TWI663773B - 用於波導之導電性包覆 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種允許器件判定其定向之波導結構。該波導可由一介電芯及一包覆形成。該介電芯可由以毫米波頻率及更高頻率傳導無線電波的一實心介電材料形成。該包覆可囊封該芯，且可包括至少兩個導電性部分。每一導電性部分可環繞不足該整個芯而安置。該等導電性部分允許電信號在兩個器件之間流動以判定該波導之一定向。

Description

用於波導之導電性包覆 相關申請案之交叉參考

本申請案主張2015年8月24日申請之名為「用於波導之導電性包覆(Conductive Cladding For Waveguides)」的美國非臨時申請案第14/834,039號的優先權權益，該案之揭示內容出於所有目的以全文引用的方式併入本文中。

現代行動器件(諸如智慧型電話、智慧型手錶、平板電腦、膝上型電腦及類似者)將偶爾連接至另一器件。舉例而言，智慧型電話可連接至電腦以接收及/或發送資料。類似地，智慧型手錶可連接至銜接台以接收及/或發送資料。配件可用於將器件彼此連接。舉例而言，纜線可用以將智慧型手機連接至電腦。

當前，含有導電線之纜線通常用於資料傳輸。此等纜線藉由允許電壓經由導電線以預定頻率施加而傳輸資料。然而，歸因於導電材料的限制(諸如導電材料之電阻)，可經由導電線傳送資料用的最大頻率可受到限制。此外，利用導電線傳輸資料需要在接收側使用插孔，接收側常常可產生濕氣及/或碎片可進入其中之開口。利用導電線亦可遭受可妨礙信號傳輸的傳播高頻信號之導線之間的電容耦合。為避免電容耦合，屏蔽解決方案可經實施以屏蔽信號線；然而，此等屏蔽解決方案在大小方面可能體積巨大。

克服此等限制之一種方式為利用用於發送波(例如，用於資料傳 輸之電磁波)的波導而非利用導電線。波導為使得波信號能夠以最小能量耗損傳播的結構。波導特別適用於傳輸通常不能夠在大氣中有效傳輸的波。作為實例，容易在大氣中分散的甚高頻波(例如，毫米波)可含於波導內以防止所傳輸信號分散。藉由實現毫米波傳輸，可達成以實質上高於導電線之頻率的頻率(例如，數十或甚至數百吉赫(GHz))執行的傳輸。

然而，為了利用波導成功傳輸，自發送器件傳輸的毫米波之定向需要匹配接收器件中之波導的定向。亦即，發送器件之波導的定向應匹配接收器件中之波導的定向。若波導之定向不同，則藉由接收器件接收之傳輸信號可被錯誤地解譯。對此等波導之改良係所要的。

實施例提供用於判定波導定向的經改良之器件及方法。作為實例，波導可由藉由包覆囊封的芯形成。芯可為以毫米波頻率及更高頻率傳導無線電波的實心介電材料。包覆可包括其中電信號可經發送用於判定波導之定向的導電性部分。判定波導之定向對於資料傳送係重要的，此係由於成功的資料傳輸可高度取決於波之定向。在波導包覆中具有導電性部分允許當波導在任一定向中配對時資料經由芯成功地傳輸。

在一些實施例中，波導由藉由包覆囊封之介電芯形成。芯可由以毫米波頻率及更高頻率傳導無線電波的介電材料形成，且包覆可包括至少兩個導電性部分。每一導電性部分可環繞不足整個芯而安置。導電性部分可使得器件能夠彼此通信從而以正確定向恰當地傳輸資料。

包覆可進一步包括安置於鄰近導電性部分之間的絕緣部分，每一絕緣部分可將鄰近導電性部分彼此電隔離。每一導電性部分可直接鄰近於芯而安置。在一些實施例中，介電芯可為以毫米波頻率及更高 頻率傳導無線電波的實心芯。在特定實施例中，第一導電性部分之不足整個區域與第二導電性部分之不足整個區域重疊。絕緣部分可具有類似於至少兩個導電性部分之介電常數的介電常數。絕緣部分可具有不同於介電芯之介電常數的介電常數。介電芯可由塑膠形成。在一些實施例中，絕緣部分可由塗佈有非導電材料之導電材料形成。導電性部分中之至少一者可經組態以提供電力。介電芯可為矩形。波導可進一步包括經組態以優先附接至對應磁性插孔以在預定位置中定向波導的磁性對準結構。在一些實施例中，波導可進一步包括耦接至芯及至少兩個導電性部分的處理器。

在某些實施例中，波導系統可包括具有藉由包覆囊封之介電芯的波導。包覆可包括藉由絕緣部分而彼此電隔離的至少兩個導電性部分。波導系統可進一步包括經組態以與波導相互作用的處理器，及耦接至處理器之至少一個天線。天線可經組態以經由波導之介電芯發送資料。波導系統可進一步包括對應於至少一個天線之至少一個感測器。感測器可耦接至處理器且經組態以與波導包覆之至少兩個導電性部分耦接以判定介電芯之定向。

每一天線可安置於獨立微晶片上。在一些實施例中，每一天線可安置於同一微晶片上。至少一個感測器可經組態以偵測來自波導包覆之磁場。

在一些實施例中，判定波導定向之方法包括當傳輸波導與接收波導配對時，藉由至少一個感測器接收經由傳輸波導之包覆發送的電信號。方法可包括判定至少一個感測器之位置。在實施例中，方法可進一步包括藉由參考至少一個感測器之位置而判定傳輸波導之定向。

電信號可經由傳輸波導之包覆的導電性部分發送。方法可進一步包括經由傳輸波導之包覆發送指示傳輸波導相對於接收波導之定向的第二電信號，及經由接收波導之芯來接收傳輸波。

可參考以下詳細描述及隨附圖式來獲得對本發明之實施例之性質及優勢的較佳理解。

100‧‧‧纜線

101‧‧‧波導

102‧‧‧波導

103‧‧‧包覆

108‧‧‧器件

110‧‧‧第一電子器件

114‧‧‧窗

115‧‧‧導電性部分

116‧‧‧窗

117‧‧‧導電性部分

118‧‧‧區域

120‧‧‧銜接台

200‧‧‧波導

201‧‧‧波導

204‧‧‧實心介電芯

206‧‧‧包覆

208A‧‧‧導電性部分

208B‧‧‧導電性部分

210‧‧‧絕緣部分

211A‧‧‧末端

211B‧‧‧末端

212A‧‧‧末端

212B‧‧‧末端

300‧‧‧波導

304‧‧‧芯

306‧‧‧包覆

308A‧‧‧第一導電性部分

308B‧‧‧第二導電性部分

308C‧‧‧第三導電性部分

308D‧‧‧第四導電性部分

310‧‧‧絕緣部分

400‧‧‧波導

406‧‧‧包覆

408A‧‧‧導電性部分

408B‧‧‧導電性部分

408C‧‧‧導電性部分

408D‧‧‧導電性部分

408E‧‧‧導電性部分

408F‧‧‧導電性部分

408G‧‧‧導電性部分

408H‧‧‧導電性部分

410‧‧‧隔離部分

500‧‧‧接收波導

504‧‧‧芯

508A‧‧‧導電性部分

508B‧‧‧導電性部分

510‧‧‧傳輸波導

514‧‧‧芯

518A‧‧‧導電性部分

518B‧‧‧導電性部分

520‧‧‧傳輸波

522‧‧‧傳輸波

600‧‧‧波導

608A‧‧‧導電性部分

608B‧‧‧導電性部分

610‧‧‧波導

618A‧‧‧導電性部分

618B‧‧‧導電性部分

620‧‧‧傳輸波

622‧‧‧傳輸波

700‧‧‧接收波導

708A‧‧‧第一導電性部分

708B‧‧‧第二導電性部分

709A‧‧‧第一磁體

709B‧‧‧第二磁體

710‧‧‧傳輸波導

718A‧‧‧第一導電性部分

718B‧‧‧第二導電性部分

719A‧‧‧第一磁體

719B‧‧‧第二磁體

800‧‧‧接收波導

808A‧‧‧導電性部分

808B‧‧‧導電性部分

808C‧‧‧導電性部分

808D‧‧‧導電性部分

808E‧‧‧導電性部分

808F‧‧‧導電性部分

808G‧‧‧導電性部分

808H‧‧‧導電性部分

809A‧‧‧磁體

809B‧‧‧磁體

809C‧‧‧磁體

809D‧‧‧磁體

809E‧‧‧磁體

809F‧‧‧磁體

809G‧‧‧磁體

809H‧‧‧磁體

810‧‧‧傳輸波導

818A‧‧‧導電性部分

818B‧‧‧導電性部分

818C‧‧‧導電性部分

818D‧‧‧導電性部分

818E‧‧‧導電性部分

818F‧‧‧導電性部分

818G‧‧‧導電性部分

818H‧‧‧導電性部分

819A‧‧‧磁體

819B‧‧‧磁體

819C‧‧‧磁體

819D‧‧‧磁體

819E‧‧‧磁體

819F‧‧‧磁體

819G‧‧‧磁體

819H‧‧‧磁體

900‧‧‧波導系統

901‧‧‧波導系統

902‧‧‧處理器

908‧‧‧天線

908-1‧‧‧天線

908-N‧‧‧天線

912-1‧‧‧觸點/感測器

912-N‧‧‧觸點/感測器

914‧‧‧波導

916‧‧‧傳輸波

918‧‧‧電信號

920‧‧‧窗

922‧‧‧芯

924‧‧‧包覆

1002‧‧‧區塊

1004‧‧‧區塊

1006‧‧‧區塊

1102‧‧‧區塊

1104‧‧‧區塊

1106‧‧‧區塊

T‧‧‧厚度

W‧‧‧寬度

圖1A為根據本發明之實施例的與器件配對之波導的簡化圖。

圖1B為根據本發明之實施例的具有與器件配對之嵌入波導的銜接台之簡化圖。

圖2A為根據本發明之實施例的矩形波導的截面圖之簡化圖。

圖2B為根據本發明之實施例的矩形波導之截面圖的簡化圖。

圖2C為根據本發明之實施例的具有經修改末端之矩形波導的截面圖之簡化圖。

圖3為根據本發明之實施例的具有用於判定波導定向之兩個以上導電性部分的矩形波導之截面圖之簡化圖。

圖4為根據本發明之實施例的圓形波導之截面圖之簡化圖。

圖5A為根據本發明之實施例的說明矩形波導至波導介面之匹配定向的簡化圖。

圖5B為根據本發明之實施例的說明矩形波導至波導介面之偏移定向的簡化圖。

圖6A為根據本發明之實施例的說明圓形波導至波導介面之匹配定向的簡化圖。

圖6B為根據本發明之實施例的說明圓形波導至波導介面之偏移定向的簡化圖。

圖7為根據本發明之實施例的具有磁體之矩形波導之介面的簡化圖。

圖8為根據本發明之實施例的具有磁體之圓形波導之介面的簡化圖。

圖9A為說明根據本發明之實施例的波導系統之方塊圖。

圖9B為說明根據本發明之實施例的波導系統之方塊圖。

圖10為說明根據本發明之實施例的判定波導定向之方法的流程圖。

圖11為說明根據本發明之實施例的判定波導定向之方法的流程圖。

實施例描述具有介電芯及環繞介電芯之至少一部分的導電性包覆之波導。芯可由以毫米波頻率及更高頻率傳導無線電波的實心介電材料形成。包覆可包括導電性部分，出於判定波導定向之目的，電信號可經由該等導電性部分而發送。舉例而言，如圖1A中所示，為纜線100之部分的波導102可用以在第一電子器件110與第二電子器件(未圖示)之間傳輸資料。纜線100可在彼此旋轉180度之至少兩個不同定向中連接在第一器件與第二器件之間。為了經由波102傳輸的資料待被恰當地解譯，器件110可需要判定兩個定向波導102中之哪一者已連接至其中。為此，波導102可具有包覆103。包覆103可囊封芯(未圖示)且可包括導電性部分115及117。

如本文中將描述，電信號可經由導電性部分115及117發送以判定波導之定向。在實施例中，若判定波導102之定向偏移180度，則經由芯發送之傳輸波可例如藉由改變傳輸波之相位而得到相應地補償，從而導致匹配定向。此允許波導102耦接至器件110而不必知道其定向，藉此增加使用者友好性及增強使用者體驗。

儘管圖1A將波導102說明為獨立纜線，但實施例不意欲限於此等實施。舉例而言，如圖1B中所示，具有導電性包覆之波導101可嵌入於銜接台120中。感測器或包覆之導電性部分可暴露於環繞窗116之區域118中。為將器件108耦接至銜接台120，器件108可僅置放於銜接台120之各別區域上，以使得器件108之窗114與窗116對準。窗114及窗 116可為射頻(RF)可透射窗，經由波導101之介電芯傳輸的傳輸波能夠傳播通過該等窗。類似於纜線100，銜接台120中之嵌入波導的導電性包覆可用以判定其相對於器件108之窗114的定向。

I. 具有導電性包覆之波導

圖2A至圖2C說明根據本發明之實施例的具有導電性包覆之例示性波導之截面圖。特定言之，圖2A及圖2B說明以不同配置具有兩個導電性區域的波導之截面圖。圖2C說明具有兩個以上導電性區域的波導之截面圖。

參看圖2A，波導200包括安置於波導200之中心處的實心介電芯204。芯204可為波導200之區域，傳輸波(例如，電磁波)可在該區域內傳播。在實施例中，芯204可具有呈任何幾何形狀形式之截面輪廓。舉例而言，芯204可為矩形、圓形、橢圓形、方形及類似形狀。在某些實施例中，芯204根據在其內部傳播的傳輸波之性質而成形。作為實例，芯204可成形為矩形以用於傳輸高頻毫米波。高頻毫米波可具有1至10毫米之波長且可以數十GHz(例如，40至90GHz)之頻率傳輸。能傳導波傳播之任何合適材料可用以形成芯204，諸如(但不限於)塑膠及玻璃。在實施例中，芯204由擠出塑膠形成。

芯204可藉由包覆206囊封。包覆206可包括導電性部分208。在一些實施例中，包覆206包括兩個導電性部分：第一導電性部分208A及第二導電性部分208B。每一導電性部分可直接鄰近於芯204而安置。導電性部分208A及208B可用以判定波導200之定向，如本文所論述。可基於在波導配對時(亦即，在芯204與接收芯對準以實現資料傳輸)時可能出現的不同定向之數目來判定出於判定波導定向之目的而使用的導電性部分之數目。舉例而言，當波導200具有矩形截面(其中截面之寬度(W)不同於厚度(T))時，僅兩個定向可在配對時出現：0度，或180度。因此，波導200可經結構化以具有兩個導電性部分 208A及208B。對於具有兩個以上定向之波導，則兩個以上導電性部分可用於判定波導定向，如本文中將進一步論述。

導電性部分208A及208B可分別具有實質上垂直於芯204之鄰近表面的末端211A及211B。另外，導電性部分208可圍繞芯204對稱地置放。舉例而言，如圖2A中所示，部分208A及208B圍繞芯204對稱地置放，以使得部分208A及208B環繞包覆206相等地間隔開。在實施例中，部分208A為部分208B跨波導200之垂直中心的鏡像。另外，每一導電性部分可符合芯204之至少一部分。在此等實施例中，每一導電性部分208A及208B可包裹芯204之兩個拐角，以使得每一導電性部分看起來為在其側面上鑲尖的字母「u」。儘管圖2A說明經配置為跨波導200之垂直中心的鏡像的部分208A及208B，但實施例不如此受限制。舉例而言，部分208A及208B可經配置為跨波導201之水平中心的鏡像，如圖2B中所說明。應瞭解，導電性部分208A及208B圍繞芯204之任何對稱配置符合本發明之精神及範疇。然而，導電性部分208A及208B之數目可變化，如本文中將進一步論述。

導電性部分208A及208B可藉由器件利用以判定波導200之定向。因此，重要的是經由導電性部分208A及208B發送的電信號不受干擾。相應地，在實施例中，絕緣部分210可安置於導電性部分208A與導電性部分208B之間。絕緣部分210可藉由將導電性部分208A及208B彼此電隔離而防止導電性部分208A及208B之間的短接。絕緣部分210可作為包覆206之一部分而包括。

包覆206可有助於在芯204內含有傳輸波。因此，對於包覆206而言，用將波反射回至芯204中的材料來建構可係有益的。為達成此功能性，包覆206可由具有不同於形成芯204之材料之介電常數的介電常數的材料形成。舉例而言，包覆206可具有小於芯204之介電常數。

應注意，如本文中前述，導電性部分208A及208B允許呈電壓及/ 或電流形式之電信號經由波導200施加，同時絕緣部分210將導電性部分208A及208B彼此電隔離。因此，雖然該等部分之介電常數可為類似的，但其電學性質可能不同。因此，導電性區域208A及208B可由金屬形成，而絕緣部分210由陽極化金屬形成。舉例而言，導電性部分208A及208B可由銅形成，且絕緣部分210可由陽極化鋁形成。替代地，在一些實施例中，導電性區域208A及208B可由金屬形成，而絕緣部分210可由塗佈有厚氧化物層之金屬形成。作為實例，導電性區域208A及208B可由銅形成，而絕緣部分210由鈦或塗佈有厚氧化物層之鈦合金形成。

圖2C說明導電性部分208A及208B具有修改之末端212A及212B的替代包覆組態。修改末端212A及212B可漸縮且彼此重疊，以使得垂直於芯204之表面繪製的假想線與末端212A及212B兩者交叉。在此等實施例中，絕緣部分210不需要由將波反射回至芯204中的材料形成。此係由於修改末端212A及212B的重疊配置可已使得波非常難以洩漏出芯204。因此，絕緣部分210可不需要由具有類似於導電性部分208A及208B之介電常數的介電常數的材料形成。確切而言，絕緣部分210可由具有不同於導電性部分208A及208B之介電常數的絕緣材料形成。舉例而言，絕緣部分210可由非導電性塑膠形成，而導電性部分208A及208B由銅形成且芯204由擠出塑膠形成。在實施例中，導電性部分208A之僅一部分與導電性部分208B之一部分重疊。重疊導電性部分可實施於下文中論述之任何實施例中。

在實施例中，導電性部分208A及208B可遮蓋芯204之大部分表面積。舉例而言，導電性區域208可遮蓋芯204的至少75%表面積。在實施例中，導電性區域208可遮蓋芯204之90%表面積。

應瞭解，不同結構(例如，導電性部分208A及208B，以及絕緣部分210)可為彼此附接的獨立結構。舉例而言，該等結構可使用黏著劑 或固化處理而彼此黏著，或使用扣件以機械方式彼此附接。替代地，不同結構可為一個單體結構之所有部分。在此等情況下，導電性部分208A及208B以及絕緣部分210可藉由改變該單體結構而形成。作為實例，該單體結構之對應部分可經處理(例如，藉由化學處理及/或摻雜)以獲取如本文所論述之所要特性。

波導200之大小可為適合於波傳輸的任何大小。舉例而言，波導200可具有適合於傳輸毫米波之厚度T及寬度W。厚度T可為傳輸波之波長的大致一半。另外，寬度W可取決於芯204之介電常數。在一些實施例中，波導200可具有範圍在0.15毫米與0.5毫米之間的厚度T，及範圍在2毫米與6毫米之間的寬度W。在某些實施例中，波導200具有0.25毫米之厚度T及4毫米之寬度W。

圖2A至圖2C中所說明之實施例具有兩個導電性部分。然而，實施例不限於此等組態。舉例而言，其他實施例中之包覆可具有兩個以上導電性部分。

A. 兩個以上導電性部分

圖3說明具有四個導電性部分之波導300：第一導電性部分308A、第二導電性部分308B、第三導電性部分308C及第四導電性部分308D。絕緣部分310可安置於導電性部分308A至308D之間以將導電性部分308A至308D彼此電隔離且防止該等導電性部分之間的電短路。在波導300為矩形的條件下，四個導電性部分中之兩個可用於判定波導300之定向。如關於圖2A所論述，用於判定波導之定向的導電性部分係圍繞芯對稱地配置。因此，用於判定定向之兩個導電性部分可為308A及308B，或308C及308D。未用於判定波導300之定向的導電性部分可用於各種其他目的。舉例而言，若308A及308B用於判定定向，則導電性部分308C及308D可用於提供電力。

傳輸波通常不可在器件之間發送電力。經由波導之介電芯行進 的波主要傳輸資料。為了供應電力，本發明之一些實施例經由環繞介電芯的允許經由電流傳輸電力的導電材料供應電力。在一些實施例中，包覆306可用於藉由利用導電性部分308C及308D用於供應電流至連接器件而提供電力。這樣而言，出於資料傳送及器件充電/供電之目的，僅需要一個纜線及/或連接，藉此增加簡單性/使用者友好性，且減少成本。

在一些實施例中，未用於判定定向的導電性部分(例如，308C及308D)可用於以低速率(亦即，以低於波(例如，毫米波)之頻率的頻率)傳輸經由芯304發送的資料。經由芯304傳輸呈高頻毫米波形式之資料，儘管特別適用於傳輸大資料量，但可消耗大量電力。然而，器件之每日使用可不需要一直傳送大量資料(諸如當器件標識符、同步命令、交握信號等自器件發送/發送至器件時)。因此，利用高頻毫米波用於所有傳輸而不考慮傳送的資料量可浪費電力。相應地，可能需要經由需要較少電力之傳輸方法發送較低量之資料。在實施例中，導電性部分308C及308D可用於此等目的。特定言之，導電性部分308C及308D可用作用於以比芯304之頻率低的頻率來傳輸資料的導電線。這樣而言，波導300可藉由選擇性地針對大資料量(例如，大於臨限量之資料量)利用高頻資料傳送及針對較小資料量利用低頻資料傳送而節省電力。

用以形成絕緣部分310及導電性部分308A至308D之材料可為本文中關於圖2A至圖2C所論述之相同材料。

在其他實施例中，用於判定波導定向之導電性部分亦可用於提供電力及/或以低速率傳輸資料。舉例而言，圖2A至圖2C中所論述之波導200的導電性部分208A及208B可用於判定波導定向、提供電力以及以低速率傳輸資料。在此等實施例中，具有兩個導電性部分之單一波導可用以提供多個功能性。

B. 圓形結構

圖2A至圖2C及圖3說明矩形波導；然而，如本文中所提到，波導不必為矩形，而可具有任何幾何形狀，諸如圓形、橢圓形、三角形、方形等。圖4說明根據本發明之實施例的圓形波導400。

波導400由藉由包覆406囊封之實心介電芯404形成。包覆406包括一系列導電性部分408A至408H及安置於鄰近導電性部分408A至408H之間的隔離部分410。導電性部分408A至408H及隔離部分410之目的、配置及材料組合物可類似於本文中已論述之波導的對應部分。在實施例中，額外導電性部分可出於除判定定向以外之目的(諸如提供電力及低頻資料傳輸)而包括於包覆406中，如本文中關於圖3所論述。

與可在兩個不同定向中配對的矩形波導相比，圓形波導經幾何學上結構化，以使得其可在無窮大數目個定向中配對。亦即，環形形狀可以無限數目個角旋轉。因此，為判定圓形波導之定向，較大數目個導電性部分可增加包覆判定圓形波導之定向的能力。舉例而言，圓形包覆可包括至少兩個、較佳至少四個或八個導電性部分，如圖4中所示。當波導配對時，形成波導至波導介面，本文中論述該等介面之細節。

II. 波導至波導介面

波導至波導介面為空間中之點，在該點，兩個波導配對以使得信號可自一個波導傳輸至另一波導中。當配對時，導電性包覆可用以判定波導相對於彼此之定向，以確保經由其各別芯的適當資料傳輸。

圖5A至圖5B及圖6A至圖6B說明用於兩個波導之例示性波導至波導介面。一個波導可正在發射傳輸波且另一波導可正在接收傳輸波。如所說明，為了易於說明及解釋，大量空間存在於兩個波導之間。熟習此項技術者理解，當兩個波導配對時，極小氣隙或無氣隙可存在於 兩個波導之間。另外，即使兩個波導經說明為纜線，但實施例不如此受限制。舉例而言，一個或兩個波導可嵌入於器件內。當波導嵌入時，RF可透射窗(未圖示)可形成於器件上以允許波進入器件中及退出器件外。這樣而言，波可傳輸至嵌入波導中並傳輸出嵌入波導，同時提供氣密密封以防止濕氣及/或碎片進入至器件中。RF可透射窗可安置於圖5A至圖5B及圖6A至圖6B中所說明之兩個波導之間。

在圖5A及圖5B中，根據本發明之實施例說明用於矩形波導之波導至波導介面的不同配對配置。特定言之，圖5A說明兩個波導經配置於相同定向中的對準之波導至波導介面，且圖5B說明兩個波導經配置於不同定向中的未對準之波導至波導介面。

參看圖5A，接收波導500可與傳輸波導510配對。當配對時，波導500之介電芯504可與波導510之介電芯514對準。另外，波導500之導電性部分508A及508B可與波導510之導電性部分518A及518B對準。波導500及510之適當定向可在導電性部分508A及518A彼此配對時達成。對導電性部分508A及518A加陰影以更好地說明其各別位置。由於波導500及510彼此恰當地定向，因此自芯514發送至芯504的傳輸波520可由波導500恰當地接收。

然而，若波導500及510未恰當地定向，則傳輸波520可需要取決於定向偏移而改變。圖5B說明此實施例。如所示，導電性部分508A與導電性部分518B配對，且導電性部分508B與導電性部分518A配對。因此，波導500及510之定向可偏移180度，(例如)180度之相位偏移。若未改變，則由波導500接收之傳輸波520將偏移180度，從而導致傳輸失敗或接收錯誤的資料。為補償此偏移，可改變傳輸波520(例如，藉由改變其相位180度)以形成傳輸波522。傳輸波522因此可匹配波導500之定向且被恰當地接收。

在一些實施例中，勝於在偵測到定向之差異時改變傳輸波520， 替代地，改變對傳輸波520之解譯可發生。舉例而言，未改變傳輸波520可在圖5B中被發送。在接收到未改變之傳輸波520後，接收之傳輸波可藉由接收器件偏移180度。

類似操作可針對如圖6A及圖6B中所示之圓形波導執行，圖6A及圖6B展示用於圓形波導的波導至波導介面之不同配對配置。特定言之，圖6A說明兩個波導經配置於相同定向中的對準之波導至波導介面，且圖6B說明兩個波導經配置於不同定向中的未對準之波導至波導介面。

參看圖6A，圓形波導600可與圓形波導610恰當地定向。波導600與波導610之適當定向可在導電性部分608A及618A彼此配對時達成。由於波導600及610彼此恰當地定向，因此可恰當地接收經由介電芯514發送的傳輸波620。然而，傳輸波620可在波導600及波導610以不同定向配對時改變，如圖6B中所示。

在圖6B中，導電性部分608A與導電性部分618B配對，且導電性部分608B與導電性部分618A配對。因此，波導600及610之定向可偏移45度，且傳輸波620不可被恰當地接收。為補償此偏移，傳輸波620可經改變以形成傳輸波622。傳輸波622可為傳輸波620之45度偏移，以使得由波導620接收之波的定向經恰當地定向。在某些實施例中，替代發送傳輸波622，可改為發送未改變之傳輸波620，且隨後藉由接收器件來解譯對應偏移。

45度之偏移可基於導電性部分之數目而判定。如圖6B中所示，存在八個導電性部分(亦參看圖4)。由於存在八個導電性部分，因此存在可配置的八個獨特定向。因此，在波導600及610之圓形結構情況下，360度除以8，藉此導致每一定向之間的45度之偏移增量。類似計算可應用於具有更多或更少導電性部分的配置。

較大數目個導電性部分由於較高取樣大小而導致波導之間的更 準確對準。然而，較大數目個導電性部分可導致較高數目個偏移增量。具有大量偏移增量增加器件複雜度，此係由於接收器件及/或傳輸器件可需要經組態以能夠根據不同偏移增量來改變接收之或傳輸之波。在某一點，具有某一數目個導電性部分之成本可比藉由具有更準確對準達成的益處更重要。在實施例中，具有大於12個導電性部分之波導可為成本過高的。

A. 判定波導定向

在實施例中，判定波導之定向可藉由經由包覆之導電性部分發送電信號而執行。電信號可與傳輸波導之定向對應。舉例而言，在矩形波導實施中，第一電信號可與波導之左側面對應，且不同於第一電信號之第二電信號可與波導之右側面對應。因此，不同電信號之配置可指示傳輸波導之定向。

電信號可在與傳輸波導配對時由接收波導接收。接收波導之導電性部分可直接經由電觸點或間接地自獨立感測器接收電信號。另外，各種形式之電信號可用於判定波導定向。本文中論述此等組態之細節。

B. 電信號及對應偵測技術

各種電信號及偵測技術可由器件利用以判定波導定向。電信號及對應偵測技術的類型可經選擇以彼此補充。這樣而言，偵測技術可經組態以充分偵測電信號。若該兩者未經選擇以彼此補充，則發射之電信號可不被偵測，且器件將不能夠判定波導定向。

1. 電壓/電流感測器

一類型的偵測技術包括利用電壓/電流感測器。在實施例中，電壓/電流感測器可為能夠與外部連接直接接觸的感測器。舉例而言，電壓/電流感測器可為電觸點。觸點可於波導或器件之末端處暴露，以使得外部連接(例如，另一波導之暴露觸點)可耦接至其。用於偵測 電信號的觸點之數目可基於波導之導電性部分之數目而選擇。亦即，可達成導電性部分與觸點之一對一比率。舉例而言，若接收波導及傳輸波導各自具有八個導電性部分，則可利用八個觸點。觸點可為波導包覆的導電性部分之一部分，或耦接至波導包覆之各別導電性部分的獨立導電襯墊。

利用電壓/電流觸點可為在熟悉結構及易於製造的情況下偵測電信號的簡單方式。因此，利用電壓/電流觸點可藉由降低製造複雜性而節省成本。

2.電磁感測器

另一類型的偵測技術包括利用電磁感測器。一或多個電磁感測器可耦接至接收波導包覆之導電性部分。在一些實施例中，一或多個電磁感測器可耦接至接收器件中之處理器。電磁感測器可定位於接收波導之末端處，以使得自傳輸波導包覆之導電性部分傳輸的電信號可被接收。

在實施例中，電磁感測器可為經組態以偵測磁場的任何類型之感測器，諸如Holofax感測器。在此等情況下，傳輸波導包覆之導電性部分可產生某些頻率之磁場。每一導電性部分可產生不同頻率的磁場，以使得每一導電性部分可與傳輸波導包覆中之其他導電性部分區別。各別電磁感測器可偵測來自傳輸波導包覆之對應導電性部分的不同磁場且判定傳輸波導包覆之定向。

3. 電容感測器

在一些實施例中，電容感測器可為用於偵測諸如電容耦合中之電荷的電感測器。傳輸波導包覆之導電性部分可含有不同量之電荷。因此，當配對時，各別電容感測器可偵測不同電荷且判定傳輸波導之定向。

本文中所論述之此等實施例允許器件判定波導之定向。然而， 在一些實施例中，波導之定向可不需要被判定以建立成功的資料傳輸。實際上，波導可包括用以輔助波導在一或多個定向中彼此對準的對準機制。

C. 磁性對準

圖7及圖8說明根據本發明之實施例的波導介面可包括用於對準及連接目的之磁體的例示性實施例。特定言之，圖7說明具有磁體的接收及傳輸矩形波導之介接末端的截面圖，且圖8說明具有磁體的接收及傳輸圓形波導之介接末端的截面圖。

如圖7中所示，接收波導700及傳輸波導710各自具有至少一個磁體709。舉例而言，接收波導700可具有兩個磁體：第一磁體709A及第二磁體709B。兩個磁體可定位於環繞導電性部分之任何合適位置。作為實例，第一磁體709A可鄰近於第一導電性部分708A而定位，且第二磁體709B可鄰近於第二導電性部分708B而定位。類似地，傳輸波導710可具有兩個磁體：第一磁體719A及第二磁體719B。第一磁體719A可鄰近於第一導電性部分718A而定位，且第二磁體719B可鄰近於第二導電性部分718B而定位。

在實施例中，磁體709A、709B、719A及719B可經組態而將接收波導700附接至傳輸波導710。此可特別適用於配對介面為沒有用以將波導700與710彼此對準之凹陷或結構特徵之平坦表面的實施。在此等實施例中，磁體709A及709B可經組態以吸引磁體719A及719B兩者，且反之亦然。

在其他實施例中，磁體709A、709B、719A及719B可經組態以將接收波導700及傳輸波導710配置至特定定向中。舉例而言，該等磁體可經配置以使得導電性部分708A可僅與對應導電性部分718A對準。在此等實施例中，僅磁體709A及719A彼此吸引，且磁體709B及719B彼此吸引。若波導經定向以使得導電性部分708A與導電性部分718B 對準，則磁體709A及719A與磁體709B及719B可彼此排斥。

儘管圖7說明鄰近於波導700之左側面及右側面安置的磁體709A及709B，但實施例不如此受限制。舉例而言，磁體709A及709B可鄰近於波導700之頂部側及底部側而安置。應瞭解，適合於附接且定向波導700至波導710的磁體709A及709B之任何配置在本文中預見在本發明之精神及範疇內。

參看圖8，接收波導800及傳輸波導810各自具有至少一個磁體809。舉例而言，接收波導800及傳輸波導810可各自分別具有八個磁體809A至809H及819A至819H。該等磁體可定位於環繞導電性部分之任何合適位置。作為實例，每一磁體可如圖8中所示鄰近於各別導電性部分而定位。

在實施例中，磁體809及819可經組態以有助於將接收波導800附接至傳輸波導810。此可特別適用於給定其無限數目個配對定向的圓形波導。在圖8中所示的實施例中，磁體809及819可經組態以在八個定向中之一者中鎖定波導。舉例而言，每一磁體809可吸引磁體819中之任一者。因此，波導800及810可在八個定向中之任一者中鎖定。

在其他實施例中，磁體809及819可經組態以有助於將接收波導700及傳輸波導710配置至特定定向中。舉例而言，該等磁體可經配置以使得導電性部分808A可僅與對應導電性部分818A對準。在此等實施例中，磁體809A至809D可吸引磁體819A至809D且排斥磁體819E至819H。另外，磁體809E至809H可吸引磁體819E至819H且排斥磁體819A至819D。這樣而言，波導800及810可僅在一個定向中配對。儘管八個磁體經展示以達成此功能性，但可使用更多或更少磁體。舉例而言，兩個磁體可用於在一個特定定向中附接圓形波導。

圖7及圖8中所說明的波導之介面可在結構上固定至各別器件，或獨立地可自各別器件旋轉。舉例而言，結構上固定之波導介面可為 波導介面經設計為器件之表面上之窗的組態。窗整合至器件中且不可獨立於器件而移動。另一方面，可旋轉介面可為波導介面為附接及電耦接至各別器件的機械裝置之部分的組態。該機械裝置可能夠獨立於器件自身而旋轉，以使得器件不必旋轉以供波導介面在配對時使自身定向至另一波導介面。波導介面可電耦接至各別波導，以使得在波導之間行進的信號及波仍傳輸至各別器件。

任何合適的附接技術可用於鄰近於圖7及圖8之波導介面而定位磁體。舉例而言，磁體可經由黏著劑或機械扣件附接至波導介面。替代地，磁體可形成為包覆之部分。作為實例，磁體可在製造期間封入各別包覆中。

III 波導系統

圖9說明根據本發明之實施例的例示性波導系統900。特定言之，圖9A說明具有能夠在不同相位發射波之一個天線的例示性波導系統900，且圖9B說明具有多個天線(其中每一天線經組態以在不同相位發射波)的例示性波導系統901。波導系統900及901可實施於電子器件中。電子器件可為能夠接收及/或發送資料之任何合適器件。舉例而言，其中實施波導系統900及901的電子器件可為含有計算系統的器件(諸如，智慧型手機、音樂播放器、平板電腦、膝上型電腦、桌上型電腦、伺服器電腦及類似者)或配件(諸如，銜接台、高清晰度(HD)攝影機/攝錄影機、揚聲器、監視器、投影儀及類似者)。

參看圖9A，波導系統900包括處理器902。處理器902可為用於執行與波導操作有關之功能的獨立處理器，或用於執行除與波導操作有關之彼等功能以外的多種功能的較大處理器之一部分。舉例而言，處理器902可為微控制器、場可程式化邏輯陣列(FPGA)、特殊應用積體電路(ASIC)及類似者。

處理器902可耦接至天線908。天線908可為獨立微晶片或處理器 902之一部分。在實施例中，天線908可為可輸出高頻率之傳輸波916(例如，具有1至10毫米波長及頻率為60至90GHz之毫米波)的天線。傳輸波916(例如，電磁波)可經由波導914輸出而經由窗920到達另一器件。特定言之，傳輸波916可經由波導914之芯922輸出。相應地，處理器902可經組態以與波導914相互作用。在實施例中，窗920為RF可透射窗，傳輸波916可經由該RF可透射窗自天線908傳播至電子器件外部。在實施例中，天線908可能夠在不同相位發射電磁波以補償波導定向中之任何偏移。舉例而言，在具有矩形波導914之波導系統900中，天線908可經組態而以輸出0度偏移之傳輸波916及180度偏移之傳輸波916。

在其他實施例中，一個以上天線908可用於波導系統中，諸如圖9B中所說明之波導系統901。如圖9B中所示，範圍介於天線908-1至908-N之N數目個天線可包括於波導系統901中。每一天線908可經組態以在與其他天線908不同之相位輸出單一波。舉例而言，在具有矩形波導914之波導系統901中，可利用兩個天線908-1及908-2。天線908-1可輸出0度偏移之波且天線908-2可輸出相同波，但具有180度偏移。每一天線908-1至908-N可位於同一微晶片上，或各自可位於不同微晶片上。處理器902可判定傳輸波916是否以一偏移輸出。此判定可取決於波導914是否關於另一波導(未圖示，但具有與系統900相同(若不相同，則基本上類似)的系統)恰當地定向。

為了判定波導914是否經恰當地定向，處理器902可耦接至觸點/感測器912，如圖9A中所示。觸點/感測器912可根據本文所論述之實施例發送及/或接收用於判定波導定向的電信號。觸點/感測器912可為暴露之觸點或獨立感測器，諸如用於偵測磁場之感測器。電信號918可經由包覆924中之導電性部分926-1至926-N發射/接收。儘管圖9A說明經組態以自波導914接收信號的觸點/感測器912，但實施例不限於 此等組態。舉例而言，觸點/感測器912可藉由窗920而位於器件之邊緣。因此，觸點/感測器912可直接自窗920接收電信號，而非接收來自波導914之電信號。

在實施例中，呈纜線或嵌入波導形式的配對波導(未圖示)可耦接至窗920。在配對波導呈纜線形式之實施例中，配對波導可僅為有助於遠端系統中之波導與系統900耦接的擴展纜線。配對波導可為器件或配件中之嵌入波導，如本文中前述。芯922及導電性部分926-1至926-N可與外部波導之各別部分對準以用於判定定向及傳輸波。本文中將進一步論述根據本發明之實施例的判定定向之方法。

IV 判定波導定向之方法

圖10為說明根據本發明之實施例的藉由接收器件判定波導之定向的方法之流程圖。接收器件可藉由使各別波導彼此配對而耦接至傳輸器件。舉例而言，接收器件之接收波導可與傳輸器件之傳輸波導配對。

在區塊1002處，可藉由接收波導之至少一個感測器接收經由傳輸波導之包覆發送的電信號。電信號可呈電壓、電流或磁場之形式。電信號之組態可對應於傳輸波導之定向。作為實例，對於僅具有第一及第二導電性部分的傳輸波導，經由第一導電性部分發送的電信號可與第一導電性部分之位置相關聯。

在區塊1004處，接收器件可判定接收電信號之至少一個感測器的位置。在區塊1006處，接收器件接著可藉由參考接收電信號的至少一個感測器之位置而判定傳輸波導之定向。繼續前述實例，接收器件可知曉電信號對應於傳輸波導之第一導電性部分的位置。因此，藉由在特定位置接收到電信號，接收器件可能夠判定傳輸波導之定向。

在實施例中，電信號可為交握信號。在此等實施例中，交握信號可向接收器件指示其應輸出經判定定向至傳輸器件。相應地，接收 器件可經由導電性部分輸出指示偏移量的信號至傳輸器件。因此，傳輸器件現在可瞭解接收波導之定向。

圖11為說明根據本發明之實施例的藉由傳輸器件判定波導之定向的方法之流程圖。接收器件可藉由使各別波導彼此配對而耦接至傳輸器件。舉例而言，接收器件之接收波導可與傳輸器件之傳輸波導配對。

在區塊1102處，可藉由至少一個發射器而經由傳輸波導之導電性部分發送電信號。電信號可由傳輸器件使用以判定波導之定向，或電信號可為自接收器件接收的指示接收波導之定向的資料的交握信號。在電信號由傳輸器件使用以判定波導定向的實施例中，電信號可為電壓及/或電流信號。電信號可由接收波導之感測器接收。

在區塊1104處，傳輸器件可判定接收電信號之感測器的位置。在實施例中，感測器可為對電流變化有回應的感測電路之部分。舉例而言，感測器可為包括電路組件(諸如電阻器)之不完全電路。當施加電流時(亦即，當施加電信號時)，可跨電阻器產生對應電壓。傳輸器件可偵測對應電壓且判定接收電信號的感測器之位置。

類似於關於圖10所論述的實例中之電信號，電阻器位置可與波導定向相關聯。當傳輸器件偵測到電壓時，在區塊1106處，傳輸器件可藉由參考偵測到電壓的位置而判定接收波導之定向。

儘管本發明已關於特定實施例加以描述，但應瞭解，本發明意欲涵蓋在以下申請專利範圍之範疇內的所有修改及等效物。

Claims (20)

1. 一種波導，其包含：一介電芯，其由傳導無線電波之一材料形成；及一包覆，其囊封該介電芯，該包覆包含藉由絕緣部分分離之至少兩個導電性部分，其中每一導電性部分係直接接觸不足該整個芯且環繞不足該整個芯而安置。
2. 如請求項1之波導，其中該包覆進一步包含安置於鄰近導電性部分之間的一絕緣部分，每一絕緣部分將該等鄰近導電性部分彼此電隔離。
3. 如請求項1或2之波導，其中每一導電性部分直接鄰近於該芯而安置。
4. 如請求項1或2之波導，其中該介電芯為以毫米波頻率及更高頻率傳導無線電波的一實心芯。
5. 如請求項1或2之波導，其中一第一導電性部分之不足整個區域與一第二導電性部分之不足一整個區域重疊。
6. 如請求項1或2之波導，其中該等絕緣部分具有類似於該至少兩個導電性部分之一介電常數的一介電常數。
7. 如請求項6之波導，其中該等絕緣部分具有不同於該介電芯之一介電常數的一介電常數。
8. 如請求項1或2之波導，其中該介電芯由一塑膠形成。
9. 如請求項1或2之波導，其中該等絕緣部分由塗佈有一非導電材料之一導電材料形成。
10. 如請求項1或2之波導，其中該等導電性部分中之至少一者經組態以提供電力。
11. 如請求項1或2之波導，其中該介電芯為矩形。
12. 如請求項1或2之波導，其進一步包含經組態以優先附接至一對應磁性插孔以在一預定位置中定向該波導的一磁性對準結構。
13. 如請求項1或2之波導，其進一步包含耦接至該芯及該至少兩個導電性部分的一處理器。
14. 一種波導系統，其包含：一波導，其具有藉由一包覆囊封之一介電芯，該包覆包括藉由絕緣部分而彼此電隔離的至少兩個導電性部分，其中每一導電性部分係直接接觸不足該整個芯且環繞不足該整個芯而安置；一處理器，其經組態以與該波導相互作用；耦接至該處理器之至少一個天線，該至少一個天線經組態以經由該波導之該介電芯發送資料；及至少一個感測器，該至少一個感測器對應於該至少一個天線且耦接至該處理器，該至少一個感測器經組態以與該波導包覆之該至少兩個導電性部分耦接以判定該介電芯之一定向。
15. 如請求項14之波導系統，其中每一天線安置於一獨立微晶片上。
16. 如請求項14或15之波導系統，其中每一天線安置於同一微晶片上。
17. 如請求項14或15之波導系統，其中該至少一個感測器經組態以偵測來自該波導包覆之磁場。
18. 一種用於判定波導定向之方法，其包含：當一傳輸波導與一接收波導配對時，藉由至少一個感測器接收經由該傳輸波導之一包覆發送的一第一電信號，該包覆囊封該傳輸波導之一介電芯，該介電芯由傳導無線電波之一材料形成，且包含藉由絕緣部分分離之至少兩個導電性部分，其中每一導電性部分係直接接觸不足該傳輸波導之該整個芯且環繞不足該傳輸波導之該整個芯而安置；判定該至少一個感測器之一位置；及藉由參考該至少一個感測器之該位置而判定該傳輸波導之一定向。
19. 如請求項18之方法，其中該第一電信號係經由該傳輸波導的該包覆之該等導電性部分之至少一者發送。
20. 如請求項18或19之方法，其進一步包含：經由該傳輸波導之該包覆發送指示該傳輸波導相對於該接收波導之該定向的一第二電信號；及經由該接收波導之一芯來接收傳輸波。