用于射频通信的电缆的制作方法
【专利说明】用于射频通信的电缆
[0001]相关申请案
[0002]本申请案根据专利法请求2012年7月2日提出申请的美国临时申请案第61/667，162号的优先权权利，所述申请案的内容全文以引用的方式併入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于将客户端电子装置连接到主机电子装置的近场通信系统，且更特别地是其中所述近场通信系统包括基于光纤的电缆，所述电缆包含定位在经配置用于与客户端装置进行近场通信的电缆的终端处的至少一个有源电子装置。
【背景技术】
[0004]例如手机的客户端装置与例如个人计算机的主机装置之间的传统通信已利用所述装置之间的直接电接触。例如，通用串行总线(USB)电缆在一个终端处插入到客户端装置中且在另一终端处插入到主机单元中。换句话说，电缆中的电触头与客户端装置中的电触头直接连接，同时在电缆的另一端与主机之间进行相似的连接，且电流通过所述电缆在客户端装置与主机装置之间流动。客户端装置直接电力地系留到主机，且在多数情况下，所述装置通过电缆或装置上的闩锁锁定在一起。
[0005]在一些情况下，可能需要消除客户端与主机之间的直接实体或电连接或系留。经由铜缆的连接是常见的，但可并不支持例如HD视频的高带宽OlGbps)应用程序。另外，电触头可腐蚀且电传导可变得不可靠。配合插座也易受污染及损坏的影响且以针对污染物及湿气可能的侵入提供到便携式装置包装中的开口。另一方面，光学数据通信技术可实现高数据速率，且光学连接可容易受污染损坏。
[0006]最近，已开发促进客户端装置与主机装置之间的无线电波通信的技术。连接到主机的天线定位在预定位置处，例如在封闭区域(例如，房间)内，其中天线传播信号以形成在具有以米或几十米测量的有效范围的远场中操作的微型小区。例如，天线可能放置在传播信号的会议室中，所述信号出于实际目的不延伸到会议室的墙壁之外。此种分布式系统利用远场或辐射区中的电磁波。
[0007]高容量毫米波无线技术可支持例如高清视频的高带宽应用程序，但需要高功率、高增益的天线阵列、射束控制及其他先前技艺。
【发明内容】
[0008]描述一种具有与传递高数据速率连接性OlGbps)的客户端装置的极短距离无线连接的通信系统，所述通信系统对污染及未对准具有包容性、具有对便携式客户端装置的极低功率损耗，或可用于为便携式装置充电。
[0009]本文所公开的系统、链路及电缆包含至少一个极短距离接口，所述接口并不需要接口装置(主机或客户端)之间的直接电连接来促进射频(RF)信号在装置与通信电缆之间的传输。如本文中所使用，“极短距离”意味着无线链路的范围可在近场中，例如，小于10cm，小于2cm，小于500 μ m，且在一些情况下小于10 μ m。例如，所述系统可经设计以在电磁近场中操作。发射及接收耦合器(例如天线)经适当地调整大小以用于将与所述耦合器相关联的应用程序和装置及操作频率。例如，近场在一些情况下可被视为等于电磁耦合器的厚度的距离，如本文中所描述。能量转移通过将发射天线的近场中的大部分能量耦合到接收天线而不是通过将大部分电磁波能量传播到远(或辐射)场发生。远场包括与大多数类型的天线之间的距离等于或大于约数个波长的电磁波(例如，无线电波和微波)。然而，应注意，在近场与远场之间不存在不同的边界。
[0010]通过本文中所公开的通信电缆的实施方式形成的链路和主机及/或客户端装置可免于外部电磁干扰，导致防止在电缆的任一端或两端处的无线信号之间以及来自电缆外部的干扰。此情况产生在电缆的末端处的安全无线链路。此外，此情况允许电缆在60GHz频带处利用全7GHz光谱。此外，此情况使得通信电缆与例如在60GHz频带中操作的所有无线系统完全兼容。短无线耦合范围及EM屏蔽消除了多路径效应的可能性，因为传输仅为视觉线，所以收发器中所需的数字信号处理得以显著简化，从而导致低功率消耗。
[0011]本文中所公开的通信系统利用在光纤电缆的一个终端处的前端单元与在光纤电缆的相对终端处的远程单元之间的光学通信。在需要时，光纤在电缆的有源组件之间的实施允许可超过100米的电缆长度。例如，可容易以在介于IGHz与60GHz的范围中的传输频率实施大于500米的电缆长度。通信电缆尤其可用于在60GHz的频率下的通信，且包括用于基带至RF调制及RF至基带解调制的电子组件。
[0012]对于低功率消耗及连接器形状因数降低，电缆的客户端装置端(例如，远程天线单元，RAU)可包括反射式电吸收调制器(Reflective Electro-Absorpt1n Modulator ；R-EAM)作为光电收发器且不包括激光。在一些实施方式中，RAU不包括双工器(例如，光学或电循环器)及/或放大器。装置端连接采用EM耦合，其中天线经简化为带状线。带状线天线可为行波带状线。
[0013]本文中所公开的主机装置与通信电缆之间的连接可为基带式(直接电连接)或60GHz无线式。如本文中所使用，信号的基带带宽是信号在调制及复用之前，或在解复用及解调制之后的带宽。在某些实施方式中，在基带处调制光学信号。
[0014]本文中所公开的通信电缆可包括导电体(例如，一或多个铜线)以将电功率传递到前端单元或远程天线总成组件，且在一些实施方式中也传递到客户端装置。
[0015]本文中所公开的通信电缆的装置端(RAU)可包含嵌入式磁体以提供RAU与客户端装置之间或前端单元(HEU)与主机装置之间的附接及对准。
[0016]在一个方面中，公开一种用于在主机装置与远离所述主机装置的客户端装置之间进行通信的通信链路，所述通信链路包含:至少一个光纤，所述光纤包含第一终端及第二终端；前端单元，所述前端单元光学耦合到在所述第一终端处的所述至少一个光纤，所述前端单元包含经配置以将所接收的光学信号转换为电信号或反之亦然的第一光电转换器；远程天线总成，所述总成包含将所接收的光学信号转换为电信号或反之亦然的第二光电转换器；及其中所述远程天线总成进一步包含经配置以在近场中将电磁能量耦合到客户端装置的电磁耦合器。电磁耦合器可为经配置以在近场中操作的微带天线。
[0017]通信链路可包括光源，所述光源经配置以通过至少一个光纤将光学载波光提供到远程天线总成并定位在前端总成中。
[0018]前端单元可进一步包含双工器，例如，电或光学循环器，或光学耦合器。
[0019]前端单元可进一步包含经配置以回应于所接收的RF电信号调制光学载波信号的光学调制器。
[0020]前端单元可包含经配置以在近场中将电磁能量耦合到主机装置的电磁耦合器。
[0021]微带天线可包含第一非金属基底，所述基底包含第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；安置在所述基底的第一表面上的金属接地面，所述接地面界定延伸穿过所述接地面的孔径；及金属条带，所述条带定位在所述基底的第二表面上且与所述接地面实质上平行。所述孔径可是矩形的，且所述金属条带可与所述孔径的边缘正交。
[0022]或者，所述微带天线可包含介电基底，所述基底包含第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；金属层，所述金属层安置在包含条带部分及接插部分的所述第一表面上；及其中所述条带部分及所述接插部分是相连的。
[0023]在另一方面中，描述一种在主机装置与客户端装置之间形成无线通信系统的方法，所述方法包含:通信链路，所述通信链路包含前端单元及远程天线总成，所述前端单元及所述远程天线总成通过光纤处于光学通信中，所述远程天线总成包含经配置以在近场中与所述客户端装置电磁耦合的电磁耦合器；接近远程天线总成定位客户端装置；使用电磁耦合器在近场中从客户端装置无线接收RF信号；通过光纤从前端单元接收在远程天线总成处的光学载波信号；使用所接收的RF信号对在远程天线总成处的光学载波信号进行RF调制；通过光纤将经RF调制的光学载波信号光学传输到前端总成；将经RF调制的光学载波信号转换为RF电信号；及将RF电信号传输到主机装置。
[0024]无线接收可包括在电磁近场中在客户端装置与第一收发器总成之间进行电磁耦合。电磁親合器可包含:第一非金属基底，所述基底包含第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；安置在所述基底的第一表面上的金属接地面，所述接地面界定延伸穿过所述接地面的孔径；及金属条带，所述条带定位在所述基底的第二表面上且与所述接地面正交。
[0025]远程天线总成可包含:介电基底，所述基底包含第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；金属层，所述金属层安置在包含条带部分及接插部分的所述第一表面上；及其中所述条带部分及所述接插部分是相连的。
[0026]远程天线总成可进一步包含反射式电吸收调制器。
[0027]远程天线总成可包含电循环器。
[0028]在又另一方面中，公开一种用于在主机装置与远离所述主机装置的客户端装置之间进行通信的通信电缆，所述通信电缆包含:光纤，所述光纤包含第一终端及第二终端；前端单元，所述前端单元光学耦合到在所述第一终端处的所述光纤，所述前端单元包含经配置以将所接收的光学信号转换为电信号或反之亦然的第一光电转换器；远程天线总成，所述总成包含将所接收的光学信号转换为电信号或反之亦然的第二光电转换器，且进一步包含经配置以在近场中以RF频率进行操作的电磁耦合器，及其中经配置以将光学载波光提供到所述远程天线总成中的所述第二光电转换器的光源定位在前端总成中。
[0029]第二光电转换器可为反射式电吸收调制器。
[0030]远程天线总成可包含微带天线。
[0031]微带天线可包含:第一基底，所述第一基底包括安置在第一侧上的导电接地面；及导电条带，所述导电条带安置在与所述第一侧相对的第二侧上，及其中导电接地面包含穿过所述接地面的孔径，所述孔径经定位为与所述导电条带相对，以使得导电条带的长维度垂直于孔径的长维度。
[0032]远程天线总成可包括用于可卸除地将远程天线总成及通信电缆与客户端装置磁性耦合的至少一个磁体。
[0033]将在以下【具体实施方式】中阐述另外的特征及优点，且所述特征及优点将部分地易于由本领域的技术人员根据所述描述显而易见，或通过实践本文(包括以下【具体实施方式】、权利要求书以及附图)所述的实施方式而了解。
【附图说明】
[0034]图1为经展示为通过射频传输将主机装置连接到客户端装置的基于光纤的通信电缆的示意图；
[0035]图2为图1的通信电缆的详细示意图；
[0036]图3为图1及图2的通信电缆的HEU的详细示意图；
[0037]图4为图1及图2的通信电缆的远程天线单元(RAU)的详细示意图；
[0038]图5为本文中所公开的通信电缆的另一实施方式的详细示意图；
[0039]图6为经展示为将主机装置连接到客户端装置的基于光纤的通信电缆的示意图；
[0040]图7为图6的通信电缆的详细示意图；
[0041]图8为图6的通信电缆的前端单元(HEU)的详细示意图；
[0042]图9为图6的通信电缆的远程天线单元(RAU)的详细示意图；
[0043]图10为可用于图6的通信电缆的电磁(EM)耦合器电路的透视图，展示组成的EM親合器。
[0044]图11为与图6的通信电缆一起使用的替代性实施方式RAU的详细示意图；
[0045]图12为与图6的通信电缆一起使用的另一替代性实施方式RAU的详细示意图；
[0046]图13为与图6的通信电缆一起使用的RAU的另一替代性实施方式的详细示意图；
[0047]图14为与图5的通信电缆一起使用的HEU的替代性实施方式的详细示意图；
[0048]图15为与根据本发明的通信电缆一起使用的HEU的另一替代性实施方式的详细示意图；
[0049]图16为与本文中所公开的通信电缆的实施方式一起使用的EM耦合器的透视图；
[0050]图17为图16的EM耦合器的横截面侧视图；
[0051]图18为图16的如所见从图17的视图旋转90度的EM耦合器的横截面侧视图；
[0052]图19为根据本文所公开的操作实施方式的极相邻的两个EM耦合器的横截面视图；