用于线缆式基于标准的接口的无接触替换制造技术

本发明专利技术公开涉及用于线缆式基于标准的接口的无接触替换。一种用于线缆式基于标准的接口(诸如，USB、I2S)的无接触、电磁(EM)替换，该无接触、电磁(EM)替换处理与标准相关联的数据传输要求且能够测量及复制(406、426)数据线(218、228、418、428)上的相关物理状态，以便与标准兼容且透明地起作用。无接触链路(200、830)在具有收发信机(216/226、814/844)的设备(210/220、810/820)之间。不导电外壳(240、860)封闭设备。介电耦合器(300)促进在通信芯片(216/226、316/326)之间的通信。导电路径(306/308、452/454、818/848)或感应链路(819/849)在设备之间提供电力。音频适配器(840)经由无接触链路(830)与源设备(810)通信，且经由物理链路(832)与诸如常规耳机的目的地设备(820)通信。电力可由源设备提供(834)给适配器，并通过适配器提供给目的地设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于线缆式基于标准的接口的无接触替换
本公开广泛地涉及用于数字通信的技术，尤其是基于标准的接口，并且还涉及结合有这些技术的系统。
技术介绍
通用串行总线(USB)是接口“标准”的示例，接口标准针对“主机”电子设备(诸如个人电脑)或“集线器”与各种外围电子设备之间的连接、通信及电力供应，限定了线缆、连接器及在总线中使用的通信协议，这些外围电子设备诸如键盘、指示设备、数字摄像机、打印机、便携式媒体播放器、盘驱动器、网络适配器、智能手表及视频游戏控制台。常规USB接口使用电连接器及线缆(与电线一起)来使主机(可替换地，集线器)设备与外围设备接口。连接器本质上是机械的，且在重复使用之后可能磨损且最终失效。现有的机械连接器使用电信号传送接触以从一个设备与另一设备进行通信(传输、传送数据信号)，这些现有的机械连接器可能在物理上不同于主机设备及外围设备。这些连接器必须彼此完全啮合以确保良好的连接。电信号传送也不理想，因为电信号传送在穿过连接器的接线和与线缆相关联的接线中有许多不连续性。这将固有限制强加于USB的速度且增加经由较远距离成功传送信号的电力预算。USB线缆的长度实际上限于(由于线缆延迟等)为大约5米。可将电力经由USB连接器及线缆供应至“总线供电”的外围设备。从总线得到的电流通常限于100mA或500mA。蓝牙是无线技术，该无线技术允许使用者在称为配对的无线过程中连接两个具有蓝牙功能的设备，这消除了对在设备之间的线缆连接的需要。蓝牙也可以用来建立无线个人局域网(WPAN)。USB到蓝牙适配器插入(插进)不具有蓝牙功能的主机设备(诸如，电脑)的USB端口内而为该设备提供蓝牙功能。已知蓝牙耳机且除常规音频变换器(例如，扬声器、麦克风)外，蓝牙耳机通常具有用于蓝牙功能(与具有蓝牙功能的主机设备无线通信)的电子设备(电路系统，诸如收发信机)。蓝牙耳机成本远远高于常规耳机，且因此可能过分昂贵而不能搭载到便携式设备。需要电池操作电子设备，且这又导致耳机的形状因子较大及对制造商及最终使用者两者而言成本较高。还已知蓝牙音频适配器，该蓝牙音频适配器可与常规耳机一起使用。将耳机插进适配器，该适配器与具有蓝牙功能的主机设备无线通信。该适配器需要电力(电力通常来自内部电池)来操作，这增加了这些适配器的成本及重量。而且，当电池耗尽时，适配器不再工作。信号是物理量，该物理量从源至目的地相对于时间、空间和包括信息而变化。本文论述的表示音频数据的电信号，且该电信号可以是模拟或数字格式。数字模拟转换器(DAC)是将数字信号转换为模拟信号的电子设备。反之，模拟数字转换器(ADC)是将模拟信号转换成数字信号的电子设备。本文论述电磁(EM)信号，且该EM信号可包括射频(RF)载波，该RF载波可通过提供至发射机(Tx)的电信号而被调制并相反地通过接收机(Rx)解调来产生电信号。通常，本文可讨论在极高频(EHF)频率范围内的电磁信号，该范围诸如从30千兆赫(GHz)至300千兆赫或更高。I2S也称为IC间语音，集成芯片间语音或IIS，是用于在设备之间(或芯片之间或芯片与设备之间)传送数字化音频数据的串行总线接口标准(数字音频串行协议)的示例。通常，总线包括三条(3)线：用于两个时间复用数据信道的串行数据线(SD)、字选择线(WS)及连续串行时钟线(SCK)。
技术实现思路
所需要的是对于诸如USB的有线基于标准的接口的“替换”通信接口，该替换通信接口减少或消除与有线基于标准的接口相关联的问题中的一些，同时在标准的约束内“透明地”操作。本专利技术的一般目的是提供用于在电子设备之间进行通信的改进技术。这个目的通常可以通过消除机械连接器及线缆导线、代之以使用“无接触”(电磁)连接器及电磁(EM)通信链路(接口)来实现。用于将电信号转换成电磁(EM)信号的收发信机及变换器(天线)可处理在设备之间的通信。可在发送设备处检测与标准的成功操作有关的电状态(诸如差分信号线上的电压)且经由电磁(EM)接口将该电状态传送(诸如在带外)至接收设备。还公开了用于传输电力至“总线供电”的下游设备的配置。本文公开的技术可被认为是对于线缆式基于标准的接口的无接触替换。根据本专利技术，通常，可将无接触电磁(EM)射频(RF)通信链路建立在两个或更多个电子设备(其中一个可以充当主机或集线器)之间，这两个或更多个电子设备一般经由基于标准的接口或有线(线缆连接的)通信链路或协议(诸如但不限于USB)而彼此正常通信。系统可包括将主机连接到许多电子设备的多个通信链路。本文公开的无接触链路可复制或模仿(或替换或代替)现有的有线通信链路(诸如但不限于USB)以便透明地替代整个系统中的至少一个通信链路。这可以包括在协议的约束(诸如时序)内：在设备之间传输数据、给设备提供电力、将设备的特性传送至集线器或主机。基本上在下文中，将讨论用于替换USB链路的无接触通信链路，作为多个基于标准的接口中的任何一个(这些基于标准的接口的线缆式通信链路中的一个或多个可被本文公开的无接触通信链路替换)的示例。这些基于标准的接口可以包括但不限于：PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太网、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等。本文提出的解决方案通过将第一USB设备上的电信号传送状态(electricalsignalingcondition)转换成电磁信号且经由无接触连接器将信号发送至第二USB设备(第二USB设备可以是主机或集线器)上的接收机，而解决经由无接触连接器发送本地USB(作为任何基于标准的协议的示例)的问题。第二设备将电磁信号转换成电信号且在第二设备处复制来自第一设备的电信号传送状态。通过复制(再生、再造)电状态且在协议的时序约束内操作，对第二设备而言似乎第一设备物理连接(诸如经由电缆线或物理连接器)至系统总线。电磁(EM)信号可在EHF频率范围内，诸如从30千兆赫至300千兆赫或更高。EM信号可经由短距离传播，诸如大约仅1厘米(cm)。诸如塑料的介电介质可用来延长EM信号的范围，诸如超过几厘米(cm)至几米。转换成电磁(EM)信号或从电磁信号的转换发生在极短的(亚ns)时间周期内。通过将电信号传送状态从第一USB设备复制到第二USB设备且在极短时间周期进行该操作，无接触连接器对于第一USB设备和第二USB设备两个都不可见，且设备表现为这些设备就像是以电方式连接。根据本专利技术，大体上一种对于线缆式(电)基于标准的接口(诸如但不限于USB)的无接触、电磁(EM)替换(替代、代替)，该无接触、电磁(EM)替换(替代、代替)有效地处理与该标准相关联的数据传输要求(诸如带宽、速度、延时)且也能够测量及复制数据线上的相关物理状态(诸如电压电平)，以便与该标准兼容且透明地起作用。可将无接触链路提供在具有收发信机的设备之间。不导电外壳可封闭设备。公开了对于无接触(EM)接口的一些应用。介电耦合器促进在相距若干米的通信芯片之间的通信。导电路径可为总线供电的设备提供电力及接地。根据本专利技术的一些实施例，传送数据的方法可包括：在第一设备处，确定携带数据的第一组信号线的电状态，和发送指示与所述数据相关联的电状态的电磁(EM)信号；其中所述信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传送数据的方法(500)，包括：在第一设备(210)处，确定(502)携带数据的第一组信号线(218)的电状态，和发送(504、506)指示与所述数据相关联的电状态的电磁(EM)信号；其中：所述信号线(218)被配置用于传输基于标准的协议，所述基于标准的协议被设计用于经由物理链路传送电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.02 US 61/605,981;2012.03.22 US 13/427,576;1.一种在第一设备和第二设备之间建立无接触通信链路的方法(500)，所述第一设备与第一电路相关联并且所述第二设备与第二电路相关联，其中所述第一电路被设计成经由耦接所述第一设备和所述第二设备的物理接口来与所述第二电路通信，其中所述第一电路和所述第二电路在固定时序约束内操作，所述固定时序约束管理在所述第一电路和所述第二电路之间的一系列电信号传送状态的协商以建立物理通信链路，所述方法包括：在所述第一设备(210)处，确定(502)经由携带数据的第一组信号线(218)来自所述第一电路的所述一系列电信号传送状态，将所述一系列电信号传送状态转换成电磁信号，和无接触地发送(504、506)所述电磁信号给所述第二设备以使得所述第二电路能够接收所述一系列电信号传送状态的复本并且即使在所述物理通信链路在所述第一设备和所述第二设备之间不存在的情况下也建立所述无接触通信链路；其中：所述无接触通信链路的建立使得所述第一电路和所述第二电路就像其建立了所述物理通信链路那样进行操作，并且所述信号线(218)被配置用于传输基于标准的协议，所述基于标准的协议被设计用于经由所述物理通信链路传送电信号。2.如权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一设备处，接收指示第二电状态的电磁信号，所述第二电状态与源于第二设备(220)处的第二组信号线(228)上的数据相关联，并在所述第一电路处复制所述第二电状态以即使在所述物理通信链路在所述第一设备和所述第二设备之间不存在的情况下也建立所述无接触通信链路。3.如权利要求1所述的方法，还包括：在第二设备处，接收(508)指示所述一系列电信号传送状态的电磁信号和在第二组信号线(228)上复制(510)所述一系列电信号传送状态。4.如权利要求2所述的方法，其中：所述第一设备和所述第二设备物理上不彼此连接。5.如权利要求1所述的方法，其中所述基于标准的协议选自包括以下的组：USB、PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太网I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY和Hypertransport。6.如权利要求1所述的方法，其中所述一系列电信号传送状态是在按照基于标准的协议建立的准则内无接触地发送的。7.如权利要求1所述的方法，其中所述电磁信号是利用能量输出发送的，所述能量输出低于对于发送识别码的FCC需求的能量输出。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一设备通过空气间隙电磁通信。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设备通过一个或多个介电介质(230、300)电磁通信。10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设备在极高频(EHF)频带内经由电磁接口通信。11.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设备通过调制和解调具有至少30GHz(千兆赫兹)的频率的载波来进行通信。12.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设备通过调制和解调数据速率大于或等于1Gbps(每秒千兆位)的载波来传送数据。13.如权利要求2所述的方法，还包括：用不导电屏障(240)封闭所述设备。14.如权利要求2所述的方法，其中：所述设备由外壳(240)密封。15.如权利要求1所述的方法，其中：所述电磁(EM)信号通过介电线缆(302)发送。16.一种用于传送来自信号线(218、418)的数据的系统，所述信号线(218、418)被配置用于基于标准的协议，所述基于标准的协议被设计用于经由物理链路传送电信号，所述系统特征在于：第一设备(210、316、440)包括：用于将电信号输入转换成电磁(EM)信号输出以支持极高频(EHF)无接触通信链路的装置(216/226、316/326、402、424)；及用于确定(406、426)携带数据的第一组信号线(218、418)的电状态和发送(504、506)指示与到第二设备的所述数据相关联的电状态的电磁(EM)信号的装置，其中所述EM信号指示所确定的电状态使得所述第二设备能够在其自己的一组信号线上复制相同的电状态以使得即使所述第一设备和所述第二设备没有通过物理接口连接的情况下对于在所述第一设备和所述第二设备之间建立物理链路的需求也能够被满足。17.如权利要求16所述的系统，还包括：在所述第一设备中，用于接收(406、426)指示第二电状态的电磁信号和在所述第一设备的所述第一组信号线处复制所述第二电状态的装置，所述第二电状态与源于所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·D·迈考尔马克，I·A·基莱斯，
申请(专利权)人：凯萨股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US