[發(fā)明專利]無接觸連接器系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580048578.3
• 申請日: 2005-12-21
• 公開（公告）號: CN101128987A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬克·賈斯廷·莫爾;杰克·阿諾德·蘭;斯蒂芬·埃爾伍德
• 申請（專利權(quán)）人: 阿蒂密有限公司
• 主分類號: H04B1/69
• 分類號: H04B1/69;H04B5/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及近場或電感耦合的UWB(超寬帶)系統(tǒng)的使用，以便實施高速電數(shù)據(jù)連接器，而不需要直接的電連接。

背景技術(shù)

如在US3728632中描述的那樣，UWB通信技術(shù)是從雷達和其他軍事應(yīng)用發(fā)展而來的，Dr?G.F.Ross已經(jīng)進行了一些開拓性工作。超寬帶通信系統(tǒng)采用具有短上升和下降時間的極短脈沖的電磁輻射(脈沖)，導(dǎo)致具有非常寬的帶寬的頻譜。一些系統(tǒng)利用這種脈沖對天線的直接激勵，其然后利用它的特征脈沖或階躍響應(yīng)輻射(取決于激勵)。這種系統(tǒng)被稱作無載波或“沒有載波的”，因為得到的r發(fā)射沒有任何很好被限定的載波頻率。然而，其他UWB系統(tǒng)輻射一個或幾個周期的單個或多個高頻載波。各種調(diào)制技術(shù)可被采用，包括脈沖位置，振幅和/或相位調(diào)制，基于CDMA(碼分多址)的技術(shù)和基于OFDM(正交頻分復(fù)用)的技術(shù)(在多載波系統(tǒng)中)。US?Federal?Communicaion?Commission(FCC)定義UWB為中心(或平均)頻率的至少25％的-10dB帶寬或至少1.5GHz的帶寬；US?DARPA定義是類似的，但涉及-20dB帶寬。這種正式定義是有用的，并且清楚地區(qū)分UWB系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶和寬帶系統(tǒng)，但是在本說明書中描述的技術(shù)不局限于落入該精確限定的系統(tǒng)，而是可以利用采用非常短脈沖的電磁輻射的類似系統(tǒng)而被采用。

UWB通信系統(tǒng)具有超過傳統(tǒng)系統(tǒng)的多個優(yōu)點。寬泛地講，非常大的帶寬有助于非常高的數(shù)據(jù)率通信，并且由于采用輻射的脈沖，平均發(fā)射功率(并且也功率消耗)可被保持為低的，即使每一個脈沖中的功率可以是相對大的。而且，由于每一個脈沖中的功率在大的帶寬上擴展，每一單位頻率的功率實際上可以非常低，允許UWB系統(tǒng)與其他頻譜使用者共存，并且在軍事應(yīng)用中，提供截取的低可能性。該短脈沖也使UWB通信系統(tǒng)相對不對多徑效應(yīng)敏感，因為通常可以分辨多個反射。短脈沖的使用也有助于高分辨率位置確定和雷達和通信系統(tǒng)中的測量。最后，UWB系統(tǒng)將它們自身提供至基本上全部數(shù)字實施方式，具有隨之發(fā)生的成本節(jié)約和其他優(yōu)點。

圖1a示出了UWB接收器100的例子，包括被耦合的發(fā)射/接收天線102，經(jīng)由發(fā)射/接收開關(guān)104，至UWB接收器106和UWB發(fā)射器108。在可替代的布置中，可以提供單獨的發(fā)射和接收天線。

UWB發(fā)射器108可以包括通過基帶發(fā)射數(shù)據(jù)輸入調(diào)制的脈沖發(fā)生器，并且可選地包括天線驅(qū)動器(取決于期望的輸出功率)。可以采用多個調(diào)制技術(shù)的一個，例如通-斷鍵控(發(fā)射或不發(fā)射脈沖)，脈沖振幅調(diào)制或脈沖位置調(diào)制。在圖1b中示出典型的發(fā)射脈沖，并且具有小于1ns的持續(xù)時間和千兆赫茲的數(shù)量級的帶寬。

圖1c示出了基于載波的UWB發(fā)射器120的例子。這種形式的發(fā)射器允許UWB發(fā)射中心頻率和受控制的帶寬，并且因為它是基于載波的，允許頻率和相位的使用，以及振幅和位置調(diào)制。因此，例如可以采用QAM(正交振幅調(diào)制)或M-ary?PSK(相移鍵控)。

參照圖1c，振蕩器124產(chǎn)生高頻載波，通過混頻器126門控該高頻載波，該混頻器實際上充當(dāng)高速開關(guān)。通過脈沖發(fā)生器128提供至混頻器的第二輸入，通過(任意的)帶通濾波器130濾波。被濾波的脈沖的振幅確定混頻器二極管被正向偏置的時間，以及混頻器的輸出處UWB信號的有效脈沖寬度和帶寬。通過濾波器130的帶寬也類似地確定UWB信號的帶寬。通過振蕩器124確定UWB信號的中心頻率和瞬時相位，并且可被數(shù)據(jù)輸入132調(diào)制。在US6,026,125中描述了具有1.5GHz的中心頻率和400Mhz的帶寬的發(fā)射器的例子。通過相位鎖定脈沖發(fā)射器至振蕩器可以實現(xiàn)脈沖對脈沖相干性。

通過帶通濾波器134處理混頻器126的輸出，以便拒絕帶外頻率和不期望的混頻器產(chǎn)物，任意地，通過數(shù)字控制的rf衰減器136衰減，以便允許附加的振幅調(diào)制，并且然后被轉(zhuǎn)到寬帶功率放大器138，比如NMIC(單片微波集成電路)和發(fā)射天線140。可以與來自發(fā)生器128的脈沖同步地通斷門控功率放大器，如US’125中所述的，以便減小功率消耗。

圖1d示出了UWB接收器150的方塊圖。通過天線102接收引入的UWB信號，并被提供至模擬前端塊154，該模擬前端塊包括低噪聲放大器(LNA)和濾波器156和模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器158。也提供一組計數(shù)器或寄存器160，以便捕獲和記錄涉及接收的UWB輸入信號的統(tǒng)計。模擬前端154主要負責(zé)將接收的UWB信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。