共存于无线电容性信号接收和发送系统和/或无线电容性电源发送系统中的差分电容性 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子通信系统领域。更具体地，本发明涉及用于高速、短程、电容性无线设备的天线设备(端口)，所述高速、短程、电容性无线设备可以被用于两个邻近的电子设备、模块等之间进行流数据(streaming data)和电能发送。
【背景技术】
[0002]与传统的无线电系统不同，借助于电容性耦合可以有效地实施多个电子设备或一个电子系统的多个块之间的无线通信，即，在近距离(毫米或厘米距离)发送模拟信号和数字信号。近来，由于用于半导体芯片以及现代电子部件的更精密的制造工艺的出现，且这些半导体芯片和现代电子部件变得更高速且更适合于制作用于无线电容性耦合设备的实用性电路，因此电容性耦合设备可以变得更广泛。
[0003]在已知的电容性耦合系统中，信号从一个导电元件发送到另一个导电元件(端子)，其中两个端子由非导体分开。在两个端子之间创建电场，作为结果，可以通过该电场在第二端子上检测到施加到第一端子的电势。
[0004]电容性耦合系统一般是这样的系统，其中发送器具有一个发送电路和在空间上分开的一对电极，该发送电路根据所发送的数据改变施加到一对电极的电压差以改变生成的电场的电势的梯度，且接收器具有在空间上分开的一对电极和检测准静电场的电势中的改变以接收所发送的数据的接收电路。
[0005]已知的电容性系统、方法和设备的显著缺点是，它们没有解决创建可以将与现代高速线串行差分接口的能力和电源发送线路的能力类似的全部能力集成在一个解决方案中的电容性接口的复杂任务。在这个意义上，已知问题中的一个是，在同一单元中共存的发送装置和接收装置以及电容性无线能量发送/接收装置的寄生干扰，连同外部因素(诸如，电磁干扰，导致信道中较高数量的误差和/或实际连接损失)对电容性信道(连接器或天线端口)从而对系统的影响。
[0006]考虑到无线电容性耦合技术的当前水平，仍需要改进的无线通信的系统、方法和装置、先进的天线端口，可以在存在电磁干扰时在发送期间提供具有较低水平的误差的高速双向数据传递，并且还能够执行无线电能发送和共存(被集成在单个单元内而不管彼此之间的寄生关系)。
【发明内容】
[0007]要求保护的发明的目的是设计这样的天线端口，所述天线端口将确保用于接收装置的端子、用于发送装置的端子以及用于无线电容性电源接收和发送的装置的端子在同一天线单元(端口)中的共存，以及从发送端子和能量发送端子到接收端子从而到可以与它们连接的接收装置的寄生影响的补偿，且同时将抵消寄生外部因素(电磁干扰)在电容性信道中的影响。
[0008]通过开发这样的差分电容性天线端口来实现上述技术成果，在一个实施方案中，所述差分电容性天线端口包括发送和接收端口以及用于无线电容性电源发送信道的端口，所述无线电容性电源发送信道被配置成具有无线地发送和接收信号且无线地接收和发送电源的能力。
【附图说明】
[0009]给出无线电容性信号接收和发送系统和/或无线电容性电源接收和发送系统中的差分电容性天线端口的实施例的下面的视图以及描述仅为了例示本发明而并非限制由本发明的权利要求限定的权利的范围:
[0010]图1a-用于无线信号接收和发送的差分电容性天线端口的端子的工作表面的总体布局；
[0011 ]图1b-用于与图1a中的方案上的端口兼容的无线信号接收和发送系统的第二侧的差分电容性天线端口的端子的工作表面的总体布局；
[0012]图2-具有屏蔽导电区域的差分电容性天线端口的端子的工作表面的总体布局；
[0013]图3a-围绕天线端口端子的工作表面的排斥凹槽(reject1ngroove)的布局；
[0014]图3b_截面形式的、处于定向位置中的、用于一个无线信号接收和发送系统和/或无线电源接收和发送系统中的两侧的电容性端口的兼容布局，在该定向位置中端口中的一个包括一个排斥凹槽；
[0015]图4a_用于具有无线电源接收和发送的信道的无线信号接收和发送系统的差分电容性天线端口的端子的工作表面的总体布局；
[0016]图4b_用于与图4中的端口兼容的无线电容性信号接收和发送的另一侧的、具有无线电源接收和发送的信道的差分电容性天线端口的端子的工作表面的总体布局；
[0017]图5-用于具有无线电源接收和发送的信道的无线信号接收和发送的差分电容性天线端口的端子的工作表面的中心对称布置的总体布局；
[0018]图6-用于具有带屏蔽导电区域的无线电源接收和发送的信道的无线信号接收和发送的差分电容性天线端口的端子的工作表面的中心对称布置的总体布局。
【具体实施方式】
[0019]下文呈现的详细描述公开了根据下文描述的实施方案的发明的主题，但是显然，不同的改型可被用于每个公开内容且在不脱离本发明的范围的前提下，下文描述的原理可被应用到其他实施方案。
[0020]因此，本文公开的发明不以任何方式限制于所公开的实施方案，而是广泛涉及本文公开的原理、功能和性能。
[0021]本发明要求保护的主题是无线电容性信号接收和发送系统和/或无线电容性电源接收和发送系统中的差分电容性天线端口。这样的天线端口的应用的实施例可以包括但不限于用于两个移动电话的无线耦合、移动电话和计算机的无线耦合的电容性接口，或者便携驱动和平板电脑或膝上型电脑之间的电容性接口，以及用于密封模块、非接触式访问卡或信用卡/借记卡、“无线连接器”等的电容性接口。
[0022]—般而言，双向无线电容性耦合接口在每个接收-发送侧上包括提供同时接收和发送数据信号的至少一个接收和发送装置。此装置可以使用单个拓扑或差分拓扑。接收和发送装置的差分拓扑与单端拓扑相比具有许多优点，特别是由于对外部因素(具体而言，电磁干扰)的特定免疫，这可以根据特定设计原理、使用用于发射和检测电场的差分电容性端子(电容性天线端口)的特定布局几何结构来实现，这是本发明的主题。
[0023]在无线电容性信号接收和发送系统中，差分发送装置生成具有特定幅度的差分信号，所述差分信号被馈送到发送端子以生成通过电容性信道发送的电场。在此情况下，差分接收装置(其是同一发送和接收装置的一部分)从其发送装置的电场连同有用的电场一起同时在接收端子上再现寄生信号，所述有用的电场再现从另一侧的无线耦合的发送装置接收的信号。因此，寄生电场可以对和信号具有显著影响，所述和信号从接收端子的输出被馈送以用于在接收装置中进一步处理，其中目的是恢复被发送的信号的有用的数据。存在针对此问题的一些已知解决方案，诸如，用于接收和发送装置且作为接收和发送装置的部分的工作模式的分时(timing separat1n)，但是它导致数据接收和发送的速度中的显著的、通常至双倍的减小。此外，此解决方案不可以应用在电能接收和发送信道中。与现有公知无线电接口相比，还可能对接收和发送信道施加信号分频以确保同时接收和发送，但是在这样的实施方案中它需要显著减小电容性系统的益处的某些信号处理方法的应用。
[0024]在第一实施方案中，本发明提供了一种用于无线电容性信号接收和发送的差分电容性天线端口，其中图1a中示出了端子在其工作表面1003上的布局。天线端口工作表面1003以及但不限于本文中描述的其他实施方案中的端口的工作表面可以具有任何形状和轮廓，例如，它可以是圆形、方形等形状的平表面，或假设参与无线接收和发送且与它兼容的另一侧的适当的天线端口具有凹球形工作表面，则该端口的工作表面可以是凸球形工作表面。另外，电容性天线端口的工作表面可以包含创建复杂轮廓和形状的附加元件(诸如，导引件(guide))，假设与参与无线接收和发送的另一侧的兼容天线端口相互定向和固定，所述导引件允许将两个端口正确地定向和对齐以确保两侧的对应的端子的最大重叠。本发明的第一实施方案中的天线端口包