躯体通信天线的制作方法_3

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增加与Ve相关的输入电压Vm。VC/PS可能额外的改变Ve和Vm之间的相位。用这 种方式,电场和磁场的组成可能会根据应用的需要而改变。
[0080] 在接收模式,由磁性天线MA接收的电压可能与电性天线EA接收的电压相结合。在 结合两个信号之前,可能要适应他们之间的相位和/或振幅。
[0081] 例如,当两个信号组合在并行的调谐电路中,感应天线的电压振幅它们之间应该 有180度的相位差,以产生最理想的组合输出信号。这并不会在所有的应用中都加以描述, 出于天线设计和躯体上的位置。况且,它们之间的相位可能是动态地变化的,VC/PS可能连 续不断的应答于这样的变化。
[0082] 信号处理单元SPU2可能处理由天线MA和EA接收的电压。应当注意的是VC/PS可 能有双向的功能。谐振电路上的由TC和MA形成的信号可能由缓冲器B2和B3进行缓冲。 额外的缓冲器Bl可能监视收到的磁场和电场强度之间的差值。选择性的,该接收器和发送 器可能有分开的接收和发送VC/PS。
[0083] 显示处理器可能校准电场和磁场之间的振幅和它们之间相位特性,用于实现发送 器和接收器之间的通信。关于通信环境的信息可能是基于各种收集的测试数据。并且,试 验测定可用于各个通信系统的个人用户。进一步的,各种频道测量信号可能是如同通信信 号的一部分,为了确定无线通信系统在操作期间通信信道的变化。这些通道尺寸可能用于 校准电场和磁场之间的振幅和它们之间相位。进一步的,反馈回路可能用来进一步的监视 器和校准磁信号和电信号之间的相位和振幅。
[0084] EIR可能是以不同的集成电路的组合或者单一集成电路实现的。进一步的,图4中 DPU,SPUl和SPU2物理分隔的功能模块。但是DPU,SPUl和SPU2也可能是在单一的处理器 中实现,该处理器可能是它自己的集成电路。SPUl和SPU2可能是在单一的信号处理单元实 现,该信号处理单元可能是它自己的集成电路。DPU或者DPU、SPUl和SPU2的组合可能被 叫做控制EIR的操作的控制器。
[0085] 图5示出了使用磁场感应的通信系统和使用磁场感应的通信系统的比较的范围。 图5中,横轴指示了线圈Ll和L2共轴的方向性,纵轴指示了线圈Ll和L2平行的方向性。 加入链路使用磁场感应方法,方向性由线路511显示。应该注意的是,当从线圈是共轴的移 动到线圈是平行的时,范围显著下降。使用图5的图,如果图1的发射线圈Ll位于图5的原 点519,可以看到接收线圈L2可以位于位置521或者523 (分别符合相对于发送线圈的共轴 方向和相对于发送线圈的平行方向),可以由线圈Ll产生磁场的最佳情况设计的检测。然 而,如果该接收线圈L2被放置在位置521和523之间45度方向的沿线上(例如位置525), 接收线圈必须要被放置在接近于发送线圈Ll的位置来实现适当的检测。揭露的实施例,然 而展示了更多的全方向范围剖面和可能的较大的范围。假使链路使用电磁感应场方法,全 方向的剖面和可能的较大的范围,将促进更多良好的通信。
[0086] 在另一个实施例中,可能有分离的控制器和/或显示装置。图6描写控制器和/或 显示装置611。控制器和/或显示装置611有相对的两块板613和615。控制器和/或显 示装置611可能是在用户的手中。其中的一块板,613或者615,在手中比另外一块板握的 更牢固,因此该板更强的耦合到用户,而另外一块板则较强的耦合到环境。控制器和/或显 示装置611能够与发射器XMTR或者接收器RCVR通信。说明性的,控制器和/或显示装置 可能是组合的,或者是单独的,提供:音量控制;噪音减弱控制器;人的躯体参数例如心率; 以及其他项目例如在躯体周围检测的物理参数。控制器和/或显示装置的操作由电磁感应 场促进。在一个实施例中,尺寸与并行性与上文描述的板P12和P22的是类似的。控制器 和/或显示装置也许具有显示器,内部电路619,类似于发射器XMTR或者接收器RCVR (或者 具有收发器的内部电路)。
[0087] 现在将描述与EIR -起使用的天线的实施例。
[0088] 如同上面描述的,许多无线通信发生在远场效应区,哪里信息是通过电磁波辐射 传输的。然而,远场的辐射电磁波充分解决了远距离的通信的需要,对近距离躯体通信来说 它可能是有效的解决方案。当要求躯体通信超过非常短的距离,经常很难限制电磁发送信 号极为贴近发射器。
[0089] 进一步的,如同上面描述的,近场通信已经被视为有限范围通信的有效的技术。近 场电磁波经过通道是,它的振幅比远电磁波减少的快,这导致很有限的通信距离。
[0090] 而"远场"指辐射天线周围的区域,其中电磁波辐射到空间,词语"近场"描述了接 近于发射天线的区域,其中存在非辐射的磁波。近场和远场效应区的界限不是固定的,它随 着工作频率的变化而变化。近场和远场效应区的界限可能是使用传输范围、波阻抗或者辐 射的相转变来定义的。
[0091] 图7示出了天线附近的的区域是如何被划分成不同区域的。两个主要区域是近场 和远场。在远场效应区,传输的电磁波是电波和磁波的结合。电磁波由电场和磁场组成, 它们是互相垂直的,并且越传输方向也是垂直的。然而,近场效应区包括两个子区域,电抗 和辐射区域。在辐射区域,角范围分配信赖与距离,而在电抗地点,能量杯储存并且不辐 射.两个区域的准确的边界可能基于专门的应用来确定。
[0092] 虽然各个实施例描述了涉及一种接近活体的通信的方法,除了活体的传送对象也 可用于描述的实施例。第一和第二设备可能是通过磁性的或电性的近场耦合来连接的,使 用传送对象援助传送该场。
[0093] 本领域技术人员应该理解的是每块图都是代表概念性的视图,示出本发明的原 贝1J。进一步的,显示的电路中也可能根据需要被包括额外的元件,或者对电路结构做各种变 化来实现相同的功能。
[0094] 然而,近场效应区包括两个子区域,电抗和辐射区域。在辐射区域,角范围分配信 赖与距离,而在电抗地点,能量杯储存并且不辐射。两个区域的准确的边界可能基于专门的 应用来确定。该电抗的近场范围肯能通过r< λ/2 JT来定义,其中r是范围,λ是波长。 例如,近场通信在10. 6MHz频带的结果是4. 5米的电抗近场区域。该例子显示了人的躯体 的通信在该频率下通过感应产生了电抗近场。
[0095] 近场的通信可以通过使用电场、磁场来产生,或者使用两者。电波和磁波在近场效 应区具有不同的行为。其中一个主要区别是需要具体的天线类型用各自场的类型用于数据 传输。通过使用电性的天线例如偶极或者振动簧片产生电场传播,而通过使用磁性天线例 如环形天线产生电场传播。
[0096] 图8示出了现有技术的磁性天线。这种天线经常使用,例如,基于助听器的磁感 应。产生的磁场在发射模式是通过铁氧体磁心增加的。
[0097] 图9示出了现有技术的电的天线。这种天线经常用于手提应用,可能包括振动簧 片或者偶极。
[0098] 图10示出了躯体通信天线的第一实施例。第一实施例的躯体天线1000可能产生 和接收如上面描述的电磁感应场。与用于发生在远场区域的无线通信的天线相比,躯体天 线1000并不总是功率匹配。躯体天线1000可能包括生成电感器1010的磁场,生成包括电 容器极板1020、1030的电容器的电场。躯体天线1000可能是进一步的包括如上描述的串 联或并联的谐振电路。天线的元件或者谐振电路可能是具有无线电功能的集成电路的一部 分。
[0099] 电感器1010可能是平面的,但是这不是必须的,它可能按照包含躯体天线1000的 设备的形状来设计。电感器1010包括绕组,该绕组围绕在电容器极板1020。电感器1010 可能包括二个连接器1050、1060,它们可能连接到其他的设备。该绕组可能包括导电的材 料。绕组可能是使用各种已知的技术构成的。例如,该绕组可能是在绝缘体衬底1040上形 成的,它可能是躯体天线1000的一部分。该绝缘体衬底1040可能是由例如纸、塑料或者其 他不导电的材料制成。
[0100] 电容器极板1020,1030可能是互相相隔特定的距离,以形成电容器。电容器极板 1020、1030可能是平的,但是这不是要求的,电容器极板1020、1030可能根据包括躯体天线 1000的设备的形状来设计。两个电容器极板是电性的导电的。电容器极板1020U030可能 分别包括连接器1070、1080。电感器1010可能通过二个连接器1050、1060连接到电容器极 板 1020、1030 的连接器 1070、1080。
[0101] 实施例的躯体天线1000的变形例中,电容器极板1020可能被除去。那么电感器 1010可能由电容器与电容器极板1030 -起构成。进一步的,电感器1010可能继续绕到中 心。电感器1010的尺寸可能相应于电容器极板1030的尺寸而选定,为了提供适当的电容。 进一步的,该电感器和电容器极板显示为长方形,它们可能是其他的形状,例如正方形、圆 形、椭圆形、或者任何其他的多角形。
[0102] 图11示出了设置在手臂1100上的躯体通信天线1000的第一实施例。图12示出 了躯体天线1000的集中模型。电感器1010连接器1050、1060分别电连接到电容器极板 1020、1030 的连接器 1080、1070。
[0103] 图13示出了谐振的发射电路中的图12的
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