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CN101958733B - 无线电传输系统和电子装置 - Google Patents

无线电传输系统和电子装置 Download PDF

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CN101958733B CN201010225174.XA CN201010225174A CN101958733B CN 101958733 B CN101958733 B CN 101958733B CN 201010225174 A CN201010225174 A CN 201010225174A CN 101958733 B CN101958733 B CN 101958733B
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Abstract

在此公开了无线电传输系统和电子装置。所述无线电传输系统包括:第一电子装置;以及第二电子装置,其具有安装有所述第一电子装置的安装结构,其中,当所述第一电子装置安装在所述第二电子装置的所述安装结构中时,在所述第一电子装置和所述第二电子装置之间形成能够在毫米波段中发送信息的毫米波信号传输线,以及在所述第一电子装置和所述第二电子装置之间,将传输对象信号转换为毫米波信号,然后经由所述毫米波信号传输线发送毫米波信号。

Description

无线电传输系统和电子装置
技术领域
本发明涉及无线电传输系统和电子装置,并且特别地涉及当将一个电子装置安装在另一个电子装置(例如,在主单元侧)时电子装置之间的信号传输机构。
背景技术
例如,可以在一个电子装置被安装在另一个电子装置中的状态下进行信号传输。例如,在主单元侧的电子装置中,可以安装(拆离)包括中央处理单元(CPU)、非易失性存储器件(例如,闪存)等的卡型信息处理装置(以所谓的IC卡为代表)或存储卡(参见,日本专利特开No.2001-195553和2007-299338(在下文中称为专利文献1和2))。在下文中也将作为一个(第一)电子装置的示例的卡型信息处理装置称为“卡型装置”。在下文中也将主单元侧的另一(第二)电子装置简称为电子装置。
在主单元侧的电子装置中安装卡型装置例如提供了如下优点:取出数据、增大存储容量并添加额外功能。
在这种情况下,当在电子装置与卡型装置之间建立电连接时,通过经由现有技术机构中的连接器(电连接部件)在电子装置中安装卡型装置来实现电连接。例如,为了建立到存储卡的电接口连接,向存储卡提供端子部分,并且电子装置配备有槽结构(装配结构的示例)。将存储卡插入到电子装置的槽结构,以便使各端子部分彼此接触。这是通过布线来提供信号接口的构思。顺便提及,槽结构还具有用于固定存储卡的部件的功能。
对于外壳形状以及信号接口(其包括端子部分和槽结构)来说通常存在标准,并且根据标准限定端子部分与槽结构之间的电和机械接口。
例如,专利文献1(第19段,图2到图5)示出了在控制器LSI 21内部提供卡接口21f,并且卡接口21f经由多个信号管脚(与端子部分对应)连接到电子装置。
另外,专利文献2(第42段,图1、3、5等)示出了提供经由传导孔(conductive via)连接到布线图的外部连接端子24(与端子部分对应),所述布线图用于在标准化外壳19的确定位置处与外部装置(对应于电子装置)的连接。
发明内容
然而,通过经由槽结构的端子部分的电接触(即,布线)的电子装置和卡型装置之间的信号传输具有如下问题。
1)通过布线的信号传输的传输速度和传输容量受限。例如,LVDS(低电压差分信号)已知为用于通过布线实现高速信号传输的方法,并且考虑应用LVDS的机构。然而,传输数据的容量和速度的近来的进一步增大涉及诸如功耗的增大、由于反射等引起的信号失真的效应的增大以及乱真辐射的增大之类的问题。例如,在装置内视频信号(包括图像拾取信号)和计算机图像等的信号的高速(实时)传输的情况下,LVDS正接近极限。
2)为了应付增大传输数据的速度的问题,通过增大布线数并由此实现信号并行化,可以降低每条信号线的传输速度。然而,该措施导致输入和输出端子的增加,这导致诸如印刷板和线缆布线的复杂以及半导体芯片尺寸的增大之类的缺点。
3)当使用布线时,布线变为天线,并引起电磁场干扰的问题。为了采取针对该问题的措施,电子装置和卡型装置的配置复杂。当为高速和高容量数据以指定路线布线时,电磁场干扰成为显著的问题。另外,当在卡型装置中使得端子裸露时,存在静电击穿(electrostatic breakdown)的问题。
因此,通过布线的电子装置和卡型装置的信号传输仍然存在待解决的困难。
尽管已经在以上描述了在卡型装置和主单元一侧的电子装置之间使用布线的信号传输的问题,但这些问题不限于与卡型装置有关。对于当在另一个电子装置中安装一个电子装置时在两个电子装置之间使用布线进行信号传输的情况同样如此。
考虑到以上情形,已经做出了本发明。期望提供一种新的机构,其能够在另一个电子装置中安装一个电子装置的状态下进行信号传输的情况下,使得可以进行期望具有高速特性和高容量特性的信号(如,视频信号和计算机图像的信号)的传输而不使用布线,同时解决上述问题1)到3)中至少之一。
在本发明的一种模式中,无线电传输系统由第一电子装置和第二电子装置形成。在第二装置的安装结构中安装第一装置的状态下(或者在两个电子装置以彼此相对短的距离放置的状态下)各电子装置之间,将作为传输对象的信号转换为毫米波信号,然后经由毫米波信号传输线发送毫米波信号。本发明中的“无线电传输”意味着通过毫米波(而非布线)的作为传输对象的信号的传输。
在第一电子装置和第二电子装置的每一个中,放置发送部分和接收部分以便以发送部分与接收部分之间插入的毫米波信号传输线成对组合。两个电子装置之间的信号传输可以是单向(一个方向)信号传输或双向信号传输。
例如,当第一电子装置是发送侧而第二电子装置是接收侧时,在第一电子装置中放置发送部分,而在第二电子装置中放置接收部分。当第二电子装置是发送侧而第一电子装置是接收侧时,在第二电子装置中放置发送部分,而在第一电子装置中放置接收部分。
假设发送部分例如包括:发送侧的信号产生部分(信号转换部分,用于将作为传输对象的电信号转换为毫米波信号),用于使作为传输对象的信号经历信号处理,并产生毫米波信号;以及发送侧的信号耦合部分,用于将由发送侧的信号产生部分产生的毫米波信号耦合到用于发送毫米波信号的传输线(毫米波信号传输线)。发送侧的信号产生部分优选地与用于产生传输对象信号的功能部分集成。
例如,发送侧的信号产生部分具有调制电路。调制电路调制传输对象信号。发送侧的信号产生部分通过对调制电路调制之后的信号进行频率转换来产生毫米波信号。原则上,传输对象信号可以直接转换为毫米波信号。发送侧的信号耦合部分将由发送侧的信号产生部分产生的毫米波信号提供到毫米波信号传输线。
另一方面,假设接收部分例如包括:接收侧的信号耦合部分,用于接收经由毫米波信号传输线发送的毫米波信号;以及接收侧的信号产生部分,用于使由接收侧的信号耦合部分接收到的毫米波信号(输入信号)经历信号处理并产生普通电信号(传输对象信号)(信号转换部分,用于将毫米波信号转换为作为传输对象的电信号)。接收侧的信号产生部分优选地与用于接收传输对象信号的功能部分集成。例如,接收侧的信号产生部分具有解调电路。通过对毫米波信号进行频率转换来产生输出信号。解调电路其后解调输出信号,由此产生传输对象信号。原则上,可以执行从毫米波信号到传输对象信号的直接转换。
即,在第一电子装置和第二电子装置之间提供信号接口时,通过毫米波信号以非接触方式发送(不由布线发送)传输对象信号。优选地,通过使用毫米波信号的通信接口以非接触方式执行至少信号传输(特别地,要求以高速执行的信号传输)。简言之,通过毫米波信号来执行经由第一电子装置与第二电子装置之间的安装结构通过电接触(布线)而执行的信号传输。通过在毫米波段中执行信号传输,可以实现Gbps量级的高速信号传输,限制由毫米波信号覆盖的范围(将在实施例中描述其理由),并获得由于该性质引起的效果。
也可以通过使用毫米波信号的通信接口、以无接触(非接触)方式发送不要求以高速发送的对象。优选地,通过无线电发送要在第一电子装置一侧使用的功率。例如,可以采用电磁感应系统、无线电波接收系统和谐振系统,来用于通过无线电的功率传输。然而,当考虑位置偏移、与现有电路的干扰、效率等时,优选地采用谐振系统(尤其是使用磁场谐振现象的系统)。
在这种情况下,对于每一个信号耦合部分来说,允许第一电子装置和第二电子装置经由毫米波信号传输线发送毫米波信号就足够了。例如,每一个信号耦合部分可以具有天线结构(天线耦合部分),或者可以在不具有天线结构的情况下实现耦合。
“用于发送毫米波信号的毫米波信号传输线”可以是空气(所谓的自由空间),但优选地具有在传输线中限制毫米波信号的同时发送毫米波信号的结构。通过有效地利用该性质,如通过布线那样,毫米波信号传输线的路径可以任意地确定。例如,毫米波信号传输线优选地是由能够进行毫米波信号传输的介质材料形成的毫米波信号传输线(所述传输线将被称为介质传输线或毫米波内介质传输线)或者形成传输线且配备有用于抑制毫米波信号的外部辐射的屏蔽材料的空腔波导管,所述屏蔽材料的内部是空腔的。
顺便提及,在空气(所谓的自由空间)的情况下,每一个信号耦合部分采用天线结构,并通过天线结构在短距离的空间中执行信号传输。另一方面,当由介质材料形成毫米波信号传输线时,每一个信号耦合部分可以采用天线结构,但这不是必须的。
将每一个信号耦合部分和毫米波信号传输线的构造优选地应用于向第二电子装置提供的、安装有第一电子装置的安装结构。例如,根据某些标准,对安装结构的形状、位置等进行标准化。在这种情况下,将每一个信号耦合部分和毫米波信号传输线的构造应用于安装结构的部分,由此确保(保证)了与现有第一电子装置(例如,卡型装置)的兼容性。
根据本发明的一种模式,当在第二电子装置中安装第一电子装置的状态下进行信号传输时,可以实现具有通过布线难以实现的传输速度和传输容量的信号接口。在该情况下,由于不要求如通过布线建立连接的情况下那么多的布线,因此外壳形状和结构并不复杂。另外,由于使用毫米波段,因此可以在不使用布线的情况下进行信号传输,并且在各装置内不会对其他布线产生干扰。
以简单且不昂贵的构造,通过单向或双向的毫米波信号可以构造第一电子装置和第二电子装置之间的信号接口,而不依赖于具有大量端子或信号布线的连接器。
附图说明
图1是从功能配置的方面有助于说明根据第一实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图2A到图2C是有助于说明根据第一实施例的无线电传输系统中信号多路复用的图;
图3是从功能配置的方面有助于说明根据比较示例的信号传输系统中的信号接口的图;
图4A到图4C是有助于说明应用于根据比较示例的信号传输系统的存储卡的概要的图;
图5是从功能配置的方面有助于说明根据第二实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图6是从功能配置的方面有助于说明根据第三实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图7是从功能配置的方面有助于说明根据第四实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图8是从功能配置的方面有助于说明根据第五实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图9A到图9C是有助于说明空分多路复用的充分条件的图;
图10是从功能配置的方面有助于说明根据第六实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图11是从功能配置的方面有助于说明根据第七实施例的无线电传输系统中的信号接口的图;
图12A到图12C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第一示例的图;
图13A到图13C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第二示例的图;
图14A到图14C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第三示例的图;
图15A到图15C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第四示例的图;
图16A到图16C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第五示例的图;
图17A到图17C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第六示例的图;
图18A到图18C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第七示例的图;
图19A到图19C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第八示例的图;以及
图20A到图20C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第九示例的图。
具体实施方式
在下文中将参照附图详细描述本发明的优选实施例。当由实施例区分每一个功能要素时,将用大写英文参考符号(如A、B、C......)来标识每一个功能要素。另外,每一个功能元件可以合适地由要以再分方式区分的参考符号“_@”标识。在不进行任何具体区分的情况下进行描述时,将省略这些参考符号。对于附图同样如此。
将以如下次序进行描述。
1.无线电传输系统:第一实施例(绝缘传输线)
2.无线电传输系统:第二实施例(自由空间传输线)
3.无线电传输系统:第三实施例(绝缘传输线+自由空间传输线)
4.无线电传输系统:第四实施例(同样低速信号的毫米波传输)
5.无线电传输系统:第五实施例(空分多路复用)
6.无线电传输系统:第六实施例(第四实施例+同样电源的无线电传输)
7.无线电传输系统:第七实施例(第五实施例+同样电源的无线电传输)
8.毫米波传输结构:第一示例(绝缘传输线)
9.毫米波传输结构:第二示例(自由空间传输线)
10.毫米波传输结构:第三示例(多个系统的毫米波信号传输线放置在同一板表面上)
11.毫米波传输结构:第四示例(多个系统的毫米波信号传输线放置在不同板表面上)
12.毫米波传输结构:第五示例(以偏移的方式排列天线)
13.毫米波传输结构:第六示例(与现有卡的形状兼容性)
14.毫米波传输结构:第七示例(空腔波导管)
15.毫米波传输结构:第八示例(安装结构的修改示例)
16.毫米波传输结构:第九示例(电子装置的修改示例)
<无线电传输系统:第一实施例>
图1到图4C是有助于说明根据第一实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。图1是从功能配置的方面有助于说明根据第一实施例的无线电传输系统1A中的信号接口的图。图2A到图2C是有助于说明根据第一实施例的无线电传输系统1A中的信号多路复用的图。图3到图4C是有助于说明与根据本实施例的无线电传输系统中的信号接口的比较示例的图。图3是从功能配置的方面有助于说明根据比较示例的信号传输系统1Z中的信号接口的图。图4A到图4C是有助于说明应用于根据比较示例的信号传输系统1Z的存储卡201Z的概要的图。
[功能配置:第一实施例]
如图1所示,配置根据第一实施例的无线电传输系统1A,使得电子装置101A和存储卡201A(作为卡型信息处理装置的示例)经由毫米波信号传输线9彼此耦合,并在毫米波段中执行信号传输。传输对象信号被频率转换为适于宽带传输的毫米波段,然后予以发送。电子装置101A是具有槽(slot)结构的第二电子装置的示例。存储卡201A是第一电子装置的示例。
电子装置101A具有读和写存储卡201A的功能。电子装置101A可以是在适当的电子装置中提供的卡读写装置,或者可以用作与适当的电子装置(如数字记录和再现装置、陆地电视接收机、便携式电话、游戏机和计算机)联合的卡读写装置。另外,电子装置101A可以是当卡读写装置的槽结构和存储卡201A的连接器结构彼此不一致时使用的所谓的转换适配器。
电子装置101A与存储卡201A之间的槽结构4A(安装结构)是用于将存储卡201A插入到电子装置101A和从电子装置101A拆卸存储卡201A的结构。槽结构4A具有用于连接毫米波信号传输线9的部件以及用于固定电子装置101A和存储卡201A的部件的功能。槽结构4A和存储卡201A具有凸出和凹陷形式的结构,作为通过装配结构限定存储卡201A的安装状态的位置限定部分。
电子装置101A具有能够进行毫米波波段通信的半导体芯片103。存储卡201A也具有能够进行毫米波波段通信的半导体芯片203。
在第一实施例中,作为毫米波段中的通信的对象的信号仅为期望具有高速特性和高容量特性的信号,并且仅需要低速和低容量的其他信号以及可以被视为直流的信号(如电源)未被设置为用于转换到毫米波信号的对象。对于未设置为用于转换到毫米波信号的对象的信号(包括电源),布线从LSI功能部分104和204引到各端子,并且经由电子装置101A和存储卡201A二者的端子通过机械接触建立电连接,如后面描述的比较示例中那样。顺便提及,在到毫米波的转换之前作为传输对象的原始电信号将被统称为基带信号。
电影视频、计算机图像等的数据信号例如对应于设置为用于转换到毫米波信号的对象的且期望具有高速特性和高容量特性的数据。通过将这种数据转换为载波频率是30GHz到300GHz的毫米波段中的信号并高速地发送该信号来构建毫米波传输系统。用作主单元的电子装置101A例如包括数字记录再现装置、陆地电视接收机、便携式电话、游戏机、计算机、通信装置等。
[电子装置]
电子装置101A具有能够进行毫米波波段通信的半导体芯片103以及安装在板102上的传输线耦合部分108。半导体芯片103是通过集成LSI功能部分104和信号产生部分107(毫米波信号产生部分)而形成的系统LSI(大规模集成电路)。尽管未在图中示出,但可以进行不集成LSI功能部分104和信号产生部分107的配置。当LSI功能部分104和信号产生部分107彼此分离时,存在LSI功能部分104和信号产生部分107之间的信号传输由于布线所引起的问题的担心。因此期望彼此集成地形成LSI功能部分104和信号产生部分107。
LSI功能部分104具有应用功能部分105和存储卡控制部分106。信号产生部分107和传输线耦合部分108被配置为具有数据双向性。因此,信号产生部分107配备有发送侧的信号产生部分以及接收侧的信号产生部分。尽管传输线耦合部分108可能在发送侧和接收侧具有分离的部分,但是假设在这种情况下对于发送和接收二者共享传输线耦合部分108。
顺便提及,第一实施例中的“双向通信”是单核双向传输,其中作为毫米波传输信道的毫米波信号传输线9是一个系统(一个核)。为了将其实现,应用向其应用了时分多路复用(TDD:时分双工)的半双工系统、频分多路复用(FDD:频分双工:图2A到2C)、码分多路复用等。
在时分多路复用的情况下,基于时分执行发送和接收的分离,因此未实现“双向通信的同步性(单核同步双向通信)”(其中,同步执行从电子装置101到存储卡201的信号传输以及从存储卡201到电子装置101的信号传输)。通过频分多路复用或码分多路复用实现了单核同步双向传输。
由于频分多路复用对于发送和接收使用不同的频率(如图2A所示),因此毫米波信号传输线9的传输带宽需要加宽。
代替直接在板102上安装半导体芯片103,通过在插入板上安装半导体芯片103并利用树脂(例如环氧树脂)将半导体芯片103压模(mold)而形成的半导体封装可以安装在板102上。即,插入板形成用于芯片安装的板,并且将半导体芯片103放置在插入板上。使用例如通过组合具有某一范围(大约2到10)中的相对介电常数的热韧化树脂和铝箔作为插入板而形成的薄板组件就足够了。
半导体芯片103连接到传输线耦合部分108。例如,将包括天线耦合部分、天线端子、微波传输带线(microstrip line)和天线等的天线结构应用于传输线耦合部分108。顺便提及,通过应用直接在芯片上形成天线的技术也可以将传输线耦合部分108并入半导体芯片103。
应用功能部分105执行电子装置101A的主应用控制。例如,应用功能部分105包括用于处理期望发送到另一装置的图像、音频数据等的电路以及用于处理从另一装置接收到的图像、音频数据等的电路。
例如,响应于来自应用功能部分105的请求,存储卡控制部分106对存储卡201A执行逻辑控制(如数据读写控制)。
信号产生部分107(电信号转换部分)将来自存储卡控制部分106的逻辑控制数据转换为毫米波信号,并经由毫米波信号传输线9执行信号传输控制。
具体地说,信号产生部分107具有发送侧信号产生部分110和接收侧信号产生部分120。发送侧信号产生部分110和传输线耦合部分108形成发送部分。接收侧信号产生部分120和传输线耦合部分108形成接收部分。
发送侧信号产生部分110具有多路复用处理部分113、并-串转换部分114、调制部分115、频率转换部分116和放大部分117,以使输入信号经历信号处理并产生毫米波信号。顺便提及,调制部分115和频率转换部分116可以集成到所谓的直接转换系统中。
接收侧信号产生部分120具有放大部分124、频率转换部分125、解调部分126、串-并转换部分127和简化处理部分128,以使传输线耦合部分108接收到的毫米波电信号经历信号处理并产生输出信号。频率转换部分125和解调部分126可以集成到所谓的直接转换系统中。
在使用用于并行传输的多个数据信号使存储卡201A成为并行接口规格的情况下,提供并-串转换部分114和串-并转换部分127。在使存储卡201A成为串行接口规格的情况下不需要并-串转换部分114和串-并转换部分127。
当在来自存储卡控制部分106的各信号之中存在作为毫米波段中的通信对象的多(N)种信号时,多路复用处理部分113通过执行多路复用处理(如时分多路复用、频分多路复用和码分多路复用),将多种信号集成为一个系统的信号。在第一实施例的情况下,期望具有高速特性和高容量特性的多种信号被设置为毫米波传输的对象,并被集成到一个系统的信号。数据信号首先对应于期望具有高速特性和高容量特性的多种信号,然后时钟信号也对应于期望具有高速特性和高容量特性的多种信号。
要注意的是,在时分多路复用或码分多路复用的情况下,在并-串转换部分114的前级中提供多路复用处理部分113,并且将一个系统的集成信号提供到并-串转换部分114就足够了。在时分多路复用的情况下,提供对于多种信号_@(_@为1到N)精细地划分时间并将信号提供到并-串转换部分114的选择器开关就足够了。在码分多路复用的情况下,叠加用于区分多种信号_@并集成信号的代码就足够了。
另一方面,在频分多路复用的情况下,必须通过将多种信号_@转换为相应不同频段F_@的范围中的频率来产生毫米波信号,如图2B所示。因此,例如,期望为多种信号_@中的每一个提供并-串转换部分114、调制部分115、频率转换部分116和放大部分117,并且在每一个放大部分117的后级中提供相加处理部分作为多路复用处理部分113。然后,在频率多路复用处理之后将频带F_1+...+F_N中的毫米波电信号提供到传输线耦合部分108就足够了。
如从图2B理解的那样,在将多个系统的信号集成到一个系统的频分多路复用中,需要加宽传输带宽。如图2C所示,在使用通过频分多路复用的多个系统的信号到一个系统的集成以及对于发送和接收使用不同频率的全双工系统二者的情况下,需要进一步加宽传输带宽。
并-串转换部分114将并行数据信号转换为串行数据信号,并将串行数据信号提供到调制部分115。调制部分115调制作为传输对象的信号,并将经调制的信号提供到频率转换部分116。通过基带信号,调制部分115调制幅度、频率和相位中的至少一个就足够了,并且可以采用使用其任意组合的系统。例如,模拟调制系统包括幅度调制(AM)和矢量调制。矢量调制包括频率调制(FM)和相位调制(PM)。数字调制系统包括例如幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和幅相移键控。例如,幅相移键控包括正交幅度调制(QAM)。
频率转换部分116通过将通过调制部分115调制之后的传输对象信号进行频率转换来产生毫米波电信号,然后将毫米波电信号提供到放大部分117。毫米波电信号是指在大约30GHz到300GHz范围中某一频率的电信号。基于在本实施例中频率大约为提供毫米波通信的效果的这种频率(其下限不限于30GHz,且上限不限于300GHz)就足够的事实,使用词语“大约”。
频率转换部分116可以采用各种电路配置。然而,例如,频率转换部分116采用包括混频电路(混频器电路)和本地振荡器的配置就足够了。本地振荡器产生用于调制的载波(载波信号或基准载波)。混频电路通过将毫米波段中的、由本地振荡器产生的载波乘以来自并-串转换部分114的信号(通过来自并-串转换部分114的信号调制毫米波段中的载波),来产生毫米波段中的调制信号。然后混频电路将经调制的信号提供到放大部分117。
放大部分117放大频率转换之后的毫米波电信号,然后将放大的毫米波电信号提供到传输线耦合部分108。放大部分117经由天线端子(图中未示出)连接到双向传输线耦合部分108。
传输线耦合部分108将发送侧信号产生部分110产生的毫米波信号发送到毫米波信号传输线9,并从毫米波信号传输线9接收毫米波信号并将毫米波信号输出到接收侧信号产生部分120。
传输线耦合部分108由天线耦合部分形成。天线耦合部分形成传输线耦合部分108(信号耦合部分)的示例或一部分。天线耦合部分在狭义上是指用于将半导体芯片内的电子电路耦合到芯片内或芯片外放置的天线的部分,而在广义上是指用于半导体芯片到毫米波信号传输线的信号耦合的部分。
例如,天线耦合部分至少具有天线结构。当通过时分多路复用执行发送和接收时,传输线耦合部分108配备有天线切换部分(天线双工器)。
天线结构是指共享毫米波信号传输线9的存储卡201A侧的耦合部分中的结构。天线结构将毫米波段中的电信号耦合到毫米波信号传输线9就足够了,并且天线结构并非仅意味着天线本身。例如,天线结构包括天线端子、微波传输带线和天线。当在同一芯片内形成天线切换部分时,除天线切换部分之外的天线端子和微波传输带线形成传输线耦合部分108。
天线具有基于毫米波信号的波长λ(例如大约600μm)的长度,并且耦合到毫米波信号传输线9。除接线(patch)天线之外,用作天线的是探针天线(偶极子等)、环形天线或小口径耦合元件(槽天线等)。
当在存储卡201A容纳于电子装置101A内的状态下排列电子装置101A侧的天线和存储卡201A侧的天线以便彼此相对时,天线为不定向天线就足够了。例如,当排列天线以便在平面方面彼此偏移(displace)时,定向天线用作天线,或者期望使用这样的装置:其诸如通过利用反射组件将毫米波信号的行进方向从板的厚度方向改变为平面方向,或提供用于使毫米波信号在平面方向中行进的介质传输线。
发送侧的天线将基于毫米波信号的电磁波辐射到毫米波信号传输线9。接收侧的天线从毫米波信号传输线9接收基于毫米波信号的电磁波。微波传输带线建立天线端子与天线之间的连接。微波传输带线将发送侧的毫米波信号从天线端子发送到天线,并将接收侧的毫米波信号从天线发送到天线端子。
当对于发送和接收共享天线时,使用天线切换部分。例如,当将毫米波信号发送到作为另一装置的存储卡201A一侧时,天线切换部分将天线连接到发送侧信号产生部分110。当接收到来自作为另一装置的存储卡201A的毫米波信号时,天线切换部分将天线连接到接收侧信号产生部分120。与半导体芯片103分离地将天线切换部分放置在板102上,但不限于此。天线切换部分可以放置在半导体芯片103内。当彼此分离地提供用于发送的天线和用于接收的天线时,可以省略天线切换部分。
假设作为毫米波传播路径的毫米波信号传输线9可以是自由空间传输线,并且优选地由波导管、传输线、介质线或介质内的波导管(waveguide)结构等形成,并且假设毫米波信号传输线9具有有效地在毫米波段中发送电磁波的特性。例如,第一实施例中的毫米波信号传输线9是介质传输线9A,其被形成为包括具有某一范围中的相对介电常数和某一范围中的介质损耗角正切(dielectric loss tangent)的介质材料。
介质材料的相对介电常数和介质损耗角正切的“某一范围”为使得可以获得本实施例的效果的范围就足够了,并且某一范围为预定值的范围就足够了,只要可以获得本实施例的效果即可。即,介质材料能够发送具有使得可以获得本实施例的效果的特性的毫米波信号就足够了。介质材料的相对介电常数和介质损耗角正切不能用介质材料本身确定,并且不一定能够明确地确定,这是因为介质材料的相对介电常数和介质损耗角正切也具有与传输线的长度和毫米波的频率的关系。然而,作为示例,介质材料的相对介电常数和介质损耗角正切如下。
对于介质传输线内的毫米波信号的高速传输,期望介质材料的相对介电常数约为2到10(最好3到6),并且介质材料的介质损耗角正切约为0.00001到0.01(最好0.00001到0.001)。例如,由丙烯酸树脂基底、聚氨基甲酸酯树脂基底、环氧树脂基底、硅树脂基底、聚酰亚胺基底和氰基丙烯酸酯树脂基底形成的介质材料可以用作满足这些条件的介质材料。除非另外指定,否则在本实施例中,介质材料的相对介电常数和介质损耗角正切的这些范围相同。顺便提及,为了限制传输线中的毫米波信号而形成的毫米波信号传输线9不仅可以是介质传输线,还可以是空腔波导管,传输线的外围由屏蔽材料包围,并且传输线内部是空的。
传输线耦合部分108与接收侧信号产生部分120连接。接收侧信号产生部分120具有放大部分124、频率转换部分125、解调部分126、串-并转换部分127和简化处理部分128,以将传输线耦合部分108接收到的毫米波电信号经历信号处理,并产生输出信号。顺便提及,频率转换部分125和解调部分126可以集成到所谓的直接转换系统。
放大部分124连接到传输线耦合部分108。放大部分124将天线接收之后的毫米波电信号放大,然后将放大的毫米波电信号提供到频率转换部分125。频率转换部分125将放大之后的毫米波电信号进行频率转换,然后将频率转换之后的信号提供到解调部分126。解调部分126将频率转换之后的信号进行解调,由此获得基带信号,然后将基带信号提供到串-并转换部分127。
串-并转换部分127将串行接收的数据转换为并行输出数据,然后将并行输出数据提供到简化处理部分128。
简化处理部分128对应于多路复用处理部分113。简化处理部分128将集成到一个系统的信号分离为多种信号_@(@是1到N)。例如,在第一实施例的情况下,简化处理部分128将集成在一个系统的信号中的多个数据信号分离为每一个分离数据信号,然后将每一个分离数据信号提供到存储卡控制部分106。
顺便提及,当通过频分多路复用将信号集成到一个系统时,需要在分离的频带F_@中接收和处理频率多路复用处理之后的频带F_1+...+F_N中的毫米波电信号。因此,如图2B所示,期望对于多种信号_@分离地提供放大部分224、频率转换部分225、解调部分226和串-并转换部分227,并在每一个放大部分224的前级中提供频率分离部分作为简化处理部分228。然后,将分离之后的每一个频带F_@中的毫米波电信号提供到对应的频带F_@的系统就足够了。
当由此形成半导体芯片103时,通过将输入信号经历并-串转换以及将结果发送到半导体芯片203一侧,并将从半导体芯片203一侧接收到的信号经历串-并转换,减少了作为毫米波转换对象的信号的数量。
顺便提及,当电子装置101A与存储卡201A之间的原始信号传输处于串行形式时,不需要提供并-串转换部分114和串-并转换部分127。
[存储卡]
存储卡201A具有与电子装置101A的功能配置基本上类似的功能配置。每一个功能部分由具有作为第三(百)位的数字2的参考符号标识,并且由具有与电子装置101A中相同的第二(十)和第一(个)位的参考符号标识与电子装置101A的那些类似和相同的功能部分。发送侧信号产生部分210和传输线耦合部分208形成发送部分。接收侧信号产生部分220和传输线耦合部分208形成接收部分。
存储卡201A与电子装置101A的不同在于,以存储功能部分205代替应用功能部分105,并且以存储控制部分206代替存储卡控制部分106。
例如,存储功能部分205是由闪存或硬盘提供的非易失性存储介质。
存储控制部分206响应于来自电子装置101A侧的逻辑控制数据,对存储功能部分205执行数据读写控制。
信号产生部分207(电信号转换部分和基带信号产生部分)将表示来自存储卡控制部分106侧的逻辑控制数据的毫米波信号(经由毫米波信号传输线9接收所述毫米波信号)转换为原始逻辑控制数据(基带信号)。然后信号产生部分207将原始逻辑控制数据(基带信号)提供到存储控制部分206。
存储卡201A是主要包括闪存的可拆卸半导体记录介质。存储卡201A从电子装置101A执行数据读/写。存储卡201A可以具有非标准化的任意形状,或者可以具有标准化的形状。存在各种标准,如公知的那样。无论存储卡201A是非标产品还是标准产品,随着存储卡的容量增大,都期望更高的接口速度。
在广播和无线电通信中通常使用对输入信号进行频率转换并执行信号传输的方法。在这些应用中,使用能够处理如下问题的相对复杂的发送器和接收器等,所述问题例如为:通信可以达到多远(相对于热噪声的S/N问题)、如何应付反射和多个路径,以及如何抑制与其他信道的干涉和干扰。另一方面,用在本实施例中的信号产生部分107和207可以用在比通常用在广播和无线电通信中的复杂发送器和接收器等的可用频率更高的频带的毫米波段中。由于短波长λ,因此易于进行频率再使用,并且使用适于执行许多相邻装置之间的通信的信号产生部分。
[解调功能部分]
频率转换部分125和解调部分126可以采用各种电路配置。然而,频率转换部分125和解调部分126例如可以使用平方律检测电路,其提供正比于接收到的毫米波信号的幅度(包络)的平方的检测输出。
当通过频分多路复用系统实现多个信道时,使用平方律检测电路的系统具有如下困难。首先,在通过该系统实现多个信道时,在接收侧用于频率选择的带通滤波器需要放置在平方律检测电路的前级中,但不容易实现小尺寸的陡峭的带通滤波器。另外,平方律检测电路在灵敏度方面是不利的,并且在通过频分多路复用系统实现多个信道时受载波的频率变化分量的影响。因此,同样对于发送侧的载波的稳定性需要严格的规范,并且调制系统限于使得可以忽略频率变化的影响(例如OOK:开-关键控)等的系统。
另外,振荡电路具有如下困难。在通过毫米波发送数据时,当作为用在户外无线电通信的普通方法要用在发送侧和接收侧的时候,需要载波的稳定性,并且需要其频率稳定性处于ppm(百万分率)的量级上的高稳定毫米波振荡器。当要在硅集成电路(CMOS:互补金属氧化物半导体)上实现高稳定性的毫米波振荡器时,由于用在普通CMOS中的硅衬底具有低绝缘品质,因此不能容易地形成高Q储能(tank)电路,并且不能容易地实现高稳定性的毫米波振荡器。例如,当在CMOS芯片上形成电感时,Q约为30到40。
因此,一般而言,为了如无线电通信中要求的那样实现高稳定性的振荡器,别无选择只能采用如下方法:在低频处通过CMOS外部的晶体振荡器等来形成高Q储能电路,复合(multiplying)振荡器输出,由此将振荡器输出提升到毫米波段。然而,不期望将这种外部储能提供到所有芯片,以便实现以通过毫米波的信号传输代替通过LVDS(低电压差分信号)的布线等的信号传输的功能。
作为针对这些问题的措施,频率转换部分125和解调部分126优选地采用注入锁定(injection locking)系统。当采用注入锁定系统时,从发送侧与调制到毫米波段中的信号一道发送基准载波(其对应于用于调制的载波信号,并用作接收侧的注入锁定的基准)。基准载波信号一般为用于调制的载波信号本身,但不限于此。例如,基准载波信号可以是另一频率的信号(例如谐波信号),所述信号与用于调制的载波信号同步。
本地振荡器提供在接收器侧。发送的基准载波分量被注入锁定到本地振荡器。使用本地振荡器的输出信号来重建发送的传输对象信号。例如,将接收到的信号输入到用于与基准载波同步的本地振荡器。将基准载波和接收到的信号输入到混频电路,以产生倍增信号(multiplication signal)。通过低通滤波器去除倍增信号的高频分量,由此获得从发送侧发送的输入信号(基带信号)的波形。
通过如此使用注入锁定,接收侧的本地振荡器可以具有低Q,并且可以放松对于发送侧的基准载波稳定的要求规范。因此,即使以较高的载波频率也可以简单地实现接收功能。接收侧的本地振荡器再现与发送侧的基准载波同步的信号,并且将信号提供到混频电路。然后执行同步检测。因此,在混频电路的前级中不需要提供带通滤波器(频率选择滤波器)。另外,在接收侧,通过在CMOS配置的半导体芯片上提供储能电路(而非在半导体芯片外部使用储能电路),可以形成接收侧本地振荡器。使用通过将从发送侧发送的基准载波信号分量提供到接收侧本地振荡器而获得的输出信号,由此将从发送侧发送的基准载波信号分量注入锁定到接收侧本地振荡器,来解调发送的毫米波调制信号,使得可以重建发送的输入信号。
[连接和操作:第一实施例]
如图1所示,根据第一实施例的槽结构4A有助于(contribute to)电子装置101A侧的信号产生部分107和传输线耦合部分108、存储卡201A侧的信号产生部分207和传输线耦合部分208,以及毫米波信号传输线9(介质传输线9A)。介质传输线9A提供在传输线耦合部分108与传输线耦合部分208之间。
顺便提及,不同于使用现有技术的布线的信号接口,通过执行如上所述的毫米波段中的信号传输,本实施例灵活地提供高速特性和高容量特性。例如,在第一实施例中,仅将期望具有高速特性和高容量特性的信号设置为毫米波段中的通信对象,并且电子装置101A和存储卡201A在其一部分具有使用用于低速和低容量信号和用于电源供给的现有技术的布线的接口(通过端子或连接器的连接)。时钟信号和多个数据信号是通过毫米波的信号传输的对象,使得可以去除用于其的端子。
信号产生部分107通过将从存储卡控制部分106输入的输入信号经历信号处理来产生毫米波信号。例如,信号产生部分107通过传输线(如微波传输带线、带状线、共面线或槽线)连接到传输线耦合部分108。经由传输线耦合部分108将产生的毫米波信号提供到作为毫米波信号传输线9的介质传输线9A。
传输线耦合部分108具有天线结构。传输线耦合部分108具有将发送的毫米波信号转换为电磁波并发送出电磁波的功能。传输线耦合部分108耦合到作为毫米波信号传输线9的介质传输线9A。将传输线耦合部分108转换的电磁波提供到介质传输线9A的一端部分。存储卡201A侧的传输线耦合部分208耦合到介质传输线9A的另一端。通过在电子装置101A侧的传输线耦合部分108与存储卡201A侧的传输线耦合部分208之间提供介质传输线9A,毫米波段中的电磁波通过介质传输线9A传播。
存储卡201A侧的传输线耦合部分208耦合到介质传输线9A。传输线耦合部分208接收发送到介质传输线9A的另一端的电磁波,将电磁波转换为毫米波信号,然后将毫米波信号提供到信号产生部分207。信号产生部分207将转换的毫米波信号经历信号处理,由此产生输出信号,然后将输出信号提供到存储功能部分205。
已经对于从电子装置101A到存储卡201A的信号传输的情况进行了以上描述。然而,类似地考虑将从存储卡201A中的存储功能部分205读取的数据发送到电子装置101A的情况就足够了。可以双向地发送毫米波信号。
[功能配置:比较示例]
如图3所示,根据比较示例的信号传输系统1Z被配置为使得电子装置101Z和存储卡201Z经由电接口9Z彼此耦合以执行信号传输。电子装置101Z具有能够经由布线进行信号传输的半导体芯片103Z。存储卡201Z也具有能够经由布线进行信号传输的半导体芯片203Z。在该配置中,以电接口9Z代替根据第一实施例的毫米波信号传输线9。
存储卡201Z从电子装置101Z读写数据。存在存储卡的各种规格。随着容量的增大,期望更高的接口速度。例如,某一标准产品通过8端子×60MHz的并行传输已经达到了480Mbps的物理传输速度。
当使用该存储卡201Z时,电子装置101Z通常具有槽结构以将存储卡201Z连接到电接口9Z。槽结构还具有用于固定存储卡201Z的部件的功能。
为了经由布线执行信号传输,电子装置101Z具有电信号转换部分107Z(代替信号产生部分107和传输线耦合部分108),而存储卡201Z具有电信号转换部分207Z(代替信号产生部分207和传输线耦合部分208)。
电子装置101Z中的电信号转换部分107对于存储卡控制部分106的逻辑控制数据,控制经由电接口9Z的电信号传输。
另一方面,经由电接口9Z存取存储卡201Z中的电信号转换部分207Z,并获得从存储卡控制部分106发送的逻辑控制数据。
电子装置101Z与存储卡201Z之间的槽结构4Z是用于将存储卡201Z插入电子装置101Z和从电子装置101Z拆卸存储卡201Z的结构。槽结构4Z具有用于连接电接口9Z的部件以及用于固定电子装置101Z和存储卡201Z的部件的功能。
如图4B所示,槽结构4Z在外壳190的一部分中具有弹性组件199(例如,弹簧机构),并且形成其以便从开口部分192,在电子装置101Z一侧,存储卡201Z可以插入外壳190和从外壳190拔出并固定到外壳190。电子装置101Z和存储卡201Z具有凸出和凹陷形状配置作为装配结构。可以向电子装置101Z和存储卡201Z之一任意地提供凹陷形状配置,并且可以向另一个任意地提供凸出形状配置。在这种情况下,如图4B所示,电子装置101Z的外壳190具有凸出形状配置198Z(突起),并且如图4A所示,存储卡201Z的外壳290具有凹陷形状配置298Z(空腔)。也就是说,如图4C所示,当将存储卡201Z插入外壳190中时,将凸出形状配置198Z放置在与凹陷形状配置298Z的位置对应的部分。
如图4A所示,用于在外壳290的确定位置处连接到作为外部装置的电子装置101Z的连接端子280(信号管脚)被放置在板202一侧的外壳290的确定位置处。连接端子280经由布线图和传导孔连接到电信号转换部分207Z。电子装置101Z具有要连接到存储卡201Z的连接端子280的连接部分180(连接器),以便与连接端子280对应。当将存储卡201Z插入电子装置101Z的外壳190时,连接部分180的连接器管脚和连接端子280被带进彼此的机械接触,以建立电连接。由此,存储卡201Z连接到电子装置101Z,并且例如,执行输入和输出信号的供电和传输。
根据比较示例的、采用电接口9Z的信号传输系统1Z具有如下问题。
i)尽管期望传输数据的更高容量和更高速度,但是对于布线的传输速度和传输容量存在限制。
ii)为了处理增大传输数据速度的问题,可以通过增加布线数量由此实现信号并行化来减小每条信号线的传输速度。然而,该措施导致输入和输出端子的增加。结果,要求印刷版和缆线的复杂化、连接器部分和电子接口9Z的物理尺寸的增大等,并且例如出现诸如这些部分的形状复杂化、各部分可靠性恶化以及成本增加之类的问题。
iii)随着在电影视频、计算机图像等的信息量增长的情况下加宽基带信号的频带,电磁兼容性(EMC)的问题变得更加明显。例如,当使用布线时,布线变为天线,并且干扰与天线的调谐频率对应的信号。另外,由于布线等的阻抗不匹配引起的反射和谐振是乱真(spurious)辐射的诱因。谐振和反射往往会伴随辐射,并且使得EMI(电磁干扰)的问题严重。使得电子装置的配置变复杂,以采取针对这种问题的措施。
iv)除了EMC和EMI之外,当存在反射时,接收侧的各码元之间的干扰所引起的传输误差以及扰动的跳入所引起的传输误差成为问题。
v)当使得端子裸露时,存在静电击穿的问题。
另一方面,通过以信号产生部分107和207以及传输线耦合部分108和208代替根据比较示例的电信号转换部分107Z和207Z,根据第一实施例的无线电传输系统1A通过毫米波(而非布线)执行信号传输。将从存储卡控制部分106到存储控制部分206的逻辑控制数据转换为毫米波信号,并且经由介质传输线9A在传输线耦合部分108和208之间传输毫米波信号。
由于无线电传输,不需要在意布线的形状和连接器的位置,因此在布局上不存在特定限制。可以省略由毫米波进行的信号传输所代替的布线和信号端子,使得解决了EMC和EMI的问题,并且还解决了静电击穿的问题。一般而言,在电子装置101A和存储卡201A内不存在使用毫米波段中的频率的其他功能部分,因此可以容易地实现针对EMC和EMI的措施。
特别地,第一实施例采用了在介质传输线9A中限制毫米波信号的配置,使得可以抑制无线电波的辐射和干扰,并且可以有效地提高传输效率。也就是说,在介质传输线9A内,以特定模式发送毫米波信号,使得可以执行抑制衰减和辐射的毫米波信号传输。例如,还获得了抑制毫米波的外部辐射和更加便利EMC措施的优点。
另外,由于在存储卡201A安装在槽结构4A中的状态下执行无线电传输,并且在各固定位置之间且以已知位置关系执行信号传输,因此获得如下优点。
1)易于适当地设计发送侧与接收侧之间的传播信道(波导管结构)。
2)通过彼此联系地设计密封发送侧和接收侧的传输线耦合部分的介质结构以及传播信道(毫米波信号传输线9的波导管结构=介质传输线9A),使得以比自由空间传输(第二示例中的自由空间传输线9B)更高可靠性的出色传输成为可能。
3)与普通无线电通信类似,不需要以高频动态地或自适应地执行用于管理无线电传输的控制器(本示例中的存储卡控制部分106)的控制,使得与普通无线电通信相比,可以减小控制开销(overhead)。结果,可以实现小型化、更低功耗和更高速度。
4)当在制造时或在设计时校准无线电传输环境,并且掌握各个变化等时,通过参照和传输数据,更高质量的通信成为可能。
5)即使当存在反射时,发射是固定反射,使得通过接收侧的小型均衡器可以易于估计反射的效果。均衡器的设置可以通过预置或静态控制而进行,并且其可以因此容易地获得。
另外,毫米波通信提供了如下优点。
a)由于毫米波通信提供了宽通信带,因此可以容易地实现高数据速率。
b)用于传输的频率可以与其他基带信号处理的频率分离。因此,不会轻易地出现毫米波和基带信号的频率之间的干扰,并且易于实现稍后描述的空分多路复用。
c)由于毫米波段具有短波长,因此可以使得根据波长确定的天线和波导管结构更小。另外,由于毫米波段的大距离衰减和少衍射,因此易于提供电磁屏蔽。
d)关于载波稳定性对于普通无线电通信存在严格规则,以防止干扰等。为了实现这种高可靠性的载波,使用高可靠性的外部频率参考部分、乘法电路、PLL(锁定环电路)等,由此增大电路规模。然而,通过毫米波(尤其当与各固定位置之间或以已知位置关系的信号传输联系使用时),可以容易地屏蔽毫米波,防止毫米波泄露到外部,使用用于传输的低可靠性的载波,并且由此防止电路规模的增大。适当地采用注入锁定系统,以通过接收侧的小型电路解调放松稳定性的载波所发送的信号。
顺便提及,已经提出了将布线改变到无线电并通过UWB(超宽频带)执行传输的方法。例如,专利文献1描述了将无线电接口应用于存储卡。例如,将诸如使用2.4-GHz频带和5-GHz频带的IEEE802.11a/b/g之类的标准应用于通信。然而,将2.4-GHz频带或5-GHz频带中的无线电接口应用于存储卡,经由电接口从电子装置进行数据存取,并且经由无线电接口从不同的电子装置进行数据存取,这与第一实施例的机构不同。
专利文献2描述了专利文献1的机构的扩充,其中在卡的平面上提供与各种标准的多个频带对应的单个或多个天线样式(antenna pattern)。专利文献2还参照在拔出电接口的情况下仅通过无线电访问配置的存储卡(即,仅具有无线电接口的存储卡的配置)。然而,专利文献2未提及现有技术电接口的替换,并且与第一实施例的机构不同。
另外,当遵循应用UWB的标准(如IEEE802.11a/b/g)(如专利文献1和2中那样)时,载频低,且例如不适于高速通信(如,视频信号的传输),并且存在尺寸方面的问题(如,天线尺寸增大)。进一步,由于用于传输的频率接近其他基带信号处理的频率,往往会出现干扰,并且难以实现稍后所述的空分多路复用。
<无线电传输系统:第二实施例>
图5是有助于说明根据第二实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。图5是从功能配置的方面有助于说明根据第二实施例的无线电传输系统1B中的信号接口的图。
第二实施例使得毫米波信号传输线9为实质的自由空间。“实质的自由空间”意味着尽管电子装置101B和存储卡201B的外壳是介质的,但是经由自由空间的传输线(自由空间传输线9B)在电子装置101B与存储卡201B之间传输毫米波信号,忽略了介质部分。
在功能配置方面,仅以自由空间传输线9B代替根据第一实施例的介质传输线9A,并且第二实施例在其他部分方面与第一实施例类似。因此将省略其他部分的描述。
当应用自由空间传输线9B时,在毫米波信号传输线9中不限制毫米波信号。然而,毫米波段在空中具有大约1mm到10mm的短波长。因此,毫米波易于衰减且不容易引起衍射,并且通过将无线电波的方向性缩窄到特定方向可以将方向性给予无线电波。即使当通过使用介质传输线9A等未限制毫米波信号时,也可以提高传输效率,并且可以省略由通过毫米波的信号传输而代替的布线和信号端子,使得解决了EMC、EMI和静电击穿的问题。通过第二实施例的机构,不需要形成介质传输线9A,由此制造容易,且成本低于第一实施例。
<无线电传输系统:第三实施例>
图6是有助于说明根据第三实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。图6是从功能配置的方面有助于说明根据第三实施例的无线电传输系统1C中的信号接口的图。
第三实施例将根据第一实施例的介质传输线9A和根据第二实施例的自由空间传输线9B二者应用为毫米波信号传输线9。在功能配置方面,第三实施例仅仅是第一实施例和第二实施例的组合。因此将省略其他部分的描述。
第三实施例的机构具有两个系统作为毫米波信号传输线9,并且该概念还对应于稍后描述的第五实施例中的“空分多路复用”的示例。尽管在图6中提供介质传输线9A的一个系统和自由空间传输线9B的一个系统,但是也可以存在介质传输线9A和自由空间传输线9B中的每一个的两个或更多系统。
如从第一和第二实施例之间的比较推测的那样,从有效地提高传输效率的观点来看,相比于自由空间传输线9B,更期望应用介质传输线9A。然而,当准备多(N)个传输信道(毫米波信号传输线9_N)时,可能难以在结构上于多个位置处提供介质传输线9A。在这种情况下,第三实施例的机构通过将自由空间传输线9B应用于不能为其提供介质传输线9A的传输信道,可以提供多个传输信道。
<无线电传输系统:第四实施例>
图7是有助于说明根据第四实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。图7是从功能配置的方面有助于说明根据第四实施例的无线电传输系统1D中的信号接口的图。
第四实施例不仅设置期望具有高速特性和高容量特性的信号,还设置仅要求低速和低容量的其他信号作为毫米波段中通信的对象,且并不仅仅设置功率作为用于转换到毫米波信号的对象。例如,命令信号和总线状态信号(在串行接口规格的情况下)或地址信号和各种其他控制信号(在并行接口规格的情况下)对应于仅要求低速和低容量的其他信号。
根据第四实施例的机构,除了功率之外的所有信号均由毫米波发送。尽管示出第四实施例作为第一实施例的修改示例,但是可以类似地修改第二和第三实施例。
对于未设置为用于转换到毫米波信号的对象的功率,从LSI功能部分104和204到各端子引出布线,并且经由电子装置101A和存储卡201A二者的各端子通过机械接触建立电连接,如上述比较示例中那样。
在功能配置方面,只有设置为用于转换到毫米波信号的对象的信号与第一到第三实施例的那些不同。因此将省略其他部分的描述。
<无线电传输系统:第五实施例>
图8到图9C是有助于说明根据第五实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。图8是从功能配置的方面有助于说明根据第五实施例的无线电传输系统1E中的信号接口的图。图9A到图9C是有助于说明“空分多路复用”的充分条件的图。
第五实施例的特征在于,通过使用多对传输线耦合部分108和208作为多个组而具有多个系统的毫米波信号传输线9。假设安装多个系统的毫米波信号传输线9以便在空间上彼此不干扰且能够同时以相同频率通信。在本实施例中,将这样的机构称为空分多路复用。在实现多个传输信道时,当未应用空分多路复用时,必须应用频分多路复用且对于各个信道使用不同的载频,而当应用空分多路复用时,即使在相同的载频处,也可以执行传输而不受干扰的影响。
通过在能够发送毫米波信号(电磁波)的三维空间中形成多个系统的毫米波信号传输线9来实现“空分多路复用”就足够了,且不限于在自由空间中多个系统的毫米波信号传输线9的形成。例如,当能够发送毫米波信号(电磁波)的三维空间由介质材料(有形对象)形成时,可以以介质材料形成多个系统的毫米波信号传输线9。另外,多个系统的每一条毫米波信号传输线9不限于自由空间,但是可以采取介质传输线、空腔波导管等的形式。
空分多路复用允许同时使用相同频带,因此能够增大通信速度,并确保双向通信的同步性(其中,同步执行从电子装置101到存储卡201的信号传输以及从存储卡201到电子装置101的信号传输)。特别地,毫米波具有短波长,可以期望根据距离的毫米波的衰减效果,即使在小偏移的情况下(在各传输信道之间的短空间距离的情况下)也不容易发生干扰,并且易于实现根据位置而不同的传播信道。
如图8所示,根据第五实施例的无线电传输系统1E具有包括毫米波传输端子、毫米波传输线、天线等的传输线耦合部分108和208的N个系统,并且具有毫米波信号传输线9的N个系统。传输线耦合部分108和208以及毫米波信号传输线9中的每一个均由参考符号“_@”(@是1到N)来标识。由此,可以实现彼此独立地执行对应于发送和接收的毫米波传输的全双工传输系统。
从电子装置101E中移除多路复用处理部分113和简化处理部分128,并且从存储卡201E中移除多路复用处理部分213和简化处理部分228。在该示例中,除了电源之外,将所有信号设置为通过毫米波传输的对象。
各个系统的载频可能彼此相同或不同。例如,在毫米波信号传输线9A的情况下,在毫米波信号传输线9A内部限制毫米波,使得可以防止毫米波干扰,并且即使以相同的频率也不存在问题。在自由空间传输线9B的情况下,当自由空间传输线9B以某一间隔分离时,即使以相同的频率也不存在问题,但是当自由空间传输线9B彼此处于短距离时,期望不同的频率。
例如,如图9A所示,令d为距离且令λ为波长,则自由空间的传输损耗L可以表示为“L[dB]=10log10((4πd/λ)2)...(A)”。
考虑图9A到9C中所示的空分多路复用的两种通信。在图9A到9C中,发射器由“TX”表示,而接收器由“RX”表示。参考符号“_101”指示电子装置101侧,而参考符号“_201”指示存储卡201侧。在图9B中,电子装置101具有两个系统的发射器TX_101_1和TX_101_2,而存储卡201具有两个系统的接收器RX_201_1和RX_201_2。即,在发射器TX_101_1与接收器RX_201_1之间以及发射器TX_101_2与接收器RX_201_2之间执行从电子装置101侧到存储卡201侧的信号传输。即,从电子装置101侧到存储卡201侧的信号传输由两个系统执行。
另一方面,在图9C中,电子装置101具有发射器TX_101和接收器RX_101,而存储卡201具有发射器TX_201和接收器RX_201。即,在发射器TX_101与接收器RX_201之间执行从电子装置101侧到存储卡201侧的信号传输,而在发射器TX_201与接收器RX_101之间执行从存储卡201侧到电子装置101侧的信号传输。这是分离的通信信道用于发送和接收的构思,并且是可以从电子装置101和存储卡201二者同步地执行数据发送(TX)和接收(RX)的全双工通信的模式。
在这种情况下,根据公式(A),使用不定向天线获得必要DU[dB](期望波与不期望波之间的比率)所需的各天线间的距离d1与空间信道间隔(具体地说,自由空间传输线9B之间的分离距离)d2之间的关系为“d2/d1=10(DU/20)...(B)”。
当DU=20dB时,例如,d2/d1=10,由此d2需要是d1的10倍。由于各天线通常具有某一方向性,因此即使在自由空间传输线9B的情况下,也可以将d2设置得更短。
例如,当天线处于距离通信另一端的天线的短距离处时,可以降低每条天线的传输功率。当传输功率足够低且可以在足够远的位置处放置一对天线时,可以充分地减小一对天线之间的干扰。在毫米波通信中,特别地,由于毫米波的短波长、大距离衰减和小衍射,因此易于实现空分多路复用。例如,即使通过自由空间传输线9B,空间信道间隔(自由空间传输线9B之间的分离距离)d2可以设置为(例如)各天线之间的距离d1的大约五到六倍。
在具有毫米波限制结构的毫米波信号传输线9的情况下,可以以在毫米波信号传输线9内限制毫米波信号的状态下发送毫米波信号,因此可以使各信道以空间信道间隔(自由空间传输线9B之间的分离距离)d2(例如,将其设置为各天线之间的距离d1的二到三倍)而彼此靠近。
例如,为了实现双向通信,除了空分多路复用之外,还可以考虑执行时分多路复用(如第一实施例中所述的那样)、频分多路复用、码分多路复用等的系统。
第一实施例具有一个系统的介质传输线9A,并采用通过时分多路复用执行发送和接收之间的切换的半双工系统以及通过频分多路复用或码分多路复用同步执行发送和接收的全双工系统中之一,作为用于实现数据发送和接收的系统。
然而,时分多路复用具有的问题在于,不能彼此并行地执行发送和接收。如图2A到2C所示,频分多路复用具有的问题在于,毫米波信号传输线9的带宽需要加宽。
另一方面,根据第五实施例的无线电传输系统1E允许将多个信号传输系统(多个信道)的载频设置在同一载频,并且便利了载频的再利用(在多个信道中使用相同的频率)。在不加宽毫米波信号传输线9的带宽的情况下,可以同步实现数据发送和接收。
当对于N种基带信号存在毫米波信号传输线9的N个系统时,为了执行双向发送和接收,对于发送和接收应用时分多路复用或频分多路复用就足够了。另外,当使用2N个系统的毫米波信号传输线9时,可以执行甚至对于双向发送和接收使用不同系统的毫米波信号传输线9(使用全部彼此独立的传输线)的传输。即,当存在多种信号作为毫米波段中的通信对象时,可以通过各个分离的毫米波信号传输线9来发送这些信号,而不执行诸如时分多路复用、频分多路复用和码分多路复用之类的多路复用处理。
<无线电传输系统:第六实施例>
图10是有助于说明根据第六实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。这里,图10是从功能配置的方面有助于说明根据第六实施例的无线电传输系统1F中的信号接口的图。图10示出了第四实施例的修改示例。
根据第六实施例的无线电传输系统1F基于第四实施例,其发送期望具有高速特性和高容量特性的信号以及低速和低容量就足够的其他信号,并且还发送需要通过无线电的功率传输的功率。即,添加用于通过无线电从电子装置101F提供要由存储卡201F使用的功率的机构。
电子装置101F包括功率提供部分174,用于通过无线电提供要由存储卡201F使用的功率。稍后将描述功率提供部分174的机构。
存储卡201F包括功率接收部分278,用于接收通过无线电从电子装置101F侧发送的电源电压(电源功率)。稍后将描述功率接收部分278的机构。在任意系统中,功率接收部分278产生要在存储卡201F侧使用的电源电压,并且将电源电压提供到半导体芯片203等。
在功能配置方面,第六实施例与第四实施例的不同仅在于,也通过无线电发送功率。因此将省略其他部分的描述。例如,采用电磁感应系统、无线电波接收系统和谐振系统之一作为用于实现通过无线电的功率传输的机构。该方法完全消除了经由布线和端子的接口的需要,并且使得可以形成无线缆的系统配置。可以通过无线电将包括功率的所有信号从电子装置101F发送到存储卡201F。顺便提及,可以在除槽结构4的部分之外的位置处构造用于通过无线电执行功率传输的耦合线。
例如,电磁感应系统使用线圈的电磁耦合以及感应的电动势。尽管在图中未示出,但是用于通过无线电提供功率的功率提供部分174(功率发送侧和初级侧)配备有初级线圈,并且以相对高的频率驱动初级线圈。用于通过无线电从功率提供部分174接收功率的功率接收部分278(功率接收侧和次级侧)在与初级线圈相对的位置处配备有次级线圈,并且配备有整流二极管、用于谐振和滤波的电容器等。例如,整流二极管和滤波电容器形成整流电路。
当以高频驱动初级线圈时,在与初级线圈电磁耦合的次级线圈中产生感应的电动势。整流电路基于感应的电动势产生直流电压。此时,通过使用谐振效应增强了功率接收效率。
当采用电磁感应系统时,功率提供部分174和功率接收部分278彼此靠近,防止在功率提供部分174和功率接收部分278之间(具体地说,初级线圈和次级线圈之间)插入其他组件(特别地,金属),并且对于线圈提供电磁屏蔽。前者是为了防止金属的加热(根据电磁感应加热的原理),而后者是为了采取针对与其他电子电路的电磁干扰的措施。电磁感应系统可以发送高功率,但需要使发送器和接收器彼此靠近(例如,1cm或更短的距离),如上所述。
无线电波接收系统使用无线电波的能量,并由整流电路将通过接收无线电波而获得的交流波形转换为直流电压。无线电波接收系统具有能够发送功率而不管频带如何(例如,可以使用毫米波)的优点。尽管在图中未示出,但是用于通过无线电提供功率的功率提供部分174(发送侧)配备有用于在某一频带发送无线电波的发送电路。用于通过无线电从功率提供部分174接收功率的功率接收部分278(接收侧)配备有用于对接收到的无线电波进行整流的整流电路。尽管取决于传输功率,但接收到的电压很低,且期望具有尽可能低的正向电压的整流二极管(例如,肖特基二极管)用于整流电路。顺便提及,可以在整流电路的前级中形成谐振电路以增大电压,然后执行整流。在普通户外用途的无线电波接收系统中,多数传输功率作为无线电波传播,因此降低了功率传输效率。然而,考虑通过组合能够限制传输范围的构造(例如,限制结构的毫米波信号传输线)可以解决该问题。
谐振系统应用与两个振荡器(钟摆或音叉)谐振的现象的原理相同的原理,并且使用电场和磁场之一中的近场中的谐振现象,而不是电磁波。谐振系统使用如下现象:当具有相同的自然频率的两个振荡器之一(对应于功率提供部分174)振荡,且仅将小振荡发送到另一振荡器(对应于功率接收部分278)时,另一振荡器由于谐振现象而开始剧烈振动。
在使用电场中的谐振现象的系统的情况下,将介质放置在用于通过无线电提供功率的功率提供部分174(功率发送侧)与用于通过无线电从功率提供部分174接收功率的功率接收部分278(功率接收侧)二者中,使得在功率提供部分174与功率接收部分278之间出现电场谐振现象。使用具有几十到一百以上的介电常数(比普通介质高得多)且具有尽可能小的介电损耗的介质作为天线,并且在各天线中激励特定模式的振荡是很重要的。例如,当使用盘形天线时,当盘周围的振荡模式为m=2或3时耦合最强。
在使用磁场中的谐振现象的系统的情况下,将LC谐振器放置在用于通过无线电提供功率的功率提供部分174(功率发送侧)与用于通过无线电从功率提供部分174接收功率的功率接收部分278(功率接收侧)二者中,使得在功率提供部分174与功率接收部分278之间出现磁场谐振现象。例如,将环型天线的一部分形成为电容器的形状,其与环本身的电感组合以形成LC谐振器。可以增大Q值(谐振强度),并且由非谐振天线吸收功率的速率很低。因此,使用磁场中的谐振现象的系统与电磁感应系统的类似在于使用磁场,但又是完全不同的系统,所述不同在于相比于电磁感应系统,在功率提供系统174和功率接收系统278彼此远离的状态下,几kW的传输是可能的。
在谐振系统的情况下,无论使用电场中的谐振现象还是使用磁场中的谐振现象,电磁场中的波长λ、形成天线的部分的尺寸(电场中介质盘的半径或磁场中环的半径)以及可以进行功率传输的最大距离(各天线之间的距离D)基本上成比例。换言之,重要的是维持与产生振荡的频率相同的频率的电磁波的波长λ、各天线之间的距离D以及天线半径r之间的比率处于基本上恒定的值。另外,由于近场中的谐振现象,重要的是使得波长λ充分地大于各天线之间的距离D,并且使得天线半径r不比各天线之间的距离D小得多。
电场谐振系统具有比磁场更短的功率传输距离,并且产生少量热量,但是当存在障碍物时由于电磁波而引起很大损耗。磁场谐振系统不受介质(如,人)的电容影响,由于电磁波引起很小损耗,并且相比于电场具有很长的功率传输距离。在电场谐振系统的情况下,当使用比毫米波段更低的频率时,需要考虑与电路板侧使用的信号的干扰(EMI),而当使用毫米波段时,需要考虑与关于信号的毫米波信号传输的干扰。在磁场谐振系统的情况下,基本上存在由于电磁波引起的能量的少量外流,并且可以使得波长与毫米波段的那些不同,以便解决与电路板侧和毫米波信号传输干扰的问题。
本实施例可以基本上采用电磁感应系统、无线电波接收系统和谐振系统中的任意一个。然而,考虑每一个系统的特性以及位置偏移、与现有电路的干扰、效率等,期望采用使用磁场谐振现象的谐振系统。例如,电磁感应系统的功率提供效率在初级线圈的中心轴和次级线圈的中心轴彼此一致时最大化,而在存在轴向偏移时降低。换言之,初级线圈和次级线圈的对准的精度极大地影响功率传输效率。当考虑位置偏移时,电磁感应系统的采用存在困难。无线电波接收系统和电场谐振系统需要考虑EMI(干扰)。在这点上,磁场谐振系统解决了这些问题。
顺便提及,例如,对于电磁感应系统、无线电波接收系统和谐振系统中的每一个,可以对如下专利文献1和2进行参考。
专利文献1:“Cover Stow Feature Finally,Power Supply alsoGoesWireless,”the March 26,2007,issue ofNikkei Electronics,Nikkei BP,pp.98-113。
专利文献2:“Paper Wireless Technology Developed to TransmitPowerLights Up a 60W Bulb in Tests,”the December 3,2007,issue ofNikkeiElectronics,Nikkei BP,pp.117-128。
<无线电传输系统:第七实施例>
图11是有助于说明根据第七实施例的无线电传输系统中的信号接口的图。图11是从功能配置的方面有助于说明根据第七实施例的无线电传输系统1G中的信号接口的图。图11示出了第五实施例的修改示例。
第七实施例基于第五实施例的机构,并且进一步特征在于,也通过无线电发送需要功率传输的功率。即,添加了通过无线电从电子装置101G提供要由存储卡201G使用的功率的机构。
用于功率提供(即,用于通过无线电发送功率)的机构采用如在第六实施例中所述的电磁感应系统、无线电波接收系统和谐振系统中之一。并且在这种情况下,如在第六实施例中那样,示出了采用磁场谐振系统的构造。
电子装置101G包括功率提供部分174,用于通过无线电提供要在存储卡201G中使用的功率。功率提供部分174具有LC谐振器,以采用磁场谐振系统。
存储卡201G包括功率接收部分278,用于通过无线电接收从电子装置101G侧发送的功率。功率接收部分278具有LC谐振器,以采用磁场谐振系统。
在功能配置方面,第七实施例与第五实施例的不同仅在于,第七实施例具有用于功率传输的系统以及用于信号传输的系统。因此将省略其他部分的描述。该方法完全地消除了经由布线和端子的接口的需要,并且使得可以形成无线缆的系统配置。解决了当存储卡201G具有电池时的寿命和替换的问题。
<毫米波传输结构:第一示例>
图12A到图12C是有助于说明具有槽结构4的存储卡201和电子装置101的毫米波传输结构的第一示例(在下文中描述为“本实施例”)的图。第一示例是用于实现根据第一实施例的无线电传输系统1A的功能配置的毫米波传输结构的应用的示例。
电子装置101A与存储卡201A之间的槽结构4A是用于将存储卡201A插入电子装置101A和从电子装置101A拔出存储卡201A的结构。槽结构4A具有固定电子装置101A和存储卡201A的部件的功能。
如图12B所示,形成槽结构4A以便可以在电子装置101A一侧从开口部分192将存储卡201A(存储卡201A的外壳290)插入外壳190或从外壳190拔出,并将其固定到外壳190。板102通过支撑组件191从开口部分192在相反侧(外侧)附着于外壳190的一个表面。
将接收侧连接器放置在槽结构4A与存储卡201A的端子接触的位置。对于由毫米波传输替换的信号,不需要连接器端子(连接器管脚)。
顺便提及,在电子装置101A(槽结构4A)一侧,也可以对于由毫米波传输替换的信号提供连接器端子。在这种情况下,当将未应用根据第一示例的毫米波传输结构的现有技术存储卡201插入槽结构4A时,如在现有技术情况下那样,通过布线执行信号传输。
电子装置101A和存储卡201A具有凹陷和凸出形状配置作为装配结构。在这种情况下,如图12B所示,电子装置101A的外壳190具有圆柱形凸出形状配置198A(突起),并且如图12A所示,存储卡201A的外壳290具有圆柱形凹陷形状配置298A(空腔)。即,如图12C所示,当将存储卡201A插入外壳190时,将凸出形状配置198A放置在与凹陷形状配置298A的位置对应的部分。
通过这种配置,当在槽结构4A中安装存储卡201A时,同步固定和对准存储卡201A。顺便提及,即使当凸出和凹陷形状彼此不稳定地装配时,将凸出和凹陷形状设置为使得天线136和236不落在屏蔽组件(围壁(enclosure):导电材料144)之外的尺寸就足够了。凸出和凹陷形状配置的平面形状不需要是如图中那样的圆形,而是凸出和凹陷形状配置的平面形状是任意形状,如三角形和方形。
例如,在图12A中示出了存储卡201A的结构示例(平面透视图和截面透视图)。存储卡201A在板202的一个表面上具有包括信号产生部分207(毫米波信号转换部分)的半导体芯片203。半导体芯片203配备有毫米波发送和接收端子232,用于耦合到毫米波信号传输线9(介质传输线9A)。在板202的一个表面上形成由与毫米波发送和接收端子232连接的板样式(boardpattern)构成的毫米波传输线234以及天线236(图12A到12C中的接线天线)。毫米波发送和接收端子232、毫米波传输线234和天线236形成传输线耦合部分208。
接线天线在正常方向中不具有尖锐的方向性。因此,当天线136和236的重叠部分具有大面积时,天线136和236彼此的某种程度的偏移不影响接收灵敏度。在毫米波通信中,毫米波具有几mm的短波长,因此天线具有几平方毫米的量级的小尺寸,并且能够易于安装在小空间中(如,小型存储卡201内部)。令λg为板中的波长,则接线天线一侧的长度表示为λg/2。例如,当在具有相对介电常数为3.5的板102和202中使用60GHz的毫米波信号时,λg约为2.7mm,并且接线天线一侧约为1.4mm。
顺便提及,当在半导体芯片103和203内形成天线136和236时,期望甚至更小的天线,如倒F型(inverted-F type)。顺便提及,倒F天线是不定向的。换言之,倒F天线不仅在板厚度(正常)方向中具有方向性,而且在平面方向中也具有方向性。因此通过采用诸如向用于耦合到毫米波信号传输线9(介质传输线9A)的传输线耦合部分108和208提供反射器的装置,令人满意地提高了传输效率。
外壳290是用于保护板202的盖。至少凹陷形状配置298A的部分由介质树脂(其包括具有使能毫米波信号传输的相对介电常数的介质材料)形成。例如,由丙烯酸树脂基底、聚氨基甲酸酯树脂基底、环氧树脂基底等形成的组件用作凹陷形状配置298A的介质材料。外壳290中至少凹陷形状配置298A的部分的介质材料还形成毫米波介质传输线。
在外壳290中如天线236那样在同一平面中形成凹陷形状配置298A。凹陷形状配置298A将存储卡201A固定到槽结构4A,并执行用于毫米波传输到槽结构4A的介质传输线9A的耦合的对准。
用于在外壳290的确定位置处连接到电子装置101A的连接端子280(信号管脚)被放置在板202一侧外壳290的确定位置处。在第一实施例的情况下,存储卡201A在其一部分中包括用于低速和低容量信号以及用于功率供给的现有技术端子结构。时钟信号和多个数据信号是通过毫米波的信号传输的对象,因此用于其的端子被移除,如图12A到12C中虚线所示的那样。
在图12B中示出了电子装置101A的结构(平面透视图和截面透视图)示例。电子装置101A在板102的一个表面(开口部分192一侧)具有包括信号产生部分107(毫米波信号转换部分)的半导体芯片103。半导体芯片103配备有用于耦合到毫米波信号传输线9(介质传输线9A)的毫米波发送和接收端子132。在板102的一个表面上形成由连接到毫米波发送和接收端子132的板样式构成的毫米波传输线134以及天线136(图12A到12C中的接线天线)。毫米波发送和接收端子132、毫米波传输线134和天线136形成传输线耦合部分108。
在外壳190中形成将存储卡201A插入以及从中拔出存储卡201A的开口部分192作为槽结构4A。
外壳190具有凸出形状配置198A,其被形成为使得当将存储卡201A插入开口部分192时,在与凹陷形状配置298A的位置对应的部分中组成介质传输线9A。在本示例中,通过在管状导电材料144内形成介质波导管142来配置凸出形状配置198A(介质传输线9A),并且固定地放置凸出形状配置198A,以便介质波导管142的中心与传输线耦合部分108的天线136一致。提供介质波导管142作为凸出和凹陷装配结构中用于在天线136与236之间增强耦合的结构。顺便提及,提供介质波导管142(介质传输线9A)不是必需的。毫米波信号传输线9可以由外壳190和290的介质材料原样构成。
确定介质波导管142的诸如直径、长度和材料之类的参数,以便能够有效地发送毫米波信号。如上所述,期望使用具有大约2到10(最好3到6)的相对介电常数和大约0.00001到0.01(最好0.00001到0.001)的介电损耗角正切的介质材料(例如,由丙烯酸树脂基底、聚氨基甲酸酯树脂基底、环氧树脂基底、硅树脂基底、聚酰亚胺基底或氰基丙烯酸酯树脂基底形成的介质材料)作为介质波导管142的材料。通过在介质传输线9A中限制毫米波信号,可以提高传输效率,并且可以在没有任何不便的情况下执行毫米波信号传输。通过适当地选择材料,在某些情况下不需要提供导电材料144。
使导电材料144的直径对应于存储卡201A的凹陷形状配置298A的直径。导电材料144还具有用于抑制介质波导管142内发送的毫米波的外部辐射的屏蔽材料的效果。
图12C示出了当将存储卡201A插入电子装置101A的槽结构4A(特别地,开口部分192)时的结构示例(截面透视图)。如图12A到12C中所示,槽结构4A的外壳190具有这样的机械结构:当将存储卡201A从开口部分192插入到槽结构4A的外壳190时,使得凸出形状配置198A(介质传输线9A)和凹陷形状配置298A以凸出和凹陷的形式彼此接触。当凸出和凹陷结构彼此配合时,天线136和236彼此相对,并且放置介质传输线9A,作为天线136与236之间的毫米波信号传输线9。
存储卡201A和槽结构4A通过以上构造彼此固定。另外,实现了用于毫米波传输的耦合的介质传输线9A的对准,以便在天线136与236之间有效地发送毫米波信号。
即,在电子装置101A中的凸出形状配置198A的部分中放置传输线耦合部分108(特别地,天线耦合部分),并且在存储卡201A的凹陷形状配置298A的部分中放置传输线耦合部分208(特别地,天线耦合部分)。排列传输线耦合部分108和传输线耦合部分208,以便传输线耦合部分108和208的毫米波传输特性在凸出和凹陷匹配时得到增强。
通过这种构造,当将存储卡201A安装在槽结构4A中时,可以同步执行存储卡201A的固定和毫米波信号传输的对准。尽管外壳290插入在介质传输线9A与存储卡201A的天线236之间,但是凹陷形状配置298A的部分的材料是介质材料,因此对于毫米波传输不产生很大影响。对于在凸出形状配置198A的部分中不提供介质波导管142而原样使用外壳190的介质材料的情况同样如此。各个外壳190和290的介质材料形成天线136与236之间的毫米波信号传输线9(介质传输线9A)。
因此,根据依照第一示例的毫米波传输结构,采用了这样的构造:其中,当将存储卡201A安装在槽结构4A中时,具有介质波导管142的介质传输线9A插入在传输线耦合部分108和208(特别地,天线136和236)之间。通过在介质传输线9A中限制毫米波信号,可以提高高速信号传输的效率。
作为一种构思,可以形成毫米波信号传输线9(介质传输线9A),以便天线136和天线236在用于安装卡的槽结构4A的装配结构(凸出形状配置198A和凹陷形状配置298A)的部分以外的位置中彼此相对。然而,在这种情况下,存在偏移的影响。另一方面,通过在用于安装卡的槽结构4A的装配结构中提供毫米波信号传输线9,可以确保地消除位置偏移的影响。
<毫米波传输结构:第二示例>
图13A到13C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第二示例的图。第二示例是用于实现根据第二实施例的无线电传输系统1B的功能配置的毫米波传输结构的应用的示例。
在根据第二实施例的无线电传输系统1B中,毫米波信号传输线9是自由空间传输线9B,因此毫米波传输结构具有与自由空间传输线9B对应的规定。具体地说,如图13A所示,存储卡201B类似于根据第一示例的毫米波传输结构。
另一方面,在电子装置101B中,如图13B所示,将凸出形状配置198A修改为形成外壳190的一部分的凸出形状配置198B。通过在外壳190的一位置(该位置对应于凹陷形状配置298B)处提供圆柱形突起来形成凸出形状配置198B(自由空间传输线9B)就足够了。期望凸出形状配置198B的部分(该部分对应于凹陷形状配置298B)的厚度与外壳190的其他部分的厚度相同。当在突出部分的外围提供导电材料144时,获得了类似于稍后描述的根据第七示例的空腔波导管的结构。在任一情况下,放置凸出形状配置198B,以便圆柱形突起的内径的中心与传输线耦合部分108的天线136一致。否则,根据第二示例的毫米波传输结构与根据第一示例的毫米波传输结构相同。
至少外壳190的凸出形状配置198B的部分由包括具有使能毫米波信号传输的相对介电常数的介质材料的介质树脂构成。例如,由丙烯酸树脂基底、聚氨基甲酸酯树脂基底、环氧树脂基底等构成的组件用作凸出形状配置198B的介质材料。外壳190中的至少凸出形状配置198B的部分的介质材料还形成毫米波介质传输线。凸出形状配置198B和凹陷形状配置298B形成用于毫米波信号的自由空间传输线9B。
通过这种构造,当将存储卡201B安装在槽结构4A中时,可以同步执行存储卡201B的固定和毫米波信号传输的对准。尽管外壳190和290插入在天线136和236之间,但是凸出形状配置198B和凹陷形状配置298B的部分的材料均为介质,因此对于毫米波传输不产生很大影响。当凸出形状配置198B的部分(该部分对应于凹陷形状配置298B)的厚度大约与外壳190的其他部分的厚度相同时,如图13A到13C中的虚线所示的那样,可以更加确保地减小影响。
<毫米波传输结构:第三示例>
图14A到14C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第三示例的图。第三示例是用于实现根据第五实施例的无线电传输系统1E的功能配置的毫米波传输结构的应用示例。
在根据第五实施例的无线电传输系统1E中,通过使用多组传输线耦合部分108和208,提供多个系统的毫米波信号传输线9。因此,毫米波传输结构也具有与多个系统的毫米波信号传输线9对应的规定。槽结构4E_1和存储卡201E_1具有毫米波信号传输线9(介质传输线9A)、毫米波发送和接收端子232、毫米波传输线234以及天线136和236的多个系统。在槽结构4E_1和存储卡201E_1中,将天线136和236放置在同一板表面上,并且水平地排列。由此,实现了彼此独立地执行与发送和接收对应的毫米波传输的全双工传输系统。
例如,图14B中示出了电子装置101E_1的结构示例(平面透视图和截面透视图)。在分离的位置处向半导体芯片103提供用于耦合到毫米波信号传输线9_1和9_2(介质传输线9A_1和9A_2)的毫米波发送和接收端子132_1和132_2。在板102的一个表面上形成连接到毫米波发送和接收端子132_1和132_2的毫米波传输线134_1和134_2以及天线136_1和136_2。毫米波发送和接收端子132_1、毫米波传输线134_1以及天线136_1形成传输线耦合部分108_1。毫米波发送和接收端子132_2、毫米波传输线134_2以及天线136_2形成传输线耦合部分108_2。
另外,彼此并行地排列两个系统的圆柱形介质波导管142_1和142_2,作为外壳190中的凸出形状配置198E_1,以便对应于天线136_1和136_2的排列。在完整的导电材料144内以圆柱形形状形成两个系统的介质波导管142_1和142_2,并构成介质传输线9A_1和9A_2。导电材料144防止两个系统的介质传输线9A_1和9A_2之间的毫米波干扰。
在图14A中示出了存储卡201E_1的结构示例(平面透视图和截面透视图)。在分离的位置向板202上的半导体芯片203提供用于耦合到多个系统(图14A到14C中的两个系统)的毫米波信号传输线9_1和9_2(介质传输线9A_1和9A_2)的毫米波发送和接收端子232_1和232_2。在板202的一个表面上形成连接到毫米波发送和接收端子232_1和232_2的毫米波传输线234_1和234_2以及天线236_1和236_2。毫米波发送和接收端子232_1、毫米波传输线234_1和天线236_1形成传输线耦合部分208_1。毫米波发送和接收端子232_2、毫米波传输线234_2和天线236_2形成传输线耦合部分208_2。
在存储卡201E_1的外壳290中形成与电子装置101E_1一侧的凸出形状配置198E_1(导电材料144)的截面形状对应的凹陷形状配置298E_1。如在根据第一示例的毫米波传输结构中那样,凹陷形状配置298E_1将存储卡201E_1固定到槽结构4E_1,并执行用于到槽结构4E_1的介质传输线9A_1和9A_2的毫米波传输的耦合的对准。
在这种情况下,毫米波信号传输线9_1和9_2均为介质传输线9A。然而,例如,毫米波信号传输线9_1和9_2之一可以是自由空间传输线或空腔波导管,或者均为自由空间传输线或空腔波导管。
根据依照第三示例的毫米波传输结构,可以实现根据第五实施例的无线电传输系统1E。因此,由于空分多路复用使得可以同时使用相同频带,因此可以增大通信速度,并且可以确保同步地执行信号传输的双向通信的同步性。通过形成多个系统的毫米波信号传输线9_1和9_2(介质传输线9A_1和9A_2),使得可以进行全双工传输,并且可以提高数据发送和接收的效率。
<毫米波传输结构:第四示例>
图15A到15C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第四示例的图。如同第三示例一样,第四示例是用于实现根据第五实施例的无线电传输系统1E的功能配置的毫米波传输结构的应用示例。
第四示例与第三示例的不同在于,在不同的板表面上放置多个系统的毫米波信号传输线。具体地说,在存储卡201E_2中,在板202的各个表面上排列天线236以便彼此相对,并且与此对应地,槽结构4E_2具有在各个分离的板102上分离地排列的天线136,其中在开口部分192的两侧向内表面提供所述板102。同样在第四示例中,实现了彼此独立地执行与发送和接收对应的毫米波传输的全双工传输系统。
例如,在图15A中示出了存储卡201E_2的结构示例(平面透视图和截面透视图)。向半导体芯片203提供用于耦合到毫米波信号传输线9_1和9_2(介质传输线9A_1和9A_2)的毫米波发送和接收端子232_1和232_2,以便在板202的两个表面上基本上彼此相对。尽管从平面透视图中难以理解,但是如从截面透视图中理解的那样,半导体芯片203以及毫米波发送和接收端子2321和2322通过通孔样式(through hole pattern)231彼此连接。
在板202的一个表面(放置半导体芯片203的一侧)上形成连接到毫米波发送和接收端子232_1的毫米波传输线234_1以及天线236_1。在板202的另一个表面上形成连接到毫米波发送和接收端子232_2的毫米波传输线234_2以及天线236_2。尽管难以从平面透视图中理解,但是如从截面透视图中理解的那样,在板202的两侧,在基本上相对的位置处排列毫米波传输线234_1和234_2以及天线236_1和236_2。
当板202由玻璃环氧树脂制成时,例如,板也是介质的并具有发送毫米波的性质,并且预期出现板的两侧之间的干扰。在这种情况下,例如,通过放置接地层(groundinglayer)作为板202的内层(该层与毫米波传输线234_1和234_2以及天线236_1和236_2对应),期望防止板的两侧之间的毫米波干扰。即,向装配结构提供用于增强各天线元件之间的隔离的结构。
毫米波发送和接收端子232_1、毫米波传输线234_1和天线236_1形成传输线耦合部分208_1。毫米波发送和接收端子232_2、毫米波传输线234_2和天线236_2形成传输线耦合部分208_2。
在外壳290中与天线136_1对应的表面侧上的一位置处形成凹陷形状配置298E_2a。在外壳290中与天线136_2对应的表面侧上的一位置处形成凹陷形状配置298E_2b。即,在外壳290中的两侧上与天线236_1和236_2对应的位置处形成凹陷形状配置298E_2a和298E_2b。
在图15B中示出了电子装置101E_2的结构示例(平面透视图和截面透视图)。在第四示例中,通过支撑组件191将板102_1和102_2附于作为外壳190的开口部分192的相对侧(外侧)的两侧的表面,以便接收从存储卡201E_2的两侧分离地发送的毫米波信号。
在板102_1的一个表面(开口部分192侧)上提供半导体芯片103_1。向半导体芯片103_1提供用于耦合到介质传输线9A_1的毫米波发送和接收端子132_1。在板102_1的一个表面上形成与毫米波发送和接收端子132_1连接的毫米波传输线134_1以及天线136_1。毫米波发送和接收端子132_1、毫米波传输线134_1和天线136_1形成传输线耦合部分108_1。
在板102_2的一个表面(开口部分192侧)上提供半导体芯片103_2。向半导体芯片103_2提供用于耦合到介质传输线9A_2的毫米波发送和接收端子132_2。在板102_2的一个表面上形成与毫米波发送和接收端子132_2连接的毫米波传输线134_2以及天线136_2。毫米波发送和接收端子132_2、毫米波传输线134_2和天线136_2形成传输线耦合部分108_2。
另外,在外壳190中,形成凸出形状配置198E_2a以便在与天线136_1的排列位置对应的部分处组成介质传输线9A_1,并且形成凸出形状配置198E_2b以便在与天线136_2的排列位置对应的部分处组成介质传输线9A_2。通过在管状导电材料144_1和144_2内形成介质波导管142_1和142_2来分别配置凸出形状配置198E_2a和198E_2b(介质传输线9A_1和9A_2)。固定地放置凸出形状配置198E_2a和198E_2b(介质传输线9A_1和9A_2),以便介质波导管142_1和142_2的中心与传输线耦合部分108_1和108_2的天线136_1和136_2一致。
形成存储卡201E_2的凹陷形状配置298E_2a,以便与电子装置101E_2侧的凸出形状配置198E_2a(导电材料144_1)的截面形状对应。凹陷形状配置298E_2a将存储卡201E_2固定到槽结构4E_2,并执行用于到槽结构4E_2的介质传输线9A_1的毫米波传输的耦合的对准。
形成存储卡201E_2的凹陷形状配置298E_2b,以便与电子装置101E_2侧的凸出形状配置198E_2b(导电材料144_2)的截面形状对应。凹陷形状配置298E_2b将存储卡201E_2固定到槽结构4E_2,并执行用于到槽结构4E_2的介质传输线9A_2的毫米波传输的耦合的对准。
在这种情况下,毫米波信号传输线9_1和9_2均为介质传输线9A。然而,例如,毫米波信号传输线9_1和9_2之一可以是自由空间传输线或空腔波导管,或者可以均为自由空间传输线或空腔波导管。
同样通过根据第四示例的毫米波传输结构,可以实现根据第五实施例的无线电传输系统1E。因此,由于空分多路复用使得可以同时使用相同的频带,因此可以增大通信速度,并且可以确保同步地执行信号传输的双向通信的同步性。通过形成多个系统的介质传输线9A,使得可以进行全双工传输,并且可以提高数据发送和接收的效率。第四示例是当由于布局限制而在板的同一表面上不能确保用于排列多个天线的空间时的有效方法。
<毫米波传输机构:第五示例>
图16A到16C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第五示例的图。在第五示例中,在存储卡201J容纳于电子装置101J中的状态下,放置电子装置101J一侧的天线136和存储卡201J一侧的天线236,以便在平面方面彼此极大地偏移以致于两条天线完全没有重叠部分的程度。在下文中,将示出第五示例作为第一示例的修改示例。然而,第五示例可以类似地应用于第二到第四示例。
例如,将进行如下情况的描述:在凹陷形状配置298J的位置中放置存储卡201J一侧的天线236,而在凸出形状配置198J的位置中不放置电子装置101J一侧的天线136。在图16A中示出了存储卡201J的结构示例(平面透视图和截面透视图),其与第一示例中的完全相同。
在图16B中示出了电子装置101J的结构示例(平面透视图和截面透视图),其中毫米波信号传输线9不同于第一示例中的毫米波信号传输线。在电子装置101J中,向在板102的一个表面上提供的半导体芯片103提供用于耦合到毫米波信号传输线9(介质传输线9J)的毫米波发送和接收端子132。在板102的一个表面(开口部分192侧)上形成与毫米波发送和接收端子132连接的毫米波传输线134以及天线136。毫米波发送和接收端子132、毫米波传输线134和天线136形成传输线耦合部分108。
外壳190具有凸出形状配置198J,形成所述凸出形状配置198J以便当存储卡201J插入开口部分192中时,在与凹陷形状配置298J对应的部分中构成一部分介质传输线9J。
在图16C中示出了当在电子装置101J的槽结构4J(特别地,开口部分192)中插入存储卡201J时的结构示例(截面透视图)。如图所示,槽结构4J的外壳190具有这样的机械结构:其使得当存储卡201J从开口部分192插入槽结构4J的外壳190时,凸出形状配置198J和凹陷形状配置298J以凸出和凹陷的形式彼此接触。
在第五示例中,如图16B和16C所示,不同于第一示例,天线136未放置在凸出形状配置198J的部分处,而是放置在从凸出形状配置198J的部分移位到天线136和236彼此不重叠的程度的位置处。沿着板102的表面,在外壳190的壁表面中提供介质传输线9J,以便进行从凸出形状配置198J的部分到放置天线136的部分的连接。
例如,介质传输线9J对于区域分界具有直通部分(或沟部分),所述部分在外壳190中提供。沿着外壳190的表面提供直通部分,并且在存储卡201J插入槽结构4J中的状态下,使得直通部分将天线136和天线236的安装区域彼此连接。然后以能够比外壳190的介质材料更有效地发送毫米波信号(易于发送毫米波信号)的介质材料143填充直通部分(或沟部分)。同样在这种情况下,如在第一示例中那样,介质传输线9J的周围可以由导电材料144围绕。可替代地,在存储卡201J插入槽结构4J的状态下,可以原样使用外壳190的介质材料,仅通过导电材料144围绕天线136和天线236的安装区域之间的部分的周围。可以通过这些结构形成类似于介质波导管的介质传输线9J。
顺便提及,通过选择用于板102的材料并沿着毫米波信号传输线9在板102中提供引导(例如通过通孔组来形成),可以通过板102的介质材料本身来形成介质传输线9A。例如,当带宽比(=信号频段/工作中心频率)大约为10%到20%时,通过使用谐振结构等通常可以容易地实现毫米波信号传输线9。通过使用具有某一范围中的相对介电常数和某一范围中的介质损耗角正切的介质材料,并且进行具有相对介电常数和介质损耗角正切tanδ的介质材料的毫米波信号传输线9,可以形成毫米波信号传输线9作为损耗介质传输线9A。
例如,在即使载频增大传输损耗也不增大的介质波导线中,反射波往往会增大。当要减小反射波时,介质波导线的结构很复杂。当以高速发送毫米波信号时,反射波可能引起传输误差。另一方面,通过使用具有相对大损耗(介质损耗角正切)(例如tanδ≥0.01)的介质材料作为毫米波信号传输线9(介质传输线9A),可以解决该问题。损耗介质材料也衰减反射。另外,在板102中提供的引导使得能够仅在介质传输线9A的某一局部区域中进行高速通信处理。在具有某一范围中的相对介电常数和tanδ(例如,等于或大于0.01)的介质材料的局部区域之外的区域中衰减增大,使得可以大大减小对于非介质材料引起的干扰。
例如,期望使用在板102和202的平面方向中具有方向性的天线结构(如棒状天线)。当使用在板102和202的厚度方向中具有方向性的天线结构时,期望采用用于将行进方向改变到板102和202的平面方向的机构。
当天线136和236是接线天线时,例如,期望分别在介质材料143的发送侧和接收侧安装(嵌入)反射器194_1和194_2,所述介质材料143形成被提供在外壳190的外壁中的介质传输线9J,作为用于接线天线的规定。例如,从电子装置101J一侧的天线136(接线天线)辐射的电磁波首先在外壳190(介质材料143)的厚度方向中行进,然后在表面方向和介质传输线9J(介质材料143)的凸出形状配置198J的方向中由发送侧的反射器194_1反射。在电磁波在外壳190的平面方向中行进并且到达接收侧的反射器194_2之后,在凸出形状配置198的厚度方向中反射电磁波,并且电磁波到达存储卡201J的天线236(接线天线)。当存储卡201J侧被设置为发送侧时,在反向路径中发送毫米波。
通过这种构造,当存储卡201J安装在槽结构4J中时,可以同步地执行存储卡201J的固定和毫米波信号传输的对准。根据第五示例的毫米波传输结构还采用这样的配置:其中,形成介质波导管的介质传输线9J插入在传输线耦合部分108和208(特别地,天线136和236)之间。即使当天线136和236未放置得彼此相对,通过在介质传输线9J中限制毫米波信号也可以改善高速信号传输的效率。
尽管已经对放置天线236以便不与凹陷形状配置298J偏移且放置天线136以便与凸出形状配置198J偏移的情况进行了描述,但是第五示例的方法也可类似地应用于以偏移的相反方式的安排的情况以及两条天线均放置得与凸出和凹陷形状配置偏移的情况。
第五示例是在槽结构4J中安装存储卡201J的时候,当由于布局限制而在用于位置固定的凸出形状配置198J和凹陷形状配置298J的位置中不能确保用于排列天线136和236的空间时的有效方法。
<毫米波传输结构:第六示例>
图17A到17C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第六示例的图。在第六示例中,将根据第一到第五示例的毫米波传输结构应用于固定现有存储卡(遵循工业标准的存储卡)的结构。即,将根据本实施例的天线耦合部分和毫米波信号传输线的构造应用于向现有存储卡和现有槽结构所应用的固定结构。在现有存储卡201中形成的凹陷形状配置(空腔结构)中形成天线耦合部分,并且在电子装置101一侧,在与空腔结构对应的槽结构中形成介质传输线。在下文中将对如下示例进行描述:其中,代表性地应用根据第一示例的毫米波传输结构。
在图17A中示出了存储卡201K的结构示例(平面透视图和截面透视图)。存储卡201K与现有存储卡相同。在存储卡201K的后表面中提供用于固定到电子装置101K一侧的槽结构4K的基本上半圆形的凹陷形状配置298K。通过将第一示例应用于此,在与板202上的凹陷形状配置298K对应的位置中(直接在凹陷形状配置298K之下)放置天线236。
在图17B中示出了存储卡201K插入和拔出的电子装置101K的结构示例(平面透视图和截面透视图)。与存储卡201K对应的槽结构4K具有弹簧结构。板102通过支撑组件191附着于从开口部分192的相反侧(外侧)的外壳190的一个表面。
将接收侧连接器放置在槽结构4K与存储卡201K的端子接触的位置。为了保持与未应用第六实施例的现有存储卡201的向下兼容性,如现有存储卡中那样提供连接器端子。通过对于由毫米波传输替换的信号也提供连接器端子,当插入到槽结构4K中的存储卡201是未应用根据第六示例的毫米波传输结构的现有存储卡时,如现有技术中那样,通过布线进行信号传输。当然,槽结构4K可以是仅准备用于根据第六示例的存储卡201K的所谓的全新设计的(legacy-free)结构,而不包括用于维持与现有存储卡的向下兼容性的接口。
为了确定是否插入现有存储卡或者是否插入根据第六实施例的存储卡201K,使用进行两个端子之间的连接确定的机构就足够了。例如,当现有存储卡201具有用于检测插入(拔出)的端子时,通过端子照常执行感测就足够了。当未提供这种端子时,对于数据或时钟端子,使用通过弱电流确定在电子装置101K(槽结构4K)一侧的端子与存储卡201一侧的端子之间是否建立电连接的方法就足够了。当然,两个端子之间的连接确定不限于这种方法。对于两个端子之间的连接确定存在各种公知方法,并且可以任意地采用这些方法。这些点可类似地应用于第一到第五示例。
当存储卡201K插入槽结构4K(开口部分192)时,将天线136固定地放置在使得与板102上的天线236相对的位置。另外,形成适合于凹陷形状配置298K的圆柱形凸出形状配置198K,以便构成圆柱形介质传输线9K,作为天线136和236之间的毫米波信号传输线9。
通过将相比于外壳190的介质材料能够更有效地发送毫米波信号(易于发送毫米波信号)的介质材料形成为圆柱形来配置凸出形状配置198K(介质传输线9K)。不同于第一示例,在介质材料的周围不放置导电材料144,但可以形成类似于介质波导管的介质传输线9K。
当存储卡201K插入槽结构4K(开口部分192)时,例如,通过弹簧结构在插入方向中介质传输线9K是可移动的。当凹陷形状配置298K和凸出形状配置198K(介质传输线9K)的位置彼此一致时,凸出形状配置198K(介质传输线9K)适应于凹陷形状配置298K。
图17C示出了当存储卡201K插入电子装置101K的槽结构4K(特别地,开口部分192)时凸出形状配置198和凹陷形状配置298的一部分的结构示例(平面透视图和截面透视图)。如图所示,槽结构4K的外壳190具有这样的机械结构:其使得当存储卡201K从开口部分192插入槽结构4K的外壳190时,凸出形状配置198K(介质传输线9K)和凹陷形状配置298K以凸出和凹陷的形式彼此接触。当凸出和凹陷结构彼此适合时,天线136和236彼此相对,并且放置介质传输线9K作为天线136和236之间的毫米波信号传输线9。
存储卡201K和槽结构4K通过以上构造彼此固定。另外,实现了用于毫米波传输的耦合的介质传输线9K的对准,以便在天线136和236之间有效地发送毫米波信号。
因此,根据依照第六示例的毫米波传输结构,在使用存储卡201K而不改变现有存储卡201K的形状的情况下,可以实现使用毫米波的数据传输系统。通过根据本实施例的毫米波通信可以实现高速和高容量数据通信,同时维持了与现有存储卡的形状兼容性。通过将根据第一到第五示例的毫米波传输结构应用于用以固定到槽结构4K的凹陷形状配置298K(在存储卡201K中提供所述凹陷形状配置298K),结合存储卡201K的固定,通过毫米波信号传输线9,可以实现准备用于毫米波段中的高速和高容量的数据通信。
<毫米波传输结构:第七示例>
图18A到18C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第七示例的图。在第七示例中,将介质传输线9A修改为空腔波导管9L,其周围被屏蔽材料包围且其内部是空腔的。在下文中将对第一示例的修改示例进行描述,作为代表性示例。
在图18A中示出了存储卡201L的结构示例(平面透视图和截面透视图),其与第一示例中的完全相同。
在图18B中示出了电子装置101L的结构示例(平面透视图和截面透视图)。不同于第一示例,毫米波信号传输线9从介质传输线9A改变为空腔波导管9L。
通过将管状导电材料144的内部形成为空穴(空腔)的状态来配置凸出形状配置198L。固定地放置凸出形状配置198L,以便导电材料144的空穴的中心与传输线耦合部分108的天线一致。
使得导电材料144的直径对应于存储卡201L的凹陷形状配置298L的直径。导电材料144的围壁以围绕天线136和236的形式附着。即使当凸出和凹陷形状彼此不稳定地适合时,将凸出和凹陷形状设置为使得天线136和236不落在屏蔽材料(导电材料144)外部的尺寸就足够了。凸出和凹陷形状配置的平面形状不需要是如图中那样的圆形,而是凸出和凹陷形状配置的平面形状是任意形状,如三角形、方形等。
由于围壁将毫米波限制在空腔波导管9L中,因此这种结构的空腔波导管9L例如提供了这样的优点:能够以少量毫米波传输损耗来发送毫米波,抑制毫米波的外部辐射,并且更加便利了EMC措施。
顺便提及,空腔波导管9L为其周围被屏蔽材料围绕且其内部是空腔的空腔结构就足够了,并且空腔波导管9L不限于如以上所示的、在板上具有由导电材料144形成的围壁的结构。例如,以相对厚的板制成的孔(可能是通孔或非通孔)的壁表面可以用作围壁。在这种情况下,孔的侧壁可以以导体覆盖,或者不需要以导体覆盖。在后者的情况下,由于在板和空气之间相对介电常数的比率,在孔中毫米波被反射且强烈地散布。当使得穿过孔时,期望将天线136和236放置(附着)在容纳信号产生部分107和207的半导体芯片103和203的后表面上。当中途阻塞孔而不通过时,将天线136和236放在孔的底部就足够了。
尽管使用本发明的各实施例已经描述了本发明,但是本发明的技术范围不限于前述实施例中描述的那些。在不脱离本发明的精神的情况下可以对前述实施例进行各种修改和改进,并且通过添加这些修改和改进而获得的形式也包括在本发明的技术范围中。
另外,前述实施例不限制权利要求书的发明,并且实施例中描述的特征的所有组合对于本发明的解决办法来说并非都是必要的。前述实施例包括各种阶段的发明,并且通过适当地组合多个公开的构成要求,可以提取各种发明。即使当从实施例中公开的所有构成要求中省略少数构成要求,也可以提取由少数构成要求的省略而产生的构造作为发明,只要获得了效果即可。
例如,在上述毫米波传输结构的每一个示例中,将卡型信息处理装置(卡型装置)设置为第一电子装置的示例,并且提供槽结构作为到第二电子装置(作为主单元侧)的安装结构的示例。然而,本发明不限于这些示例。例如,安装有卡型装置的安装结构不限于槽结构。另外,例如,尽管在上述毫米波传输结构的每一个示例中描述了卡型信息处理装置(卡型装置)作为第一电子装置的示例,但是安装到第二电子装置(作为主单元侧)的安装结构的第一电子装置不限于卡型装置。将在下文中描述这些装置的修改示例。
<毫米波传输结构:第八示例>
图19A到19C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第八示例的图,并且特别地是有助于说明安装结构的修改示例的图。形成电子装置101H的外壳190的一部分,以便用作安装卡的平面形底座(所述底座将被称为安装底座5H)。安装底座5H是安装有存储卡201H的安装结构的示例。存储卡201H安装在安装结构的限定位置处的状态与上述每一个示例中的“安装”状态相同。即,同样在这种模式下,第一电子装置(在该示例中,存储卡201H)安装在第二电子装置(在该示例中,电子装置101H)的安装结构中。
如毫米波传输结构的第一示例中那样(图12A到12C),例如,容纳半导体芯片103,并且在作为安装底座5H的下半部的外壳190内的某一位置处提供天线136。在外壳190的一部分(该部分与天线136相对)中提供作为介质传输线9A形成的介质波导管142,所述介质波导管142的内部传输线由介质材料形成并且所述波导管具有由导电材料144围绕的外部部分。顺便提及,不是必须提供介质波导管142(介质传输线9A),而是毫米波信号传输线9可以由外壳190的介质材料原样形成。这几点与结构的前述其他示例的那些类似。
在外壳190上形成限定存储卡201所置位置的壁表面,以便限定存储卡201H的安装位置。例如,形成角101a的两侧边101b和101c升高以形成外壳190中的安装位置中的壁表面,以便限定存储卡201H的一个角201a。这是当存储卡201H放置在安装底座5H上时存储卡201H与壁表面(侧边101b和101c)(其将被称为壁表面对接系统)对接(butt)的原理。
这种构造使得可以在安装底座5H中放置(安装)存储卡201H时,执行存储卡201H的毫米波信号传输的对准。尽管在天线136与236之间插入外壳290(和190),但是外壳290是介质材料,因此不会大大影响毫米波传输。
当在安装底座5H的限定位置中安装存储卡201H时,根据第八示例的毫米波传输结构因此采用这样的构造:其中在传输线耦合部分108和208(特别地,天线136和236)之间插入介质传输线9A。通过在介质传输线9A中限制毫米波信号,可以提高高速信号传输的效率。
尽管未采用装配结构的构思,但是当放置存储卡201H时,壁表面对接系统使得天线136和天线236彼此相对,以便与安装底座5H的角101a对接。因此可以确保地消除位置偏移的影响。
尽管未示出,但是多条天线136可以以安装底座5H之下的平面形式彼此并列,并且在实际的信号传输之前可以从存储卡201H的天线236发出用于校验的毫米波信号,以选择具有最高接收灵敏度的天线136。这使得系统配置有些复杂,但使得无需考虑在安装底座5H上安装存储卡201H的安装位置。
<毫米波传输结构:第九示例>
图20A到20C是有助于说明根据本实施例的毫米波传输结构的第九示例的图,并且特别地是有助于说明电子装置的修改示例的图。无线电传输系统1K包括便携式图像再现装置201K作为第一电子装置的示例,并且包括图像获取装置101K作为第二电子装置(其中,安装图像再现装置201K)的示例。如在第八示例中那样,图像获取装置101K具有作为外壳190的一部分的、要安装有图像再现装置201K的安装底座5K。顺便提及,可以使用如在第一到第七示例中的槽结构4来代替安装底座5K。
图像获取装置101K具有基本上长方体的形状(盒形),并且不再可说成卡型。例如,图像获取装置101K获取运动图像数据就足够了。例如,数字记录和再现装置或陆地电视接收机对应于图像获取装置101K。图像再现装置201K包括用于存储从图像获取装置101K一侧发送的运动图像数据的存储装置作为存储功能部分205,以及用于从存储装置读取运动图像数据并在显示部分(例如,液晶显示装置或有机EL显示装置)上再现运动图像的功能部分。从结构视角来考虑以图像再现装置201K代替存储卡201并且以图像获取装置101K代替电子装置101就足够了。
如毫米波传输结构的第一示例中那样(图12A到12C),例如,容纳半导体芯片103,并且在作为安装底座5K的下半部的外壳190内的某一位置处提供天线136。在外壳190的一部分(该部分与天线136相对)中提供作为介质传输线9A形成的介质波导管142,所述介质波导管142的内部传输线由介质材料形成并且所述波导管具有由导电材料144围绕的外部部分。顺便提及,不是必须提供介质波导管142(介质传输线9A),而是毫米波信号传输线9可以由外壳190的介质材料原样形成。这几点与结构的前述其他示例的那些类似。顺便提及,如在第八示例中描述的那样,多条天线136可以以平面形式彼此并列,并且在实际信号传输之前可以从图像再现装置201K的天线236发出用于校验的毫米波信号,以选择具有最高接收灵敏度的天线136。
如毫米波传输结构的第一示例中那样(图12A到12C),例如,容纳半导体芯片203并且在安装底座5K上安装的图像再现装置201K的外壳290内的某一位置处提供天线236。在外壳290的一部分(该部分与天线236相对)中由介质材料形成毫米波信号传输线9(介质传输线9A)。这几点与结构的前述其他示例的那些类似。
这种构造使得在安装底座5K中放置(安装)图像再现装置201K的时候,可以执行图像再现装置201K的毫米波信号传输的对准。尽管在天线136和236之间插入外壳190和290,但是外壳190和290是介质材料,因此不会大大影响毫米波传输。
当在安装底座5H的限定位置中安装图像再现装置201K时,根据第九示例的毫米波传输结构因此采用这样的构造:其中在传输线耦合部分108和208(特别地,天线136和236)之间插入介质传输线9A。通过在介质传输线9A中限制毫米波信号,可以改进高速信号传输的效率。
尽管未采用装配结构的构思,但是当放置存储卡201K时,与第八示例类似的壁表面对接系统使得天线136和天线236彼此相对,以便与安装底座5K的角101a对接。因此可以确保地消除位置偏移的影响。
本申请包含与2009年7月13日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-164507中公开的主题有关的主题,将其全部内容通过引用的方式合并在此。
本领域的技术人员应该理解,根据设计要求和其他因素,可能出现各种修改、组合、部分组合和变更,只要它们落在所附权利与及其等价物的范围内即可。

Claims (20)

1.一种无线电传输系统,包括:
第一电子装置;以及
第二电子装置,具有安装有所述第一电子装置的安装结构,其中
当所述第一电子装置安装在所述第二电子装置的所述安装结构中时,在所述第一电子装置和所述第二电子装置之间形成能够在毫米波段中发送信息的毫米波信号传输线,
在所述第一电子装置和所述第二电子装置之间,将传输对象信号转换为毫米波信号,然后经由所述毫米波信号传输线发送毫米波信号,
所述第一电子装置附着到所述第二电子装置的所述安装结构的附着方向与在所述第一电子装置的天线和所述第二电子装置的天线之间的毫米波信号的传输方向垂直。
2.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述毫米波信号传输线具有这样的结构:其在传输线中限制毫米波信号的同时发送毫米波信号。
3.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述毫米波信号传输线是由具有能够发送毫米波信号的相对介电常数和介质损耗角正切的介质材料形成的介质传输线。
4.根据权利要求3所述的无线电传输系统,其中
在所述介质材料的周围放置用于抑制毫米波信号的外部辐射的屏蔽材料。
5.根据权利要求2所述的无线电传输系统,其中
所述毫米波信号传输线是形成传输线的空腔波导管,放置用于抑制毫米波信号的外部辐射的屏蔽材料以便围绕所述传输线,并且所述屏蔽材料内部的所述传输线是空腔的。
6.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述安装结构具有位置限定部分,所述位置限定部分被配置为通过装配结构来限定所述第一电子装置的安装状态,
所述第一电子装置具有与所述安装结构一侧的所述位置限定部分对应的位置限定部分,以及
在所述安装结构和所述第一电子装置之一的所述位置限定部分中形成所述毫米波信号传输线。
7.根据权利要求6所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置的外壳形状依照工业标准,以及
依照所述工业标准而形成的各位置限定部分被用作所述第一电子装置的所述位置限定部分和所述安装结构的所述位置限定部分。
8.根据权利要求6所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置具有接线天线,用于将毫米波信号耦合到所述第一电子装置的所述位置限定部分中的所述毫米波信号传输线,作为被配置为将毫米波信号耦合到所述毫米波信号传输线的传输线耦合部分,以及
所述第二电子装置具有接线天线,用于将毫米波信号耦合到所述安装结构的所述位置限定部分中的所述毫米波信号传输线,作为被配置为将毫米波信号耦合到所述毫米波信号传输线的传输线耦合部分。
9.根据权利要求8所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置的所述传输线耦合部分的所述接线天线和所述第二电子装置的所述传输线耦合部分的所述接线天线彼此相对,并且被放置为使得每一个接线天线的中心与所述毫米波信号传输线的中心一致。
10.根据权利要求7所述的无线电传输系统,其中
当在所述安装结构中安装依照所述工业标准的所述第一电子装置时,通过所述第一电子装置与所述第二电子装置之间的电连接来发送传输对象信号。
11.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置和所述第二电子装置中的每一个均具有改变部分,其被配置为在时分的基础上改变发送和接收,以及
通过使用一个系统的所述毫米波信号传输线来执行半双工双向传输。
12.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置和所述第二电子装置使得用于发送的毫米波信号的频率与用于接收的毫米波信号的频率彼此不同,以及
通过使用一个系统的所述毫米波信号传输线来执行全双工双向传输。
13.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置和所述第二电子装置使得用于发送的毫米波信号的频率与用于接收的毫米波信号的频率为同一频率,以及
通过使用用于发送和接收的各个分离的所述毫米波信号传输线,执行全双工双向传输。
14.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置和所述第二电子装置具有:多路复用处理部分,其被配置为通过时分处理将多个传输对象信号集成到一个系统,以执行传输;以及简化处理部分。
15.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置和所述第二电子装置具有:多路复用处理部分,其被配置为使得毫米波信号的频率分别对于多个传输对象信号而不同,以执行传输;以及简化处理部分。
16.根据权利要求1所述的无线电传输系统,其中
所述第一电子装置和所述第二电子装置使得毫米波信号的频率对于多个传输对象信号而言是同一频率,以及
通过使用对于所述多个传输对象信号的各个分离的所述毫米波信号传输线执行传输。
17.一种电子装置,包括:
安装结构,用于当在所述安装结构中安装另一个电子装置时,在所述安装结构与所述另一个电子装置之间形成能够发送毫米波段中的信息的毫米波信号传输线;
发送侧的信号产生部分,被配置为根据要发送到所述另一个电子装置的传输对象信号来产生毫米波信号,以及发送侧的传输线耦合部分,被配置为将由所述信号产生部分产生的毫米波信号耦合到所述毫米波信号传输线;和/或
接收侧的传输线耦合部分,被配置为从所述另一个电子装置接收毫米波信号,接收侧的传输线耦合部分被耦合到所述毫米波信号传输线,以及接收侧的信号产生部分,被配置为根据来自所述传输线耦合部分的毫米波信号来产生所述传输对象信号,
其中,所述另一电子装置附着到所述安装结构的附着方向与在电子装置的天线和所述另一个电子装置的天线之间的毫米波信号的传输方向垂直。
18.根据权利要求17所述的电子装置,其中
所述毫米波信号传输线具有这样的结构:在传输线中限制毫米波信号的同时发送毫米波信号。
19.一种电子装置,包括:
发送侧的信号产生部分,被配置为根据要发送到作为安装对象的电子装置的传输对象信号来产生毫米波信号,以及发送侧的传输线耦合部分,被配置为将由所述信号产生部分产生的毫米波信号耦合到能够发送毫米波信号的毫米波信号传输线;和/或
接收侧的传输线耦合部分,被配置为从作为安装对象的所述电子装置接收毫米波信号,接收侧的传输线耦合部分被耦合到所述毫米波信号传输线,以及接收侧的信号产生部分,被配置为根据来自所述传输线耦合部分的毫米波信号来产生所述传输对象信号,
所述电子装置附着到安装结构的附着方向与在所述电子装置的天线和所述作为安装对象的电子装置的天线之间的毫米波信号的传输方向垂直。
20.根据权利要求19所述的电子装置,其中
外壳形状依照工业标准,
依照所述工业标准来放置作为安装对象的所述电子装置侧的位置限定部分,该位置限定部分与所述安装结构的位置限定部分对应,以及
形成所述传输线耦合部分,以便当在安装结构中安装作为安装对象的所述电子装置时,将毫米波信号耦合到所述位置限定部分中的所述毫米波信号传输线。
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