轴。
5.如权利要求4所述的非接触式连接器组件，其中信号引导结构的焦轴与波导是共轴对准的。
6.如权利要求1所述的非接触式连接器组件，其中每个信号引导结构包括沿通路之一聚集EHF信号的方向的密封剂。
7.如权利要求1所述的非接触式连接器组件，其中每个信号引导结构包括：
覆盖EHF CCU之一的至少一部分的密封剂；及
覆盖密封剂的至少一部分的导电结构。
8.如权利要求1所述的非接触式连接器组件，其中连接器接口外壳包括至少一个对准结构。
9.一种用于与连接器组件的多个信号引导结构接口的介电耦合结构，所述连接器组件包括多个极高频(EHF)非接触式通信单元(CCU)，其可操作来经由多个信号引导结构中的相应的一个信号引导结构选择性地发送和接收EHF信号，其中EHF CCU布置在连接器接口外壳中的多行多列阵列中，并且其中即使阵列中EHF CCU的间隔使得，若无信号引导结构，源于任何一个EHF CCU的未定向EHF能量将与源于另一个EHF CCU的未定向EHF能量重叠，信号引导结构也减轻相邻EHF CCU之间的串扰，其中所述介电耦合结构包括：
布置在捆绑阵列中的多个波导，所述捆绑阵列包括：
与连接器组件的多个信号引导结构接口的接口部分；
锥形部分；及
延伸部分，其中接口部分的横截面超过延伸部分的横截面，其中接口部分、锥形部分和延伸部分都是由介电材料构造的，并且其中捆绑阵列中的每个波导用导电涂层单独覆盖。
10.如权利要求9所述的介电耦合结构，其中捆绑阵列是多行多列阵列。
11.如权利要求9所述的介电耦合结构，其中捆绑阵列是单行多列阵列。
12.如权利要求9所述的介电耦合结构，还包括至少包含接口部分的连接器接口外壳，所述连接器接口外壳可操作来与连接器组件接口。
13.如权利要求12所述的介电耦合结构，其中连接器接口外壳包括用于与连接器组件接口的至少一个对准元件。
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