具有信道中的失真补偿的无线电容性信号接收和发送的系统、方法和装置(变型)的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子通信系统的领域。更具体地，本发明涉及能够用于在两个相邻的电子设备、模块或半导体芯片等之间流数据的高速、短程、电容性无线系统、方法和装置。
【背景技术】
[0002]不像传统的无线电系统，借助于电容性耦合能够有效地实施多种电子设备或一个电子系统的多个块之间的无线通信，即，在近(毫米或厘米)距离下发送模拟信号和数字信号。近来，由于具有新元件基础的电子部件的出现，且这些电子部件变得更高速且更适合于在实践上制造用于无线电容性耦合设备的电路，因此电容性耦合设备已经变得更广泛。
[0003]电容性耦合系统已知为这样的系统，其中只要两个导体由非导体分隔开，信号就从一个导电元件发送到另一个导电元件。在两个导体之间创建电场，施加到第一导体的电势通过该电场可以在第二导体上被检测到。
[0004]电容性通信系统作为一个整体存在，包括在集成电路之间发送数据的电容性通信系统。例如，专利US6916719(公布于2005年7月12日)描述了如下的装置和方法，其包括“成对的半电容器板”，其中每个芯片上定位有一半，且模块或衬底被用来将信号电容性地从一个芯片、模块或衬底耦合到另一个芯片、模块或衬底。这些系统的缺点是，它们通常需要公共电源和接地并且还缺少在某些情况下会导致工作频率范围变窄及数据错误的失真补偿。
[0005]专利US6336031 (公布于2002年I月I日)描述了( I )发送机，该发送机包括在空间上分开的一对电极、以及发送电路系统，该发送电路系统用于改变施加在发送机的电极两端的电压差以根据待要发送的数据来改变由发送机生成的电势场的空间梯度，以及(II )包括在空间上分开的一对电极和检测准静电势场中的这些变化以接收已发送的数据的接收电路系统。
[0006]在发明专利申请US2009/0143009A1 (公布于2009年I月4日)的权利要求中所描述的另一个电容性通信系统，描述了:具有信号发送电极的信号发送装置，其接收已发送的信号；以及具有信号接收电极的信号接收装置，从该信号接收电极执行并转换信号，该信号接收装置包括具有迟滞特性的比较器，以接收已发送数据为目的。上述发明的缺点是在电容性通信信道中缺少失真补偿，当在数据流中发送两行或多行“O”和“ I ”时缺少失真补偿可能导致数据错误。
[0007]这些专利中所描述的系统、方法和设备的显著缺点是，它们没有解决使外部因素(诸如电磁干扰，导致信道中较高数量的错误和/或实际连接丢失)对电容性连接器且因此对系统操作的影响最小化的任务。
[0008]还已知用于实施信号的无线发送和接收的信号补偿方法，该方法可包括信号滤波，在此情况下校正发生在电容性发送系统的两侧。但是在滤波发送装置中使用滤波不仅导致部分信号预补偿，而且同时导致部分信号失真，这在不稳定的电容性连接参数(例如，在设备之间)的情况下还可能导致发送效率根据被发送的数据信号而变化。
[0009]考虑到存在的这些技术，仍需要如下改进的无线通信的系统、方法和装置，其能够在电磁干扰存在时确保高速数据发送，以及在发送期间具有较低水平的错误，并且不要求公共电线或接地，不需要较多的电力，包括在无线电力供应的情况下的运行。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是在数据接收和发送期间补偿电容性接收和发送信道中的失真并且减少外部因素(诸如，电磁干扰)对电容性信道的影响，从而增加电容性无线信号接收和发送的效率。
[0011]该技术效果是通过开发这样一种系统实现的，在一个实施方案中的该系统(在下文中被称为电容性信号接收和发送系统实施方案I)包括被配置为具有无线地发送和接收信号的能力的发送装置和接收装置。其中所述发送装置包括:单信道差分信号预补偿器、单信道差分信号驱动器和至少一对间隔开的发送端子。具有用于被发送的数据信号的输入的单信道差分信号预补偿器被配置为具有在输出上生成一对准备好的信号和一对直接预补偿信号和反相预补偿信号的能力。具有用于一对准备好的信号的输入和用于直接预补偿信号和反相预补偿信号的输入的单信道差分信号驱动器被配置为具有在输出上生成一对经预补偿的直接信号和经预补偿的反相信号的能力。至少一对间隔开的发送端子被耦合到所述信号驱动器的输出，以产生构成一对信号一一所述经预补偿的直接信号和所述经预补偿的反相信号一一的相应电场。所述接收装置包括:至少一对间隔开的接收端子和被配置为具有校正已接收的信号并且恢复数据的能力的单信道差分自适应信号校正器。一对接收端子具有检测由发送端子创建的电场的能力，所述发送端子在接收端子上重现一对已接收的信号一一直接信号和反相信号。单信道差分自适应信号校正器被配置为具有校正已接收的信号并且恢复数据的能力，单信道差分自适应信号校正器的输入被连接到至少一对接收端子，而该校正器还具有用于已接收的数据信号的输出。这应满足以下条件:所述发送装置相对于所述接收装置定向，以提供两个装置的端子的工作表面的至少部分覆盖，且两个装置的端子的工作表面通过至少一种非导电媒质而彼此分开。
[0012]本发明主题的另一个实施方案(在下文中被称为电容性信号接收和发送系统实施方案2)也包括被配置为具有无线地发送和接收信号的能力的发送装置和接收装置。其中所述发送装置包括多信道单端信号预补偿器、多信道单端信号驱动器和至少两个间隔开的发送端子。多信道单端信号预补偿器具有用于被发送的数据信号的输入并被配置为具有在输出上生成一个准备好的信号和至少一个预补偿信号的能力。多信道单端信号驱动器具有用于一个准备好的信号的输入和用于至少一个预补偿信号的输入，并被配置为具有在输出上生成至少一个直接信号和一个预补偿信号的能力。至少两个间隔开的发送端子被耦合到所述信号驱动器的输出，以创建代表至少一个直接信号和一个预补偿信号的电场。接收装置包括至少两个间隔开的接收端子和多信道单端自适应信号校正器。然而，接收端子能够检测由发送端子创建的电场，所述发送端子在接收端子上重现至少两个已接收的信号一一直接信号和预补偿信号。多信道单端自适应信号校正器被配置为具有校正已接收的信号并恢复数据的能力，该多信道单端自适应信号校正器的输入被连接到至少两个接收端子，而该校正器也具有用于已接收的数据信号的输出。这应满足以下条件:所述发送装置相对于所述接收装置定向，以提供两个装置的端子的工作表面的至少部分覆盖，且两个装置的端子的工作表面通过至少一种非导电媒质而彼此分开。
[0013]本发明主题的另一个实施方案(在下文中被称为电容性信号接收和发送系统实施方案3)包括分别被配置为具有无线地发送和接收信号的能力的发送装置和接收装置。其中所述发送装置包括多信道差分信号预补偿器、多信道差分信号驱动器以及至少一对间隔开的发送端子。多信道差分信号预补偿器具有用于被发送的数据信号的输入，并被配置为具有在输出上生成一对准备好的信号和至少一对直接预补偿信号和反相预补偿信号的能力。
[0014]多信道差分信号驱动器具有用于一对准备好的信号的输入和具有用于至少一对预补偿信号一一直接预补偿信号和反相预补偿信号一一的输入，并被配置为具有在输出上生成至少两对信号一一直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号一一的能力。接收装置包括至少两对间隔开的接收端子和多信道差分自适应信号校正器。规定所述接收端子能够检测由发送端子创建的电场，所述发送端子在接收端子上重现至少两对已接收的信号一一直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号。多信道差分自适应信号校正器被配置为具有校正已接收的信号并恢复数据的能力，该多信道差分自适应信号校正器的输入被连接到至少两对接收端子，而该多信道差分自适应信号校正器还具有用于已接收的数据信号的输出。这应满足以下条件:发送装置相对于所述接收装置被定向，以提供两个装置的端子的工作表面的至少部分覆盖，且两个装置的端子的工作表面通过至少一种非导电媒质而彼此分开。
[0015]有利的是在上述系统的结构中包括一个保持器，该保持器被配置为具有将对应侧的发送装置和接收装置固定在定向位置中的能力。
[0016]一种用于具有信道中的失真补偿的无线电容性信号发送的发送装置，该发送装置是电容性信号接收和发送系统实施方案I的一部分，且该发送装置也是本发明的一个主题(在下文中被称作发送装置实施方案I)包括:单信道差分信号预补偿器，具有用于被发送的数据信号的输入，所述单信道差分信号预补偿器被配置为具有在输出上生成一对准备好的信号和一对直接预补偿信号和反相预补偿信号的能力；单信道差分信号驱动器，具有用于一对准备好的信号的输入和用于直接预补偿信号和反相预补偿信号的输入，所述单信道差分信号驱动器被配置为具有在输出上生成一对直接的经预补偿的信号和反相的经预补偿的信号的能力；至少一对间隔开的发送端子，被耦合到所述信号驱动器的输出，以产生合适的电场，所述电场代表一对信号一一直接的经预补偿的信号和反相的经预补偿的信号。
[0017]一种用于具有信道中的失真补偿的无线电容性信号发送的发送装置的另一实施方案，该发送装置是电容性信号接收和发送系统实施方案2的一部分，且该发送装置也是本发明的一个主题(在下文中被称作发送装置实施方案2)，包括:多信道单端信号预补偿器，具有用于被发送的数据信号的输入，所述多信道单端信号预补偿器被配置为具有生成一个准备好的信号和至少一个预补偿信号的能力；多信道单端信号驱动器，具有用于一个准备好的信号的输入和用于至少一个预补偿信号的输入，所述多信道单端信号驱动器被配置为具有在输出上生成至少一个直接信号和一个预补偿信号的能力；至少两个间隔开的发送端子，被耦合到所述信号驱动器的输出以创建合适的电场，所述电场代表至少一个直接信号和一个预补偿信号。
[0018]一种用于具有信道中的失真补偿的无线电容性信号发送的发送装置的另一个实施方案，该发送装置是电容性信号接收和发送系统实施方案3的一部分，且该发送装置也是本发明的一个主题(在下文中被称作发送装置实施方案3)，包括:多信道差分信号预补偿器，具有用于被发送的数据信号的输入并被配置为具有生成一对准备好的信号和至少一对直接预补偿信号和反相预补偿信号的能力；多信道差分信号驱动器，具有用于一对准备好的信号的输入和具有用于至少一对直接预补偿信号和反相预补偿信号的输入，被配置为具有在输出上生成至少两对信号一一直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号一一的能力；至少两对间隔开的接收端子，被连接到所述信号驱动器的输出以创建合适的电场，所述电场代表至少两对信号一一直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号。
[0019]在一些实施方案中，有利的是将以下单元包括到上述的发送端子中:用于数据输入信号的编码单元，和/或在将选自由直接信号、反向信号、直接预补偿信号、反向预补偿信号组成的组中的至少一个信号馈送到发送端子中的至少一个之前针对该至少一个信号的延迟线、和/或滤波器、和/或放大器。
[0020]还有利的是为上述的发送装置提供以下功能，S卩，确保在发送一侧上生成存在标识符信号并且确定在另一侧上的接收装置的存在标识符信号。
[0021]有利的是在上述发送装置中包括附加元件，该附加元件选自:串行器单元、具有其它发送装置的集合单元、具有外部系统的接口单元和/或协调单元、具有外部标准通信接口的接口和/或协调单元、配置为将发送装置相对于另一侧上的接收装置固定在定向位置的保持器、或它们的任意组合。
[0022]还有利的是为上述发送装置设置至少一个排斥凹槽，该排斥凹槽由导电媒质制成并且填充有确保部分地或完全地围绕至少一个端子的工作表面的非导电材料。
[0023]一种用于具有信道中的失真补偿的无线电容性信号发送的方法，该方法也是本发明的一个主题且该方法使用发送装置实施方案1，包括以下步骤:在单信道差分信号预补偿器的输出上形成一对准备好的信号和直接预补偿信号和反相预补偿信号；将一对准备好的信号和该直接预补偿信号和该反相预补偿信号馈送到单信道差分信号驱动器的输入；在单信道差分信号驱动器的输出上形成直接的经预补偿的信号和反相的经预补偿的信号；将直接的经预补偿的信号和反相的经预补偿的信号馈送到至少一对间隔开的发送端子，所述发送端子创建代表所述直接的经预补偿的信号和反相的经预补偿的信号的电场。
[0024]另一种用于具有信道中的失真补偿的无线电容性信号发送的方法，该方法也是本发明的一个主题，该方法使用发送装置实施方案2，且包括以下步骤:在信号的多信道单端预补偿器的输出上形成一个准备好的信号和一个预补偿信号；将一个准备好的信号和一个预补偿信号馈送到多信道单端信号驱动器的输入；在信号驱动器的输出上形成至少一个直接信号和一个预补偿信号；将至少一个直接信号和一个预补偿信号馈送到至少两个间隔开的发送端子，所述发送端子创建代表直接信号和预补偿信号的电场。
[0025]另一种用于具有信道中的失真补偿的无线电容性信号发送的方法，该方法也是本发明的一个主题，该方法使用发送装置实施方案3，且包括以下步骤:在信号的多信道差分预补偿器的输出上形成一对准备好的信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号；将一对准备好的信号和该直接预补偿信号和该反相预补偿信号馈送到多信道差分信号驱动器的输入；形成至少两对信号一一直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号；将至少两对信号一一直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号一一馈送到至少两对间隔开的发送端子，所述发送端子创建代表直接信号和反相信号以及直接预补偿信号和反相预补偿信号的电场。
[0026]有利的是为上述方法提供将发送装置和无线电容性信号发送的另一侧上的相应接收装置相对于彼此固定在定向位置中。
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