JP5939657B2

JP5939657B2 - ミリ波導波管通信システム

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Publication number: JP5939657B2
Application number: JP2014557957A
Authority: JP
Inventors: 立▲強▼ 曹; ▲啓▼▲東▼ 王; グイドッティ，ダニエル
Original assignee: 中国科学院微電子研究所
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: US9520942B2; US20150215042A1; WO2013123667A1; DE112012005940T5; JP2015518292A

Description

本発明は、情報電子業界のミリ波通信という技術分野に関し、特にミリ波導波管によって両点間のデータ伝送を行い、プロセッサとメモリとの間の高速データ伝送のバスとして適用されるミリ波導波管通信システムに関する。

伝統的なコンピューターハードウェア部分は、論理的な演算を行うトランジスタ、メモリ及び信号アンプを形成するためのシリコンと、素子による集積する離間を分立するための複合材料と、データを伝送するための銅、という３つの普遍的な、且つ成熟の技術に基づく。マルチコアプロセッサの出現、指令の並行及び同時実行、および、最適化ソフトウェアの発展によって、コンピューターの性能は増加していき、コンピューターハードウェアに対してもより高い要求が提出される。

シリコンによる相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ)トランジスタの製造工程に対して、現在、より有効的な、経済的な代替技術案がない。そして、複合材料の研究進展も比較的に遅い。データの伝送は、コンピューターの性能を制限する要因になる。オンチップ及びオンボードの高速データ伝送に対して、信号の速度が１０×１０^９ｂ／ｓに近づける場合、伝送線の表皮効果及び自己誘導効果などの固有特性は顕著になっている。伝送されるビット間はより区分し難しく、正確にデコードする確率は低減し、信号の完全性は深刻に悪化する。伝送線における伝送に伴って、方形波は広くなって、弱くなる。時々、基板の分散効果は、銅伝送線自身の分散よりも強く、システムの性能を更に制限する。これらの要因によって、銅線の伝送に用いられる距離は大幅に減少してしまう。一般的には、これらの問題は、プリディストーション、アクティブ幅イコライザー及びクロック回復などによって補われることができる。しかしながら、クロック回復に用いられる回路モジュール、アクティブイコライザー及びプリプロセッサの消費電力は、相応的に増加する。また、より高いスループットを取得するために、単に銅バスの幅を増加することができない。バスの幅の増加によって、通路の数量は低減し、消費電力は増加し、グランドに接続される必要がある入力／出力ポートは増加してしまう。

銅バスの代わりとなる潜在的選択に、光バスがある。マルチモードファイバー、あるいは、ある波長帯域の信号に対して悪性的な減衰又は歪みがないポリマー導波管において、信号の伝送距離は、数センチまたは数メートルに達することができる。しかしながら、光バスにデータが伝送される場合、単ビットはより多いエネルギーを消費する。新たなレーザー源は３０×１０^９ｂ／ｓほどに調整されることができ、且つ十分な信頼性があるが、このやり方のコストは非常に高くて、不確定性を引き受ける可能性がある。そして、光バスを大規模で生産する信頼的な、経済的な、成熟な集積工程がないことは、最も重要なことである。

ＳａｔｏｓｈｉＦｕｋｕｄａなどの文章「Ａ１２．５＋１２．５Ｇｂ／ｓＦｕｌｌ−ＤｕｐｌｅｘＰｌａｓｔｉｃＷａｖｅｇｕｉｄｅＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ」（ＩＳＳＣＣ２０１１）に、ミリ波導波管通信システムが紹介される。図１は、従来技術ミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の構造模式図である。図１に示すように、この伝送導波管は、プラスチック材料を採用し、その誘電率Ｅｒ＝２．６。それぞれのプラスチック導波管の幅は８ｍｍであり、厚みは１．１ｍｍである。信号入力端のオフセット（ｏｆｆｓｅｔ)は２ｍｍである。プラスチック導波管に伝送されるミリ波の大半は、プラスチック導波管内に制限される。また、上記方案のＲＦトランシーバに、慣用な回路モジュールが用いられ、高エネルギー消費の位相ロックループの代わりに、注入ロックの方法によって同期搬送波を生成する。

しかしながら、出願人は、上記ミリ波通信システムに以下の技術不備があることを意識した：（１）プラスチック導波管の外面にミリ波の漏れ現象があるため、プラスチック導波管の周囲に漏れ電界があり、ほぼ１波長を延長し、漏れ電界の結合を低減するために、導波管間に十分な距離があることが必要であり、このため、導波管のサイズを間接的に増大し、導波管の数量を低減する；（２）導波管の両端にミリ波反射の現象があるため、伝送待ち信号の品質が低下する；（３）プラスチック導波管の屈折率が比較的に低いため、信号通路の特徴サイズが大きくなり、導波管のサイズが大きくなり、これにより、有限範囲内の導波管の数が減少する；（４）ミリ波搬送波を生成するためのミキサ、電圧制御発振器がいずれも純回路構造であるため、ミリ波通信システム全体の消費電力及びノイズ、特に復調回路の位相ノイズを増加し、これにより、伝送の誤り率が増加し、伝送待ち信号の変調速度を間接的に影響する。上記４つの技術不備はいずれもある程度でデータ帯域幅を影響し、総データスループットを低減し、高性能のコンピューターのようなシステムに適用することができない。

上記問題に対して、本発明は、通信システムのデータ帯域幅およびデータスループットを向上するミリ波導波管通信システムを提供する。

本発明の一つの形態によれば、本発明は、クロックユニットと、少なくとも２組のミリ波送受信通路とを含むミリ波導波管通信システムを開示する。その中、クロックユニットは、クロック信号を、少なくとも２組のミリ波送受信通路の送信側及び受信側にそれぞれ提供するように用いられる。各組ミリ波送受信通路は、伝送待ち信号によって送信側同期搬送波を変調し、ミリ波信号を生成し、当該ミリ波信号を伝送導波管に結合するための発射器ユニットと、伝送待ち信号を運搬するミリ波信号を、伝送導波管から検出し、受信側同期搬送波によってミリ波信号を復調し、上記伝送待ち信号を取得するための受信器ユニットと、発射器ユニットと受信器ユニットとの間に位置し、ミリ波伝送の通路を提供するための伝送導波管であって、当該伝送導波管の上面、側面、及び／又は下面において、アクティブデバイス及びそのアクセサリー以外の領域に、金属導電壁がめっきされることで、隣接するミリ波送受信通路における伝送導波管との電磁遮蔽を形成する伝送導波管と、を含む。

上記技術案から分かるように、本発明のミリ波導波管通信システムは、ミリ波周波数帯域で作業し、変調後のミリ波は、伝送導波管を介して伝送される。本発明のミリ波導波管通信システムは以下のように有利な効果を有する：
（１）伝送導波管の表面に、アクティブデバイス及びそのアクセサリー以外の領域に、一層の金属導電壁がめっきされることにより、信号通路の間は互いに遮蔽し、これにより、高速で通信する時に、通路間の漏話を最小化にする；
（２）伝送導波管の両側に反射抑制構造が形成され、ミリ波反射を抑制し、伝送待ち信号の信号品質を向上する；
（３）屈折率が比較的に高い材料、例えば、シリコン、セラミックス等を採用して、伝送導波管を製作し、これにより、伝送される信号の波長が短くなり、信号通路の特徴サイズが小さくなり、集積度が高くなり、高い密度、且つ高い速度の接続需要を満たせる；
（４）全局光クロックは、ネットワークコヒーレンスの、周波数自動追跡の低い位相ノイズのクロック信号を提供し、これにより、高次デジタルの変調、例えば、使用可能な６４直交振幅変調(６４ＱＡＭ)に対して、比較的に低い誤り率があり、非常に高いデータ伝送速度に達する。

従来技術ミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の構造模式図。本発明の実施例のミリ波導波管通信システムの構造模式図。本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の第１の断面模式図。本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の第２の断面模式図。本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の末端断面の模式図。本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおけるクロックユニットの全局光クロックの構造模式図。図２のミリ波導波管通信システムをプロセッサとメモリのプラットフォームに集積する模式図。

本発明の目的、技術案および長所を明瞭にするために、以下、本発明を、具体的な実施例を結合し、図面を参照して更に詳細に説明する。本明細書に特定値を含むパラメーターの例示が提供されるが、パラメーターが、相応的な値と同じである必要がなく、納得できる誤差マージンまたは設計制約内に前記値に近似することができる、ということを説明する必要がある。

本発明のミリ波導波管通信システムにおいて、導波管の表層に、ミリ波の漏れを防止する導電壁が設けられ、漏れ電界の結合を低減する；導波管の端面に、ミリ波の反射を防止する構造が設けられ、信号伝送の品質を向上する；シリコン材料の導波管を採用し、伝送導波管の集積度を向上する。そして、全局光クロックは、コヒーレンスの、周波数と位相が自己追跡するローカルクロック信号を、各組のミリ波送受信通路における発射器ユニット及び受信器ユニットに提供することができる。全局光クロックにより提供されるローカルクロック信号が非常に低い位相ノイズを有するため、高次変調に対して、比較的に低い誤り率を有し、非常に高いデータ伝送速度を有する。

本発明の１つの例示的な実施例に、ミリ波導波管通信システムが提出される。図２は、本発明の実施例のミリ波導波管通信システムの構造模式図である。図２に示すように、本実施例は、１つのクロックユニットと、少なくとも２組のミリ波送受信通路（図２には３組であり、実際な適用において、一般的には１０乃至５０組である）と、を含む。各組のミリ波送受信通路は、発射器ユニット、伝送導波管および受信器ユニットを含む。

クロックユニットは、同期搬送波を、各組のミリ波送受信通路の発射端ユニット及び受信側ユニットに提供する。本発明の好ましい技術案において、当該クロックユニットは、全局光クロック４１０、ファイバ４２０、発射端光検出器４３０および受信側光検出器４４０を含む。その中、全局光クロック４１０に生成される光クロック信号はそれぞれファイバ４２０によって、発射端と受信側とに位置する光検出器４３０、４４０に伝送され、光検出器４３０、４４０において、光クロック信号は電気クロック信号に変換され、各ミリ波送受信通路のミリ波受送器組２１０／３１０に配分される。便利に識別するために、図１の電気的なクロック信号は破線で示され、光クロック信号は黒くなる実線で示される。全局光クロックの具体的な構造については、下記に詳細に述べる。本発明の好ましい実施例において、光／電結合のクロックユニットによってミリ波発射器およびミリ波受信器の同期搬送波を提供する。当業者は、帯域需要がそんなに高くない場合、すべて電気クロック信号で同期搬送波を提供する形式を採用してもよく、同様に本発明の実現を影響しないことを明瞭にすべきである。

伝送導波管１００は、ミリ波発射器組とミリ波受信器組との間に位置し、ミリ波伝送の通路を提供する。ミリ波を伝送するための伝送導波管１００の材料はシリコンであり、高い誘電率且つ低い透磁率の絶縁体Ａｌ_２０_３、Ｓｉ０_２、有機ポリマー（例えば、ニオブ酸リチウムなど）、セラミックス材料（セラミックス材料の成分には、大部分がＡ１_２０_３であり、少量のＳｉ０_２も含まれる)などであってもよい。報道を伝送する材料がシリコンであり、ミリ波のシリコン材料における伝送損失が報道され、当該伝送損失が約０．１ｄＢ／ｃｍ〜０．９ｄＢ／ｃｍであり、この比較的に小さい減衰特性が、信号の伝送導波管における最良な伝送条件を確保することは好ましい。

図３Ａは、本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の第１の断面模式図である。図３Ｂは、本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の末端断面の模式図である。図３Ｃは、本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおける伝送導波管の第２の断面模式図である。その中、図３Ａの断面と図３Ｃの断面とは互いに垂直する。

図３Ａに示すように、伝送導波管の両端に、反射抑制構造１１０がある。反射抑制構造１１０は、導波管の両端に形成される、ミリ波反射の発生を抑制できるテーパー構造であることができる。また、伝送導波管の両端に付着される吸波材料（金、アルミニウム又はフェライトなど）層などの他の方法を採用してミリ波反射の抑制を行ってもよい。

図３Ｂに示すように、伝送導波管の幅は、高さの約３倍である。大量のミリ導波管は、並列に水平方向に配布され、あるいは、縦方向に積層に配布されることができ、図示の３本の導波管に限らない。そして、当該ミリ波導波管の形状は、半円形、半楕円形、円形又は台形であってもよく、ここでは詳細に記述しない。

図２、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、この伝送導波管１００の上面１００ａ、側面１００ｃ、及び／又は下面１００ｂに一層の金属形成導電壁（例えば、金、銅、アルミニウムなど）がめっきされ、これにより、導波管間の電磁遮蔽を形成する。もちろん、当業者は、アクティブデバイスから発生した信号を影響しないように、アクティブデバイス（例えば、図５に言及されたプロセッサ、メモリまたは他の信号伝送要求を有するアクティブチップ）及びそのアクセサリー領域に金属導電壁がめっきされないことを分かるべきである。通常の場合、導電壁を採用した矩形導波管の間隔は、組立て機器の工程条件に応じて、１０ミクロン又はその以下に減少するすることができる。また、この伝送導波管が有機ポリマー材料からなる場合、当該金属導電壁を形成するときに伝送導波管自身の構造を破壊しないように、金属導電壁を形成する温度を適宜に制御する必要がある。

発射器ユニットは、伝送待ち信号によって同期搬送波信号５４０を変調し、ミリ波信号を生成し、当該ミリ波信号を伝送導波管１００に結合する。このミリ波発射器組は、ミリ波発射器２１０および信号送信アンテナ２２０を含む。

受信器ユニットは、伝送導波管１００から、信号を運搬するミリ波信号を検出し、受信側同期搬送波信号５５０によって当該ミリ波信号を復調して、上記伝送待ち信号を取得する。このミリ波受信器組は、信号受信アンテナ３１０およびミリ波受信器３２０を含む。

一般的には、信号送信アンテナ２２０及び信号受信アンテナ３１０は、伝送導波管内に集積され、ミリ波発射器２１０及びミリ波受信器３１０は、複数の方式によって伝送導波管上または伝送導波管内に集積されることができ、例えば、フリップチップ実装（Ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ)の形式を用い、リフロー工程によって、発射器ユニット／受信器ユニットを伝送導波管の上面に溶接して、電気的接触を形成する。また、ミリ波のシリコンＲＦ技術に精通する人は、同様に、ミリ波発射器２１０及びミリ波受信器３１０を、ＣＭＯＳ工程によって、伝送導波管内に集積できることをよく知っている。例えば、ＫｅｎｉｃｈｉＯｋａｄａなどの文章「Ａ６０ＧＨｚ１６ＱＡＭ／８ＰＳＫ／ＱＰＳＫ／ＶＰＳＫ，Ｄｉｒｅｃｔ−ＣｏｎｖｅｒｓａｔｉｏｎＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｆｏｒＩＥＥＥ８０２.１５.３ｃ」(ＩＳＳＣＣ，Ｐａｇｅ１６０，Ｍａｒｃｈ２０１１)に、６０ＧＨｚ帯域で作業し、幅及び位相変調システムにおけるシリコンＣＭＯＳの性能が紹介されている。デバイスを簡単化するために、下記には、発射器ユニット２１０および受信器ユニットがＣＭＯＳ工程によって伝送導波管に集積されることを例として説明する。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ミリ波発射器２１０と信号送信アンテナ２２０、および、信号受信アンテナ３２０とミリ波受信器３１０は、いずれも直接に導波管に集積される。信号送信アンテナ２２０は、伝送導波管内に集積され、ミリ波信号を伝送導波管１００に発射するための導電部２２１と、信号送信アンテナ導電部２２１の外周に設けられ、信号送信アンテナ導電部２２１と伝送導波管１００との電気的離間を実現するための絶縁部２２２と、を含む。同様に、信号受信アンテナ３２０は、伝送導波管内に集積され、伝送導波管１００からミリ波信号を検出するための導電部３２１と、信号受信アンテナ導電部３２１の外周に設けられ、信号受信アンテナ導電部３２１と伝送導波管１００との電気的離間を実現するための絶縁部３２２と、を含む。

伝送導波管にミリ波を発射及び検出することは、複数の方法によって実現されることができ、ミリ波技術をよく知っているエンジニアは、これらの方法をよく知っている。信号結合分野において、同軸線プローブアンテナ、単極アンテナ構造及び双極アンテナ構造の方法は最も知られている。同軸線プローブアンテナは、オーム接触によって、ミリ波信号を直接に伝送導波管に入力することができ、例えば、ミリ波のマイクロストリップラインにおける伝送。最近、ＪｏｈｎＰａｐａｐｏｌｙｍｅｒｏｕなどの文章「ＤｅｓｉｇｎａｎｄＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａＷ−ＢａｎｄＭｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄＣａｖｉｔｙＦｉｌｔｅｒＩｎｃｌｕｄｉｎｇａＮｏｖｅｌＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＦｒｏｍＣＰＷＦｅｅｄｉｎｇＬｉｎｅｓ」(ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓａｎｄＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｖｏｌ５５，Ｎｏ.１２，Ｐａｇｅ２９０２, Ｄｅｃ２００７)は、ミリ波を同軸線プローブによって発射及び検出する典型例である。そして、単極アンテナ構造または双極アンテナ構造は、電磁波を導波管体に入力し、この場合、電磁波の伝送は導波管のサイズ範囲内に限定される。ＳａｔｏｓｈｉＦｕｋｕｄａなどの文章（ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｐａｇｅ１５０，Ｍａｒｃｈ２０１１)に、ポリスチレン材料のミリ波導波管に嵌め込まれるアンテナ構造が紹介されている。

クロックユニットにおいて、光電結合の方式によって同期搬送波信号を提供することが好ましい。高い誤り率の欠点は、全局光クロックによって改善されることができる。全局光クロックは、ローカル電気クロック信号をミリ波送受信通路に提供することができ、そして、強いコヒーレンス及び低い位相ノイズを有する。全局的な光クロックを実現するために、多数の方式がある。図４は、本発明の実施例のミリ波導波管通信システムにおけるクロックユニットの全局光クロックの構造模式図である。図４に示すように、この全局光クロックは、連続的な光信号を入力するための入力ファイバ４１１と、入力ファイバ４１１から入力された光信号を偏光器４１３に投影するための第１の結合プリズム組４１２と、予め定めた偏光方向以外の他の偏光方向の光信号を取り除き、連続的な光信号を連続的な偏光信号に変換するための偏光器４１３と、偏光器４１３の光線の後方に位置し、回転光コントローラ４１５の制御信号の作用によって、連続的な偏光信号をパルスの偏光信号に変換し、当該連続的な偏光信号の偏光方向を９０度回転するための回転光結晶４１４と、回転光結晶の制御信号を提供するための回転光コントローラ４１５と、回転光結晶が作業するときに需要な電源を提供するための参照電圧源４１６と、回転光結晶４１４の光線の後方に位置し、偏光器４１３の偏光方向と９０度になる偏光のみを通過させるための偏光器４１７と、偏光器４１７から出力された光信号を出力ファイバ４１９に投影するための第２の結合プリズム組４１８と、光信号を同期光クロック信号として出力するための出力ファイバ４１９と、を含む。

また、以下のような方式によって光クロック信号を生成することができる：（１）光源信号及び外付けられるマッハツェンダー干渉計によって実現する（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ);（２）半導体レーザの順方向バイアス電流を直接に変調する；（３）偏光器によって回転光結晶の光伝送位相を調節するなど。これらの種類の各全局光クロックの原理及び具体的な構造に対して、当業者は上記構造をよく知っており、ここでは記述しない。そして、伝送ファイバ４２０、送信側光検出器４３０及び受信側光検出器４４０に対して、それらはいずれも従来技術のユニットを採用しており、ここでは重複に記述しない。

全局光クロックは、ネットワークのコヒーレンス、周波数の自動追跡を提供し、回路の素子を低減するとともに、消費電力及び位相のノイズを減少する。いくつかの適用において、その消費電力は銅バスに相当し、さらに銅バスよりも小さい。本発明のミリ波導波管通信システムは、主メモリとプロセッサとの間のデータの「記憶」及び「読取」に適用されることができる。ミリ波バスの重要な特徴は、それが広く配布される光クロックを使用する、ということである。これにより、ＲＦ回路システムを大幅に簡単化すると共に、低い位相ノイズのクロック信号を高次変調に提供する。このため、ビット誤り率が１０^−１２ｓ^−１よりも低い場合、シンポルの伝送速度は１０×１０^９シンポル／ｓを超え、各シンポルは４又は６ビットの情報を持つことができる。例えば、位相偏移変調（ＰＳＫ)および直角位相振幅変調（ＱＡＭ)などの符号化・復号化方法は、単シンポルに対して複数ビットの符号化を行うことができる。高次シンポル変調及び低いビット誤り率は、高いS／N比及び低い位相ノイズを意味する。

図５は、図２のミリ波導波管通信システムをプロセッサとメモリとのプラットフォームに集積する模式図である。図５に示すように、伝送導波管１００は、ミリ波の伝送に用いられ、再配分作用を奏する相互接続ラインは、プロセッサ５６０と３次元スタックのメモリ５１０を互いに接続する。３次元スタックのメモリ回路５１０とミリ波発射器２１０とは互いに接続され、ミリ波発射器２１０とミリ波受信器３１０とは、伝送導波管１００によってデータ伝送を行い、ミリ波受信器３１０とプロセッサ５６０とは互いに接続されている。そして、図５は、シリコンプラットフォームによってデータを伝送する垂直コンダクタンス構造５３０を示す。電気信号線５２０は、メモリ５１０からミリ波発射器５２０までの電気接続、あるいは、ミリ波受信器３１０からプロセッサ５６０までの電気接続を示す。

パッケージされたプロセッサチップの一辺の長さがセンチ級に達することに対して、ミリ波の通路の幅は４ｃｍであり、並列に配列される伝送導波管の数量は、最大に１００組程度である。１００、８０、７５、６０、５０、４５、３０、１０、５、２組であることが好ましい。表１は、実現したミリ波導波管通信システムの伝送導波管の特徴サイズのテーブルである。

ミリ波導波管通信システムの総スループットは、バスにおける通路の個数および各通路のスループットによって決められる。本願に言及されるミリ波導波管通信システムに対して、単通路帯域は４０Ｇｂ／s以上に達することができ、これは、現在一番よい銅バスの帯域幅の２.５倍であり、単一のチップに対して、データスループットなどは数十Ｔｂ／sに達することができる。

本発明は、プロセッサとメモリとの間のデータ伝送バスとして適用されることができ、導波管アレイはバス構造となり、デジタル符号化されるミリ波は、導波管アレイによってデータ伝送を行う。また、高性能のシステムにおいて、「全シリコンデータバス」の概念を導入することによって、設計する時、いくつかのシステムにこのようなバスインタフェースをリザーブし、小さい規格化の算出モジュールを高性能のシステムに接続して、このような算出モジュールを通用させる。

以上に記載の具体的な実施例は、本発明の目的、技術案、有利な効果を更に詳細に説明する。上記が本発明の具体的な実施例のみであり、本発明を限定しなく、本発明の主旨及び原則内の補正、同一代替、改善などが、いずれも本発明の保護範囲内に含まれることを理解すべきである。

１００−伝送導波管
１００ａ、１００ｂおよび１００ｃ−伝送導波管の上面、下面および側面
１００ｄ−導波管の末端面
１１０−反射抑制構造
２１０−ミリ波発射器
２２０−信号送信アンテナ
２２１−信号送信アンテナ導電部
２２２−信号送信アンテナ絶縁部
３１０−ミリ波受信器
３２０−信号受信アンテナ
３２１−信号受信アンテナ導電部
３２２−信号受信アンテナ絶縁部
４００−クロックシステム
４１０−全局光クロック
４１１−入力ファイバ
４１２−第１の入力結合プリズム組
４１３−偏光器
４１４−回転光結晶
４１５−変調信号
４１６−参照電圧源
４１７−４０３と９０度分極となる偏光器
４１８−第２の出力結合プリズム組
４１９−出力ファイバ
４２０−ファイバ
４３０−送信側光検出器
４４０−受信側光検出器
５１０−３次元スタックのメモリ回路
５２０−電気信号線
５３０−垂直コンダクタンス構造
５４０−送信側同期搬送波信号
５５０−受信側同期搬送波信号
５６０−プロセッサ回路

Claims

クロックユニットと、少なくとも２組のミリ波送受信通路と、を含むミリ波導波管通信システムであって、
クロックユニットは、同期搬送波信号を、前記少なくとも２組のミリ波送受信通路の送信側及び受信側にそれぞれ提供するように用いられ、
各組のミリ波送受信通路は、
伝送待ち信号によって、送信側同期搬送波信号を変調し、ミリ波信号を生成し、当該ミリ波信号を前記伝送導波管に結合するための発射器ユニットと、
伝送待ち信号を運搬するミリ波信号を、前記伝送導波管から検出し、受信側同期搬送波信号によって、当該ミリ波信号を復調し、上記伝送待ち信号を取得するための受信器ユニットと、
発射器ユニットと受信器ユニットとの間に位置し、ミリ波伝送の通路を提供するための伝送導波管であって、当該伝送導波管の上面、側面、及び／又は下面において、アクティブデバイス及びそのアクセサリー以外の領域に、金属導電壁がめっきされることで、隣接するミリ波送受信通路における伝送導波管との電磁遮蔽を形成する伝送導波管とを含み、
前記クロックユニットは、
生成した同期光クロック信号に用いられ、当該同期光クロック信号を、ファイバによって、前記ミリ波導波管通信システムの送信側及び受信側にそれぞれ伝送するための全局光クロックと、
前記ミリ波導波管通信システムの送信側に位置し、同期光クロック信号によって、電気信号のような同期搬送波信号を生成し、前記少なくとも２組のミリ波送受信通路の発射器ユニットにそれぞれ送信するための送信側光検出器と、
前記ミリ波導波管通信システムの受信側に位置し、同期光クロック信号によって、電気信号のような同期搬送波信号を生成し、前記少なくとも２組のミリ波送受信通路の受信器ユニットにそれぞれ送信するための受信側光検出器と、
を含む、ミリ波導波管通信システム。
前記金属導電壁の材料は金、銅またはアルミニウムである請求項１に記載のミリ波導波管通信システム。
前記伝送導波管の一端面又は両端面に、ミリ波の伝送導波管内における反射を抑制する反射抑制構造が含まれる請求項１に記載のミリ波導波管通信システム。
前記反射抑制構造は、吸波材料層、又はテーパー構造であり、前記テーパー構造の先端は前記伝送導波管の遠端へ指す請求項３に記載のミリ波導波管通信システム。
前記伝送導波管の材料はＳｉ、Ａ１_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２である請求項１に記載のミリ波導波管通信システム。
前記伝送導波管は矩形導波管であり、当該矩形導波管の幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍであり、矩形導波管の高さの２−５倍である請求項５に記載のミリ波導波管通信システム。
前記全局光クロックは、
連続的な光信号を入力するための入力ファイバと、
前記入力ファイバの光線の後方に位置し、入力ファイバにより入力される光信号を偏光器に投影するための第１の結合プリズム組と、
前記第１の結合プリズム組の光線の後方に位置し、予め定めた偏光方向以外の他の偏光方向の光信号を取り除き、連続的な光信号を連続的な偏光信号に変換するための偏光器と、
偏光器の光線の後方に位置し、連続的な偏光信号をパルスの偏光信号に変換し、当該連続的な偏光信号の偏光方向を９０度回転するための回転光結晶と、
回転光結晶の光線の後方に位置し、偏光器の偏光方向と９０度になる偏光以外の光を取り除くための偏光器と、
偏光器から出力された光信号を出力ファイバに投影するための第２の結合プリズム組と、
光信号を同期光クロック信号として出力するための出力ファイバと、を含む請求項１に記載のミリ波導波管通信システム。
前記発射器ユニットは、伝送待ち信号によって送信側同期搬送波信号を変調し、ミリ波信号を生成するためのミリ波発射器と、前記ミリ波発射器に接続され、ミリ波信号を伝送導波管に結合するための信号送信アンテナと、を含み、
受信器組は、信号を運搬するミリ波信号を、伝送導波管から検出するための信号受信アンテナと、受信側同期搬送波信号によって当該ミリ波信号を復調して、前記伝送待ち信号を取得するためのミリ波受信器と、を含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載のミリ波導波管通信システム。
前記信号送信アンテナ及び信号受信アンテナは前記伝送導波管内に集積され、
前記発射器ユニット及び受信器ユニットは、フリップチップ実装工程によって伝送導波管上に集積され、あるいは、ＣＭＯＳ工程によって前記伝送導波管内に集積する請求項８に記載のミリ波導波管通信システム。
前記信号発射アンテナは、ミリ波信号を伝送導波管に結合するための第１の導電部と、第１の導電部の外周に設けられ、第１の導電部と伝送導波管との電気的離間を実現するための第１の絶縁部と、を含み、
前記信号受信アンテナは、信号を運搬するミリ波信号を、伝送導波管から検出するための第２の導電部と、第２の導電部の外周に設けられ、第２の導電部と伝送導波管との電気的離間を実現するための第２の絶縁部と、を含む請求項９に記載のミリ波導波管通信システム。
プロセッサとメモリとの間のデータ伝送に用いられ、２−１００組の前記ミリ波送受信通路を含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載のミリ波導波管通信システム。