CN105556864B - 非接触式ehf数据通信 - Google Patents
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Abstract
一种电子设备，可以包括：提供操作功能的辅助电路，数据信号电路，以及极高频(EHF)无线发送器。所述辅助电路可以产生第一低频数据信号。所述数据信号电路可以耦接到辅助电路，用于编码包括第一低频数据信号和第一基础高频数据信号的第一复合数据信号。所述EHF无线发送器可以通过无线EHF通信链路将第一编码复合数据信号发送到外部设备。被发送的编码复合数据信号可以具有预定的载波调制率。
Description
技术领域
本公开涉及利用非接触式极高频(EHF)通信进行数据传输。在一个方案中，本公开涉及通过无线EHF通信链路传输组合为复合数据信号的低频与高频数据信号。
背景技术
半导体制造和电路设计技术的进展使得能够开发和生产操作频率越来越高的集成电路(IC)。转而包并入这种集成电路的产品和系统能够提供比前几代产品更为强大的功能。一些这种电子产品不仅能够提供使用者之间的移动语音通信，而且还能够交换数据。
除了需要传输高频信号的高数据速率通信之外，与设备相关辅助部件相关联的信息通信需要通过额外的通信链路发送和/或接收低频信号。利用设备间的有线互连，额外的通信链路以额外连线形式专用于携带各种信号。
发明内容
在第一例子中，电子设备可以包括提供操作功能的辅助电路，第一数据信号电路以及EHF无线发送器。所述辅助电路可以产生第一低频数据信号。所述第一数据信号电路耦接到所述辅助电路，用于使用所述第一低频数据信号与第一基础高频数据信号编码第一复合数据信号。所述EHF无线发送器可以通过第一无线EHF通信链路将第一编码复合数据信号发送至外部设备。被发送的编码复合数据信号具有预定的载波调制率。
在第二例子中，电子设备可以包括辅助电路，EHF无线接收器以及第一数据信号电路。所述辅助电路可以响应于接收到的低频数据信号提供操作功能。所述EHF无线接收器可以通过无线EHF通信链路从外部电子设备接收具有低频数据信号与基础高频数据信号的编码复合数据信号。所述第一数据信号电路可以耦接到所述辅助电路和EHF无线接收器，用于将编码复合数据信号解码成低频数据信号和基础高频数据信号，并将低频数据信号通信到辅助电路。
在第三例子中，电子设备可以包括功率传输电路，第一电路模块以及第二电路模块。所述功率传输电路可以包括感应线圈，用于提供电子设备和外部设备之间的非接触式功率传输。所述功率传输可以受控于由功率传输电路产生或接收到的低频功率控制信号。第一电路模块可以配置成用于接收由所述功率传输电路所产生的低频功率控制信号和输入的基础高频数据信号。所述第一电路模块可以包括：第一数据信号电路，其响应于由所述功率传输电路所产生的功率控制信号和所述输入的基础高频数据信号，以低频功率控制信号和输入的基础高频数据信号编码成复合数据信号。另外，第一电路模块可以包括EHF无线发送器，用于通过第一无线EHF通信链路将第一编码复合数据信号发送至外部设备。被发送的编码复合数据信号具有预定的载波调制率。第二电路模块可以配置成用于输出所述低频功率控制信号并输出基础高频数据信号。
所述第二电路模块可以包括EHF无线接收器，用于通过第二无线EHF通信链路从外部设备接收具有接收到的低频控制信号和输出的基础高频数据信号的第二编码复合数据信号。另外，第二电路模块可以包括耦接到功率传输电路的第二数据信号电路，用于将所述第二编码复合数据信号解码成接收到的低频功率控制信号和输出的基础高频数据信号，并将接收到的低频功率控制信号通信到功率传输电路。
一种用于并发传输功率并发送数据的方法可以包括：通过向电子设备提供操作功能的辅助电路产生第一低频数据信号；由第一数据信号电路接收所述第一低频数据信号与第一基础高频数据信号；以所述第一低频数据信号和第一基础高频数据信号编码成第一复合数据信号；以及通过第一无线EHF通信链路将所述第一编码复合数据信号发送到外部设备。被发送的编码复合数据信号可以具有预定的载波调制率。
在另一例子中，一种配对组件可以包括：框架，其界定四个侧边元件，所述四个侧边元件界定通道；以及第一电子插件。所述第一电子插件可以位于所述框架中，并接触所述侧边元件中的三个的至少一部分。所述第一电子插件可以包括：第一印刷电路基板；第一EHF无线收发器，其耦接至布置于所述第一印刷电路基板上的第一数据信号电路；以及第一介电盖子，其装载于所述第一印刷电路基板上，并界定沿着所述第一EHF无线收发器和第一感应功率线圈延伸的接口表面。所述第一EHF无线收发器可以配置成用于沿着延伸通过介电盖子的第一信号通路发送和接收EHF无线信号。所述第一感应功率线圈可以配置成用于沿着延伸通过所述第一介电盖子的第一功率通路接收或发送功率。所述框架和所述第一介电盖子可以界定第二电子插件位于其中以与第一电子插件进行通信和功率传输的通道一部分。另外，所述框架和第一电子插件中的至少一个可以包括第一突起，当所述第二电子插件位于所述通道的所述部分中时，所述第一突起界定第二电子插件的第一末端位置。
在另一例子中，一种配对组件可以包括：框架，其界定四个侧边元件，所述四个侧边元件界定通道；第一电子插件；以及第二电子插件。所述第一电子插件可以位于所述框架中，并接触所述侧边元件中的三个的至少一部分。所述第二电子插件也可以位于所述框架中。所述第一电子插件和第二电子插件中的每个可以包括：印刷电路基板；功率传输电路，其包括感应功率线圈，所述感应功率线圈布置于所述印刷电路基板上；数据信号电路，其布置于所述印刷电路基板上；EHF无线收发器，其布置于所述印刷电路基板上；以及介电盖子，其装载于所述刷电路基板并界定沿着所述EHF无线收发器和感应功率线圈延伸的接口表面。所述EHF无线收发器可以配置成用于沿着延伸通过介电盖子的信号通路发送和接收EHF无线信号。所述感应功率线圈可以配置成用于沿着也延伸通过所述介电盖子的功率通路接收或发送功率。所述第一电子插件和第二电子插件可以定位用于彼此进行通信和功率传输。
附图说明
在通过通用术语描述了本发明之后，现在将参照附图，所述附图不必按照比例绘制，其中：
图1是与第二电子设备进行通信的第一电子设备的例子的框图；
图2是与第四电子设备进行通信的第三电子设备的例子的框图；
图3是示出在通信期间电子设备的各种部件中的数据信号流的例子的框图；
图4A示出了基础高速数据信号、低速数据信号以及复合数据信号的样本数据信号；
图4B示出了用于将低速数据并入高速数据的协议内而不改变原始高速基础信号速率的示例性方案；
图4C是示出发送器和接收器的示例性框图，所述发送器被配置成将低速数据并入编码的高速数据之内，所述接收器被配置成从编码的高速数据抽取低速数据；
图5示出了被实施于电子设备中的功率传输电路的例子；
图6是与第二电子模块进行通信的第一电子模块的例子的框图；
图7示出了用于编码和发送复合数据信号的方法的例子的流程图；
图8示出了用于接收和解码复合数据信号的方法的例子的流程图；
图9示出了可被用于小形状因子可插拔(SFP)芯片的发送器和接收器的示例性框图；
图10A示出了SFP芯片的例子的俯视图；
图10B示出了图10A的SFP芯片的剖面图；
图10C示出了SFP芯片的等距视图；
图10D示出了嵌入柔性介质上的SFP芯片；
图11示出了SFP芯片的分解图；
图12是在两个SFP芯片之间的无线EHF通信链路的例子的示意图；
图13A是封装第一电子插件与第二电子插件的配对组件的壳体(cage)的例子的示意图；以及
图13B是可以被封入图13A的壳体内的第一电子插件与第二电子插件的示意图。
可能存在说明书中描述的额外结构并未被描绘于附图中，缺少这种的附图不应该被视为从说明书中去除这种设计。
具体实施方式
在详细描述实施例之前，应该注意实施例可以使用与能够进行EHF通信的电子设备有关的装置部件以及方法步骤。因此，通过传统符号在附图中的合适处表示装置部件，显示与本公开的理解有关的具体细节，以便不被受益于本文描述的本领域普通技术人员所容易知道的细节混淆本公开。
应该理解，所公开的实施例仅是所要求保护元件的示范，其可以被实施成各种形式。因此，本文公开的具体的结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅应该作为权利要求的基础，以及作为代表性基础以教导本领域技术人员以各种方式将公开的概念运用于适当的结构或方法中。此外，本文所使用的术语以及短语并非意在限制，而是提供主题的可理解的描述。
此外，在当前的社会和计算环境中，电子设备的使用日益频繁。使用EHF通信的方法和装置可以在这些设备之间和之内提供安全、稳定以及高带宽的通信。
EHF通信单元的例子是EHF通信链路芯片。遍及本公开，将使用通信链路芯片、通信链路芯片封装以及EHF通信链路芯片封装等术语表示嵌入IC封装之中的EHF转换器。转换器可以是配置成用于在电气与电磁信号之间进行转换的任何适当结构。在一些实施例中，转换器是天线。这种通信链路芯片的例子被详细地描述于美国专利申请公开NO.2012/0307932、2012/0263244、2012/0286049以及2013/0070817中，出于所有目的其通过引用全文合并于此。通信链路芯片是通信设备的例子，也称作通信单元，无论其是否提供无线通信且无论其是否在EHF频带操作。
无线通信可用于提供在设备的部件或模块之间的信号通信，或者可以提供设备之间的通信。无线通信提供一种未受到机械和电性减损的接口。采用芯片间的无线通信的系统的例子在美国专利申请No.5,621,913和美国公开专利申请NO.2010/0159829中公开，出于所有目的其通过引用全文合并于此。
在一个例子中，紧密耦接的发送器/接收器对可被部署成发送器布置于第一传导路径的终端部分处，而接收器布置于第二传导路径的终端部分处。发送器与接收器可以布置在彼此的紧密附近处，这取决于发送能量的强度，且第一传导路径与第二传导路径可以彼此不连续。在示例性形式中，发送器与接收器可以布置在与紧密相邻的发送器/接收器对的转换器定位的单独电路载波上。
发送器或接收器可以被配置成IC封装，其中转换器可以被定位于邻近管芯处，并通过介电或绝缘封装或粘结材料保持在合适位置。发送器或接收器可以被配置成IC封装，其中转换器可以定位于邻近管芯处，并通过封装的封装材料和/或导线框架基板保持在合适位置。
这种IC封装以及非接触式功率传输方法可以用于建立电子设备的模块化部件。由于模块可以从而在没有触点的情况下传输数据和功率，所以每一个模块都可以是自足式的，且可以抵御环境。模块可以容易地组装和拆卸，即使是用手，这是因为组件中并未使用复杂和/或易于损坏的连接器。这种模块可以用磁体或夹钳进行配置，以在一个或多个配置中彼此连接。以此形式，模块可以实现场交换(field-swapped)以进行修理或更新，且可以消除复杂的最终组装步骤。可以便于使用者进行定制。通过使用短程EHF IC封装来提供通信，由于IC封装的相对宽容的EHF耦合特性，可以促成宽松的模块对准要求。暴露的金属也可以被移除，导致更好的耐磨特性并支持诸如防水的性能。
图1示出用于电子设备之间的无线通信的系统100。系统100可以包括第一电子设备102和外部第二电子设备104。电子设备102和外部电子设备104能够彼此通信。电子设备102和外部电子设备104的例子包括但不限于：移动电话、计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、智能手机、诸如无线充电电池的智能电源系统、台式计算机、电视以及游戏控制器。电子设备102可以包括数据信号电路106、辅助电路108以及极高频(以下称作EHF)无线收发器112。类似地，外部电子设备104可以包括EHF无线收发器114、数据信号电路116以及辅助电路118。
辅助电路108和辅助电路118可以分别向电子设备102和外部电子设备104提供操作功能。在例子中，辅助电路108以及辅助电路118可以分别是与电子设备102和外部电子设备104的外围设备和/或人机接口设备相关联的电路。外围设备的例子包括但不限于：键盘和鼠标。
在本公开的另一实施例中，辅助电路108和辅助电路118可以分别是与电子设备102和外部电子设备104的一些其它部件相关联的电路。其它部件的例子包括但不限于：嵌入式处理器。辅助电路108和辅助电路118两者均可以产生低频数据信号。然而，为了简明起见，电子设备102的辅助电路108可以作为第一低频数据信号的来源。低频数据信号的例子可以包括控制信号以及具有低频率的类似信号。
辅助电路108可以耦接至数据信号电路106。数据信号电路106可以利用辅助电路108产生的第一低频数据信号与输入的第一基础高频数据信号编码第一复合数据信号。该基础高频数据信号可以是高频信号，且可以包括视频数据信号、音频数据信号以及网络数据信号。所述复合信号可以是数据和控制或信息信号的组合。例如，在TV广播的情形中，视频信号不能单独被传输，而是伴随大量其它信号或脉冲，其帮助在接收端准确重现图片。这些脉冲包括消隐脉冲、同步脉冲以及等化脉冲。在这种情况下，图片信号与其它控制信号或脉冲的组合可以被组合到复合信号中。因此，复合视频信号可以包括图片数据、数据消隐脉冲以及延迟脉冲(垂直和水平同步脉冲)。
因此，EHF无线收发器112可以通过建立于电子设备102与外部电子设备104之间的EHF通信链路110，将经过编码的复合数据信号发送至EHF无线收发器114。例如，EHF无线收发器112的发送转换器可以通过无线EHF通信链路110，将经过编码的复合数据信号发送至EHF无线收发器114的接收转换器。无线EHF通信链路110可以在电子设备102的EHF无线收发器112与位于适当位置处的外部电子设备104的EHF无线收发器114充分对准时被建立，且可以将EHF无线收发器112发送的信号携带至EHF无线收发器114，反之亦然。
在例子中，辅助电路108可以是用于生成功率控制信号并从电子设备102传输非接触式功率至外部电子设备104的功率传输电路202(图2中示出)。类似地，辅助电路118可以是用于根据嵌入在功率传输电路202所产生的功率控制信号中的指令而从电子设备102接收非接触式功率的功率传输电路204(图2中示出)。
注意，功率传输电路202可以具有不仅能够传输功率并产生功率控制信号而且能够从外部电子设备104接收功率(依据功率控制信号)的能力。同样应该注意的是，功率传输电路204可以具有不仅能够接收功率和产生功率控制信号的能力，并且还具有发送功率(以及产生功率控制信号)给电子设备102的能力。此外，功率传输电路202可以生成功率控制信号以控制可以传输到外部电子设备104的功率量，反之亦然。在其它实施例中，由于EHF通信系统的对准需求，功率转换器(感应回路)的对准可以被充分约束，从而无需为了控制功率传输而必需在各自的功率传输电路之间传输任何控制信号。此外，EHF通信系统的对准需求可以约束无线电源系统的对准，并在随后优化功率传输效率，或者，当EHF通信系统的对准需求未被满足时，无线电源系统可以被停用，从而消除替代电源安全系统的需要。
在图3所示的通信系统300中，电子设备302可以包括辅助电路108、数据信号电路106以及EHF无线收发器112。辅助电路108可以生成低频数据信号304(例如功率控制/管理信号、人机接口设备信号，等等)。此外，基础高频数据信号306可以从与该电子设备分离的电路提供给放大器308。所述低频数据信号可以关联于或者不关联于电子设备102。所述低频数据信号具有比第一基础高频数据信号低的频率比特率。放大器306可以在将接收到的基础高频数据信号306输入数据信号电路之前，放大所述基础高频数据信号306。低频数据信号304也可以被输入到数据信号电路。数据信号电路106可以将接收到的基础高频数据信号306和低频数据信号304编码成复合数据信号310，该复合数据信号310接着可以被馈送到EHF无线收发器112。EHF无线收发器112可以通过无线EHF通信链路110将复合数据信号310发送至外部电子设备312的EHF无线收发器114。
被发送的编码复合数据信号可以具有预定的载波调制率。在例子中，数字信号电路可以以第一复合比特率将复合数据信号310发送到EHF无线收发器112。该EHF无线收发器112可以维持预定的载波调制率，从而数据在无线EHF通信链路110上发送的比特率可以是对应于编码复合数据信号310的比特率的比特率。如前所述，低频数据信号304可以具有比基础高频数据信号306低的频率比特率。
数字信号电路106可以建立编码复合数据信号310，以维持在依据预先确定的标准编码协议进行编码的基础高频数据信号306的带宽中的载波调制率。所述数字信号电路可以将基础高频数据信号306与低频数据信号304中携带的信息编码成较长的字符串以加扰所述数据。此外，所述数字数据电路可以将信号编码以限制应用于载波信号的载波调制。例如，如果载波频率‘f’被以频率‘b’的信号调制，则调制后的信号可以使用在‘f-b’与‘f+b’之间的频带。在最小与最大频率之间的差异可以称为带宽。因此，限制载波调制可以支持有效的带宽利用。
各种定制或标准编码方案可以用于数字信号电路106中，以将基础高频数据信号306扩展为包括低频数据信号304与基础高频数据信号306的较长数据流。在本公开的实施例中，最终的比特率可以保持在较高的载波频率，以能够以至少与接收时相同的数据速率发送基础高频数据信号306。例如，第一电子设备302的EHF收发器112可以以第一复合比特率发送编码复合数据信号310，所述第一复合比特率可以与基础高频数据信号的比特率一样高或者更高。然而，可以以较低调制频率提供低频数据信号304，因为低频数据信号304具有较低的比特率。
在由收发器114接收复合数据信号310之后，在外部电子设备312中的数据信号电路116可以对复合数据信号310进行解码，并可以向放大器314提供经解码的信号。放大器314可以放大经解码的复合数据信号310，以产生预先确定的一组信号参数，包括但不限于，电压摆幅、转换速率以及定时抖动。在外部电子设备104中的解码部件312可以将复合数据信号解码成低频数据信号和基础高频数据信号，并可以将低频数据信号发送至辅助电路118。
注意，在一个例子中，辅助电路108可以是图2所示的功率传输电路202，在该情况下，低频数据信号是功率传输管理或控制信号。相应地，辅助电路118是功率传输电路204。在这种情况下，数字信号电路116从接收到的复合数据信号解码出功率传输管理或控制信号，以输入到功率传输电路204。
电子设备102或302的数据信号电路106可以称作第一数据信号电路，其可以编码第一复合数据信号310。然而，本领域技术人员应该理解，外部电子设备104或312可以发送并编码复合数据信号，而电子设备102或302可以接收经过编码的复合数据信号。该经过编码的复合数据信号可以称作第二复合数据信号。在该实施例中，第二数据信号电路可以对第二复合数据信号进行解码，这可以支持在功率传输电路202中管理功率传输。
在例子中，基础高频数据信号304可以是高频数据信号，并可以携带包括音频数据、视频数据、文件等的信息。低频数据信号302可以包括以下中的至少一个：功率传输电路202所生成的控制信号、与辅助电路相关联的设备相关信息(例如，键盘、鼠标以及加密密钥等的数据信号)、或者与电子设备102的其它部件(例如嵌入处理器)相关联的低频数据信号。来自低频数据信号302的数据可以被以比基础高频数据信号304低的频率发送。
可以通过合并低频数据信号302和基础高频数据信号304形成复合数据信号310。此外，该合并可以通过在依据编码协议对高频数据信号进行编码以形成复合数据信号310时在添加比特中并入低频信号而完成。因此，可以形成复合数据信号310，以在同一无线EHF通信链路110上发送低频数据信号302和基础高频数据信号304。低频数据信号302和基础高频数据信号304的发送可以促进载波中的未发射光谱的使用。此外，经过编码的复合数据信号310可以用于调制在无线EHF通信链路110上发送的载波信号。
在另一实施例中，已经编码的基础高速数据306(例如，8B/10B)可以作为编码字元由放大器308接收。在该上下文中，术语“高速”意图是术语“高频”的同义词。在图4A中，上方的数据信号代表经过编码的基础高速数据的例子。接收到的基础高速数据字306可应用于数据信号电路106，以基于低速数据信号的状态对基础高速字进行再编码，例如图4A所示的基础低速数据信号。从而可以产生如图所示的复合信号。
再编码的例子可以包括但不限于，改变8B/10B数据的运行差异(runingdisparity)或者将经过正确编码的字转换成替代字。图4B示出了该方法的例子。在该例子中，基础低速数据信号被并入高速数据的协议之内，且并未从原始高速基础信号改变其速率。一个例子是使用原本内建于8B/10B编码中的运行差异，以基于低速基础信号的状态翻转该运行差异，从而产生复合数据信号。
图4C示出了通信系统400的示例性功能图，其包括通过EHF通信链路110与EHF接收单元404进行通信的EHF发送单元402。在发送器中，诸如数据信号电路106的数据信号电路的寄存器406接收作为8B/10B编码字的高速数据信号。覆写电路408然后通过将低速数据编码到代码中以覆写运行差异而改变经过编码的字。产生的编码复合数据信号可用于调制EHF无线发送器410中的载波信号，从而在无线EHF通信链路110上进行发送。
此外，通过EHF通信链路110发送的编码复合数据信号可以由EHF接收单元404的EHF无线接收器412接收。接收到的信号310然后可以耦合到诸如数据信号电路116的数据信号电路的解码电路414，以检测在接收到的信号编码中的不一致并抽取该复合信号的运行差异。这种不一致性可用于产生辅助电路118的低速数据信号。恢复电路416接着可以使用检测到的编码不一致以将高速数据信号恢复到其原始形式以供放大器314传输。
图5示出了功率传输电路502，其可以是功率传输电路202或204的例子。功率传输电路502可以感应地对外部电子设备104的电池或其它电荷存储设备进行充电，并且可以生成功率控制信号以通过控制输入到功率传输电路502的功率量而控制将要传输的功率量。在例子中，功率传输电路502中的各种部件可以包括配对变压器504、功率输入终端506、构成振荡器电路510的MOS或双极晶体管508的叠接配置(cascode configuration)、关断电路512、变容器514、整流桥516、滤波电容器518、用于控制变容器514的反馈电路520以及功率输出终端522。反馈电路520包括带隙基准电路524，其连接到比较器526的反相输入端。带隙基准电路可以受控于功率管理或控制信号，以改变输出到与功率输出终端522连接的感应线圈的功率。
功率输入端506可以提供通过功率传输电路502所传输的电力。配对变压器504可以是初级线圈与次级线圈的组合。初级线圈可以传导交流电作为在功率输入终端506上的输入，并在次级线圈中感应性地诱发变化电流。叠接的交叉耦合配对振荡器使用变压器的电感以及在输入与节点P和P’之间的调谐电容以设定中心频率。所述叠接配置增加了击穿电压以处理电压倍增。位于节点P和P’处的峰对峰振幅是施加于功率输入终端处的电压的大约两倍。微分拓扑有助于抵消在功率输入端抽取的电流中的尖波。关断电路在由于缺少变压器的次级线圈而感测到频率或振幅上的变化时，将叠接的晶体管的栅极接地。
变容器与变压器形成谐振电路，其名义上调谐到功率载波频率。全波整流桥516对振荡波形进行整流，而滤波电容器518则将其平滑化。反馈电路520将输出电压与来自带隙电路524的基准电压进行比较，并朝向或远离设计频率调整变容器以控制节点S和S’处的信号振幅。
注意，其它功率传输电路可以产生或者受控于低频功率控制数据信号。此外，图1和图2示出了两个电子设备之间的通信，但是，本领域技术人员可以理解，电子设备内的单独电子模块也可以经由无线EHF通信链路110进行通信。
例如，图6示出了在电子设备602的两个模块之间的通信。电子设备602可以包括第一电子模块604和第二电子模块606。可以通过无线EHF通信链路110在第一电子模块604和第二电子模块606之间进行通信。第一电子模块604可以包括数据信号电路607、EHF无线发送器608以及功率传输电路609。
类似地，第二电子模块606可以包括EHF无线接收器610、数据信号电路614以及功率传输电路616。此外，功率传输电路609可以包括感应功率线圈622以及功率控制模块612以在第二电子设备606中感应出电力，并控制将传输到第二电子设备606的功率量。数据信号电路607可以对将被发送到第二电子模块606的基础高频数据信号304以及低频控制信号302(在该情况中是功率传输控制信号)进行编码。经过编码的复合数据信号310可以通过无线EHF通信链路110由EHF无线发送器608发送至EHF无线接收器610并被解码。通过解码经过编码的复合信号310所生成的低频控制信号302可用于控制经由感应功率线圈618与感应功率线圈622传输的感应功率。
图7示出了用于从第一电子设备102并行地传输功率并发送数据到外部电子设备104的流程图700。流程图开始于步骤702。在步骤704处，如前所述，辅助电路108可以产生第一低频数据信号304。在步骤706处，数据信号电路106可以接收第一低频数据信号和第一基础高频数据信号。在步骤708处，可以以低频数据信号304和基础高频数据信号306编码成复合数据信号310，以维持预定的载波调制率。低频数据信号304具有比基础高频数据信号306低的频率数据比特率。在步骤708之后，在步骤710处，经过编码的复合数据信号310可以通过无线EHF通信链路110被发送到外部电子设备104。此外，预定的载波调制率使得外部电子设备104接收数据的比特率维持在至少与输入基础高频数据信号的比特率相同。此外，载波调制率被维持以消耗对应于经过编码的基础高频数据信号306的带宽的发射光谱。在电子设备之间进行通信期间，电子设备102的EHF无线收发器112与外部电子设备104的EHF无线收发器114被充分对准，以建立无线EHF通信链路110。流程图结束于步骤712。
图8示出了示出外部电子设备104与第一电子设备102之间的并行传输功率和数据的流程图800。该流程图开始于步骤802。在步骤804处，如前所述，EHF无线收发器114通过无线EHF通信链路110接收具有低频数据信号304和基础高频数据信号306的编码复合数据信号310。在步骤806处，数据信号电路116将第二编码复合数据信号解码成低频数据信号304和基础高频数据信号306。在步骤808处，辅助电路118可以接收经过解码的低频数据信号304。流程图结束于步骤810。
图9示出了包括小形状因子(SFP)的发送器芯片902和SFP接收器芯片904的通信系统900。以上在图1-8描述中所述的电子设备102中的数据信号电路106、辅助电路108以及EHF无线收发器112都可以是SFP芯片的形式。类似地，外部电子设备104中的EHF无线收发器114、数据信号电路116以及辅助电路118也可以是SFP芯片的形式。这些SFP芯片可以形成于单个芯片封装中，以通过无线EHF通信链路110与另一电子设备进行通信。例如，如图9所示，SFP芯片902和904可以嵌入电子设备102中或嵌入外部电子设备104中，以充当收发器。在一些例子中，电子设备可以仅包括SFP芯片902作为发送器，或者仅包括SFP芯片904作为接收器。
SFP芯片902B可以包括放大器906，其接收输入的发送基础高频数据信号并输出放大的数据信号到数据信号电路908。数据信号电路908也可以耦接到发送功率传输电路接口910，如前所述，其耦接到功率传输电路。在该例子中，数据信号电路还连接到I2C接口912，其又耦接至I2C管理电路，图中未示出。如前所述，低频功率控制数据信号可以经由功率传输电路接口在数据信号电路908和功率传输电路之间通信。类似地，低频数据信号可以在辅助电路(图中未示出)与数据信号电路908之间通信。数据信号电路308随后可以对低频数据信号和基础高频数据信号进行编码，以形成经过编码的复合数据信号，该复合数据信号被馈送到无线EHF发送器914。该发送器接着通过以数据信号调制载波信号并通过在转换器916上进行发送而发送经过编码的复合数据信号。在一些例子中，转换器916是天线。
类似地，SFP接收器芯片904可以包括转换器918，其接收由另一电子设备在转换器918上发送的电磁EHF信号。接收到的EHF信号被输入到无线EHF接收器920，其解调接收到的信号以产生接收到的编码复合数据信号。所述接收到的编码复合数据信号接着被输入到接收数据信号电路921。该接收数据信号电路接着解码对接收到的编码复合数据信号进行解码，以产生基础高频数据信号、低频功率控制数据信号以及低频数据信号。低频功率控制数据信号经由接收功率传输接口922被输出到功率传输电路。相应地，低频数据信号经过I2C接口924被输出到辅助电路。经过解码的高频数据信号被放大器926放大，以输出到设备中连接到接收SFP芯片904的单独电路。
注意，发送SFP芯片902与接收SFP芯片904可以是结合现有部件实施于现有电子设备中。例如，如图10A所示，其示出了SFP功率和数据芯片1000的俯视图。功率和数据芯片1000可以包括SFP EHF通信芯片1002、功率传输电路芯片1004、感应功率线圈1006以及功率输入端1008。感应功率线圈1006可以从功率输入端1008接收功率，并可以将功率感应地传输到另一电子设备中的感应功率线圈。如图10B所示，SFP芯片1012可以装载到印刷电路板1010(以下称作PCB 1010)上。感应线圈1014可以环绕SFP芯片1012。另一电子设备可以具有对应的PCB 1016，其上装载有被感应线圈1020环绕的SFP芯片1018。
在另一例子中，如图10C所示，电子模块1022可以包括第一PCB 1024。EHF无线发送器芯片1026和EHF无线接收器芯片1028可以布置于PCB 1024上。此外，功率传输电路芯片1030和相关联的感应功率线圈1032也可以装载于PCB 1024上。再次，发送器芯片1026和接收器芯片1028可以被功率线圈环绕。装载于PCB 1024上且覆盖芯片和功率线圈并沿所述芯片和功率线圈延伸的介电盖子1034可以界定接口表面1036。EHF无线收发器1026可以沿着延伸通过介电盖子1034的各自信号通路1038和1040发送和接收EHF无线信号，而第一感应功率线圈1032可以沿着延伸通过第一介电盖子1318的功率通路1042接收或发送功率。
在图10D所示的另一例子中，电子模块1044可以包括SFP收发器芯片1046和功率传输电路芯片1048，以及可以装载于柔性带1052上的相关联的感应功率线圈1050。
在例子中，如图11中的分解视图所示，电子模块1100可以包括介电盖子1102，其装载于PCB 1104上以界定沿着SFP收发器芯片1106的EHF无线收发器与相关联的感应功率线圈1110的功率传输电路1108延伸的接口表面1103。
在另一例子中，如图12所示，电子模块1100具有参考图11所述的元件，其中SFP芯片1106和1108装载于PCB 1104上，其可以与封装于另一电子模块1204的介电盖子1202中的各自SFP芯片建立无线EHF通信链路1200。
在图13A与13B所示的另一例子中，配对模块1300可以包括壳体1301，其以相互对准的形式保持第一电子插件1308和第二电子插件1324的一个或两个。在所示例子中，壳体1301可以是具有四个侧边元件1304a、1304b、1304c、1304d的框架1302，该四个侧边元件界定由侧边元件围住的通道1306。在该例子中，侧边元件大致上是连续的，并围绕通道1306。应该理解的是，侧边元件可以是不连续的，且当布置于通道1306的各个部分中时，所述侧边元件可以具有足以限制电子插件1308和1324的相对移动的任何配置。配对组件1300可以包括第一电子插件1308，如图所示位于壳体1301的一端的外部。第二电子插件1324如图所示位于框架1302之中，并接触三个侧边元件1304b、1304c和1304d中每一个的一部分。当第二电子插件位于壳体1300中时，可以通过将第一电子插件沿着第二电子插件移动插入通道，而使得第一电子插件1308插入通道1306中毗邻第二电子插件1324的部分。这两个插件的相对位置如图13B的分解图中所示。当第一电子插件1308位于框架1302中时，其接触三个侧边元件1304a、1304b和1304c中每一个的一部分。
第一电子插件1308和第二电子插件1324中的每个包括装载于PCB上的SFP芯片。注意，装载于PCB上的可以形成第一电子插件1308和第二电子插件1324一部分的SFP芯片的功能和各个部件可以是如同针对SFP芯片902和/或SFP芯片904所述的。
如图13B所示，第一电子插件1308可以包括第一PCB 1312。第一EHF无线发送器芯片1314和第一EHF无线接收器芯片1316可以布置于第一PCB 1312上。此外，装载于第一PCB1312上的第一介电盖子1318可以界定沿着第一EHF无线发送器芯片1314、第一EHF无线接收器芯片1316以及第一感应功率线圈1322延伸的接口表面1320。第一EHF无线发送器1314可以沿着延伸通过介电盖子1318的第一信号通路1323发送EHF无线信号。类似地，第一EHF无线接收器芯片1316可以沿着延伸通过介电盖子1318的第二信号通路1325接收EHF无线信号。并且，第一感应线圈1322可以沿着延伸通过第一介电盖子1318的第一功率通路1327接收或发送功率。
类似地，第二电子插件1324可以包括第二PCB 1326。第二EHF无线发送器芯片1328、第二EHF无线接收器芯片1330以及第二感应功率线圈1336可以布置于第二PCB 1326上。第二介电盖子1332可以装载到第二PCB 1326，并可以界定沿着第二EHF无线发送器芯片1328、第二EHF无线接收器芯片1330以及第二感应功率线圈1336延伸的第二接口表面1334。第二EHF无线发送器芯片1328可以配置成用于沿着延伸通过第二介电盖子1332的信号通路1325发送EHF无线信号。第二EHF无线接收器芯片1330可以配置成用于沿着延伸通过第二介电盖子1332的信号通路1323接收EHF无线信号。此外，第二感应功率线圈1336可以配置成用于沿着延伸通过第二介电盖子1332的功率通路1327接收或发送功率。
如图13所示，框架1302和第一介电盖子1318可以界定第二电子插件位于其中以与第一电子插件1308进行通信以及功率传输的通道1306的部分1339。此外，框架1302与第一电子插件1308中的至少一个可以形成第一突起1342，其在第二电子插件1324位于通道1306的部分1340中时，为第二电子插件1324界定第一末端位置1344。
以同样的方式，如图所示，框架1302与第二电子插件1324中的至少一个可以具有第二突起1348，其在第一电子插件1308位于通道1306的部分1340中时，为第一电子插件1308界定第二末端位置1350，如图13B所示。
第一突起1342可以限制第二电子插件1324相对于第一电子插件1308的移动，反之亦然。可以限制第一电子插件1308和第二电子插件1324的移动，从而第一EHF无线发送器芯片1314和第二EHF无线接收器芯片1330被充分对准和固定，以建立无线EHF通信链路1354。在此位置中，第二EHF无线发送器芯片1328和第一EHF无线接收器芯片1316被对准，感应线圈1322和1336亦然。该对准可以支持第一电子插件1308和第二电子插件1324的各自相关部件之间的通信和高效功率传输。
以上公开的例子可以允许以低芯片数、低板片面积需求、低系统总成本等来实现芯片封装的生产。此外，所公开的例子可以支持高带宽数据传输。此外，发送和接收芯片可以配对在一起，以建立一个或多个EHF通信链路，而不需要复杂的电路来判定部件之间是否有合适的邻近度以及对准来开始和维持电子设备之间的数据和/或功率传输。此外，本公开可以允许有效利用EHF通信链路上的可用带宽。
可以相信的是，本文所阐述的本公开包括多个具有独立实用性的不同发明。虽然以优选形式公开了这些发明中的每一个，但本文所公开和示出的其具体实施例并不认为是限制意义的，因为多种变型是可能的。每个例子定义了在前述公开中所公开的实施例，但是任意一个例子不必包括最终要求保护的所有特征或组合。当说明书引用“一”或“第一”元件或其等价物时，这种描述包括一个或多个这种元件，既不要求也不排除两个或更多这种元件。此外，用于所识别出的元件的顺序指示符(例如，第一、第二或第三)用于区分这些元件，而不表示这种元件的要求或限制数量，并且除非明确指出，否则不表示这种元件的特定位置或次序。
Claims (26)
1.一种电子设备，包括：
辅助电路，所述辅助电路产生第一低频数据信号；
第一数据信号电路，被耦接以从所述辅助电路接收所述第一低频数据信号以及接收第一基础高频数据信号，并且被配置成通过依据编码协议并入所述第一低频数据信号以作为添加至所述第一基础高频数据信号的比特来生成编码的第一复合数据信号；以及
极高频(EHF)无线发送器，被耦接以：
使用所述编码的第一复合数据信号调制载波信号以生成经调制的编码的第一复合数据信号；以及
通过第一无线EHF通信链路将来自所述第一数据信号电路的所述经调制的编码的第一复合数据信号发送至外部设备，所述经调制的编码的第一复合数据信号具有预定的载波调制率。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述辅助电路是功率传输电路，被配置成产生第一低频功率管理信号作为所述第一低频数据信号。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述第一低频功率管理信号是低频控制信号，用于控制所述电子设备与所述外部设备之间功率传输。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述EHF无线发送器以第一复合比特率接收所述编码的第一复合数据信号并且利用所述预定的载波调制率来调制所述载波信号，从而通过所述第一无线EHF通信链路发送数据的比特率是对应于所述编码的第一复合数据信号的比特率的比特率。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一低频数据信号与所述电子设备相关联，且具有比所述第一基础高频数据信号低的频率比特率。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一低频数据信号与所述电子设备不相关联，且具有比所述第一基础高频数据信号低的频率比特率。
7.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
EHF无线接收器，用于通过第二无线EHF通信链路从所述外部设备接收具有第二低频数据信号和第二基础高频数据信号的编码的第二复合数据信号；
耦接到第二辅助电路的第二数据信号电路，用于将所述编码的第二复合数据信号解码成第二低频数据信号和第二基础高频数据信号，并将所述第二低频数据信号传输到所述第二辅助电路。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述第二辅助电路是非接触式功率传输电路，被配置成接收所述第二低频数据信号作为第一低频功率管理信号。
9.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述第二低频数据信号和第二基础高频数据信号具有各自的比特率，且所述第二低频数据信号与所述电子设备相关联，且具有比所述第二基础高频数据信号的比特率低的频率比特率。
10.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述第二低频数据信号和所述第二基础高频数据信号具有各自的比特率，且所述第二低频数据信号与所述电子设备不相关联，且具有比所述第二基础高频数据信号低的频率比特率。
11.一种电子设备，包括：
极高频(EHF)无线接收器：
通过EHF通信链路从外部设备接收经调制的编码的复合数据信号，所述经调制的编码的复合数据信号通过使用编码的复合数据信号调制载波信号而被形成，所述编码的复合数据信号通过依据编码协议并入低频数据信号以作为添加至基础高频数据信号的比特而被生成，以及
对所述经调制的编码的复合数据信号进行解调以生成所述编码的复合数据信号；
第一数据信号电路，耦接到所述EHF无线接收器，并且被配置成将所述编码的复合数据信号解码成低频数据信号和基础高频数据信号；以及
辅助电路，被耦接以接收解码的低频数据信号。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述辅助电路是非接触式功率传输电路，响应于所述低频数据信号以控制所述非接触式功率传输电路的操作。
13.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述解码的基础高频数据信号具有第一数据比特率，且所述EHF无线接收器以至少与所述第一数据比特率一样高的第二比特率接收所述经调制的编码的复合数据信号。
14.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述低频数据信号与所述电子设备相关联，且具有比所述基础高频数据信号低的频率比特率。
15.根据权利要求11所述的电子设备，其中所述低频数据信号与所述电子设备不相关联，且具有比所述基础高频数据信号低的频率比特率。
16.一种电子设备，包括：
包括感应线圈的第一功率传输电路，被配置成提供所述电子设备和外部设备之间的非接触式功率传输，所述功率传输受控于所述第一功率传输电路所产生或接收的第一低频功率控制数据信号；
第一电路模块，被配置成接收所述第一低频功率控制数据信号和输入的基础高频数据信号，所述第一电路模块包括：
第一数据信号电路，被配置成使用所述第一低频功率控制数据信号和所述输入的基础高频数据信号生成编码的第一复合数据信号；以及
极高频(EHF)无线发送器，被配置成：
使用所述编码的第一复合数据信号调制载波信号以生成经调制的编码的第一复合数据信号，以及
通过第一无线EHF通信链路经由与所述感应线圈分离的转换器将所述经调制的编码的第一复合数据信号发送至外部设备，所述经调制的编码的第一复合数据信号具有预定的载波调制率；以及
第二电路模块，被配置成输出第二低频功率控制数据信号以及输出的基础高频数据信号，所述第二电路模块包括：
EHF无线接收器，被配置成：
通过第二无线EHF通信链路从外部设备接收经调制的编码的第二复合数据信号，以及
对所述经调制的编码的复合数据信号进行解调以生成编码的复合数据信号，所述编码的第二复合数据信号包括所述第二低频功率控制数据信号和所述输出的基础高频数据信号；
第二数据信号电路，耦接到第二功率传输电路并且被配置成：
将所述编码的第二复合数据信号解码成所述第二低频功率控制数据信号和所述输出的基础高频数据信号，以及
将所述第二低频功率控制数据信号传输到第二功率传输电路。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述EHF无线发送器以第一复合比特率接收所述编码的第一复合数据信号并且利用预定的载波调制率来调制所述载波信号，从而通过所述第一无线EHF通信链路发送数据的比特率是对应于编码的输入的基础高频数据信号的比特率的比特率。
18.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述第一低频功率控制数据信号具有比所述输入的基础高频数据信号的数据比特率低的数据比特率。
19.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述第一数据信号电路对所述第一复合数据信号进行编码，以维持在依据预先确定的标准编码协议进行编码的输入的基础高频数据信号的带宽中的载波调制率。
20.一种用于电子设备的方法，包括：
由辅助电路产生第一低频数据信号；
由第一数据信号电路接收所述第一低频数据信号和第一基础高频数据信号；
通过依据编码协议并入所述第一低频数据信号以作为添加至所述第一基础高频数据信号的比特来生成编码的复合数据信号；
使用所述编码的第一复合数据信号调制载波信号以生成经调制的编码的第一复合数据信号；以及
通过第一无线极高频(EHF)通信链路将所述经调制的编码的第一复合数据信号发送到外部设备，所述经调制的编码的第一复合数据信号具有预定的载波调制率。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述辅助电路是非接触式功率传输电路，其中产生所述第一低频数据信号包括产生第一低频功率管理信号作为第一低频数据信号，以控制所述电子设备和外部设备之间的功率传输。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括：通过EHF无线发送器以第一复合比特率接收编码的第一复合数据信号，并且其中所述EHF无线发送器利用预定的载波调制率来调制所述载波信号，从而通过第一无线EHF通信链路发送数据的比特率是对应于至少与经过编码的第一基础高频数据信号的比特率一样高的比特率。
23.根据权利要求20所述的方法，其中产生第一低频数据信号包括：产生具有比所述第一基础高频数据信号的比特率低的频率比特率的第一低频数据信号。
24.根据权利要求20所述的方法，还包括：
通过第二无线EHF通信链路从外部设备接收具有第二低频数据信号和第二基础高频数据信号的经调制的编码的第二复合数据信号；
将所述经调制的编码的第二复合数据信号解码成第二低频数据信号和第二基础高频数据信号；以及
将解码的第二低频数据信号传输到辅助电路。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述辅助电路是非接触式功率传输电路，所述方法还包括基于接收到的第二低频数据信号控制功率的传输。
26.根据权利要求24所述的方法，其中传输解码的第二低频数据信号包括：以比第二基础高频数据信号的比特率低的频率比特率传输解码的第二低频数据信号。
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