TWI597948B

TWI597948B - 用於纜線式的基於標準的介面之非接觸式的置換

Info

Publication number: TWI597948B
Application number: TW102107292A
Authority: TW
Inventors: 麥考馬克蓋瑞Ｄ; 凱爾斯伊安Ａ
Original assignee: 基薩公司
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2017-09-01
Also published as: US9525463B2; CN104541254A; KR102033195B1; CN104541254B; TW201347443A; US20180069598A1; US9819397B2; US10236938B2; EP2820551A4; US20170099082A1; EP2820551A1; WO2013130486A1; US20160043776A1; US20130266026A1; KR20150016211A; EP2820551B1; US9191263B2

Description

用於纜線式的基於標準的介面之非接觸式的置換

本揭示案大致係關於用於數位通訊的技術(尤其基於標準之介面)，且亦係關於併入該等技術之系統。

通用串列匯流排(Universal Serial Bus；USB)係介面「標準」之實例，該介面「標準」為「主機」電子裝置(諸如個人電腦)或「集線器」與各種周邊電子裝置之間的連接、通訊及電力供應界定用於匯流排的纜線、連接器及通訊協定，該等周邊電子裝置為諸如鍵盤、指向裝置、數位攝影機、印表機、可攜式媒體播放機、磁碟機、網路配接器、智慧型手機及視訊遊戲控制臺。

習知USB介面使用電連接器及纜線(與電線一起)來介面連接主機(或者集線器)裝置與周邊裝置。連接器本質上為機械，且在重複使用之後可能磨損且最終失效。現有的機械連接器使用電訊號傳遞接觸以自一裝置至另一裝置進行通訊(傳輸、運輸資料訊號)，該等現有的機械連接器可能在實體上不同於主機裝置及周邊裝置。此等連接器必須彼此完全嚙合以確保良好的連接。電訊號傳遞亦不理想，因為電訊號傳遞在穿過連接器之接線及與纜線相關聯之接線中具有許多不連續性。此將固有限制強加於USB之速度且增加經由較遠距離成功發送訊號的電力預算。USB纜線之長度實際上受限(藉由纜線延遲等)為大約5公尺。可將電力經由USB連接器及纜線供應至「匯流排供電」之周邊裝置。自匯流排得到之電流通常局限於100 mA或500 mA。

藍芽為無線技術，該無線技術允許使用者在稱為配對之無線過程中連接兩個具藍芽功能之裝置，此舉消除對在裝置之間的纜線連接的需要。藍芽亦可用來建立無線個人區域網路(wireless personal area network；WPAN)。USB至藍芽配接器插入(插進)不具藍芽功能之主機裝置(諸如電腦)之USB埠內而為該裝置提供藍芽功能。

已知藍芽耳機，且除習知音訊轉換器(例如，揚聲器、麥克風)外，藍芽耳機大體具有用於藍芽功能(與具藍芽功能之主機裝置無線通訊)之電子設備(電路系統，諸如收發機)。藍芽耳機成本遠遠超過習知耳機，且因此可能過分昂貴而不能搭載可攜式裝置。需要電池來操作電子設備，且此舉造成耳機之外形尺寸較大以及對製造商及最終使用者兩者之成本較高。

亦已知藍芽音訊配接器，該等藍芽音訊配接器可與習知耳機一起使用。將耳機插進配接器，該配接器與具藍芽功能之主機裝置無線通訊。此等配接器要求電力(電力通常來自內部電池)來操作，此舉增加該等配接器之成本及重量。而且，當電池耗盡時，配接器不再工作。

訊號為物理量，該物理量自源至目的地相對於時間、空間及含有資訊而變化。本文論述表示音訊資料之電訊號，且表示音訊資料之電訊號可為類比或數位格式。數位類比轉換器(digital-to-analog converter；DAC)係將數位訊號轉換為類比訊號之電子裝置。反之，類比數位轉換器(analog-to-digital converter；ADC)係將類比訊號轉換為數位訊號之電子裝置。本文論述電磁(Electromagnetic；EM)訊號，且EM訊號可包含射頻(RF)載波，該RF載波可藉由經提供至發射機(Tx)之電訊號調變且反之藉由接收機(Rx)解調以產生電訊號。通常，本文可論述在極高頻(extremely high frequency；EHF)頻率範圍內之電磁訊號，諸如自30千兆赫至300千兆赫或更高。

I2S(亦稱為IC間語音，整合之晶片間語音或IIS) 係用於對裝置之間(或晶片之間或晶片與裝置之間)的數位化音訊資料進行通訊之串列匯流排介面標準(數位音訊串列協定)之實例。通常，匯流排包含三條(3)線路：用於兩個時間多工資料通道之串列資料線路(SD)、字選擇線路(WS)及連續串列時鐘線路(SCK)。

所需要的是對於諸如USB之有線的基於標準之介面的「置換」通訊介面，該「置換」通訊介面減少或消除與有線的基於標準之介面相關聯之一些問題，同時在標準之約束內「透明地」操作。

本發明之一般目標係提供用於在電子裝置之間進行通訊的改良技術。

此目標大體可藉由消除機械連接器及纜線導線、代之以使用「非接觸式」(電磁)連接器及電磁(EM)通訊鏈路(介面)而實現。用於將電訊號轉換為電磁(EM)訊號之收發機及轉換器(天線)可處理在裝置之間的通訊。可在發送裝置處偵測與標準之成功操作有關之電狀態(諸如差分訊號線路上之電壓)且經由電磁(EM)介面將該等電狀態傳送(諸如在帶外)至接收裝置。亦揭示用於輸送電力至「匯流排供電」之下游裝置的配置。本文揭示之技術可被認為是對於纜線式基於標準之介面的非接觸式「置換」。

根據本發明，大體上，可將非接觸式、電磁(EM)、射頻(RF)通訊鏈路建立在兩個或兩個以上電子裝置(其中一個可充當主機或集線器)之間，該兩個或兩個以上電子裝置一般經由基於標準之介面或有線(纜線連接)通訊鏈路或協定(諸如但不限於USB)而彼此通訊。系統可包含將主機連接至許多裝置之許多通訊鏈路。本文揭示之非接觸式鏈路可複製或仿真(或置換或替代)現有的有線通訊鏈路(諸如但不限於USB)，以便透明地替代整個系統中之至少一個通訊鏈路。此舉可包括在協定之約束(諸如時序)內：在裝置之間運輸資料、給裝置提供電力、將裝置之特性通訊至集線器或主機。

基本上在下文中，將論述用於置換USB鏈路之非接觸式通訊鏈路，作為許多基於標準之介面中之任何者(該等基於標準之介面的纜線式通訊鏈路中之一或更多者可藉由本文揭示之非接觸式通訊鏈路置換)的實例。此等基於標準之介面可包括但不限於：PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太網路、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等。

本文提供之解決方案藉由將第一USB裝置上之電訊號傳遞狀態轉換成為電磁訊號且經由非接觸式連接器將訊號發送至第二USB裝置(該第二USB裝置可為主機或集線器)上之接收機，而解決經由非接觸式連接器發送本地USB(作為任何基於標準之協定的實例)的問題。第二裝置將電磁訊號轉換成為電訊號且在第二裝置處複製來自第一裝置之電訊號傳遞狀態。藉由複製(再生、再造)電狀態且於協定之時序約束內操作，對第二裝置而言似乎第一裝置係實體連接(諸如經由電纜線及實體連接器)至系統匯流排。

電磁(EM)訊號可在EHF頻率範圍內，諸如自 30千兆赫至300千兆赫或更高。EM訊號可經由短距離傳播，諸如大約僅一公分(1 cm)。諸如塑膠之介電媒體可用來延伸EM訊號之範圍，諸如超過幾公分(cm)至數公尺。

轉換成電磁(EM)訊號或自電磁訊號之轉換發生在極短的(亞ns)時間週期內。藉由將電訊號傳遞狀態自第一USB裝置複製至第二USB裝置且在極短時間週期進行此操作，非接觸式連接器對於第一USB裝置及第二USB裝置兩者皆不可見且裝置表現為該等裝置就像是以電方式連接。

根據本發明，大體上一種對於纜線式(電)基於標準之介面(諸如但不限於USB)的非接觸式、電磁(EM)置換(替代、替換)，該非接觸式、電磁(EM)置換(替代、替換)有效地處理與該標準相關聯之資料傳輸要求(諸如頻寬、速度、潛時)且亦能夠量測及複製資料線路上之相關物理狀態(諸如電壓位準)，以便與該標準相互兼容且透明地發揮作用。可將非接觸式鏈路提供在具有收發機之裝置之間。不導電外殼可封閉裝置。揭示對於非接觸式(EM)介面之一些應用。介電質耦合器促進在相距若干公尺的通訊晶片之間的通訊。導電路徑可為匯流排供電之裝置提供電力及接地。

根據本發明之一些實施例，對資料進行通訊之方法可包含：在第一裝置處，決定攜帶資料之第一組訊號線路之電狀態，及發送指示與資料相關聯之電狀態之電磁(EM)訊號；其中可設置訊號線路以運輸基於標準之協定，該基於標準之協定經設計成經由實體鏈路對電訊號進行通訊。第一裝置可接收指示第二電狀態之電磁訊號，該第二電狀態與源於第二裝置處之第二組訊號線路上之資料相關聯，且該第一裝置可在第一裝置處複製第二電狀態。第二裝置可接收指示電狀態之電磁訊號且可於第二組訊號線路上複製類似的電狀態。第一裝置及第二裝置可電磁連接，而不是彼此實體連接，諸如經由空氣間隙或經由一或更多介電媒體，包括經由介電質纜線，經由極高頻(EHF)頻帶內之電磁介面，諸如藉由調變及解調具有至少30千兆赫(GHz)之頻率的載波。可在藉由基於標準之協定建立之準則內發送電磁訊號，且可以低於用於發送識別碼之FCC要求之能量輸出的能量輸出發送電磁訊號。可以不導電屏障封閉一或更多裝置，該不導電屏障亦可氣封一或更多裝置。

基於標準之協定可選自由以下構成之群組： USB、PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太網路、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等。

根據本發明之一些實施例，一種用於對來自訊號線路的資料進行通訊的系統，該等訊號線路經設置用於基於標準之協定，該基於標準之協定經設計成用於經由實體鏈路對電訊號進行通訊，該系統之特徵可在於，第一裝置可包含：用於將電訊號輸入轉換成為電磁(EM)訊號輸出以支援極高頻(EHF)非接觸式通訊鏈路之構件；及用於決定攜帶資料之第一組訊號線路之電狀態及用於發送指示與資料相關聯之電狀態之電磁(EM)訊號之構件。裝置可進一步包含用於接收指示第二電狀態之電磁訊號及用於在第一裝置處複製第二電狀態之構件，該第二電狀態與源於第二裝置處之第二組訊號線路上之資料相關聯。第二裝置可包含用於接收指示電狀態之電磁訊號及於第二組訊號線路上複製類似的電狀態之構件。不導電屏障可封閉一或更多裝置。

揭示一種音訊配接器，該音訊配接器係用於經由非接觸式鏈路(諸如各向異性實體路徑)與源裝置通訊及經由實體鏈路(諸如插口、插頭及纜線，或者直接有線連接)與目的地裝置(諸如習知耳機)通訊。電力可自源裝置提供至配接器，且此後可藉由配接器將電力提供至目的地裝置。可將多線的基於標準之電介面(諸如I2S)之組成訊號編碼且組合成為單個編碼之數位串流以經由非接觸式鏈路運輸，且隨後將訊號解碼及分開(分離)成為用於基於標準之電介面的原始組成訊號之複製品。

根據本發明之一些實施例，一種用於在第一裝置與第二裝置之間提供通訊鏈路之音訊配接器，該第一裝置包含至少一電子音訊訊號源且該第二裝置包含至少一電子音訊訊號目的地，該音訊配接器可包含：用於經由介電媒體與第一裝置進行EHF訊號非接觸式通訊及用於在EHF訊號與數位電訊號之間轉換之構件；用於在數位電訊號與類比電訊號之間轉換之構件；及用於經由實體鏈路與第二裝置交換類比電訊號之構件。配接器可進一步包含用於自外部電源接收電力及用於給第一裝置及第二裝置中之至少一者提供電力之構件。

根據本發明之一些實施例，一種介面連接第一裝置與第二裝置之方法，該第一裝置包含電子音訊訊號源且該第二裝置包含電子音訊訊號目的地，該方法可包含提供音訊配接器，該音訊配接器用於在第一裝置與第二裝置之間提供通訊鏈路，且該方法之特徵可在於：利用音訊配接器，在極高頻(EHF)下經由介電媒體與第一裝置進行非接觸式通訊；及利用音訊配接器，在數位電訊號與類比電訊號之間轉換且經由實體鏈路與第二裝置交換類比電訊號。在音訊配接器處，可自外部電源接收電力，該外部電源包含第一裝置及外部電源中之一者。音訊配接器可給第二裝置提供電力。

本文揭示之通訊介面技術之一些益處或優勢可包括下列之一或更多者：對USB及其他協定透明

消除對機械連接器的需要

可用於具有諸如USB及其他協定之現有介面之現有系統中

低潛時

低成本、基於半導體之連接器解決方案

無軟體要求

高頻寬(高達10 Gbps甚至超過)

低電力

允許新的外形尺寸同時維持與現有標準之兼容性

允許完全封閉裝置

為標準介面提供優良的靜電放電(electrostatic discharge；ESD)保護

非接觸式連接器不必為觸碰式且可相對於彼此來回運動

裝置輸出之能量可在EHF頻帶內，低於用於認證或發送識別碼之FCC要求(發送識別碼原本會中斷資料流)，此舉消除對中斷資料流來傳送此ID之需要。可參考以引用方式併入本文之47 CFR §15.255(在頻帶57 GHz至64 GHz內操作)。

本文描述之一或更多發明可關於工業及商業工業，諸如電子設備及通訊工業，該等電子設備及通訊工業使用與其他裝置通訊之裝置或在裝置中的元件之間通訊的裝置。

本文揭示之一或更多發明之其他目標、特徵及優勢根據本發明之下列說明及描述可變得顯而易見。

100‧‧‧實體通訊鏈路

110‧‧‧第一裝置

112‧‧‧控制器

114‧‧‧資料匯流排/線路

116‧‧‧連接器

118‧‧‧線路

120‧‧‧第二裝置

122‧‧‧控制器

124‧‧‧資料匯流排/線路

126‧‧‧連接器

128‧‧‧線路

130‧‧‧纜線

132‧‧‧連接器

134‧‧‧連接器

136a‧‧‧導線

136b‧‧‧導線

138a‧‧‧導線

138b‧‧‧導線

200‧‧‧鏈路

136b‧‧‧導線

138a‧‧‧導線

138b‧‧‧導線

200‧‧‧鏈路

210‧‧‧第一裝置

212‧‧‧控制器

214‧‧‧資料匯流排/線路

216a‧‧‧收發機

216b‧‧‧收發機

218a‧‧‧線路

218b‧‧‧線路

220‧‧‧第二裝置

222‧‧‧控制器

224‧‧‧資料匯流排/線路

226a‧‧‧收發機

226b‧‧‧收發機

228a‧‧‧線路

228b‧‧‧線路

230‧‧‧媒體

240‧‧‧虛線/屏障

300‧‧‧介電質耦合器

302‧‧‧介電材料(媒體)

306‧‧‧導電路徑

308‧‧‧導電路徑

312‧‧‧變換器

316‧‧‧通訊晶片(收發機)

318a‧‧‧電連接

318b‧‧‧電連接

322‧‧‧變換器

326‧‧‧通訊晶片(收發機)

328a‧‧‧電連接

328b‧‧‧電連接

400‧‧‧系統

402‧‧‧發射機

404‧‧‧接收機

406‧‧‧方塊

410‧‧‧裝置

420‧‧‧裝置

418‧‧‧線路

422‧‧‧發射機

424‧‧‧接收機

426‧‧‧方塊

428‧‧‧線路

440‧‧‧連接器

442‧‧‧磁體

444‧‧‧磁體

452‧‧‧箭頭

454‧‧‧箭頭

460‧‧‧連接器

462‧‧‧按鈕

464‧‧‧按鈕

500‧‧‧方法

502‧‧‧步驟

504‧‧‧步驟

506‧‧‧步驟

508‧‧‧步驟

510‧‧‧步驟

600‧‧‧應用(部署)

602‧‧‧第一裝置

604‧‧‧第二裝置

610‧‧‧纜線

612‧‧‧連接器

614‧‧‧連接器

616‧‧‧電源

710A‧‧‧源裝置

710B‧‧‧源裝置

712A‧‧‧源裝置

712B‧‧‧音訊處理器

714‧‧‧發射機或收發機

720A‧‧‧目的地裝置

720B‧‧‧目的地裝置

720C‧‧‧目的地裝置

722‧‧‧音訊變換器

724‧‧‧接收機或收發機

726‧‧‧DAC/ADC

730A‧‧‧鏈路

730B‧‧‧鏈路

740‧‧‧配接器

744‧‧‧收發機

746‧‧‧DAC/ADC

810‧‧‧源裝置

812‧‧‧音訊處理器

814‧‧‧發射機或收發機

816‧‧‧電源

818‧‧‧接觸

819‧‧‧線圈

820‧‧‧目的地裝置

822‧‧‧音訊變換器

830‧‧‧鏈路

832‧‧‧實體鏈路

834‧‧‧鏈路

834A‧‧‧鏈路

834B‧‧‧鏈路

840‧‧‧配接器

844‧‧‧收發機

846‧‧‧DAC/ADC

848‧‧‧接觸

849‧‧‧線圈

852‧‧‧P-out

854‧‧‧P-in

860‧‧‧屏障

將對本揭示案之實施例詳細地進行參考，在附圖圖式(FIGs)中說明該等實施例中的非限制實例。圖式可具有簡圖之形式。可放大或不按比例繪製圖式中之某些元件；為了說明之清晰性，可省略其他者。圖式中出現之任何文本(圖例、註解、元件符號等等)係藉由引用之方式併入本文。當在描述中使用諸如「左邊」及「右邊」、「頂部」及「底部」、「上部」及「下部」、「內部」及「外部」之術語或類似術語時，該等術語可用來指導讀者元件在圖式中之定向，但應理解，該等術語不限制待描述之設備至任何特定的設置或定向，除非另作說明或自上下文明顯可見。

第1圖為實施基於標準之協定的實體(有線)鏈路之一般化方塊圖，諸如連接裝置之USB(該等裝置中之一者可為「主機」)。

第2圖為用於置換第1圖中圖示之實體鏈路之至少一些功能的非接觸式鏈路之一般化方塊圖，非接觸式鏈路經由電磁(EM)連接裝置。

第3圖為圖示經由「塑膠纜線」操作之電磁(EM)通訊鏈路之簡圖。

第4圖為圖示在兩個裝置之間的收發機及電力連接器之通訊鏈路的方塊圖。

第5圖為圖示示例性收發機之操作的流程圖。

第6A圖、第6B圖為圖示示例性部署模式之簡圖。

第7A圖為源裝置藉由實體鏈路與目的地裝置連接之簡圖。

第7B圖為源裝置藉由無線鏈路與目的地裝置連接之簡圖。

第7C圖為源裝置經由配接器與目的地裝置連接之簡圖。

第8圖為源裝置經由配接器與目的地裝置連接之簡圖。

第8A圖、第8B圖、第8C圖為圖示為第8圖之配接器供電之實施例的簡圖。

可描述各種實施例以說明一或更多本發明之教示，且應將各種實施例視為說明性而不是限制。應理解，不意欲將一或更多本發明限制至該等特定實施例。應理解，可將各種實施例之某些個別特徵以不同於所圖示之方式而彼此組合。

可將本發明之實施例及態樣連同系統、裝置及方法一起描述且說明，該等系統、裝置及方法意指示例性及說明性，不對範疇構成限制。可闡述特定設置及細節以提供對一或更多本發明的理解。然而，熟習此項技術者顯而易見的是，可在無本文提供之某些特定細節的情況下實踐一或更多本發明。此外，可省略或簡化熟知特徵以便不致模糊一或更多本發明之描述。

本文對「一個實施例」、「一實施例」或類似表示法之引用可意指，連同實施例一起描述之特定特徵、結構、操作或特性係包括在本發明之至少一個實施例內。因此，本文此等詞組或表示法之出現未必全部代表相同的實施例。此外，在一或更多實施例中可以任何適當方式組合各種特定特徵、結構、操作或特性。

在下列描述中，可闡述某些特定細節以提供對本文揭示之一或更多本發明的理解。對熟習此項技術者顯而易見的是，可在無該等特定細節的情況下實踐一或更多本發明。在其他例子中，對於熟知步驟或元件之描述，可僅進行一般性描述，或甚至省略，以便不致模糊正在描述之一或更多本發明。可提供標題(通常加下劃線)以幫助讀者，但該等標題不應被視為限制。

一些術語

下列術語可用於本文闡述之描述中，且應具有該等術語之通常意義，除非另外明確地說明或自上下文明顯可見。

縮寫字「EHF」代表極高頻，且係指在30 GHz(千兆赫)至300 GHz範圍內之電磁(EM)頻譜之部分。

術語「收發機」(縮寫為「XCVR」或Tx/Rx)可代表裝置，該裝置諸如包括發射機及接收機之積體電路 (IC)，以便彼積體電路可用來既發送又接收資訊(資料)。大體而言，可於半雙工模式(交替發送及接收)下、全雙工模式(同時發送及接收)下或半雙工模式与全雙工模式兩者下操作收發機。

本文所使用之術語「非接觸式」係指對在實體(諸如裝置)之間的訊號實施電磁(EM)而非電(有線、基於接觸)連接及運輸。在一些文獻中，術語「無線」用來表達此意義。本文所使用的術語「非接觸式」可代表載波輔助之介電質耦合系統，該載波輔助之介電質耦合系統可在EM訊號之近場內具有最佳範圍。連接可藉由一裝置至第二裝置之接近而生效。多個非接觸式發射機及接收機可佔據小空間體積。與通常廣播至若干點之無線鏈路形成對比，以電磁(EM)建立之非接觸式鏈路可為點對點的。

本文所使用的術語「標準」(及「基於標準」)係指通訊介面及協定，該等通訊介面及協定諸如但不限於USB、PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太網路、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等，該等通訊介面及協定中之任何者可具有資料格式要求及約束，以及對在實體、電介面或在電子裝置之間的通訊鏈路上的物理狀態(諸如電壓位準)作出反應及生成物理狀態。

術語：晶片、晶粒、積體電路(IC)、半導體裝置及微電子裝置在常見用法中經常可交換地使用，且可在本文可交換地使用。此亦可包括裸晶片(或晶粒)、封裝之晶片(或晶粒)及晶片模組及封裝。

描述為藉由晶片實施之某些功能可作为併入特殊應用積體電路(ASICs)等等中之巨集功能來實施，且或者可至少部分地藉由在微控制器上运行之軟體來實施。舉例而言，「位元衝擊」(bit banging)係使用軟體代替專用硬體之用於串列通訊之技術。軟體直接設置且取樣微控制器上引腳之狀態，且負責訊號之所有參數：時序、位準、同步等。位元衝擊可允許給定裝置以所要求之硬體改變最小或無硬體改變的情況下來使用不同的協定。

相對於晶片，可將各種訊號經由實體、導電連接耦合在晶片與其他電路元件之間。可將此連接點稱為輸入、輸出、輸入/輸出(I/O)、終端、線路、引腳、墊、埠、介面或類似變型及組合。

示例性的基於標準之實體介面

第1圖圖示在第一電子裝置110與第二電子裝置120之間的實體通訊鏈路100。例如，第一裝置110可為個人電腦(PC)。例如，第二裝置120可為電腦周邊設備(印表機、鍵盤等)。纜線130係圖示為將兩個裝置彼此連接以在該兩個裝置之間以電方式運輸訊號。

如本文所使用，術語「實體介面」意指，訊號(及視需要電力)係經由導線(在纜線中)以電方式在裝置之間運輸，且機械連接器可用來連接纜線至裝置110及120。

可在本文闡述的整個描述中使用USB作為基於標準之協定的實例。USB匯流排係基於所謂的「層列式星形拓撲」，在該「層列式星形拓撲」中存在單個「主機」裝置及多達127個「周邊」裝置。(「集線器」裝置操作類似於主機裝置。)在此實例中，第一電子裝置110可充當「主機」且第二電子裝置120可為代表性周邊裝置。

第一裝置110具有連接至內部(裝置110之內部)資料匯流排114之USB匯流排控制器112且管理資料自資料匯流排114至適當USB格式的轉換。(若將控制器112實施為系統單晶片(system on chip；SOC)，則線路114可在控制器112之內部。)控制器112包括收發機(未圖示)。在發送模式中，USB格式之資料係藉由控制器112經由導電訊號(資料)線路118(諸如印刷導線板上之跡線)提供至機械連接器116。(線路118中之兩者可用於電源及接地，且可起源於除控制器112之外的位置。)在接收模式中，USB格式之資料係藉由連接器116經由訊號線路118提供至控制器。

第二裝置120具有連接至內部(裝置120之內部)資料匯流排124之USB匯流排控制器122且管理資料自資料匯流排124至適當USB格式的轉換。(若將控制器122實施為系統單晶片(SOC)，則線路124可在控制器122之內部。)控制器122包括收發機(未圖示)。在發送模式中，USB格式之資料係藉由控制器122經由導電訊號(資料)線路128(諸如印刷導線板上之跡線)提供至機械連接器126。(線路128中之兩者可用於電源及接地，且可起源於除控制器122之外的位置。)在接收模式中，USB格式之資料係藉由連接器126經由訊號線路128提供至控制器。

提供纜線130用於在兩個裝置110及120之間以電方式運輸訊號(及視需要運輸電力)。「上游」機械連接器132係安置在纜線130的一端且在主機裝置110處以電方式與連接器116連接。「下游」機械連接器134係安置在纜線130的另一端且以電方式與在周邊裝置120處的連接器126連接。纜線130具有許多導電路徑(通常為導線)，且在第一裝置110與第二裝置120之間建立實體(電)鏈路。

在示例性(pre-USB3.0)格式中，纜線130包含構成導線之不同傳輸對(表示為「D+」及「D-」)之導線136a及136b之雙絞線(該等導線136a及136b可共同稱為「136」)，及用於分別為匯流排供電之周邊裝置供電(在USB中，VBUS)及接地(GND)的另一對導線138a及138b(該等導線138a及138b可共同稱為「138」)。在USB3.0中，兩對額外的導線(超高速發射機SSTX及超高速接收機SSRX差分對，未圖示)及額外接地(GND_DRAIN，未圖示)經添加以增加實體鏈路之能力(更大頻寬等)。在下文中可將輸送訊號之導線136之一或更多差分對簡單代表為「資料線路」，其他導線138可稱為「電力線路」。基本上在下文中，pre-USB3.0將被論述為基於標準之實體鏈路的實例。

USB規格界定四個資料速度(傳輸速率)：LS/ 低速(1.5 Mbit/s)、FS/全速(12 Mbit/s)、HS/高速(480 Mbit/s)及SS/超高速(5 Gbit/s)資料速度。該等速度為系統之基本計時速率，且因而不表示可能的輸送量，該等速度由於協定額外負擔的原因而始終較低。

可將收發機(未圖示)提供在資料鏈路(在集線器或主機中，及在所連接之裝置中)之兩端以提供(發送)訊號至資料線路136(D+/D-)上且自資料線路136偵測(接收)訊號。典型的上游端(離主機較近的端)收發機具有兩個15K下拉電阻。當發送時，可向下個別驅動每一資料線路(D+及D-)，或可應用差分資料訊號。當接收時，每一線路上之個別接收機能夠偵測單端訊號，以便可偵測到兩個線路皆為低的所謂的單端零(Single Ended Zero；SE0)狀態。亦存在用於資料之可靠接收的差分接收機。

列舉為給出以依據裝置之特性(諸如連接至匯流排之一或更多裝置之一或更多資料速度，諸如低速、全速、高速、超高速)建立將何類型裝置連接至USB匯流排之術語。為成功地工作，裝置必須在任何時間偵測且對任何控制請求或其他匯流排事件作出反應。

在示例性事件順序中，使用者將裝置附接至USB埠，或系統在附接裝置的情況下加電。埠可位於主機處之根集線器上或位於在主機下游連接之集線器上。集線器偵測裝置且在集線器之每一埠處監視訊號線路(D+及D-)上之電壓。集線器在每一線路上具有14.25kΩ至24.8kΩ之下拉電阻。

在鏈路之(周邊)裝置端，1.5kΩ(千歐姆)電阻將資料線路(D+或D-)中之一者上拉至來源於VBUS之3.3V供應電壓。「上拉」電阻應用至用於低速裝置的D-線路，且應用至用於全速裝置的D+。(高速裝置最初將呈現為D+上具有上拉電阻之全速裝置。)主機可藉由觀察將資料線路中之何者(D+或D-)拉高來決定所要求的速度。

以上對USB的描述係僅提供為通訊鏈路之實例，該通訊鏈路係實體(有線)鏈路，該USB在裝置之間交換資料，且亦將物理狀態強加於鏈路並偵測鏈路上之物理狀態，該等物理狀態指示與鏈路(或匯流排)之有效操作有關之裝置的特性。類似物之其他實例(對本揭示案而言)可包括：PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太網路、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等。

將基於標準之實體介面轉換為非接觸式介面

上文已作為許多通訊鏈路之實例而描述USB介面(通訊鏈路)，該等通訊鏈路經由纜線(線)之實體介面及電連接器通訊。

亦已描述非接觸式(有時稱為無線)鏈路之連接器置換晶片及某些實施。在‘829公開案及‘244公開案中揭示之技術係針對將電訊號轉換為電磁(EM)訊號、EM訊號之傳播特性、天線設計考慮及封裝特徵。

如上所述，示例性USB介面取決於將物理狀態強加於鏈路及偵測鏈路上之物理狀態，該等物理狀態指示與鏈路(或匯流排)之有效操作有關之裝置的特性。USB標準亦將諸如時序要求之約束強加於訊號之傳輸上。

本揭示案之目標係為纜線式(電)基於標準之介面(諸如但不限於USB)提供非接觸式(EM)置換(替代、替換)，該非接觸式(EM)置換(替代、替換)有效地處理資料傳輸要求及與標準相關聯之準則(諸如頻寬、速度、潛時)，且該非接觸式(EM)置換(替代、替換)亦能夠有效複製正被置換之實體鏈路的相關物理狀態(諸如量測資料線路上之電壓位準及將電壓位準強加於資料線路、將電阻應用於資料線路、給線路提供電力及接地等)及特性(諸如協定時序要求、匯流排來回要求)。

藉由消除電連接器及纜線且使用電磁(EM)運輸資料，可實現較高效能介面，同時保持正被置換之下層基於標準之協定的益處及能力。用電磁(EM)鏈路替代電鏈路應為強健、可撓且通用的以處理除USB以外的協定，該等協定包括但不限於：PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太網路、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等，以上其中某些協定具有可以類似方式解決的類似問題。

例如，US 20100159829(‘829公開案)及US 20120263244(‘244公開案)設想了電訊號傳遞。US 61661756(‘756申請案)提供能夠在相當可觀的距離(多達千公尺甚至更多)運輸電磁(EM)訊號(及另外的一些電訊號)之非電媒體(「塑膠纜線」)之揭示內容。

藉由使用電磁(EM)而非電纜線及連接器來建立資料鏈路，可避免與鏈路之實體實施相關聯之許多問題，諸如機械磨耗、由於連接器壞掉而造成的用戶退貨以及頻寬(資料傳輸速率)及在鏈路之長度上的限制。此外，使用EM鏈路而非電纜線允許將裝置完全密封，諸如相對於環境因子，包括靜電損害(electrostatic damage；ESD)。

另外，可避免被置換之實體介面所固有之限制(諸如，在諸如自晶片至PCB、PCB至連接器、連接器至纜線之實體訊號路徑中在不連續點處之訊號劣化，該實體介面可充當低通濾波器)，且因此資料傳輸速率可較高，可增加頻寬且鏈路之長度(範圍)可超出正被置換之實體介面之長度。

為解決與實體介面相關聯之一或更多問題的先前嘗試已涉及諸如WiFi或WiGig之無線通訊、更好的連接器及導體技術、改進訊號傳遞之均衡及改良頻寬及S/N比值之複雜訊號傳遞方案。該等嘗試可具有下列負面屬性：

-WiFi：電力較高、成本較高、頻寬較低、長潛時、軟體複雜

-WiGig：電力較高、成本更高、相對於USB3之低頻寬、長潛時、軟體複雜

-大體而言，所有無線技術基本上皆是不安全的，因為該等無線技術廣播該等無線技術之通訊訊號，該等通訊訊號允許未授權使用者截聽，因此通常要求加密，該加密增加連接之潛時。

-更好的連接器：成本較高、仍具有機械問題及退貨問題、效能仍受限

可使用標準互補金屬氧化物半導體(Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS)製程以積體電路(IC)實施本文揭示之技術。IC可將標準USB輸入 (USB、USB2、USB3)轉換成為電磁(EM)載波。此轉換可以極低潛時進行，以使得此轉換可對下層協定透明。電磁(EM)訊號可在EHF(極高頻)頻帶或更高頻帶內，且可經由空氣傳播或經由塑膠波導傳導及/或使用反射材料導引。EM載波可產生於一裝置或周邊設備中，且該EM載波可經由短距離之空氣發送至伴侶裝置或周邊設備中之接收機。

諸如USB之習知標準協定使用電訊號在兩個裝置之間通訊。電訊號可處於不同位準，不同位準指示諸如「1」或「0」之邏輯值。電訊號亦可包括許多其他特性，諸如終端電阻、驅動強度、狀態/設置及驅動類型。該等特性中之一些特性用於USB及類似其他協定中以獲得諸如列舉、電力狀態資訊或是否連接裝置之功能。

「非接觸式」USB(或類似其他協定)介面之一設計挑戰是對現有USB裝置及周邊設備表現為透明。為完成此要求，即使該兩個裝置未經實體連接，亦必須在兩個裝置之間保持電位準、特性及狀態在很大程度上相同。在此提供之非接觸式解決方案藉由量測及俘獲與資料相關聯之當前電狀態且自一裝置向另一裝置發送(輸送)彼等狀態來在兩個裝置處複製彼等狀態。

在接收裝置處，可再造電狀態以便兩個USB裝置在該兩個USB裝置之輸入及輸出上具有類似電狀態，就好像該兩個USB裝置已經實體連接。在一些實施中，基於接收機處電介面之當前狀態、接收機處狀態機之當前狀態及/或待經由電磁(EM)介面發送或接收之資料或前述各者之組合，接收機可推斷(推論、決定)適當的電狀態。因此，在某些情況中，發射機可僅需要發送在發射機處存在之電狀態之子集(或表示)。在一些實施中，可將子集(或表示)簡化為電介面之邏輯位準(邏輯「1」或邏輯「0」)。狀態機可追蹤發射機或接收機之當前模式或操作狀態。此操作可連同在發射機或接收機處之實際電狀態一起使用，或與經由電磁介面接收之資料一起使用以在接收機處生成適當的電狀態。

大體而言，電磁(EM)鏈路可置換諸如USB及類似協定(基於標準之介面)之電(有線)鏈路來連接兩個(或兩個以上)裝置，該兩個(或兩個以上)裝置中之一者可為主機或集線器，另一者或其他者為「所連接之裝置」。除在裝置之間執行資料傳輸外，可在一裝置處量測與協定之操作有關之電特性及狀態，諸如線路電壓、終端電阻、驅動強度、狀態/設置及驅動類型，隨後將該等電特性及狀態發送至另一裝置且在另一裝置(諸如集線器或主機)處再造。自電至電磁(EM)之轉換及資料及電狀態之傳輸可以極低潛時進行，以便對下層協定透明。在一些實施中，如上所述，基於接收機處電介面之當前狀態、接收機處狀態機之當前狀態及/或待經由電磁(EM)介面發送或接收之資料或前述各者之組合，接收機可推斷(推論、決定)適當的電狀態。

兩個裝置可在無實體連接之情況下彼此通訊且亦可經由介電媒體通訊。可使用不導電媒體保護裝置，從而給予供應商對基於標準之介面的ESD保護。

另一挑戰係諸如USB之許多標準的列舉階段。在列舉階段中，主機(裝置A)或所連接之裝置(裝置B)測試及量測某些電特性及狀態。此等電特性及狀態可決定基於標準之介面的操作的類型或模式。可能重要的一點是在鏈路之兩側上的狀態在很大程度上類似。本發明允許基於標準之介面的正確且適當的列舉，即使該等基於標準之介面不藉由複製鏈路之兩側上的電特性及狀態而連接。

本發明亦藉由在極小(諸如亞奈秒)時間週期內發送及接收電特性及狀態而對基於標準之協定提供透明度，在該極小(諸如亞毫微秒)時間週期內非接觸式介面表現得(諸如對於具有嚴格時序約束之USB控制器)好像該非接觸式介面係直接(實體)連接。透明度可藉由發送或藉由接收電特性及再制(再造、複製、重複)基於簡單狀態之電狀態而提供。此舉可在發射機、接收機處進行或在發射機與接收機兩者處進行。

連接器置換晶片

US 20100159829(‘829公開案)揭示緊密耦合之近場通訊鏈路裝置，US 20100159829係以全文引用之方式併入本文，該等緊密耦合之近場通訊鏈路裝置係該文中稱為「連接器置換晶片」。部署緊密耦合之近場發射機/接收機對，以使得將發射機安置在第一傳導路徑之終端部分，將接收機安置在第二傳導路徑之終端部分，將發射機及接收機非常接近於彼此而安置且第一傳導路徑及第二傳導路徑相對於彼此不相連。以此方式，在不考慮實體大小及藉由攜帶訊號之機械連接器及關聯之纜線引入之訊號劣化的情況下，提供方法及設備用於經由實體不相連的訊號傳導路徑傳輸資料。‘829公開案參考US 5,621,913(Micron，1997)，US 5,621,913亦以全文引用之方式併入本文。

‘829公開案圖示(‘829公開案中之第12圖)近場發射機之發送路徑之概略方塊圖。均衡器接收輸入訊號且補償帶狀線路損失；將EHF載波產生器耦合至調變器，該EHF載波產生器係或自由執行或鎖定至自資料輸入擷取之參考；及將天線介面耦合至調變器，天線介面通常包括阻抗匹配網路及耦合至天線之最終輸出驅動器。

‘829公開案圖示(‘829公開案中之第13圖)近場接收機之接收路徑之概略方塊圖。將天線耦合至接收機，該接收機具有足夠敏感性及訊號雜訊比以保持可接受的位元錯誤率；將接收機耦合至EHF本機振盪器且耦合至解調器。將解調器耦合至線路驅動器，該線路驅動器提供適於期望資料速率之均衡。

US 20120263244(‘244公開案)揭示具有電磁通訊之積體電路，US 20120263244以全文引用之方式併入本文。用於發送或接收訊號之系統可包括：積體電路(IC)；可操作地耦合至IC用於在電訊號與電磁訊號之間轉換的變換器；及絕緣材料，該絕緣材料以相對於彼此間隔的關係固定變換器及IC之位置。系統可進一步包括引線框架，該引線框架對IC上之導體提供外部連接。可將電磁能量導引組件相對於變換器來安裝以在包括變換器之區域內且沿遠離IC之方嚮導引電磁能量。導引組件可包括引線框架、印刷電路板接地面或與變換器間隔之外部導電元件。在接收機中，訊號偵測器電路可對監視訊號作出反應以生成控制訊號，該監視訊號表示接收之第一射頻電訊號，該控制訊號賦能或去能接收機之輸出。

‘244公開案揭示：可以在第一傳導路徑之終端部分安置發射機且在第二傳導路徑之終端部分安置接收機之方式部署緊密耦合之發射機/接收機對。可取決於發送能量之強度將發射機及接收機非常接近於彼此而安置，且第一傳導路徑及第二傳導路徑可相對於彼此不相連。在示例性型式中，可以將發射機/接收機對之天線定位為非常靠近之方式將發射機及接收機安置在單獨的電路載波上。

‘244公開案揭示：可將發射機或接收機設置為IC 封裝，其中天線可鄰近於晶粒而定位且藉由介電質或絕緣密封或接合材料將天線固定就位。可將發射機或接收機設置為IC封裝，其中天線可鄰近於晶粒而定位且藉由封裝及/或引線框架基板之密封材料將天線固定就位。圖示且描述嵌入IC封裝之EHF天線之實例。

示例性非接觸式通訊鏈路

第2圖圖示包含「非接觸式」鏈路200之系統的基本實施，該「非接觸式」鏈路200可充當對在第一裝置210(對比110)與一(或更多)第二裝置220(對比120)之間的實體鏈路100的「置換」。可實施非接觸式鏈路200以便對諸如(但不限於)USB之基於標準之通訊協定透明。如本文所使用，術語「非接觸式介面」意指在裝置210與裝置220 之間的訊號流動經由非電媒體230電磁發生，該非電媒體230諸如空氣間隙、波導或塑膠，如在下文更詳細論述。(經由空氣間隙之電磁通訊可能局限於短距離，諸如1 cm至5 cm。使用介電媒體可明顯擴展範圍，諸如數公尺，該介電媒體諸如塑膠纜線，在下文更詳細描述。)基本上，在下文中，可描述自裝置210至裝置220之資料流動，作為沿任一方向之資料流動的表示(亦即，包括自裝置220至裝置210之資料流動)。應理解，在此且在本文論述之非接觸式鏈路之任何其他實施例中，可將整體通訊實施為非接觸式鏈路及實體鏈路之組合。

第一裝置210具有連接至內部資料匯流排214(對比114)之USB匯流排控制器212(對比112)，且第一裝置210管理資料自資料匯流排214至一組資料(訊號)線路218a及218b(該等資料(訊號)線路可共同稱為「218」)上之適當USB格式的轉換。僅圖示兩個資料線路218，且兩個資料線路218可表示USB「D+」及USB「D-」差分訊號線路。訊號線路218(及228)經設置用於運輸基於標準之協定，諸如但不限於USB。(僅將USB作為基於標準之協定的實例而進行參考。在第1圖中，亦圖示VBUS線路及GND線路。訊號線路218可運輸任何基於標準之協定，諸如USB、PCIe、SATA、SAS、I2S等。可注意到，在USB-3及其他類似協定中，可將Tx及Rx作為兩組單獨的資料線路提供。)取決於正被「轉換」用於電磁發送(及接收)之協定，可有若干更多的資料線路218。術語「資料線路」及「訊號線路」可在本文可交換地使用，除非藉由上下文另外指定。若將控制器212作為系統單晶片(SOC)實施，則線路214可在控制器212之內部。

第一裝置210係圖示為具有兩個收發機(「XCVR」)216a及216b(該兩個收發機可共同稱為「216」)，該兩個收發機係分別連接至資料(訊號)線路218a及218b。此等收發機216將自資料線路218獲得電訊號且將該等電訊號轉換為電磁(EM)訊號，諸如以‘829公開案及‘244公開案中所描述之方式，充當「連接器置換晶片」，以便可將基於標準之協定的電訊號轉換為電磁(EM)訊號且經由非電媒體230在兩個裝置210及220之間輸送。可採用脈碼調變(Pulse Code Modulation；PCM)以使用PCM編碼器及解碼器(未圖示)將資料調變至載波上。帶外(Out-of-band；OOB)訊號傳遞可用來經由媒體230輸送除在兩個裝置210及220之間的資料以外的資訊。為說明清晰起見，省略與收發機相關聯之天線(該等天線係詳細論述於‘829公開案及‘244公開案中)。

以類似於第一裝置210的方式，第二裝置220(對比120)具有連接至內部資料匯流排224(對比124)之USB匯流排控制器222(對比122)，且第二裝置220管理資料自資料匯流排224至一組資料線路228a及228b(該等資料線路可共同稱為「228」)上之適當USB格式的轉換。此外，僅圖示兩個資料線路228，且兩個資料線路228可表示USB「D+」及USB「D-」差分訊號線路。而且，第二裝置210係圖示為具有分別連接至資料線路228a及228b的兩個收發機(「XCVR」)226a及226b(該兩個收發機可共同稱為「226」)，該兩個收發機用於自非電媒體230接收電磁(EM)訊號且將電磁(EM)訊號轉換為電訊號，該等電訊號係經由資料線路228輸送至控制器222。若將控制器222作為系統單晶片(SOC)實施，則線路224可在控制器222之內部。

資料運輸可(例如)藉由同步的一位元介面提供，其中收發機216及226響應於基於標準之介面(諸如但不限於USB)之時序約束內的時脈訊號而選通單個位元進入及輸出。在裝置210與裝置220之間的通訊可為半雙工或全雙工。而且，對於USB，大體上(再次，僅藉由實例之方式)在裝置之間的異動可處於低速(LS)、全速(FS)、高速(HS)或超高速(SS)狀態。

在廣義上，收發機216及226可被認為是執行與中繼器之功能類似的功能。(中繼器為電子裝置，該電子裝置接收訊號且將該訊號以更高位準或更高電力重傳或重傳至障礙物之其他側上，以便該訊號可覆蓋更長距離。)然而，中繼器經設計為接收訊號且以相同格式重傳訊號。與此相比，使用本文揭示之技術，通訊裝置(收發機216及226)能夠以電格式自導線接收訊號且以諸如在EHF頻帶內之電磁(EM)格式轉換/發送該等訊號，此可促進大於或等於1Gbps之資料速率。(收發機當然賦能反向情況：接收EM格式之訊號且將該等訊號轉換為電格式以插入在實體資料匯流排上。)

虛線240係圖示在裝置220周圍，作為不導電屏障(外殼、機殼等等)之實例，諸如塑膠或丙烯酸之不導電屏障，以封閉晶片(通訊裝置、收發機)及/或將該等晶片(通訊裝置、收發機)包含在內之裝置(PC等)。(此將同樣適用於裝置210。)電磁(EM)輻射可輕易通過屏障240，但電流無法輕易通過屏障240。因此，屏障240可將電路板及易碎晶片與靜電放電(ESD)隔離。屏障240亦可氣封裝置。屏障240可另外為諸如蜂巢式電話之裝置提供益處，例如保護該等裝置免受濕氣及潮氣影響。本文揭示之電磁(EM)介面技術可完全消除對任何機械連接器(除了可能會有用於為內部電池充電之插口之外)或對裝置中之其他開口的需要。

除簡單運輸資料外，基於標準之介面可取決於介面之實際實體特性而有效操作。舉例而言，USB協定論述使用電阻於資料線路(D+/D-)上選擇性建立某些電壓位準以指示及啟動不同的操作模式。換言之，將資料訊號自電格式簡單轉換為電磁格式且經由電磁媒體發送該等資料訊號(位元對位元)可能是不夠的，為了讓過程有效且「透明」地工作而複製通訊系統之各種電狀態亦可能很重要。

為完成複製發送(資料)線路之物理狀態的目標，可將元件包括在收發機216及226內或單獨提供以量測至少一個資料線路218或228在裝置210或220中之一者內的至少一個物理狀態(諸如但不限於電壓位準)，且為各個收發機提供指示量測狀態之訊號用於發送(諸如OOB)至裝置210或220中之另一者，以便可在其他裝置中的對應資料線路218或228上複製類似的物理狀態。在一些實施中，如先前所述，基於接收機處電介面之當前狀態、接收機處狀態機之當前狀態及/或待經由電磁(EM)介面發送或接收之資料或前述各者之組合，接收機可推斷(推論、決定)適當的電狀態。

如上所述，某些周邊裝置可為「匯流排供電」，該等周邊裝置之操作電流係來自實體(電)通訊鏈路(在USB中為纜線)。用電磁(EM)鏈路230「置換」實體/電通訊鏈路(130)後，如下文更詳細描述，可包括以除電磁方式之外的方式供電及接地。

用於EHF通訊之介電質耦合器

US 61/661,756(‘756申請案)揭示用於EHF通訊之裝置、系統及方法，EHF通訊包括使用介電質導引結構及束聚焦結構之通訊。

第3圖圖示用於促進極化EHF頻率訊號之傳播的介電質耦合器300，介電質耦合器300可包括細長帶狀之介電材料(媒體)302，諸如塑膠、玻璃、橡膠或陶瓷，且可具有矩形截面及兩端。可將介電媒體稱為「塑膠纜線」，且介電媒體可充當非電媒體230。用於介電媒體302之適當塑膠材料可包括但不限於：聚乙烯(PE)、丙烯樹脂、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene；ABS)等等。

在塑膠纜線之訊號輸送能力(作為訊號路徑)中，塑膠纜線可被認為是「虛擬導線」。堆疊或層列之介電質耦合器結構可賦能多個訊號路徑，以致代替示例性USB匯流排中之示例性的實體導線雙絞線。

介電質耦合器300可分別在發送源及發送目的地促進在通訊晶片(收發機)316與通訊晶片(收發機)326(對比216及226)之間的通訊。可將與通訊晶片316可操作地耦合之發送變換器312安置在介電質耦合器300的一端。可將與通訊晶片326可操作地耦合之接收變換器322安置在介電質耦合器300的另一端。可經由介電質角(或透鏡)或介面介電質將此等變換器(或天線)312及322安置為鄰近介電媒體302之端、非常接近於介電媒體302之端及耦合至介電媒體302之端。可將天線嵌入介電媒體之端。

EHF頻率訊號可在發射機端自發送變換器312發射進入耦合器300，沿著耦合器300之長軸傳播且傳出另一端，其中該EHF頻率訊號係藉由接收變換器322接收。介電質耦合器300可為可撓性的，且可在一端或兩端包括連接器元件或扣件用於將耦合器連接至與發送及接收通訊晶片(收發機)316及326相關聯之一或更多裝置。

介電質耦合器可包括由塑膠或具有較佳至少約 2.0之介電常數的其他材料製得之介電質部分。具有較高介電常數之材料由於訊號在彼材料中之縮減的波長可引起所要求尺寸之縮減。塑膠纜線之介電材料可至少部分地塗覆在具有低介電常數之層或導電層中，以促進傳播、減少干擾或減少將沿耦合器之長軸傳播之訊號短路的可能性。

介電媒體302可充當傳輸媒體(諸如波導)，且 EHF載波可沿著介電媒體之長軸傳播以保持單極化方向。介電媒體之外表面可塗覆或覆蓋有導電材料(金屬)。金屬可將介電媒體與外部干擾隔離，且可充當電訊號及/或電源之導電路徑。兩個或兩個以上敷金屬(導電路徑)306、308可沿著介電媒體302之長度延伸，諸如用於電屏蔽或用於輸送電源(在USB術語中為VBUS)及接地(GND)。堆疊或層列之結構可賦能多個訊號路徑。

第3圖係說明包含經由一或更多介電媒體電磁地通訊之裝置的系統，該一或更多介電媒體可包括例如不同的塑膠材料以及空氣(對比230，第2圖)，該等塑膠材料可包括用於一或更多裝置之外殼(240)。

通訊晶片(收發機)316可具有電連接318a及318b(該等電連接318a及318b可共同稱為「318」，如虛線所示)用於與介電媒體302上之個別敷金屬306及308連接。通訊晶片(收發機)326可具有電連接328a及328b(該等電連接328a及328b可共同稱為「328」，如虛線所示)用於與介電媒體302上之個別敷金屬306及308連接。此等電連接316/318及326/328可諸如自主機裝置沿著鏈路供應電源及接地用於操作匯流排供電之裝置。導電路徑306及308可為匯流排供電之裝置提供電源及接地(對比138a及138b)。

對於某些應用，通訊晶片316及326(具有適當的變換器，分別對比312及322)可在無耦合器300之情況下在較短距離上彼此直接通訊，如‘829公開案及‘244公開案中所述。可對匯流排供電之裝置提供單獨的導電路徑(對比318 及328)。

一些實施例

收發機(216a/b、316)係如上所述且能夠將電訊號輸入轉換成為電磁(EM)訊號輸出以支援極高頻(EHF)非接觸式通訊鏈路。

第4圖圖示在兩個裝置410(對比210)及420(對比220)之間包含半雙工通訊鏈路之系統400。第一裝置410接收一或更多訊號線路418(對比218)上之電訊號(資料)。諸如使用脈碼調變(PCM)將資料訊號編碼且將資料訊號提供至發射機(Tx)402，發射機(Tx)402發送編碼之資料訊號作為電磁(EM)訊號，諸如在EHF範圍內。在第二裝置420之接收機(Rx)422處接收EM訊號，將該EM訊號解碼且提供為訊號線路428(比較228)上之電訊號(資料)。在反方向中，第二裝置420接收一或更多訊號線路428上之電訊號(資料)。諸如使用脈碼調變(PCM)將資料訊號編碼且將資料訊號提供至發射機(Tx)424(對比402)，發射機(Tx)424發送編碼之資料訊號作為電磁(EM)訊號，諸如在EHF範圍內。在第一裝置410之接收機(Rx)404(比較422)處接收EM訊號，將該EM訊號解碼且提供為一或更多訊號線路418上之電訊號(資料)。

在第一裝置410中，方塊406表示電路系統，該電路系統能夠偵測(量測)一或更多訊號線路418上之物理狀態(諸如電壓位準)、生成指示物理狀態之電訊號及使得訊號被編碼。編碼之訊號可藉由發射機402連同上述資料作為電磁(EM)訊號一起諸如帶外(OOB)發送至第二裝置420。在第二裝置420處，接收指示訊號線路418之物理狀態的訊號，將該訊號轉換為電訊號、解碼且提供至方塊426，方塊426表示能夠複製一或更多訊號線路428上之類似物理狀態的電路系統。

在反方向中，在第二裝置420中，方塊426表示電路系統，該電路系統能夠偵測(量測)一或更多訊號線路428上之物理狀態(諸如電壓位準)、生成指示物理狀態之電訊號及使得訊號被編碼。編碼之訊號可藉由發射機(Tx)424(對比402)連同上述資料一起作為電磁(EM)訊號諸如帶外(OOB)發送至第一裝置410。在第一裝置410處，接收指示一或更多訊號線路428之物理狀態的訊號，將該訊號轉換為電訊號、解碼且提供至方塊406用於複製一或更多訊號線路418上之類似物理狀態。

方塊406及426可分別執行偵測訊號線路418及428上諸如電壓位準之物理(電)狀態的功能，且分別將諸如電壓位準之類似物理(電)狀態強加於訊號線路428及418上。

另外，可在發射機及接收機處追蹤協定狀態。舉例而言，在發射機(Tx)處組合協定狀態與電狀態以編碼入射訊號之完整電狀態。而且，類似地，在接收機(Rx)處再造完整的電訊號。

當初始化時，可在鏈路之兩側追蹤協定狀態。可在偵測到物理狀態之前建立初始基線(啟動)協定狀態。此舉可基於在通訊會話開始時的協定協商，諸如與速度、能力、驅動器等等有關之資訊。此後，可基於正被量測及接收的量而即時更新狀況及狀態。狀態亦可在重設等之後改變。

可使得收發機能夠偵測鏈路夥伴同時消散最小電力。舉例而言，發射機(Tx)可以短的工作週期週期性加電且設定為經由低速模式傳送常數「1」，隨後進入睡眠。接收機(Rx)可以短的工作週期週期性地加電且設定為監聽信標。接收機週期應為使得接收機接通電源週期持續至少兩個Tx發信標週期。Tx及Rx兩者的工作週期必須使得平均吸收電流係<1mA(意指1/100或更短的工作週期)。

發射機(TX)402及424輸出之能量可在EHF頻帶內，低於用於發送識別碼的FCC要求，發送識別碼原本會中斷資料流動。可參考以引用方式併入本文之47 CFR§15.255(在頻帶57GHz至64GHz內操作)。

收發機可為半雙工收發機，該半雙工收發機可將基頻訊號異步轉換成為自內部天線輻射之調變的EHF載波，或可接收及解調載波且再制原始的基頻訊號。

收發機可包含：基頻輸入、輸出及訊號調節電路系統(「基頻方塊」)；EHF生成、調變、接收及解調電路系統(「RF方塊」)；控制I/O及邏輯(「控制方塊」)；及電力調節電路系統(「電力方塊」)。

收發機可以兩個操作模式為特徵：高速模式，意欲與DC平衡之差分訊號一起使用，適合於自100Mb/s至6.0Gb/s執行的訊號；及支援以下各者的特徵：用於串列附接SCSI (Serial-Attached-SCSI；SAS)及串列先進技術附件(Serial Advanced Technology Attachment；SATA)中之基於包封的帶外(OOB)訊號傳遞以及在PCI-Express標準(PCI-Express；PCIe)及通用串列匯流排版本3.0(Universal Serial Bus version 3.0；USB 3.0)中之電閒置訊號及低頻週期性訊號傳遞(Low-Frequency Periodic Signaling；LFPS)訊號。包括對於通向裝置及遠離裝置之有損耗的PCB跡線的均衡。可在6.1節中找到此模式之應用資訊。

可將收發機實施為包含發射機(Tx)、接收機(Rx)及相關元件之晶片。收發機晶片可使用在30 GHz至300 GHz下的EHF載波，諸如60 GHz載波頻率。可控制發送電力及接收敏感性以最小化電磁干擾(electromagnetic interference；EMI)效應且簡化FCC認證。EHF載波可穿透各式各樣的常用的不導電材料(玻璃、塑膠等)。

在收發機的發送模式中，收發機在功能上可作為速率透明及協定透明之高增益非反相緩衝器操作。諸如來自USB匯流排之真差分輸入可自真於100 Ω之晶粒上終止以補充且併入可選均衡來對抗作為PCB跡線之典型特徵的高頻率衰減。

在收發機的接收模式中，收發機在功能上可作為高增益非反相緩衝器操作。真差分輸出為終止於每側50 Ω晶粒上的源且類似地併入可選均衡來對抗作為PCB跡線之典型特徵的高頻率衰減。併入接收機(Rx)之訊號偵測功能可提供使接收訊號之強度合格足以經由高速資料路徑接收無誤差資料的構件。

收發機可建立支援多達6.0 Gb/s或更高的資料速率之低潛時協定透明通訊鏈路。可經由在兩個收發機晶片之間的非常接近的耦合而獲得該鏈路，或使用塑膠纜線(諸如300)等以較長距離而獲得。收發機晶片以在相對定向中及在各個裝置之間的間隔之廣泛靈活性為特徵，從而允許跨大範圍的佈局而操作。

收發機之一些特徵或特性可包括：

‧完全異步訊號路徑，小於0.5 ns潛時

‧高速模式中的100 Mb/s至6.0 Gb/s頻寬

‧差分高速發射機輸入，100 Ω差分終端，具有可切換共用模式阻抗用於USB-SS及PCIe接收偵測兼容性

‧訊號偵測輸出及在丟失訊號時的接收輸出靜音

‧支援用於SATA之帶外(OOB)訊號傳遞及用於USB-SS及PCIe之低頻週期性訊號傳遞(LFPS)

可以習知方式封裝收發機晶片，諸如以超微型BGA格式。可將天線整合至封裝內，或天線可在封裝外部，或可將天線併入晶片本身(諸如按US 6373447的方式)上。

示例性通訊模組可包含兩個或兩個以上收發機晶片、複雜可程式邏輯裝置(complex programmable logic device；CPLD)或低密度現場可程式閘陣列(低密度FPGA)、調整器及少量的額外離散元件，諸如：

-在至少1但較佳2的I/O上的可程式化1.5K上拉，否則需要使用與外部電阻串列之額外I/O

-能夠比較電壓與參考之精確比較器

-裝置側可在D+上具有1.5K(+/-5%)歐姆上拉電阻

-主機側可在D+及D-上皆具有15K(+/-5%)歐姆下拉電阻

電源及接地可經由實體鏈路藉由第一裝置410供應至第二裝置420，該實體鏈路在兩個裝置之間提供電(導電)路徑。舉例而言，連接器440(藉由在元件402、404及406周圍繪製的框表示)可能與第一裝置410相關聯，諸如安裝至裝置410之表面或在自裝置410延伸之纜線(未圖示)的端部。可將電源(諸如Vbus)及接地(諸如GND)供應至連接器440，更特定言之供應至分別安置在連接器440內之對應的兩個金屬(及導電)磁體442及444。連接器460(藉由在元件422、424及426周圍繪製的框表示)可能與第二裝置420相關聯，諸如安裝至裝置420之表面或在自裝置420延伸之纜線(未圖示)的端部。電源(諸如Vbus)及接地(諸如GND)可藉由連接器460接收，更特定言之藉由分別安置在連接器460內之對應的兩個金屬(及導電)鐵類元件，諸如按鈕462及464接收。雙頭箭頭452及454表示在兩個裝置410及420之間的導電路徑(對比306、308)。以此方式，除對資料進行電磁(EM)通訊外，充當主機之裝置410(諸如個人電腦(PC)或膝上型電腦)可提供電力至連接裝置420，諸如掃描器、網路攝影機等等。

第5圖圖示在兩個裝置(諸如裝置210或410及裝置220或420)之間進行資料通訊的示例性方法500。為說明清晰起見，將方法以極大簡化的方式描述為一系列步驟。

在第一步驟502中，給定裝置(210、410)決定(量測)在與給定裝置(210、410)相關聯之差分訊號線路(218、418)中之一者(或兩者)上的物理(通常電)狀態，諸如電壓位準。如上所述，物理狀態可關於可在兩個裝置之間交換多少資料，諸如可涉及加速時序約束。

在下一步驟504中，給定裝置(210、410)準備(編碼)發送至另一裝置之指示經量測物理狀態的訊號。如上所述，此發送伴隨資料之發送，且可例如經帶外(OOB)發送。

在下一步驟506中，給定裝置(210、410)發送指示經量測物理狀態之訊號至另一裝置(220)。如上所述，發送可經由空氣間隙、波導或塑膠纜線(300)發生。

在下一步驟508中，另一裝置(220、420)接收且解碼指示經量測物理狀態之訊號且決定(諸如使用查找表)將類似物理(通常電)狀態應用於與另一裝置(220、420)相關聯之差分訊號線路(228、428)中之一者(或兩者)上。

在最後步驟510中，另一裝置(220、420)複製在與另一裝置(220、420)相關聯之差分訊號線路(228、428)中之一者(或兩者)上的類似物理狀態。

一些示例性部署

第6A圖圖示對於本文描述之一些通訊系統技術的示例性應用(部署)600，其中第一裝置602係與第二裝置604連接(鏈結)，第一裝置可為電腦(主機)，第二裝置可為手機(諸如行動電話)。纜線610在纜線兩端中之一端處具有機械(電)連接器612(諸如USB Type-A)用於插進電腦602上之對應插口(未圖示)。此建立與電腦602的電連接用於與手機604交換資料(在任一方向，沿著纜線610)。纜線610之另一端可具有電磁(EM)連接器614，例如包含諸如第4圖中圖示之收發機(Tx、Rx)，該電磁(EM)連接器614用於建立與手機604之非接觸式鏈路。在此實例中之手機604可賦能有適當的收發機(Tx、Rx)用於非接觸式通訊(對比第4圖中之「裝置2」)。

電力可自主機裝置602經由連接器612提供至纜線610。電力可自纜線610經由磁體及電連接提供至手機604，如第4圖所示，或經由在連接器614中之線圈(未圖示)與裝置604中之對應線圈(未圖示)之間的變壓器耦合無線(感應)地提供。電力亦可在相反方向上沿著纜線610自裝置604流動至裝置602。非接觸式(EM)通訊及無線電力之組合使裝置604能夠完全封閉且保護裝置免受環境影響。

第6B圖圖示(或者相對於第6A圖中圖示之部署)電力可藉由單獨電源(諸如AC配接器)616供應至纜線610以為裝置(手機)604供電。在此情況下，有可能資料可能不經由纜線610發送且不需要存在主機裝置602。

經由實體鏈路及無線鏈路連接源裝置及目的地裝置

第7A圖、第7B圖及第7C圖圖示在諸如源裝置及至少一個目的地裝置之裝置之間的一些示例性連接(鏈路)。在源裝置與目的地裝置之間的鏈路上運輸的訊號可表示音訊資料，諸如壓縮或未壓縮之數位資料或類比資料。

示例性源裝置710(圖示的「A」版本、「B」版本及「C」版本)可包含電腦、膝上型電腦、平板電腦、智慧型電話或可獲得且處理音訊資料之相當的電子裝置，音訊資料可內部地儲存於裝置(在內部儲存器內，諸如硬磁盤機、固態記憶體等等)內，或藉由裝置自外部儲存器(諸如外部硬驅動、快閃記憶棒等等)擷取，或藉由裝置(諸如經由本地區域網路、網際網路等等)自外部源接收。源裝置710可具有源裝置自身的內部電源(「PWR」)，諸如可充電電池，且亦可藉由外部電源(AC)供電(包括對電池充電)。源裝置710內之音訊處理器712(圖示「A」版本、「B」版本及「C」版本)準備所儲存、擷取或接收之音訊資料用於在源裝置710與目的地裝置720之間的鏈路上作為類比訊號或作為數位訊號(諸如PCM資料串流)發送。

示例性目的地裝置720(圖示的「A」版本、「B」版本及「C」版本)可包含一或更多音訊變換器。揚聲器係響應於電輸入而產生聲音的音訊變換器之實例。麥克風係響應於聲音輸入而產生電訊號的音訊變換器之實例。在兩種情況中(揚聲器及麥克風)，電訊號通常處於類比格式。音訊變換器可併入音訊耳機內。習知音訊耳機可包含一或更多揚聲器及麥克風，亦包含纜線及用於插入遠端裝置(諸如MP3音樂播放機)之插口內的插塞。習知音訊耳機為便宜的，通常不包含電子設備且不供電(不需要電池)。藍芽無線耳機係具有一或更多揚聲器及麥克風的被供電裝置，且該等裝置自身的內部電源(「PWR」)及電子設備用於將自裝置(諸如具藍芽功能之行動電話)接收之數位訊號轉換為用於一或更多揚聲器之類比訊號，且用於將來自麥克風之類比訊號轉換成為適合於無線發送至裝置的數位訊號。

在後續描述中，為說明清晰起見，可省略一些眾所周知的元件(諸如資料儲存及網際網路連接)，且為說明清晰起見亦可省略在所圖示之元件之間的一些較易理解的連接。

第7A圖圖示經由實體鏈路730A與目的地裝置 720A連接的源裝置710A之實例。源裝置710A包含音訊處理器712A，音訊處理器712A可自諸如資料儲存(未圖示)之內部源或自諸如網際網路連接(未圖示)之外部源接收音訊資料(諸如MP3檔案)。音訊處理器712A輸出諸如處於類比格式之訊號至連接器(插口)。源裝置710A係圖示為具有源裝置710A自身的電源(「PWR」)，諸如內部可充電電池，但可藉由外部AC配接器(未圖示)替代地或另外供電。在此實例中，目的地裝置720A可為習知耳機，該習知耳機具有至少一個音訊變換器722(諸如一或更多頭戴耳機)及視需要具有麥克風，且目的地裝置720A係藉由纜線及插頭連接至源裝置710A。通常，在此設置中，類比音訊訊號將經由實體鏈路730A運輸。

第7B圖圖示經由無線鏈路730B與目的地裝置 720B連接的源裝置710B之實例。源裝置710B包含音訊處理器712B，音訊處理器712B可自諸如資料儲存(未圖示)之內部源或自諸如網際網路連接(未圖示)之外部源接收音訊資料(諸如MP3檔案)。音訊處理器712B輸出諸如處於數位格式之訊號至發射機(Tx)或收發機(Tx/Rx)714。源裝置710B係圖示為具有源裝置710B自身的電源(「PWR」)，諸如內部可充電電池，但可藉由外部AC配接器(未圖示)替代地或另外供電。在此實例中，目的地裝置720B為具有一或更多頭戴耳機及視需要具有麥克風之無線功能耳機，且進一步包含接收機(Rx)或收發機(Tx/Rx)724用於以無線鏈路730B分別與在源裝置710B中之發射機(Tx)或收發機(Tx/Rx)714無線通訊。若目的地裝置720B自源裝置710B接收之訊號處於數位格式，則可藉由DAC/ADC 726之DAC部分或用於執行數位類比轉換之任何其他合適構件將該訊號轉換為類比格式。對於最初以類比格式自目的地裝置720B發送至源裝置710B的訊號，可藉由DAC/ADC 726之ADC部分或用於執行類比數位轉換之任何其他合適構件將類比訊號轉換為數位格式。目的地裝置720B係圖示為具有目的地裝置720B自身的電源(「PWR」)，諸如內部可充電電池。通常，在此設置中，數位音訊訊號將經由無線鏈路730B運輸。

在第7B圖中圖示之設置中，無線鏈路730B可為藍芽鏈路，且目的地裝置720B可為藍芽耳機。耳機中需要電池及關聯之電子設備，此舉增加耳機的複雜性及成本。源裝置710B係圖示為「具無線功能的」，具有源裝置710B自身的藍芽(例如)收發機(Tx/Rx)。若源裝置710B不具無線功能，可將適當的配接器(諸如USB至藍芽轉換器)插進源裝置710B以提供無線通訊能力。

第7C圖圖示經由無線鏈路730B與配接器740連接之源裝置710C及經由實體鏈路730A與目的地裝置720C連接之配接器740的實例。配接器740可經設置以執行在無線鏈路(諸如藍芽)與實體鏈路(插頭及插口)之間的轉換(用於轉換的構件)，且反之亦然。源裝置710C可實質上與源裝置710B相同，源裝置710C具有用於與配接器740中之對應收發機(Tx/Rx)744(對比724)建立無線鏈路730B的收發機(Tx/Rx)714。目的地裝置720C可實質上與目的地裝置720A相同，目的地裝置720C具有用於與配接器740中之插口建立實體鏈路730A的纜線及插頭。配接器740係圖示為具有源裝置710B自身的電源(「PWR」)，諸如內部可充電電池，但可藉由外部AC配接器(未圖示)替代地或另外供電。

若配接器740自源裝置710C接收之訊號處於數位格式，則可藉由DAC/ADC 746之DAC部分或用於執行數位類比轉換之任何其他合適構件將該訊號轉換為類比格式。對於最初以類比格式自配接器740發送至源裝置710C的目的地裝置720C之訊號，可首先藉由DAC/ADC 746之ADC部分或用於執行類比數位轉換之任何其他合適構件將類比訊號轉換為數位格式。

第7C圖中圖示之此設置允許習知耳機與具無線功能之源裝置無線通訊，且可例如將藍芽用於無線鏈路730B。

現在將在連接諸如電腦、膝上型電腦或掌上型裝置之源裝置與諸如頭戴耳機或耳機之目的地裝置的上下文中描述用於電磁(EM)鏈路之一些應用(部署)。基本上，在下文中，可諸如自源裝置至目的地裝置描述音訊訊號沿一方向之流動，但應理解，可設想訊號沿相反方向(自目的地裝置至源裝置)及沿兩個方向之流動。

用於在非接觸式鏈路與實體鏈路之間轉換之示例性配接器

現在將在連接諸如電腦、膝上型電腦或掌上型裝置之源裝置與諸如頭戴耳機或耳機之目的地裝置的上下文中描述用於電磁(EM)鏈路之一些應用(部署)。基本上，在下文中，可諸如自源裝置至目的地裝置描述音訊訊號沿一方向之流動，但應理解，設想訊號沿相反方向(自目的地裝置至源裝置)及沿兩個方向之流動。

第8圖圖示經由非接觸式鏈路830與非接觸式音訊配接器(或簡單地「配接器」)840連接之源裝置810及經由實體鏈路832與目的地裝置820連接之配接器840的實例。可設置配接器840以執行在非接觸式鏈路830與實體鏈路832之間的轉換，非接觸式鏈路830諸如經由介電媒體之EHF，實體鏈路832諸如插頭及插口(及纜線)，且反之亦然(自實體鏈路至非接觸式鏈路)。插口、插頭及纜線係用於經由實體鏈路832與目的地裝置820交換源於配接器840之類比電訊號之構件的實例。或者，實體鏈路832可包含直接有線連接。

源裝置810包含音訊處理器812，音訊處理器812可自諸如資料儲存(未圖示)之內部源或自諸如網際網路連接(未圖示)之外部源接收音訊資料(諸如MP3檔案)。音訊處理器812諸如(但不限於)經由I2S匯流排輸出諸如處於數位格式之訊號至發射機(Tx)或收發機(Tx/Rx)814。收發機(Tx/Rx)係用於與配接器840中之對應收發機(Tx/Rx)844建立非接觸式鏈路830之示例性構件。通常，在此設置中，數位音訊訊號將經由非接觸式鏈路830運輸。調變可為開關鍵控(on/off keying；OOK)或其他類似的簡單調變技術。非接觸式鏈路之優勢係非接觸式鏈路可能在源裝置810上不要求任何額外系統軟體且可對系統透明而進行。

收發機814及844係用於經由介電媒體(230、300)對在第一裝置810與音訊配接器840之間的EHF訊號進行非接觸式通訊且用於在EHF訊號與數位電訊號之間轉換之構件的實例。應理解，若僅要求單向通訊，諸如自源裝置810至音訊配接器840，則收發機814可藉由發射機(Tx，對比402)置換且收發機844可藉由接收器(Rx，對比422)置換。在源裝置810與音訊配接器840之間的通訊可為半雙工或全雙工。

源裝置810係圖示為具有源裝置810自身的電源(「PWR」)，諸如內部可充電電池，但可藉由外部AC配接器(未圖示)替代地或另外供電。

目的地裝置820可為習知耳機，該習知耳機具有至少一個音訊變換器822(諸如一或更多頭戴耳機)且視需要具有麥克風，且目的地裝置820可藉由纜線及插頭連接至配接器840。通常，在此設置中，類比音訊訊號將經由實體鏈路832運輸。

若藉由配接器840自源裝置810接收之訊號為數位的，則可藉由DAC/ADC 846之DAC部分或用於執行數位類比轉換之任何其他合適構件(用於在數位電訊號與類比電訊號之間轉換之構件)將該訊號轉換為類比格式。對於最初以類比格式自配接器840發送至源裝置810的目的地裝置820之訊號，可首先藉由DAC/ADC 846之ADC部分或用於執行類比數位轉換之任何其他合適構件將類比訊號轉換為數位格式。PCM510x 2VRMS DirectPath ^TM 、具有32位元之112/106/100dB音訊立體DAC、德州儀器之384 kHz PCM介面，前述各者之規格係藉由應用之方式併入本文，前述各者係作為示例性DAC/ADC 846而引用。

第8圖中圖示之此設置允許習知耳機經由配接器 840與具有非接觸式賦能之源裝置非接觸式地通訊，且例如，可利用EHF經由介電媒體用於在配接器840與源裝置810之間的非接觸式連接。如本文所使用，「介電媒體」可包含空氣間隙、波導、塑膠(聚乙烯、熱塑性聚合物、聚乙二烯二氟化物、含氟聚合物、ABS及其他塑膠)、塑膠纜線(見第3圖)等等。

應理解，數位音訊訊號(諸如自I2S匯流排)可藉由一收發機(諸如在源裝置810處的Tx/Rx 814)封包及發送，且藉由另一收發機(諸如在音訊配接器840處的Tx/Rx 844)接收及拆包及解碼。因此，建立之資料鏈路可支援自源裝置(或「主機」裝置)至音訊配接器(或「遠端」裝置)之極高品質音訊訊號。資料之流動亦可發生在自遠端裝置至主機裝置的反方向中。

應理解，收發機814及844(或分離電路，未圖示)可包含構件，構件係用於將多線的基於標準之電介面(諸如I2S)之組成訊號編碼且組合成為單個編碼之數位串流用於經由EHF通訊鏈路830運輸(沿任一方向或沿兩個方向)，且用於隨後(在鏈路830之另一端)將訊號解碼且分開(分離)成為原始組成訊號之複製品用於基於標準之電介面。以此方式，可實現透明度。

與配接器740(第7C圖)對比，配接器840可能不是有供電的(可能不具有配接器840自身的內部電源(「PWR」))。為給配接器840提供電力，源裝置810可提供有合適之構件用於給配接器840提供電力(P-out)852，配接器840係提供有合適之構件用於接收電力(P-in)854，從而在源裝置810與配接器840之間建立電力鏈路834。電力鏈路834為配接器840提供電力來操作，且配接器840可隨後經由纜線給目的地裝置820(諸如要求供應電壓來操作的麥克風、雜訊消除的頭戴耳機等等)提供電力。

在上文已描述對於電力鏈路834之一可能性，相對於第3圖，其中可經由連接兩個裝置之塑膠纜線300提供電力(及接地)，經提供有兩個或兩個以上敷金屬306、308之塑膠纜線300經由介電媒體302之長度延伸，諸如用於電屏蔽或用於輸送電力及接地(GND)。可將塑膠纜線(300)之一端安置於觸碰或極接近於源裝置810之收發機814，可將纜線(300)之另一端安置於觸碰或極接近於配接器840之收發機844。

在上文已描述對於電力鏈路834之另一可能性，相對於第4圖，其中可經由連接器440、460提供電力(及接地)，連接器440、460含有元件用於在兩個裝置之間建立非接觸式資料鏈路，且亦利用磁體(442、444)及鐵類元件(462、464)以在兩個裝置之間建立導電路徑(452、454)。在此實例中，可將連接器或配接器本身安裝至源裝置810。

藉由與源裝置810建立非接觸式資料鏈路(830)，且在某些情況中另外建立非接觸式電力鏈路(834)，可將源裝置810包覆(封閉)在不導電屏障860中(對比240，第2圖)。電磁(EM)輻射可容易通過屏障860，但電流無法容易通過屏障860。因此，屏障860可將電路板及易碎晶片與靜電放電(ESD)隔離。屏障860亦可氣封裝置。另外，屏障860可為諸如行動電話之裝置提供益處，例如保護該等裝置免受濕氣及潮氣影響。本文揭示之電磁(EM)介面技術可完全消除對任何機械連接器或裝置中之其他開口的需要。

第8A圖圖示在源裝置810與配接器840之間建立電力鏈路834A之實施例。在此，電力鏈路834A係圖示為包含在源裝置810上之終端(導電點，圖示兩個)818與音訊配接器840上之對應終端(導電點，圖示兩個)848之間的兩個導電路徑(箭頭)。當將音訊配接器840安裝至源裝置810(諸如藉由磁體)時，電力可經由接觸818/848自源裝置810上之「P-out」852流動至音訊配接器840上之「P-in」854。此可與第4圖比較，如上所述。

第8B圖圖示在源裝置810與音訊配接器840之間建立電力鏈路834B之實施例。在此，電力鏈路834B係圖示為在源裝置810中之感應線圈819與音訊配接器840中之對應感應線圈849之間的感應耦合路徑(箭頭)。當將音訊配接器840安裝至源裝置810(諸如藉由磁體)時，電力可經由在線圈819/849之間的感應耦合自源裝置810上之「P-out」852流動至音訊配接器840上之「P-in」854。此類似於第8A圖之實施例，其中用於音訊配接器840之電力係經由「P-out」852藉由源裝置810供應。

儘管未特別圖示，但在第8A圖及第8B圖之實施例中，為確保觸碰接觸面818/848或非常接近線圈819/849，將音訊配接器840安裝(附接)至源裝置810的合適構件可包含用於機械附接(或鄰接)之磁體/鐵類材料或構件，包括扣件、黏著劑、機械結構、摩擦黏著劑等等。

第8C圖圖示上述之變化，其中用於音訊配接器 840之電力係藉由單獨電源(諸如AC配接器)816(對比616,第6B圖)提供至「P-in」854。在此實施例中，在源裝置810中不必具有「P-out」852。電源816係圖示為具有纜線及插頭用於插進音訊配接器840上之對應插口。

在音訊配接器840與藍芽配接器740之間的一些對比

如上所述，音訊配接器840不需要(且可能不具有)音訊配接器840自身的電源(「PWR」)，而是可能藉由源裝置810(或藉由單獨AC配接器)供電。可避免電池之成本，以及隨之而來的重量，且節省空間。

在源裝置810與音訊配接器840之間的音訊資料鏈路830經由介電媒體為非接觸式，例如操作在EHF範圍內。電磁訊號主要經由各向異性實體路徑在「近場」內通過源裝置810與音訊配接器840之間，各向異性實體路徑可能為空氣間隙，通常在多達僅幾公分的範圍內。(固然，只要訊號在纜線300內，此距離可為若干公尺或更多。)與此相比之下，藍芽配接器740主要藉由全方位輻射與源裝置通訊，且範圍通常局限於幾公尺。

由於通訊鏈路830多達僅幾公分，且經由實體路徑為各向異性的，故可最小化保持通訊所要求之電力，諸如至低於50 mw。通常，藍芽鏈路(730B)，主要取決於輻射且通常涉及多達數公尺的距離，可能需要明顯更高的電力。

在EHF範圍內的頻率下操作，諸如30 GHz至300 GHz，音訊配接器840可能夠保持比音訊配接器840之藍芽副本(配接器740)更高的位元速率，音訊配接器840之藍芽副本在2.4 GHz至2.5 GHz下操作。此較高的操作頻率促進多達6 Gbit/秒或更高的資料交換速率，此舉賦能高品質音訊串流、多串流等。

藍芽利用消耗系統資源之更複雜的技術，諸如基於封包之協定的GFSK、π/4-DQPSK及8DPSK，與藍芽對比，音訊配接器840中之調變可藉由使用開/關鍵控(OOK)調變或其他類似的簡單調變技術而簡化。

在源裝置810與音訊配接器840之間的非接觸式鏈路(830)可實質上即刻建立，且驗證為偵測裝置(鄰近) 之簡單事情。與此相比之下，藍芽鏈路(730B)可要求發現代碼、證實代碼及驗證代碼。非接觸式鏈路(830)中之潛時可在亞毫微秒的數量級。藍芽鏈路(740B)可要求數十毫秒或更長以將資料編碼及封包，包括誤差校正碼，使得僅僅適用於雙向通訊。

非接觸式鏈路(830)之額外優勢為：非接觸式鏈路(830)可能在源裝置(860)上不要求任何額外的系統軟體，而藍芽鏈路(730B)要求軟體驅動器以賦能藍芽裝置之設置且使音訊能夠傳送至藍芽裝置且自藍芽裝置接收。非接觸式鏈路(830)可對系統(860)透明而進行且可不要求額外的軟體或設置來使用非接觸式音訊配接器(840)。

在非接觸式鏈路(830)與無線鏈路(740B)之間的該等及一些其他差異可概述在下列表中。

儘管已相對於有限數目之實施例描述一或更多本發明，但該等實施例不應視為一或更多本發明之範疇上的限制，而是作為一些實施例之實例。熟習此項技術者可基於本文闡述之一或更多揭示內容預想其他可能的變化、修改及實施，該等其他可能的變化、修改及實施亦應視為在一或更多本發明之範疇內，且可如所主張。

200‧‧‧鏈路

210‧‧‧第一裝置

212‧‧‧控制器

214‧‧‧資料匯流排/線路

216a‧‧‧收發機

216b‧‧‧收發機

218a‧‧‧線路

218b‧‧‧線路

220‧‧‧第二裝置

222‧‧‧控制器

224‧‧‧資料匯流排/線路

226a‧‧‧收發機

226b‧‧‧收發機

228a‧‧‧線路

228b‧‧‧線路

230‧‧‧媒體

240‧‧‧虛線/屏障

Claims

一種用於通訊資料的方法，該方法包含以下步驟：在一第一裝置與一第二裝置之間建立一仿真通訊鏈路，該建立之步驟包含以下步驟：從與該第一裝置相關的第一電路系統接收一電訊號傳遞狀態之序列，其中該第一電路系統經設計以經由耦合該第一裝置與該第二裝置的一實體介面來跟與該第二裝置相關的第二電路系統進行通訊，其中該第一電路系統與該第二電路系統在固定的時序約束內操作，而該等固定的時序約束管理用以建立一實體通訊鏈路而在該第一電路系統與該第二電路系統之間的該電訊號傳遞狀態之序列的一協商；將該接收的電訊號之序列轉換成電磁訊號；及將該等電磁訊號非接觸式地傳送到該第二裝置，以使得該第二電路系統能接收該接收的電訊號傳遞狀態之序列的一複製及建立該仿真通訊鏈路，即使該實體通訊鏈路在該第一裝置與該第二裝置之間並不存在，其中建立該仿真通訊鏈路使得該第一電路系統和該第二電路系統能以彷彿該第一電路系統和該第二電路系統建立了該實體通訊鏈路般進行操作。
如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在建立該仿真通訊鏈路之後，將資料從該第一裝置非接觸式地傳送到該第二裝置，其中該非接觸式地傳送的資料是由該第一電路系統接收的。
如請求項1所述之方法，其中該電訊號之序列包含資料傳輸要求。
如請求項3所述之方法，其中該等資料傳輸要求包含頻寬、速度及延遲中之至少一者。
如請求項1所述之方法，其中該第一裝置和該第二裝置是非接觸式地連結的。
如請求項1所述之方法，其中該建立之步驟進一步包含以下步驟：從該第二裝置接收非接觸式地傳送的電磁訊號，其中該等接收的非接觸式地傳送的電磁訊號是由該第二電路系統提供而代表一電訊號傳遞狀態之序列的轉換電訊號，其中由該第二電路系統提供的該等轉換電訊號是用以建立該實體通訊鏈路而在該第一電路系統與該第二電路系統之間的該電訊號傳遞狀態之序列的該協商的一部份；基於該等接收的非接觸式地傳送的電磁訊號，來複製由該第二電路系統提供的該等電訊號傳遞狀態；及將該等複製的電訊號傳遞狀態提供到該第一電路系統以建立該仿真通訊鏈路。
一種非接觸式通訊單元(CCU)，其包含：複數個接觸；一傳感器；電路系統，該電路系統耦合於該等接觸及該傳感器且可操作以：決定存在於該等接觸中之至少一者上的一電狀態；及將指示出該決定的電狀態的一非接觸式訊號經由該傳感器非接觸式地傳送到一接收者CCU，其中指示出該決定的電狀態的該非接觸式訊號使得該接收者CCU能在該接收者CCU的接觸中之至少一者上複製相同的電狀態。
如請求項7所述之CCU，其中該決定的電狀態是用於建立一實體通訊鏈路而在耦合於該CCU的第一電路系統與耦合於該接收者CCU的第二電路系統之間的一協商序列的一部份，及其中指示出該決定的電狀態的該非接觸式地傳送的非接觸式訊號是在固定的時序約束內傳送，該等固定的時序約束管理用於建立該實體通訊鏈路而在該第一電路系統與該第二電路系統之間的該協商序列。
如請求項7所述之CCU，其中該電狀態包含根據一標準協定來建立一鏈路所需的列舉狀態，其中該鏈路是在兩個裝置之間的一非接觸式連結的一部份，其中每個裝置包含一CCU和用於根據該標準協定來管理通訊的一控制器。
如請求項7所述之CCU，其中該電狀態包含根據一標準協定來建立一鏈路所需的電力狀態資訊，其中該鏈路是在兩個裝置之間的一非接觸式連結的一部份，其中每個裝置包含一CCU和用於根據該標準協定來管理通訊的一控制器。
如請求項7所述之CCU，其中該電狀態包含終端電阻、驅動強度、狀態、設置及驅動類型中之至少一者。
一種用於在第一電路系統與第二電路系統之間建立一非接觸式通訊鏈路的非接觸式通訊單元(CCU)，其中該第一電路系統和該第二電路系統經設計以藉由在固定的時序約束內通訊一電訊號狀態之序列來建立一實體通訊鏈路，而該等固定的時序約束管理該實體通訊鏈路的建立，該CCU包含：複數個接觸；一傳感器；及電路系統，該電路系統耦合於該等接觸及該傳感器且可操作以：接收用於建立該實體通訊鏈路而由該第二電路系統提供而指示出電訊號傳遞狀態的一非接觸式訊號；基於由該第二電路系統提供而指示出電訊號傳遞狀態的該接收的非接觸式訊號，來複製該等電訊號傳遞狀態；及提供在該等接觸中之至少一者上的該等複製的訊號傳遞狀態，以便將由該第二電路系統提供的該等電訊號傳遞狀態提供給該第一電路系統，以使得在該第一電路系統與該第二電路系統之間建立該實體通訊鏈路的要求得到滿足，即使該第一電路系統和該第二電路系統沒有經由一實體介面連結。
如請求項12所述之CCU，其中該電訊號傳遞狀態包含資料傳送要求。
如請求項12所述之CCU，其中該電訊號傳遞狀態包含根據一標準協定來建立一鏈路所需的列舉狀態。
一種用於在一第一裝置與一第二裝置之間仿真一實體連結的方法，該第一裝置和該第二裝置是經由一非接觸式通訊耦合來通訊資料，該方法是在包含一收發器和一控制器的該第一裝置中實施，該方法包含以下步驟：決定至少一個訊號線的一電狀態，其中在該至少一個訊號線上進行的資料是將被非接觸式地傳送的資料，且其中該至少一個訊號線耦合於該控制器，該控制器預期至少一個訊號線的該電狀態會符合針對一基於標準協定而指定的參數，該基於標準協定是設計用於在一實體鏈路上通訊資料；及非接觸式地傳送指示出該決定的電狀態的一電磁(EM)訊號，其中指示出該決定的電狀態的該EM訊號使得該第二裝置能修改該第二裝置的訊號線中之至少一者以符合針對該基於標準協定而指定的參數。
如請求項15所述之方法，其中針對一基於標準協定而指定的該等參數包含速度特性和終端特性。
如請求項15所述之方法，其中該決定的電狀態是一種在該至少一個訊號線上而由該控制器傳送的電特性，該電特性必須由與該第二裝置有關的一收發器複製，以便耦合於該第二裝置的該收發器的一控制器接收該複製的電特性。
如請求項15所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該至少一個訊號線上從該控制器接收一電特性之序列；其中該決定之步驟包含決定每個接收的電特性的該電狀態；及其中該非接觸地傳送的步驟包含非接觸地傳送指示出每個接收的電特性的一電磁(EM)訊號。