KR20140105838A

KR20140105838A - 무접촉 커넥터를 위한 도파관 구조

Info

Publication number: KR20140105838A
Application number: KR20147020047A
Authority: KR
Inventors: 신 패트릭 맥카시; 스티브 알란 자렛; 브루스 포스터 비숍; 로버트 다니엘 힐티
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 코포레이션
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-09-02
Also published as: JP6161212B2; CA2860837A1; EP2805427A1; WO2013109376A1; US9100056B2; CN104054276B; US20130181791A1; CN104054276A; JP2015511426A

Abstract

무접촉 커넥터(100)는, 무선 RF 신호들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 제1 통신 칩(118); 무선 RF 신호들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 제2 통신 칩(124); 및 제1 및 제2 통신 칩 사이의 도파관 구조(106)를 포함한다. 도파관 구조는, 제1 및 제2 통신 칩 사이에 RF 신호들을 전달한다.

Description

무접촉 커넥터를 위한 도파관 구조{WAVEGUIDE STRUCTURE FOR A CONTACTLESS CONNECTOR}

본 개시 내용은, 일반적으로 RF 에너지를 이용하여 단거리에서 무접촉 데이터 송신을 제공하는 무접촉 커넥터 및 이러한 무접촉 커넥터를 위한 도파관 구조에 관한 것이다.

무접촉 커넥터는, 통상적으로, 송신기 칩과 수신기 칩을 포함한다. 데이터 스트림은 송신기 칩에 공급되며, 송신기 칩은, 예를 들어, 60GHz에서, 변조된 RF 신호를 생성한다. 이 신호는 수신기 칩으로 단거리로 전파되고(propagated), 수신기 칩은 그 신호를 복조하여 원래의 데이터 스트림을 복구한다. 이러한 칩들은, 전기적 접속이나 광학적 접속을 필요로 하지 않고서, 커넥터 쌍들 간의 데이터 송신을 가능하게 하는 안테나를 갖는다. 다중 송신기 칩과 수신기 칩 쌍들을 사용함으로써 다중 채널들을 제공할 수 있다. 채널들 간의 크로스토크를 피하도록, 각 칩 쌍은 거리에 의해 또는 차폐에 의해 이웃하는 쌍으로부터 분리된다.

일부 응용 분야에서는, 송신기 칩과 수신기 칩에 의한 유효 송신에 있어서 매우 먼 거리에서의 송신기 칩과 수신기 칩의 이격을 필요로 한다. 또한, 일부 응용 분야에서는 커넥터 부품들 간의 상대적 움직임을 필요로 한다. 이러한 칩들은 성능 열화 없이 또는 성능이 거의 열화되지 않고서 소정의 제한값들 내에서 길이 방향으로 분리될 수 있지만, 이러한 제한값들을 넘게 되면, 신호와 성능이 약해진다. 분리에 의해, 커넥터 쌍들의 정합 위치에서의 정밀도가 감소될 수 있고, 또는, 심지어 커넥터 쌍들의 위치에 있어서 불일치가 허용되기 위한 일부 컴플라이언스(compliance)도 감소될 수 있다. 복잡한 병진 이동이 필요한 경우에 문제점이 발생한다. 예를 들어, 하나보다 많은 방향으로의 병진 이동은 문제로 되며, 이에 따라 신호 열화 및/또는 송신 고장을 야기한다.

커넥터 부품들의 적절한 이격 및/또는 이동을 수용하는 무접촉 커넥터가 필요하다.

본 발명에 따르면, 무선 RF 신호들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 제1 통신 칩; 무선 RF 신호들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 제2 통신 칩; 및 제1 및 제2 통신 칩 사이의 도파관 구조를 갖는 무접촉 커넥터를 제공한다. 도파관 구조는 제1 및 제2 통신 칩 사이에 RF 신호들을 전달한다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예를 들어 설명한다.

도 1은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 무접촉 커넥터를 도시하는 도면이다.
도 2는 무접촉 커넥터를 도시하는 도면이다.
도 3은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 무접촉 커넥터를 도시하는 도면이다.
도 4는 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 무접촉 커넥터를 도시하는 도면이다.
도 5는 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 무접촉 커넥터를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 무접촉 커넥터의 제1 모듈과 제2 모듈을 도시하는 도면이다.

본 명세서에서 설명하는 실시예들은, 데이터 링크를 형성하는 두 개의 모듈을 갖는 무접촉 커넥터를 제공한다. 데이터 링크를 유도하고 차폐하기 위한 두 개의 모듈을 접속하는 도파관 구조를 제공한다. 도파관 구조는, 두 개의 모듈 간의 통신 링크를 향상시키도록 에너지를 특정한 경로를 따라 향하게 한다. 모듈들은, 유사한 칩들 및 송신기/수신기와 무선 통신하도록 칩들일 수 있는 RF 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다. 이러한 칩들에 대한 RF 신호들의 송신 및 수신은, 도파관 구조 및/또는 송신기, 수신기, 안테나 구조, 접지면, 및 무접촉 커넥터 내에 포함된 기타 구조의 위치와 배향뿐만 아니라 칩들의 상대 위치에도 의존한다.

본 명세서에서 설명하는 실시예들은 칩들의 외부에 있는 도파관 구조를 제공한다. 도파관 구조는, 전파 거리를 수집, 재방향설정(redirect), 및 연장하고, 전파 방향을 변경하고, 전파 모드(propagation mode)를 변경하고, 편파 (polarization)를 변경하고, 다중 모드들을 결합하고, 송신된/수신된 신호들을 간섭 신호들로부터 차폐하는 등에 사용될 수 있다.

본 명세서에서 설명하는 실시예들은, 유전 물질, 금속화된 표면을 갖는 유전 물질, 금속판과 튜브, 도전성 플라스틱, 중공 금속 가이드, 공기 등을 포함한 다수의 서로 다른 물질들로 제조될 수 있는 도파관 구조를 제공한다. 도파관 구조는 신호를 수집하기 위한 안테나, 혼 또는 기타 구조를 포함할 수 있다. 도파관 구조는 신호 경로의 전파 길이를 방향설정하고 연장하기 위한 도파관을 포함할 수 있다. 도파관 구조는 도파관 모드 및/또는 편파를 변경하기 위한 모드 변환기를 포함할 수 있다. 도파관 구조는 다중 송신기/수신기로부터/로 다중 도파관 모드들을 결합하기 위한 모드 결합 구조를 포함할 수 있다. 도파관 구조는 신호를 간섭으로부터 보호하기 위한 금속 차폐부를 포함할 수 있다. 도파관 구조는 원통 형상, 직사각형 형상, 또는 다른 형상일 수 있다.

본 명세서에서 설명하는 실시예들은 두 개의 모듈 사이의 도파관 구조 내에 회전형 조인트를 포함할 수 있다. 축대칭 EM 모드들을 사용함으로써, 신호 세기가 제1 모듈과 제2 모듈 간의 회전의 상대 각도와는 무관해질 수 있다. 도파관 구조는 하나 이상의 갭이나 브레이크를 가질 수 있고, 갭(들)은 도파관 물질과는 다른 물질로 된 것일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 도파관은, 공기, 물, 플레시(flesh), 진공, 유리, 또는 다른 비금속을 포함하는 갭을 가질 수 있다. 도파관은, 제1 칩에 의해 방출되는 RF 신호의 발산을 감소시키고 수신 칩에서의 신호 세기의 수용가능 레벨을 유지함으로써, RF 기반 칩들 간의 허용 가능한 분리 거리를 증가시킬 수 있다. 도파관은, 외부 잡음의 소스들을 거부할 수 있고, 소정의 분리 거리에 대하여 시스템의 신호대 잡음비를 개선할 수 있다.

본 명세서에서 설명하는 실시예들은 하나의 송신선만을 갖는 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단방향 단일 채널 통신(unidirectional single-channel communication) 채널을 형성하도록 제1 모듈은 단일 송신 전용 칩을 포함할 수 있고 제2 모듈은 단일 수신 전용 칩을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 양측 모듈들은 단일 송신 수신 칩을 포함할 수 있고, 각 칩 세트는 단방향 단일 채널 통신 채널을 형성하도록 고정 기능(예를 들어, 송신 또는 수신)으로 설정된다. 통신 채널의 방향은 두 개의 칩의 각각의 기능을 역으로 함으로써 임의의 설정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 양측 모듈들은 단일 송신 수신 칩을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 실시예들은 다중 송신선들을 갖는 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 두 개 이상의 RF 기반 칩 세트들을 갖는 모듈들로 이루어질 수 있다. 실시예들은, 2-채널 단방향 시스템(two-channel, single-directional system)을 위해 제1 모듈에 두 개의 송신 칩을 제공할 수 있고 제2 모듈에 두 개의 수신 칩을 제공할 수 있다. 다른 실시예들은, 2-채널 양방향 시스템(예를 들어, 전이중 통신; full duplex communication)을 형성하도록 각 모듈 내에 하나의 송신 칩과 하나의 수신 칩을 제공할 수 있다. 다른 실시예들은 다중 송신 수신 칩들을 가질 수 있다.

도 1은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 무접촉 커넥터(100)를 도시한다. 무접촉 커넥터(100)는, RF 에너지를 이용하여 단거리에서 무접촉 데이터 송신을 제공하는, 제1 모듈(102)과 제2 모듈(104)을 포함한다. 전파 경로는, 제1 및 제2 모듈(102, 104) 사이에 규정되며, 제1 및 제2 모듈(102, 104) 사이에 RF 에너지를 위한 규정된 송신 경로를 제공한다. 예시적인 일 실시예에서, 전파 경로는, 제1 및 제2 모듈(102, 104) 사이의 소정의 경로를 따라 RF 에너지를 유도하는 도파관 구조(106)를 포함한다. 도파관 구조(106)는 제1 및 제2 모듈(102, 104) 사이의 전파 경로의 일부만을 따라 연장될 수 있다. 도파관 구조(106)는 제1 및 제2 모듈(102, 104) 사이에 에어 갭을 포함하는 전파 경로의 임의의 유형일 수 있다. 도파관 구조(106)는 비연속적일 수 있으며, 서로 다른 인터페이스들 및/또는 물질들에 걸쳐 이어질 수 있다.

예시한 실시예에서, 도파관 구조(106)는 제1 단부(110)와 제2 단부(112) 사이에 연장되는 도파관(108)에 의해 규정된다. 제1 및 제2 단부(110, 112)는 제1 및 제2 모듈(102, 104)에 인접하여 위치한다. 선택 사항으로, 도파관(108)은 회전형 조인트에서의 선형 병진 이동 및/또는 상대 회전을 허용하는 그 회전형 조인트를 가질 수 있다.

예시적인 일 실시예에서, 제1 모듈(102)은 송신기 (및/또는 수신기)를 규정하고, 제2 모듈(104)은 송신기에 의해 방출되는 RF 에너지를 수신하기 위한 수신기 (및/또는 송신기)를 규정한다. 제1 모듈(102)은 이하에서 송신기(102)라 칭할 수도 있다. 제2 모듈(104)은 이하에서 수신기(104)라 칭할 수도 있다. 대체 실시예에서, 제1 모듈(102)은 수신기를 규정하고, 제2 모듈(104)은 송신기를 규정한다. 선택 사항으로, 제1 모듈(102)이 송신기와 수신기 모두를 규정할 수 있고, 제2 모듈(104)이 송신기와 수신기 모두를 규정할 수 있다. 제1 및 제2 모듈(102, 104)은, 단방향 통신(single directional communication)을 허용할 수 있고, 또는 양방향 통신(bidirectional communication)을 허용할 수 있다.

예시적인 일 실시예에서, 무접촉 커넥터(100)는 제1 모듈(102)과 제2 모듈(104) 간의 이중 통신(duplex communication)을 허용할 수 있다. 다중 송신 및 수신 쌍들은 제1 모듈(102)과 제2 모듈(104) 사이의 도파관 구조(106)를 통해 다중 통신 채널들을 생성할 수 있다. 각 채널은 개별적이며 분리 가능한 편파 모드(polarization mode)를 사용하여 다양한 통신 채널들의 RF 신호들 간에 분리를 제공할 수 있다.

예시적인 일 실시예에서, 제1 모듈(102)은, 하나 이상의 전기 부품(116)이 위에 있는 회로 기판(114)을 포함한다. 제1 모듈(102)은 RF 신호들을 방출하는 제1 통신 칩(118)을 포함한다. 제1 모듈(102)은 하나보다 많은 통신 칩을 가질 수 있고, 통신 칩은 송신기 칩, 수신기 칩, 또는 송신과 수신 모두를 행할 수 있는 송수신기 칩을 규정할 수 있다. 제2 모듈(104)은, 하나 이상의 전기 부품(122)이 위에 있는 회로 기판(120)을 포함한다. 제2 모듈(104)은 RF 신호들을 수신하는 제2 통신 칩(124)을 포함한다. 제2 모듈(104)은 하나보다 많은 통신 칩을 가질 수 있고, 통신 칩은 송신기 칩, 수신기 칩, 또는 송신과 수신 모두를 행할 수 있는 송수신기 칩을 규정할 수 있다. 칩들(118, 124)은 RF 신호들을 송신/수신하기 위한 안테나를 가질 수 있다. 안테나는 칩에 집적될 수 있고, 또는, 칩에 접속된 별도의 부품일 수 있다.

RF 신호들은 제1 모듈(102)로부터 도파관 구조(106) 내로 RF 에너지로서 방출된다. 도파관 구조(106)는 RF 신호들을 제2 모듈(104)에 전달한다. 제1 모듈(102)은 신호들을 RF 데이터 송신으로서 송신하고, 도파관 구조(106)는 그 RF 데이터 송신을 제2 모듈(104)에 전달한다. 제2 모듈(104)은 도파관 구조(106)로부터 RF 데이터 송신을 수신하고 RF 데이터 송신을 복구한다. 예시적인 일 실시예에서, 다중 RF 데이터 송신은, 이러한 신호들이 동일한 공간에서 전달될 수 있게 하며 이러한 신호들이 분리될 수 있게 하는 서로 다른 전파 모드(propagation mode)들을 갖는 도파관 구조(106)에 의해 전달될 수 있다.

도 2는, 제1 및 제2 모듈(102, 104)의 제1 및 제2 통신 칩(118, 124) 사이의 도파관 구조(106)를 도시하는 무접촉 커넥터(100)를 도시한다. (도 1에 도시한) 회로 기판들(114, 120)은 명료함을 위해 제거되어 있다.

도파관 구조(106)는, 도파관(108), 도파관(108)의 제1 단부(110)에서의 제1 도파관 모듈(130), 및 도파관(108)의 제2 단부(112)에서의 제2 도파관 모듈(132)을 포함한다. 제1 및 제2 도파관 모듈(130, 132)은 RF 신호들을 칩들(118, 124)로부터/으로 및 도파관(108)으로부터/으로 향하게 한다. 도파관 구조(106)는, 대체 실시예들에서, 도파관(108)의 하나의 단부 또는 양측 단부에서의 도파관 모듈 없이 사용될 수도 있다.

도파관(108)은 제1 단부(110)와 제2 단부(112) 사이에서 연장되는 도파관 몸체(1340를 갖는다. 도파관(108)은 RF 신호들을 소정의 경로를 따르게 함으로써 더욱 긴 경로 길이의 통신을 용이하게 한다. 선택 사항으로, 도파관 몸체(134)는 간섭 신호들로부터 차폐를 제공할 수 있다. 도파관 몸체(134)는 구리 튜브 등의 중공 금속 튜브일 수 있다. 도파관 몸체(134)는 플라스틱, 세라믹, 유리, 또는 다른 몸체일 수 있다. 도파관 몸체(134)는 다수의 피스들(pieces)로 제조될 수 있다. 피스들은 서로에 대하여 이동 가능할 수 있다. 도파관 몸체(134)는 원통형일 수 있고, 또는 대체 실시예들에서 다른 형상일 수도 있다. 도파관 몸체(134)는 길이방향 축을 따라 연장될 수 있고, 또는, 곡선형 경로나 경사진 경로를 따라 연장될 수 있다.

제1 도파관 모듈(130)은 제1 통신 칩(118)과 도파관(108) 사이에 하나 이상의 수동 부품(140)을 갖는다. 수동 부품들(140)은 제1 통신 칩(118)으로부터 무선 RF 송신을 수신하고, RF 신호를 도파관(108)에 전달한다. 선택 사항으로, 수동 부품들(140)은 서로 일체형일 수 있다. 선택 사항으로, 수동 부품들(140)은 도파관(108)과 일체형일 수 있다. 예를 들어, 수동 부품들(140)은, 공동 성형, 압출, 기계 가공, 또는 그 외에는 서로 및/또는 도파관(108)과 동시에 형성될 수 있다. 대체 실시예들에서, 수동 부품들(140)은 서로 및/또는 도파관(108)으로부터 분리 가능할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 수동 부품들(140)은 서로 및/또는 도파관(108)에 인접하여 위치할 수 있다. 수동 부품들(140)은 서로 및/또는 도파관(108)에 대하여 당접(abut)할 수 있다. 수동 부품들(140)은 서로 및/또는 도파관(108)에 근접하여 위치할 수 있다.

수동 부품들(140)은 제1 및 제2 통신 칩(118, 124) 사이의 통신 링크를 향상시킨다. 수동 부품들(140)은, RF 신호들에 특정한 방식으로 영향을 끼쳐 RF 신호들을 향상시키도록 소망하는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 수동 부품들(140)은 제1 통신 칩(118)으로부터 RF 신호들을 수집하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(140)은 소정의 경로를 따라 또는 소정의 방향으로 RF 신호들을 재방향설정(re-direct)하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(140)은 RF 신호들의 전파 거리를 연장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 수동 부품들(140)은, 수동 부품들(140)이 없는 경우보다 긴 길이에 대하여 검출 가능한 레벨에서 신호를 충분한 세기로 유지할 수 있다. 수동 부품들(140)은 RF 신호들의 전파 방향을 변경하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(140)은 RF 신호들의 전파 모드(propagation mode)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(140)은 RF 신호들의 편파(polarization)를 변경하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(140)은 RF 신호들의 다중 모드들을 결합(또는 추출)하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(140)은 RF 신호들을 간섭 신호들로부터 차폐하는 데 사용될 수 있다.

예시한 실시예에서, 수동 부품들(140)은, 제1 통신 칩(118)으로부터 RF 신호들을 수집하는 데 사용되는 혼 안테나(horn antenna; 142)를 포함한다. 혼 안테나(142)는 RF 신호들을 소정의 방향으로 향하게 한다. 혼 안테나(142)는 더욱 긴 경로길이의 통신을 용이하게 하도록 송신 신호들을 수집한다. 혼 안테나(142)는, 넓은 쪽 단부가 칩(118)과 대면하고 좁은 쪽 단부가 다른 수동 부품들(140) 및/또는 도파관(108)과 대면하는 사다리꼴 형상을 갖는다. 혼 안테나(142)는 대체 실시예들에서 다른 형상을 가질 수도 있다. 대체 실시예들에서는, 다른 유형의 안테나, 편파기, 반사기, 또는 다른 구조 등의 다른 유형의 수집기/방향설정기(directors)를 사용할 수 있다. 예시한 실시예에서, 혼 안테나(142)는 도파관(108)에 대략 수직으로 배향되지만, 대체 실시예들에서는 다른 배향도 가능하다.

예시한 실시예에서, 수동 부품들(140)은 모드 변환기(144)를 포함한다. 모드 변환기(144)는 전자기 에너지를 하나의 전파 모드로부터 다른 전파 모드로 변환한다. 모드 변환기(144)는 신호의 E-필드 및/또는 B-필드에 영향을 끼칠 수 있다. 모드 변환기(144)는 전파 경로의 방향을 변경할 수 있다. 예시한 실시예에서, 모드 변환기(144)는 T 형상 부분 및 캔(can) 부분을 포함하지만, 대체 실시예들에서는, 다른 유형의 모드 변환기를 사용할 수도 있다. 모드 변환기(144)는 길이방향 축을 중심으로 하는 도파관(108)의 자유 회전을 허용하도록 편파 변화(polarization change)를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 모드 변환기(144)는 셉텀 편파기(septum polarizer)일 수 있다. 모드 변환기(144)는 다중 송신기/수신기로부터/로 다중 도파관 모드들을 결합하기 위한 모드 결합을 용이하게 할 수 있다.

선택 사항으로, 제1 도파관 모듈(130)은 수동 부품들(140)에 더하여 하나 이상의 능동 부품을 가질 수 있다. 능동 부품들은, 증폭기, 필터, 모드 변환기, 또는 제1 도파관 모듈(130)의 동작 및/또는 신호를 향상시키고, 변경하고, 또는 그 외에는 영향을 끼치기 위한 다른 유형의 능동 부품을 포함할 수 있다.

제2 도파관 모듈(132)은 제2 통신 칩(124)과 도파관(108) 사이에 하나 이상의 수동 부품(150)을 갖는다. 수동 부품들(150)은, 도파관(108)으로부터 무선 RF 송신을 수신하고, RF 신호를 제2 통신 칩(124)에 전달한다(그 방향은, 제2 도파관 모듈(132)이 송신기로서 동작하는 경우에 역으로 될 수 있다). 선택 사항으로, 수동 부품들(150)은 서로 일체될 수 있다. 선택 사항으로, 수동 부품들(150)은 도파관(108)과 일체형일 수 있다. 예를 들어, 수동 부품들(150)은 공동 성형, 압출, 기계 가공, 또는 그 외에는 서로 및/또는 도파관(108)과 동시에 형성될 수 있다. 대체 실시예들에서, 수동 부품들(150)은 서로 및/또는 도파관(108)으로부터 분리 가능할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 수동 부품들(150)은 서로 및/또는 도파관(108)에 인접하여 위치할 수 있다. 수동 부품들(150)은 서로 및/또는 도파관(108)에 대하여 당접할 수 있다. 수동 부품들(150)은 서로 및/또는 도파관(108)에 근접하여 위치할 수 있다.

수동 부품들(150)은 제1 및 제2 통신 칩(118, 124) 사이의 통신 링크를 향상시킨다. 수동 부품들(150)은, RF 신호들에 특정한 방식으로 영향을 끼쳐 RF 신호들을 향상시키도록 소망하는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 수동 부품들(150)은 RF 신호들을 제2 통신 칩(124)으로 향하게 하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(150)은 소정의 경로를 따라 또는 소정의 방향으로 RF 신호들을 재방향설정하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(150)은 RF 신호들의 전파 거리를 연장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 수동 부품들(150)은, 수동 부품들(150)이 없는 경우보다 긴 길이에 대하여 검출 가능한 레벨에서 신호를 충분한 세기로 유지할 수 있다. 수동 부품들(150)은 RF 신호들의 전파 방향을 변경하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(150)은 RF 신호들의 전파 모드를 변경하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(150)은 RF 신호들의 편파를 변경하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(150)은 RF 신호들의 다중 모드들을 결합(또는 추출)하는 데 사용될 수 있다. 수동 부품들(150)은 RF 신호들을 간섭 신호들로부터 차폐하는 데 사용될 수 있다.

예시한 실시예에서, 수동 부품들(150)은, RF 신호들을 제2 통신 칩(124)으로 향하게 하는 데 사용되는 혼 안테나(152)를 포함한다. 혼 안테나(152)는 RF 신호들을 소정의 방향으로 향하게 한다. 혼 안테나(152)는, 넓은 쪽 단부가 칩(124)과 대면하고 좁은 쪽 단부가 다른 수동 부품들(150) 및/또는 도파관(108)과 대면하는 사다리꼴 형상을 갖는다. 혼 안테나(152)는 대체 실시예들에서 다른 형상을 가질 수도 있다. 대체 실시예들에서는, 다른 유형의 안테나, 편파기, 반사기, 또는 다른 구조 등의 다른 유형의 구조를 사용할 수 있다. 예시한 실시예에서, 혼 안테나(152)는 도파관(108)에 대략 수직으로 배향되지만, 대체 실시예들에서는 다른 배향도 가능하다.

예시한 실시예에서, 수동 부품들(140)은, 제1 통신 칩(118)으로부터 RF 신호들을 수집하는 데 사용되는 혼 안테나(142)를 포함한다. 혼 안테나(142)는 RF 신호들을 소정의 방향으로 향하게 한다. 혼 안테나(142)는 더욱 긴 경로길이의 통신을 용이하게 하도록 송신 신호들을 수집한다. 혼 안테나(142)는, 넓은 쪽 단부가 칩(118)과 대면하고 좁은 쪽 단부가 다른 수동 부품들(140) 및/또는 도파관(108)과 대면하는 사다리꼴 형상을 갖는다. 혼 안테나(142)는 대체 실시예들에서 다른 형상을 가질 수도 있다. 대체 실시예들에서는, 다른 유형의 안테나, 편파기, 반사기, 또는 다른 구조 등의 다른 유형의 수집기/방향설정기(directors)를 사용할 수 있다. 예시한 실시예에서, 혼 안테나(142)는 도파관(108)에 대략 수직으로 배향되지만, 대체 실시예들에서는 다른 배향도 가능하다.

예시한 실시예에서, 수동 부품들(150)은 모드 변환기(154)를 포함한다. 모드 변환기(154)는 전자기 에너지를 하나의 전파 모드로부터 다른 전파 모드로 변환한다. 모드 변환기(154)는 신호의 E-필드 및/또는 B-필드에 영향을 끼칠 수 있다. 모드 변환기(154)는 전파 경로의 방향을 변경할 수 있다. 예시한 실시예에서, 모드 변환기(154)는 T 형상 부분 및 캔 부분을 포함하지만, 대체 실시예들에서는, 다른 유형의 모드 변환기를 사용할 수도 있다. 모드 변환기(154)는 길이방향 축을 중심으로 하는 도파관(108)의 자유 회전을 허용하도록 편파 변화를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 모드 변환기(154)는 셉텀 편파기일 수 있다. 모드 변환기(154)는 다중 송신기/수신기로부터/로 다중 도파관 모드들을 결합하기 위한 모드 결합을 용이하게 할 수 있다.

선택 사항으로, 제2 도파관 모듈(132)은 수동 부품들(150)에 더하여 하나 이상의 능동 부품을 가질 수 있다. 능동 부품들은, 증폭기, 필터, 모드 변환기, 또는 제2 도파관 모듈(132)의 동작 및/또는 신호를 향상시키고, 변경하고, 또는 그 외에는 영향을 끼치기 위한 다른 유형의 능동 부품을 포함할 수 있다.

도 3은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 다른 무접촉 커넥터(200)를 도시한다. 무접촉 커넥터(200)는, RF 에너지를 이용하여 단거리에서 무접촉 데이터 송신을 제공하는, 제1 모듈(202)과 제2 모듈(204)을 포함한다. 전파 경로는, 제1 및 제2 모듈(202, 204) 사이에 규정되고, 제1 및 제2 모듈(202, 204) 사이에 RF 에너지를 위한 규정된 송신 경로를 제공한다. 예시적인 일 실시예에서, 전파 경로는, RF 에너지를 제1 및 제2 모듈(202, 204) 사이의 소정의 경로를 따라 유도하는 도파관 구조(206)를 포함한다.

도파관 구조(206)는, 제1 모듈(202)의 제1 통신 칩(212)을 커버하는 제1 반사기(210) 및 제2 모듈(204)의 제2 통신 칩(216)을 커버하는 제2 반사기(214)를 포함한다. 반사기들(210, 214)은 RF 에너지를 전파 경로를 따르게 한다. 전파 경로는 제1 및 제2 모듈(202, 204) 사이에서 도파관 구조(206)의 일부를 형성하는 에어 갭을 갖는다. 에어 갭은 제1 및 제2 모듈(202, 204) 간의 상대 이동을 허용한다.

반사기들(210, 214)은 RF 에너지를 서로를 향하게 한다. 반사기들(210, 214)은 RF 에너지를 반사하는 하나 이상의 금속 또는 금속화된 표면을 포함할 수 있다. 반사기들(210, 214)은 RF 신호들을 수집하고 RF 신호들을 소망하는 방향으로 재방향설정한다. 반사기들(210, 214)은 간섭 신호들로부터 차폐를 제공한다. 반사기들(210, 214)은, 제1 및 제2 통신 칩(212, 216) 간의 통신을 향상시키는 수동 부품들이다. 반사기들은 제1 및 제2 통신 칩(212, 216)의 외부에 있는 구조이다. 반사기들(210, 214)은, RF 에너지를 다른 반사기(210, 214)를 향하여 적절한 방향으로 향하게 하는 경사면을 갖는다. 도파관 구조(206)는 반사기들(210, 214)과 이러한 반사기들 사이의 에어 갭에 의해 규정된다.

도 4는 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 또 다른 무접촉 커넥터(300)를 도시한다. 커넥터(300)는 RF 에너지를 이용하여 단거리에서 무접촉 데이터 송신을 제공하는 제1 모듈(302)을 포함한다. 전파 경로는, 제1 모듈(302)에 의해 규정되고, 제1 모듈(302)로부터/로의 RF 에너지를 위한 규정된 송신 경로를 제공한다. 예시적인 일 실시예에서, 전파 경로는 RF 에너지를 소정의 경로를 따라 유도하는 도파관 구조(306)를 포함한다.

도파관 구조(306)는 제1 모듈(302)의 통신 칩(312)에 근접하여 배치된 반사기(310)를 포함한다. 반사기(310)는 통신 칩(312)으로의 및/또는 통신 칩으로부터의 전파 경로를 따라 RF 에너지를 향하게 한다. 전파 경로는 도파관 구조(306)의 일부를 형성하는 에어 갭을 가질 수 있다.

반사기(310)는 RF 에너지를 대략 소망하는 방향으로 향하게 한다. 반사기(310)는 RF 에너지의 방향을 변경하는 곡면(314)을 갖는다. 곡면(314)은 RF 에너지를 위한 반사면이다. 반사기(310)는 RF 에너지를 위한 다른 반사면을 포함할 수 있다. 곡면(314)은 반사기(310)의 외면을 금속화함으로써 규정될 수 있다. 반사기(310)는 간섭 신호들로부터 차폐를 제공할 수 있다. 반사기(310)는 통신 링크를 향상시키는 수동 부품이다.

도 5는 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 또 다른 무접촉 커넥터(400)를 도시한다. 커넥터(400)는, RF 에너지를 이용하여 단거리에서 무접촉 데이터 송신을 제공하는, 제1 모듈(402)과 제2 모듈(404)을 포함한다. 도 6은 제1 모듈(402)과 제2 모듈(404)이 유사할 수 있으며 유사한 부품들을 포함할 수 있음을 도시한다. 전파 경로는, 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이에 규정되며, 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이에 RF 에너지를 위한 규정된 송신 경로를 제공한다. 예시적인 일 실시예에서, 전파 경로는, 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이의 소정의 경로를 따라 RF 에너지를 유도하는 도파관 구조(406)를 포함한다. 도파관 구조(406)는 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이의 경로의 일부만을 따라 연장될 수 있다. 도파관 구조(406)는 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이의 에어 갭을 포함하는 임의의 유형의 전파 경로일 수 있다.

예시한 실시예에서, 도파관 구조(406)는, 에어 갭(412)에 의해 분리된 제1 도파관(408)과 제2 도파관(410)에 의해 규정된다. 제1 및 제2 도파관(408, 410)은 정렬된다. 제1 및 제2 도파관(408, 410)은 제1 및 제2 도파관 간의 상대 회전 및/또는 선형 병진 이동을 허용한다.

예시적인 일 실시예에서, 제1 모듈(402)은 송신기(및/또는 수신기)를 규정하고, 제2 모듈(404)은 송신기에 의해 방출되는 RF 에너지를 수신하기 위한 수신기(및/또는 송신기)를 규정한다. 선택 사항으로, 제1 모듈(402)이 송신기와 수신기 모두를 규정할 수도 있고, 제2 모듈(404)이 송신기와 수신기 모두를 규정할 수도 있다. 제1 및 제2 모듈(402, 404)은, 단방향 통신을 허용할 수 있고, 또는 양방향 통신을 허용할 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제1 모듈(402)은, RF 신호를 방출하는 제1 통신 칩(416)과, 제2 통신 칩(418)을 갖는, 회로 기판(414)을 포함한다. 통신 칩들(416, 418)은 송신기 칩, 수신기 칩, 또는 송신과 수신 모두를 행할 수 있는 송수신기 칩을 규정할 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 회로 기판(414)은, 전기적 차폐를 제공하는 금속 하우징 등의 하우징(420) 내에 유지될 수 있다.

도파관 구조(406)는 일단에서의 제1 도파관 모듈(430) 및 타단에서의 제2 도파관 모듈(432)을 포함한다. 제1 및 제2 도파관 모듈(430, 432)은 제1 및 제2 모듈(402, 404)의 칩들(416, 418)로/로부터 RF 신호들을 향하게 한다. 도파관(408)은 제1 도파관 모듈(430)의 일부이고, 도파관(410)은 제2 도파관 모듈(432)의 일부이다. 도파관들(408, 410)은 간섭 신호들로부터 차폐를 제공할 수 있다. 도파관들(408, 410)은 구리 튜브 등의 중공 금속 튜브일 수 있다. 도파관들(408, 410)은 플라스틱, 세라믹, 유리, 또는 다른 몸체일 수 있다. 도파관들(408, 410)은 원통 형상일 수 있고, 대체 실시예들에서는 다른 형상일 수도 있다. 도파관들(408, 410)은 길이방향 축을 따라 연장될 수 있고, 또는, 곡선 경로나 경사진 경로를 따라 연장될 수 있다.

제1 도파관 모듈(430)은 통신 칩들(416, 418)과 도파관(408) 사이에 하나 이상의 수동 부품(440)을 갖는다. 예시한 실시예에서, 수동 부품(440)은 셉텀 편파기로 표현된다. 수동 부품(440)은 약 60GHz 등의 특정한 주파수 또는 주파수 범위에서 동작하도록 설계된다. 수동 부품(440)은 특정한 방향과 모드에서 RF 에너지를 전파하도록 설계된다. 예시적인 일 실시예에서, 수동 부품(440)은 서로 다른 모드들을 형성하며, 이에 따라 도파관 구조(406)가 다중 모드들을 한 번에 통과할 수 있다. 수동 부품(440)은 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이의 통신 링크를 향상시킨다.

제2 도파관 모듈(432)은 통신 칩들(416, 418)과 도파관(410) 사이에 하나 이상의 수동 부품(450)을 갖는다. 예시한 실시예에서, 수동 부품(450)은 셉텀 편파기로 표현된다. 수동 부품(450)은 약 60GHz 등의 특정한 주파수 또는 주파수 범위에서 동작하도록 설계된다. 수동 부품(450)은 특정한 방향과 모드에서 RF 에너지를 전파하도록 설계된다. 예시적인 일 실시예에서, 수동 부품(450)은 서로 다른 모드들을 형성하며, 이에 따라 도파관 구조(406)가 다중 모드들을 한번에 통과할 수 있다. 수동 부품(450)은 제1 및 제2 모듈(402, 404) 사이의 통신 링크를 향상시킨다.

Claims

무접촉 커넥터(100)로서,
무선 RF 신호들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 제1 통신 칩(118);
무선 RF 신호들의 송신 및 수신 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 제2 통신 칩(124); 및
상기 제1 통신 칩과 상기 제2 통신 칩 사이의 도파관 구조(106)로서, 상기 제1 통신 칩과 상기 제2 통신 칩 사이에 RF 신호들을 전달하는 것인, 상기 도파관 구조를 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 상기 도파관의 일단(110)에서의 제1 도파관 모듈(130), 및 상기 도파관의 타단에서의 제2 도파관 모듈(132)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 상기 제1 및 제2 통신 칩(118, 124) 간의 통신 링크를 향상시키는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조는, 도파관, 및 RF 신호를 재방향설정(redirect)하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호를 수집하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호를 대략적인 방향으로 반사하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호의 전파 거리를 연장하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호의 전파 방향을 변경하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호의 전파 모드를 변경하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호의 편파(polarization)를 변경하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호들의 다중 모드들을 결합하는 하나 이상의 수동 부품을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 RF 신호를 간섭 신호들로부터 차폐하는 하나 이상의 수동 부품(140)을 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 상기 RF 신호들을 수집하고 방향설정하는 혼 안테나(horn antenaa; 142)를 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 및 상기 RF 신호의 전파 모드를 변경하고 및/또는 상기 RF 신호의 편파를 변경하고 및/또는 RF 신호들의 다중 모드들을 결합하는 모드 변환기(144)를 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 도파관(108), 상기 RF 신호들을 수집하고 방향설정하는 혼 안테나(142), 및 상기 RF 신호의 전파 모드를 변경하고 및/또는 상기 RF 신호의 편파를 변경하고 및/또는 RF 신호들의 다중 모드들을 결합하는 모드 변환기(144)를 포함하는, 무접촉 커넥터(100).
제1항에 있어서, 상기 도파관 구조(106)는, 상기 제1 통신 칩(118)과 상기 제2 통신 칩(124) 간의 회전 이동을 허용하는 회전형 조인트를 갖는, 무접촉 커넥터(100).