CN109951200A - 电子设备及电子系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子设备及电子系统，所述电子设备具有第一天线和后向散射耦合组件，后向散射耦合组件可以基于第一天线接收的第一电磁信号，向目标设备发送加载由目标信息的第二电磁信号。电子设备通过自身集成的后向散射耦合组件与目标电子设备进行通信连接，进而与目标电子设备实现后向散射耦合的无线数据传输，可以减少电子设备的有源元件数量，甚至是电子设备自身无需集成有源元件，大大降低了电子设备的体积和重量，故可以满足小型化和轻型化的使用需求。电子设备在向目标设备发送加载有目标信息的第二电磁信号时，将第二电磁信号分为多个不同频段的子波段电磁信号，将子波段电磁信号耦合后同时发送给目标设备，可以大大提高数据传输速率。

Description

电子设备及电子系统

技术领域

本申请涉及电子装置技术领域，更具体的说，涉及一种电子设备及电子系统。

背景技术

随着科学技术的不断进步，越来越多的电子设备被广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。

电子设备的小型化和轻型化设计是电子设备发展的主流方向，例如在穿戴设备领域，体积小和重量轻的设备具有更大的市场前景。但是，现有电子设备的体积和重量较大，不能满足小型化和轻型化设计的使用需求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种电子设备及电子系统，可以小型化和轻型化的使用需求。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种电子设备，所述电子设备包括：

第一天线，所述第一天线用于接收和发射电磁信号；

后向散射耦合组件，所述后向散射耦合组件用于基于所述第一天线接收的第一电磁信号，向目标设备发送第二电磁信号，所述第二电磁信号加载有目标信息；

其中，所述第二电磁信号包括多个子波段电磁信号，所述子波段电磁信号频段不同，且加载不同的目标信息。

优选的，在上述电子设备中，所述后向散射耦合组件用于基于多个不同的调制信号，出射多个与所述调制信号一一对应的所述子波段电磁信号。

优选的，在上述电子设备中，还包括：采集组件，所述采集组件用于采集所述目标信息；

其中，所述电子设备基于所述目标信息生成所述调制信号。

优选的，在上述电子设备中，所述采集组件包括用于生成所述目标信息的感应区域；

其中，所述感应区域包括多个子感应区域，所述子感应区域与所述调制信号一一对应，一个所述子感应区域采集的目标信息用于对应产生一个所述调制信号。

优选的，在上述电子设备中，所述采集组件为摄像头，包括图像传感器，用于感应光信号，以生成图像信息作为所述目标信息。

优选的，在上述电子设备中，还包括调制电路，所述调制电路用于生成所述调制信号；

所述调制电路包括多个PMW调制器，每个所述PMW调制器对应输出一个所述调制信号，所述调制信号为PMW信号。

优选的，在上述电子设备中，所述后向散射耦合组件包括：与所述调制信号一一对应的多个后向耦合支路，所述后向耦合支路用于出射所述子波段电磁信号；

所述后向耦合支路包括控制端、第一端以及第二端，所述控制端用于输入所述调制信号，所述第一端通过耦合电路与所述第一天线连接，所述第二端接地。

优选的，在上述电子设备中，所述耦合电路包括多工器，用于将多个所述后向耦合支路出射的子波段电磁信号耦合到所述第一天线。

本申请还提供了一种电子系统，所述电子系统包括：

发射端设备以及接收端设备；

所述接收端设备用于发射电磁信号，通过所述电磁信号控制所述发射端设备执行设定功能；

所述发射端设备为如权利要求1-8任一项所述的电子设备。

优选的，在上述电子系统中，所述接收端设备包括：

第二天线以及控制电路，所述控制电路包括放大电路、模数转换器以及视频编解码器；

所述第二天线用于接收和发射电磁信号；

所述放大电路用于对第一天线出射的第二电磁信号进行放大处理；

所述模数转换器用于对放大处理后的所述第二电磁信号进行模数转换；

所述编解码器用于通过编解码处理获取模数转换后的所述第二电磁信号加载的目标信息。

优选的，在上述电子系统中，所述发射端设备为头戴设备，所述头戴设备包括摄像头。

通过上述描述可知，本申请技术方案提供的电子设备及电子系统中，所述电子设备具有第一天线和后向散射耦合组件，所述后向散射耦合组件可以基于所述第一天线接收的第一电磁信号，向目标设备发送加载由目标信息的第二电磁信号。可见，所述电子设备通过自身集成的后向散射耦合组件与所述目标电子设备进行通信连接，进而与所述目标电子设备实现后向散射耦合的无线数据传输，这样，可以减少所述电子设备的有源元件数量，甚至是所述电子设备自身无需集成有源元件，大大降低了所述电子设备的体积和重量，故可以满足小型化和轻型化的使用需求。进一步的，所述电子设备在向所述目标设备发送加载有目标信息的第二电磁信号时，可以将所述第二电磁信号分为多个不同频段的子波段电磁信号，将所述子波段电磁信号耦合后同时发送给所述目标设备，可以大大提高数据传输速率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为一种电子系统的结构示意图；

图2为另一种电子系统的结构示意图；

图3为一种后向散射耦合的无线传输方式的原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电子系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术所述，电子设备的小型化和轻型化设计是电子设备发展的主流方向，例如在穿戴设备领域，体积小和重量轻的设备具有更大的市场前景。需要说明的是，本申请实施例仅仅是以穿戴设备为例进行说明，显然所述电子设备不局限于为穿戴设备，可以为任意便携式终端设备。

参考图1，图1为一种电子系统的结构示意图，该电子系统包括发射端设备10和接收端设备20。其中，发射端设备10和接收端设备20无线通信连接。发射端设备10可以为穿戴设备，如头戴设备，具体可以为具有摄像头的AR头戴设备或是VR头戴设备。

发射端设备10包括：图像传感器11、放大电路12、模数转换器13、视频编解码器14以及无线通信模块15。无线通信模块15包括无线通信单元151和第一天线TX。图像传感器11采集的图像信息依次通过放大电路12、模数转换器13、视频编解码器14、无线通信单元151和天线TX发送到目标设备20。图像传感器11可以为摄像头。

接收端设备20对图像信息进行的数据处理。接收端设备20包括天线RX和控制电路21，天线RX可以获取穿戴设备10发送的加载有所述图像信息的电磁信号，通过控制电路21对该电磁信号进行数据处理。

图1所示方式中，发射端设备10的结构复杂，需要设置多个有源元件，如放大电路12、模数转换器13、视频编解码器14和无线通信模块151，导致体积和重量较大。而且多个有源元件增大了设备功耗，需要高容量电池保证电源续航能力以及需要散热模组保证良好的散热性保证工作稳定。发射端设备10中有源元件所需要的能量均需要自身的高容量电池供应。高容量电池以及散热模组的设计又进一步增大了设备的体积和重量。最终导致穿戴设备非常的笨重。

参考图2，图2为另一种电子系统的结构示意图，图2所示方式在图1所示方式的基础上进行改进，将放大电路12、模数转换器13、视频编解码器14等高能耗的有源元件设置在接收端设备20，集成在接收端设备20的控制电路21内。具体的，图像传感器采集11的图像信息通过脉宽调制变换器16和天线TX形成无线视频信号发送到接收端设备20，无线视频信号为加载有所述图像信息的电磁信号。接收端设备20通过天线RX获取该无线视频信号，依次通过放大电路12、模数转换器13、视频编解码器14以及控制电路21的后续电路进行数据处理。

图2所示方式，可以去除发射端设备10中主要的高能耗有源元件，发射端设备10采用低功耗的脉宽调制变换器16和后向反射耦合天线TX向接收端设备20传输无线视频信号，通过低功耗的脉宽调制变换器16代替高功耗的模数转换器13的功能，通过后向散射(又称反向散射)技术与接收端设备20进行无线传输，实现发射端设备10的去电池化设计。相对于图1所示方式，大大降低了发射端设备10的体积和重量。但是，发射端设备10通过低功耗的脉宽调制变换器16和后向反射耦合天线TX向接收端设备20传输无线视频信号的无线数据传输方式的数据传输速率较低，不能传输720p和10fps以上的图像和视频数据。

参考图3，图3为一种后向散射耦合的无线传输方式的原理示意图，MOS管的第一电极通过一电容输入射频信号(RF)，第二电极接地(GND)，衬底电位接地，控制端输入控制信号mod_sig。

后向散射耦合的无线传输方式常用于RFID/NFC系统中，可以使得射频识别(RFID)标签(tag)无需自带电源，利用刷卡机端(reader)的射频辐射能量，进行发射通信。后向散射耦合类似于射频识别阅读器(RFID reade)及标签之间的通信方式，射频识别阅读器及标签之间的通信方式可以分为：感应耦合(Inductive Couplin)和后向散射耦合(Backscatter Coupling)，一般低频MHz的射频识别使用前者,而较高频GHz使用后者。标签接收阅读器发送的某一特定频率的射频信号，调制并后向散射所获得的能量发送到阅读器，阅读器接收信息并解码后，送至cpu进行处理。这套完整的系统的最大优点是，标签是无源标签(passive tag)，自身不需要电池，完全利用了阅读器发出的射频能量。

但是，这套系统有它自身局限性，一般情况下MOS管控制端采用的是ASK(Amplitude Shift Keying，振幅键控)的调制方式，速率大概在1-10Mpbs量级，一般用在低速率无线系统中，难以满足1080p、10fps以上的图像传输。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种电子设备以及电子系统，通过后向散射耦合组件，减少电子设备中有源元件的数量，甚至是无需在电子设备中设置有源元件，可以减小设备体积以及重量。而且所述电子设备在向目标电子设备发送电磁信号时，将电磁信号分为多个不同频段的子波段电磁信号，将所述子波段电磁信号耦合后同时发送给所述目标设备，可以大大提高数据传输速率。故可以在降低电子设备体积和重量的同时，可以实现高速率的数据传输。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，所示电子设备30包括：第一天线TX1，所述第一天线TX1用于接收和发射电磁信号；后向散射耦合组件31，所述后向散射耦合组件31用于基于所述第一天线TX1接收的第一电磁信号，向目标设备40发送第二电磁信号，所述第二电磁信号加载有目标信息；其中，所述第二电磁信号包括多个子波段电磁信号，所述子波段电磁信号频段不同，且加载不同的目标信息。

可选的，所述后向散射耦合组件31用于基于多个不同的调制信号，出射多个与所述调制信号一一对应的所述子波段电磁信号。多个所述子波段电磁信号耦合后同时出射，可以大大提高数据传输速度。

参考图5，图5为本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图，所述电子设备30还包括：采集组件33，所述采集组件33用于采集目标信息。所述电子设备30基于所述目标信息生成所述调制信号。可选的，所述采集组件33包括用于生成所述目标信息的感应区域；其中，所述感应区域包括多个子感应区域，所述子感应区域与所述调制信号一一对应，一个所述子感应区域采集的目标信息用于对应产生一个所述调制信号。

所述调制信号不局限于图5所示方式中基于目标信息生成，也可以无需设置采集组件33，基于预设时钟信号直接产生所述调制信号。

所述采集组件33为摄像头，包括图像传感器，用于感应光信号，以生成图像信息作为所述目标信息。此时，将图像传感器的感应区域分为多个子感应区域，每个子感应区域产生的图像信息用于对应产生一个调制信号。

如图5所示，所述电子设备30还包括调制电路32，所述调制电路32用于生成所述调制信号。可选的，所述调制电路32包括多个PMW调制器，每个所述PMW调制器对应输出一所述调制信号，所述调制信号为PMW信号。

可选的，所述后向散射耦合组件31包括：与所述调制信号一一对应的多个后向耦合支路311，所述后向耦合支路311用于出射所述子波段电磁信号；所述后向耦合支路311包括控制端、第一端以及第二端，所述控制端用于输入所述调制信号，所述第一端通过耦合电路312与所述第一天线TX1连接，所述第二端接地。后向耦合支路311可以为MOS管。

所述耦合电路312包括多工器，用于将多个所述后向耦合支路出射的子波段电磁信号耦合到所述第一天线TX1。多工器可以实现多个子波段电磁信号在所述第一天线TX1耦合后同时输出，而且还可以保证发射信号和接收信号能够同时正常工作。

图5所示方式中，采集组件33生成的目标信息控制所述调制电路32生成多个调制信号，每个调制信号驱动一个后向耦合支路311出射一个所述子波段电磁信号。所有子波段电磁信号在所述耦合电路312耦合后通过第一天线TX1发送给目标设备40。目标设备40包括第二天线RX1和控制电路41。

本申请实施例中，以将第二电磁信号分为两个子波段电磁信号频段为例进行说明，此时，对应两个调制信号，对应设置两个后向耦合支路311，耦合电路312为双工器。其他方式中，可以将第二电磁信号分为N个子波段电磁信号频段，N为任意大于1的正整数。此时，对应N个调制信号，对应设置N个后向耦合支路，耦合电路312为与N个后向耦合支路311对应的多工器。

本申请实施例中，所述后向散射耦合组件31与第一天线TX1之间具有多工器焊盘，直接在所述多工器焊盘上焊接一个封装好的成品多工器组成所述耦合电路312。当N大于2，且为偶数时，还可以直接在所述多工器焊盘上焊接多个独立封装的双工器构成一个多工器作为所述耦合电路312，所有双工器公用一个天线端口，通过多个双工器组成多工器，减少焊盘数量。

本申请实施例中，第一电磁信号可以为某一设定频段的电磁信号，所述电子设备30仅在该设定频段的电磁信号下发送第二电磁信号。如可以是目标设备40发送的电磁信号，此时，可以设置所述电子设备30与目标设备40具有相互匹配通信的天线，第一天线TX1需要能够识别并获取所述目标设备40发射的第一电磁信号，第二天线RX1需要能够识别并获取所述电子设备30发射的第二电磁信号。

本申请实施例中，电子设备30无需单独设置电源，这是由于图像传感器、MOS管、多工器和第一天线TX1不需要电源，而PMW调制器虽然需要电源，但是这个电源也可以由第一电磁信号的辐射能量提供，而高功率的数模转换器(ADC)是不可以的，数模转换器属于大功率器件，仅仅通过天线辐射能量是不足以支撑一个高速adc的。故其他方式中，第一电磁信号包括第一天线TX1可以检测到的任意频段的电磁信号，此时只需要环境中具有可检测到的电磁信号，电子设备30就可以向目标设备40发送第二电磁信号。由于电子设备30无需单独设置电源，无论目标设备40是否处于工作装状态，其均可以基于环境中可感知的电磁信号向目标设备40发送第二电磁信号，不会增大能耗。此时，无需设置所述电子设备30与目标设备40电子设备30发射的具有相互匹配通信的天线，第二天线RX1需要能够识别并获取所述第二电磁信号。

本申请实施例中，电子设备30可以做为发射端设备，目标设备可以作为接收端设备。电子设备30和目标设备40之间是双向的数据交互，二者之间可以相互收发电磁信号。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的电子设备30是一种双频或是任意多频的后向散射耦合设备，可以将同时出射耦合的多个子波段电磁信号。采用低功耗低的PWM调制信号和无源的后向散射耦合组件实现多路数据的并行传输，进而可以通过多个低转换速度的PWM调制器取代原先高功耗高转换速度的ADC，简化了电路结构，降低了体积和重量，实现了小型化和轻型化设计。第一天线TX1为散射耦合天线，与传统单频散射耦合天线不同，第一天线TX1可以利用多工器将工作频率分为多个收/发子频率，每个子频率对应一个后向耦合支路。

基于上述实施，本申请另一实施例还提供了一种电子系统，所述电子系统如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种电子系统的结构示意图，所示电子系统包括：发射端设备51以及接收端设备52，二者无线通信连接。所述发射端设备51为上述实施例所述的电子设备。

所述接收端设备52用于发射电磁信号，通过所述电磁信号控制所述发射端设备51执行设定功能，该电磁信号可以与上述第一电磁信号相同或是不同。

可选的，所述接收端设备52包括：第二天线RX1，所述第二天线RX1用于接收和发射电磁信号；放大器，所述放大器用于对所述第二天线接收的所述第一天线出射的第二电磁信号进行放大处理；视频编解码器，所述视频编解码器用于获取放大后的所述第二电磁信号，通过编解码处理获取所述第二电磁信号加载的目标信息。

本申请实施例所述电子系统，采用上述实施例所述电子设备作为发射端设备51，电子设备满足小型化和轻型化设计，可以用于穿戴设备等移动终端，便于穿戴设备等移动终端的普及使用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的电子系统而言，由于其与实施例公开的电子设备相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见电子设备对应部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电子设备，所述电子设备包括：

第一天线，所述第一天线用于接收和发射电磁信号；

后向散射耦合组件，所述后向散射耦合组件用于基于所述第一天线接收的第一电磁信号，向目标设备发送第二电磁信号，所述第二电磁信号加载有目标信息；

其中，所述第二电磁信号包括多个子波段电磁信号，所述子波段电磁信号频段不同，且加载不同的目标信息。

2.根据权利要求1所述的电子设备，所述后向散射耦合组件用于基于多个不同的调制信号，出射多个与所述调制信号一一对应的所述子波段电磁信号。

3.根据权利要求2所述的电子设备，还包括：采集组件，所述采集组件用于采集所述目标信息；

其中，所述电子设备基于所述目标信息生成所述调制信号。

4.根据权利要求3所述的电子设备，所述采集组件包括用于生成所述目标信息的感应区域；

其中，所述感应区域包括多个子感应区域，所述子感应区域与所述调制信号一一对应，一个所述子感应区域采集的目标信息用于对应产生一个所述调制信号。

5.根据权利要求4所述的电子设备，所述采集组件为摄像头，包括图像传感器，用于感应光信号，以生成图像信息作为所述目标信息。

6.根据权利要求2所述的电子设备，还包括调制电路，所述调制电路用于生成所述调制信号；

所述调制电路包括多个PMW调制器，每个所述PMW调制器对应输出一个所述调制信号，所述调制信号为PMW信号。

7.根据权利要求2-6任一项所述的电子设备，所述后向散射耦合组件包括：与所述调制信号一一对应的多个后向耦合支路，所述后向耦合支路用于出射所述子波段电磁信号；

所述后向耦合支路包括控制端、第一端以及第二端，所述控制端用于输入所述调制信号，所述第一端通过耦合电路与所述第一天线连接，所述第二端接地。

8.根据权利要求7所述的电子设备，所述耦合电路包括多工器，用于将多个所述后向耦合支路出射的子波段电磁信号耦合到所述第一天线。

9.一种电子系统，所述电子系统包括：

发射端设备以及接收端设备；

所述接收端设备用于发射电磁信号，通过所述电磁信号控制所述发射端设备执行设定功能；

所述发射端设备为如权利要求1-8任一项所述的电子设备。

10.根据权利要求9所述的电子系统，所述接收端设备包括：

第二天线以及控制电路，所述控制电路包括放大电路、模数转换器以及视频编解码器；

所述第二天线用于接收和发射电磁信号；

所述放大电路用于对第一天线出射的第二电磁信号进行放大处理；

所述模数转换器用于对放大处理后的所述第二电磁信号进行模数转换；

所述编解码器用于通过编解码处理获取模数转换后的所述第二电磁信号加载的目标信息。