專利名稱：無線接口的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線接口。例如，這種接口可用于在顯示器系統(tǒng)內無線地提供數據和功率，該顯示器系統(tǒng)例如包括液晶或有機發(fā)光二極管型的平板顯示器。這種接口的應用的另一示例是射頻識別系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于這種接口的發(fā)射部分和接收部分。

背景技術：
附圖的

圖1示出一種通用液晶顯示器系統(tǒng)，其是平板顯示器的一個示例。這種顯示器由顯示圖像的包括有源矩陣14的有源區(qū)域、包括驅動器12以照亮顯示器的背光源系統(tǒng)、以及控制像素的尋址的多個驅動器集成電路(IC)10組成。該系統(tǒng)被提供有顯示數據2、多個控制和定時信號6以及功率4。這些信號通常經由柔性印制電纜(FPC)提供。附連此電纜在顯示器制造中增加了顯著的成本。除了如附圖的圖2中所示的有源顯示區(qū)域之外，顯示器系統(tǒng)還可具有集成音頻250和傳感器270系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的每一個都需要線路連接以提供系統(tǒng)數據(音頻數據252、傳感器數據266以及顯示數據2)以及相關的定時和控制數據(音頻定時和控制254、傳感器定時和控制268、顯示定時和控制6)。該顯示器系統(tǒng)可具有單個外部電源256，該外部電源可然后與一系列調壓器271連接以滿足不同電壓要求(4、258、262以及277)。顯示器系統(tǒng)的復雜度的增大不可避免地導致外部連接的數量的相應增加，而這又導致更大的FPC連接器。然而，結合這些顯示器系統(tǒng)的產品在尺寸上變得物理地越來越小，因此有壓力要找到向顯示器系統(tǒng)發(fā)射信號的替換方法。
無線接口是非常吸引人的建議。附圖的圖3示出一種通用無線系統(tǒng)，其包含生成數據的數據源20、執(zhí)行所需格式化和信號處理的發(fā)射機系統(tǒng)22、以及發(fā)射天線24。這些項目通常形成發(fā)射機側。發(fā)射天線通過無線信道26將信號作為電磁波或光信號(取決于實現(xiàn))來發(fā)射。在接收機側，接收天線28將信號耦合到接收機系統(tǒng)30，該接收機系統(tǒng)處理數據并把數據繼續(xù)傳送到數據宿32。
附圖的圖4示出了一種通用發(fā)射機系統(tǒng)。第一個框是提供要發(fā)射的實際內容的數據源160。假設數據是數字的，則它包括1和0的流，其中高電壓電平表示1而低電壓電平表示0。該編碼方案稱為不歸零(NRZ)。
該數據可然后被進一步處理和格式化162，以使它最佳地匹配無線信道。有多個在此級可采用的編碼方案。最流行的方案之一是曼徹斯特編碼(Manchester Encoding)，其由附圖的附圖5a中的定時波形示出。曼徹斯特碼是每一比特具有最小一個且最大兩個電平轉換的自同步碼。在曼徹斯特數據304中，“0”被編碼為高到低轉換，而“1”被編碼為低到高轉換。在2個相同的數據比特之間存在額外的電平轉換。如附圖的圖5b所示，這通常使用數據時鐘信號300與NRZ數據信號302之間的異或門(XOR)函數306實現(xiàn)。如果兩個變量中的任何一個為1但不是兩者都為1，則這兩個變量的XOR函數為1。
在數據已被正確地格式化和編碼之后(圖4)，處理的下一級稱為調制。調制器165使用數據信號167來改變由振蕩器161生成的高頻載波信號163的特性之一。附圖的圖6a至6e示出了典型的調制信號。圖6a示出了高頻載波信號163，而圖6b示出了數據信號167。通常改變的參數是以下之一頻率，從而得到頻移鍵控(FSK)170(圖6c)；振幅，從而得到幅移鍵控(ASK)174(圖6e)；相位，從而得到相移鍵控(PSK)172(圖6d)。所以其它調制方案都來源于這三個基本方案。存在可用于實現(xiàn)這些方案的若干方法。附圖的圖7a至7c概括了簡單ASK、PSK和FSK的可能實現(xiàn)。調幅信號174通過混合載波信號163和一數據信號167獲得(圖7b)。調頻信號通過根據數據信號167在兩個載波信號(f1 163和f2 171)之間切換獲得(圖7a)。在相移鍵控172中，載波信號163的相位根據數據信號167在兩個值之間變化(圖7c)。
已調制信號占用了一定量的頻譜。這是取決于所采用的調制類型。已調制信號中存在的頻率分量可以通過計算該信號的傅立葉變換來標識。頻率分量中可用的功率的該曲線圖被稱為信號的功率譜密度(PSD)。這然后產生信號帶寬(BW)的定義。雖然有很多可接受的帶寬定義，但是這通常認為是被具有至少一半最大水平的功率水平的所有頻譜分量所占據的頻譜量。已調制信號的帶寬與數據信號的速度直接相關。高數據率需要更多帶寬。
發(fā)射機的下一級(圖4)涉及放大已調制信號以使其足夠強從而在無線信道上發(fā)射。這使用獲取低功率已調制信號并產生高功率信號的功率放大器164實現(xiàn)。存在用于實現(xiàn)此目的的若干方法，并且示例在Behzad Razavi的“Designof Analog CMOS Integrated Circuits”(模擬CMOS集成電路的設計)，McGraw-Hill 2001中公開。
在信號已被放大之后，然后使用天線166將該信號發(fā)射到無線信道中。天線將信號從耦合電磁波轉換成輻射波，并且被設計成在感興趣的頻率范圍內最優(yōu)化功率傳遞。該輻射將經常被要求具有指定方向性，即在特定方向上最大化信號的輻射。
在設計功率放大器164和發(fā)射天線166時必需小心，以確保它們有足夠的帶寬來處理已調制信號。如果這些系統(tǒng)中可用的帶寬小于信號帶寬，則信號將丟失一些信息并且可能導致對所發(fā)射數據的錯誤解碼。
輻射信號在無線信道26上傳播(圖3)，在此之后該信號耦合到接收天線28。接收天線被設計成從所發(fā)射信號中捕捉盡可能大的信號。與發(fā)射天線類似，接收天線被設計成在指定頻率范圍和方向上高效。
來自接收天線的信號然后傳送到接收機系統(tǒng)30，該接收機系統(tǒng)的主要功能是從所接收的信號中提取原始數據信號。接收機系統(tǒng)的精確實現(xiàn)取決于在發(fā)射機上采用的調制方案。附圖的圖8d示出使用幅移鍵控調制信號的無線接收機系統(tǒng)作為示例。一種通用無線接收機系統(tǒng)包含接收天線28、提取所發(fā)射數據信號的解調器311、以及把模擬數據信號轉換成數字信號的脈沖整形系統(tǒng)314。接收機系統(tǒng)的輸出端315與發(fā)射機系統(tǒng)中用于調制載波的數據信號167(圖4)相同。在調幅信號174中(圖8a)，數據信號被嵌入在已調制載波的包絡(輪廓)313中。因此，在此情況中接收機的主要作用是提取已調制載波的包絡。這通過首先整流調幅載波來實現(xiàn)，該整流得到僅具有原始調幅信號的正向部分的輸出310(圖8b)。然后令經整流的信號通過低通濾波器312以去除高頻載波信號。最后一級然后涉及將經低通濾波的信號脈沖整形314成具有定義的高和低電壓電平的干凈數字信號315(圖8c)。
有許多實現(xiàn)脈沖整形器的方式。一個示例在附圖的圖9中示出。自偏壓比較器電路可被用來從模擬輸入信號400生成數字輸出信號402。高和低輸出電壓電平404和406在電路的設計期間設置。此類型的裝置在R.Jacob Baker、Harry W.Li、David E.Boyce的“CMOS，Circuit design，Layout and Simulation”(CMOS，電路設計、布圖和模擬)，IEEE出版社，1998中公開。
此時的輸出信號315(圖8c)表示用來調制發(fā)射機側的載波的數據信號。
所有采用無線通信來傳遞數據的系統(tǒng)都是基于以上提供的描述的。這些系統(tǒng)通常將在工作頻率、數據率和采用的調制方案上不同。無線系統(tǒng)也日益具有諸如糾錯以及或許加密之類的額外特征以維持所發(fā)射信號的完整性。
在某些應用中，可能期望無線地發(fā)射功率，因為這可減少系統(tǒng)所需的線路連接的數目。這通常通過在一個線圈的磁場中發(fā)射功率并且將它耦合到第二線圈來實現(xiàn)。用于發(fā)射功率的通用方案在附圖的圖10中示出。功率發(fā)射能夠通過將線圈A36的磁場34與線圈B38的磁場耦合來實現(xiàn)。線圈A被提供有采用交流電形式的功率信號35。線圈B中的輸出信號37也具有交流電。下一步是對此信號進行整流，如附圖的圖11所示?？墒褂萌ㄕ髌?54來從雙極性(-Vp到+Vp)輸入功率信號350中獲得單極性(0到+Vp)輸出信號352。此時信號不是適當的直流功率信號，因為它包含波紋。這些波紋可通過使用某種形式的平滑電路來去除。這可以是連接在輸出信號上的大電容器。一旦已獲得相對無波紋的功率信號，然后該信號就可被調節(jié)并減壓至所需電壓電平。
為提高使用磁耦合的功率傳遞的效率，可使用諧振電路。無線地高效功率傳遞可通過在發(fā)射機處使用串聯(lián)諧振并在接收機處使用并聯(lián)諧振來實現(xiàn)。發(fā)射機處的串聯(lián)諧振最大化電路中的電流，該電流又最大化耦合磁場。接收器處的并聯(lián)諧振最大化電壓。這兩種類型的電路在附圖的圖12a和12b中示出。具有電阻R的電阻器40、電感L的電感器42以及電容C的電容器44的串聯(lián)電路(圖12a)的諧振在感抗和容抗在量級上相等但是因為它們在相位上相差180度而相互抵消時發(fā)生。串聯(lián)諧振產生其值取決于電阻R的流經電路的最大電流。諧振的銳度取決于R的值并表征電路的“Q”。品質因數“Q”是電感器的性質，并由下式給出 其中ω是角頻率(2πf)，而rs是電感器的金屬繞組的等效串聯(lián)電阻。品質因數是電感器在其磁場中存儲能量的能力的度量，從而高Q產生諧振時的大電流或電壓以及高效的功率傳遞。附圖中的圖13示出具有高Q 390和低Q 392的響應的示例。
在具有電容C的電容器46、電感L的電感器48、以及電阻R的電阻器50的電路中的并聯(lián)諧振在由電感器引起的電抗與由電容器引起的電抗相等并相反時的頻率上發(fā)生。并聯(lián)諧振產生電阻器兩端的最大電壓。電阻器50的值R指示此電壓的值。諧振時的功率傳遞更高效，因為諧振時的電壓或電流如附圖的圖14所示被最大化，在該圖中繪出耦合磁場65隨頻率64的變化。在諧振頻率60上，耦合磁場65是最大值并且因此功率傳遞將在此頻率上是最大值。
單獨的無線數據發(fā)射是眾所周知的。對于單獨的無線功率傳遞也是眾所周知的。然而，在應用要求功率和數據都在同一無線信道上被無線地發(fā)射時，困難出現(xiàn)了。傳遞數據需要數據信號以某種方式“裝載”或攜帶在功率信號上。這種技術的一個示例是使用載波信號來傳遞功率并且然后使用幅移鍵控調制來將數據與此載波耦合，如附圖的圖15所示。功率載波信號174的振幅由數據載波信號76調制。這產生同時攜帶功率和數據的復合發(fā)射信號78。用于此情況的接收機與圖8中所示的通用接收機不同，因為它現(xiàn)在不得不從所發(fā)射信號中提取功率和數據兩者。附圖的圖16示出這種接收機系統(tǒng)的示例。所發(fā)射信號經由接收天線130耦合到接收機系統(tǒng)222。這然后后面是兩個整流器(功率整流器134和數據整流器140)以提取功率和數據信號。功率整流器的輸出是未調節(jié)的電壓，其被調壓器136調節(jié)以提供所需電壓電平VR 138。在數據信號提取路徑中，數據整流器140的輸出141被連接到產生數據信號的模擬版本的解調器144。然后令該信號通過脈沖整形級145以產生與所發(fā)射數據信號相同的數字信號146。
數學上，ASK是在時域中載波信號和數據信號的倍增處理。有時包絡的深度(也稱為調制深度)可變可能是必要的。在此情況中，在執(zhí)行倍增處理之前，將一直流分量添加到數據信號。如果功率載波信號74由以下方程式表示， xc＝cos(2πfct)， 數據載波信號76由以下方程式表示， x數據＝cos(2πf數據t)， 則所得發(fā)射信號78在數學上被表示為 x發(fā)射＝(A+x數據)xc＝Acos(2πfct)+cos[2πt(fc-f數據)]+cos[2πt(fc+f數據)] 其中調制深度由直流分量A表示，fc是功率載波信號的頻率，而f數據是數據載波信號的頻率。
這暗示除了載波(功率載波)信號分量fc之外，所發(fā)射信號將具有頻率分量(fc-f數據)和(fc+f數據)。附圖的圖17示出在頻域中的所發(fā)射信號的分量。頻率分量(fc-f數據68)和(fc+f數據62)被稱為所發(fā)射信號的邊帶。如果數據載波信號76具有帶寬BW，則發(fā)射這兩個邊帶所需的總帶寬是2×BW 72。
為了在接收機側成功恢復功率和數據，載波和兩個邊帶應在無線信道上被線性地發(fā)射。換言之，所接收的信號應與所發(fā)射的信號直接成比例。因此系統(tǒng)傳遞函數(發(fā)射機諧振曲線的形狀)應該使其沒有任何失真地傳送信號。附圖的圖18示出功率載波信號60、兩個邊帶68、62以及系統(tǒng)傳遞函數曲線67。為了在接收機上成功恢復，兩個邊帶應位于傳遞函數曲線67的包絡之內。如果邊帶在諧振曲線67之外，如在61和63處，則數據恢復將是不可能的。該暗示是如果數據信號具有高的帶寬，則更難以恢復功率和數據。將此帶寬限制與諧振曲線的品質因數(Q)相關的方程式由下式給出 Q＝fc/(2×BW) 增大Q改進系統(tǒng)的功率傳遞能力，但是減小可被發(fā)射的數據的總帶寬。這使得功率和高帶寬數據的發(fā)射成為一個非常有挑戰(zhàn)的問題。
一種滿足此挑戰(zhàn)的方法在2004年11月的IEEE電路和系統(tǒng)(Circuits andSystems)會報第51卷，第12冊中M.Ghovanloo和K.Najafi的“A widebandFrequency-Shift Keying Wireless Link for Inductively Powered BiomedicalImplants”(用于感性供電的生物醫(yī)學植入的寬帶頻移鍵控無線鏈路)中提出。這些作者所采取的方法是對傳遞函數曲線整形，以使它在所發(fā)射信號中傳遞所需頻率分量而不降低系統(tǒng)的Q。作者使用串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路(附圖的圖19)以在傳遞函數中產生兩個峰以使功率和數據載波信號能被發(fā)射(附圖的圖20)。該系統(tǒng)通過在一個頻率上發(fā)射數據比特“0”并且在另一頻率上發(fā)射數據比特“1”來使用一種形式的頻移鍵控(FSK)。此方法的主要缺點是發(fā)射數據比特“1”和“0”的頻率應高度穩(wěn)定。這是因為在圖20的傳遞函數中的每一個峰的高Q導致局部窄帶系統(tǒng)并且信號分量與這些頻率的任何偏差將完全破壞所發(fā)射的信號。在圖20中，因此f數據69和fc 60應精確地位于傳遞函數的相應峰的中心。如果令Q非常高來允許足夠的功率傳遞，則這是非常困難的。
該系統(tǒng)的另一缺點是僅有天線的一個元件發(fā)射信號。在圖19中，這與Lp120相對應。另一電感器Ls 116完全不發(fā)射并且僅起傳遞函數整形器的作用。由于系統(tǒng)可處理的功率傳遞量與系統(tǒng)的總電感相關，所以這將意味著功率量被限制于單個電感器Lp 120可發(fā)射的量。此系統(tǒng)的實際實現(xiàn)在附圖的圖21中示出，其中Ls 116僅具有對信號整形的功能，且Lp 120是唯一的發(fā)射元件。此裝置對于低功率系統(tǒng)是足夠的。然而，對于諸如向LC顯示器的背光源供電之類的高功率系統(tǒng)要求，單個發(fā)射元件將不能提供足夠的功率。
另一已知裝置在US 7,071,629B2中公開(附圖的圖22)。此系統(tǒng)聲稱能夠將數據85和功率84無線地發(fā)射到顯示器系統(tǒng)81。這使用無線發(fā)射機元件90和合并了數據和功率提取器的接收機元件83來實現(xiàn)。然而，該系統(tǒng)僅能夠發(fā)射對驅動器IC 87和89供電的足夠功率。對于采用HV 82和GND 80的形式的顯示器系統(tǒng)的高電壓要求，該系統(tǒng)仍需外部供電，并且因此不能被描述為是完全無線的。
發(fā)明公開 根據本發(fā)明的第一方面，提供一種無線接口，所述無線接口包括接收部分以及被安排成僅向該接收部分無線地提供信號和功率的發(fā)射部分，所述發(fā)射部分包括被安排成使用所述信號來調制載波并且連接到發(fā)射天線的發(fā)射機，所述發(fā)射天線包括含有第一電感器的并聯(lián)諧振電路以及含有第二電感器的串聯(lián)諧振電路，所述接收部分包括接收天線，所述接收天線包括被安排成與所述第一和第二電感器電感耦合的至少一個第三電感器。
因而可提供一種允許發(fā)射與接收部分之間的所有信號和功率的完全無線接口的裝置。例如，在顯示器的情況下，可使用諸如數據、定時和控制信號之類的所有信令一起為顯示器的所有功率要求提供充足的功率?？墒褂米銐虻膸拋硖峁┏渥愕墓β室赃m應高速數據傳遞而不需要任何線路連接。所有的信號和功率發(fā)射可在單個無線接口上提供，以使例如包括顯示裝置、背光源等在內的接收部分可以是整裝和獨立的。
接口可包括顯示器。接收部分可包括圖像顯示裝置。該裝置可以是液晶裝置。接收部分可包括顯示背光源。
接口可包括射頻識別系統(tǒng)。
第一和第二電感器可被安排成與至少一個第三電感器基本永久性地電感耦合。
第一和第二電感器可被安排成與至少一個第三電感器臨時地電感耦合。
載波可以是射頻載波。
并聯(lián)諧振電路和串聯(lián)諧振電路可串聯(lián)連接。
第一和第二電感器可以是平面電感器。第一和第二電感器可以是共面的。第一和第二電感器之一可被放置在第一和第二電感器的另一個之內并且與其共軸。至少一個第三電感器可被安排成與第一和第二電感器共軸。
至少一個第三電感器可以是平面電感器。
并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路可被調諧到不同頻率。并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路可被基本調諧到已調制載波的相應邊帶頻率。
并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路可具有諧振頻率和Q，以使載波和已調制載波的邊帶在發(fā)射天線的半功率帶寬之內。
接收天線可包括另一諧振電路，該另一諧振電路包括至少一個第三電感器。該另一諧振電路可以是并聯(lián)諧振電路。該另一諧振電路可被調諧到已調制載波的邊帶之間的頻率。該另一諧振電路可被調諧到邊帶頻率的幾何平均數。該另一諧振電路可具有諧振頻率和Q，以使載波和已調制載波的邊帶在接收天線的半功率帶寬之內。
發(fā)射和接收天線可被安排成使載波和已調制載波的邊帶在電感耦合的半功率帶寬之內。
發(fā)射機可被安排成執(zhí)行調幅、調頻以及調相之一。
接收部分可包括用于解調由接收天線接收的信號的解調器。
接收部分可包括功率提供裝置，其被安排成僅從由接收天線接收的功率向整個接收部分供電。
根據本發(fā)明的第二方面，提供一種無線接口的發(fā)射部分，該發(fā)射部分用于僅向該接口的接收部分無線地提供信號和功率，其包括被安排成使用信號調制載波并且連接到發(fā)射天線的發(fā)射機，該發(fā)射天線包括含有第一電感器的并聯(lián)諧振電路以及含有第二電感器的串聯(lián)諧振電路。
根據本發(fā)明的第三方面，提供一種無線接口的接收部分，該接收部分用于僅從該接口的發(fā)射部分無線地接收信號和功率，其包括接收天線，該接收天線包括被安排成與發(fā)射部分的發(fā)射天線的第一和第二電感器電感耦合的至少一個第三電感器。
附圖簡述 現(xiàn)在將參考附圖將本發(fā)明的優(yōu)選實施例作為說明性示例來描述，在附圖中 圖1是通用已知類型的液晶顯示器的示意框圖； 圖2是已知類型的集成顯示器系統(tǒng)的示意框圖； 圖3是通用已知類型的無線系統(tǒng)的示意框圖； 圖4是圖3中所示類型的系統(tǒng)的已知類型的無線發(fā)射機的示意框圖； 圖5a是示出曼徹斯特編碼的時序圖，且圖5b是示出使用XOR門來提供這種編碼的示圖； 圖6a至6e包括示出在無線系統(tǒng)中使用的調制方案的示例的波形圖； 圖7a至7c是示出用于實現(xiàn)圖6c至6e中所示的調制方案的調制器的示意框圖； 圖8d是已知類型的接收機系統(tǒng)的示意框圖，且圖8a至8c是示出在接收機系統(tǒng)中發(fā)生的波形的示圖； 圖9是示出已知類型的脈沖整形電路的電路圖； 圖10示出使用磁耦合的已知類型的功率傳遞裝置； 圖11是示出與圖10中所示裝置一起使用的功率整流器的電路圖； 圖12a和12b示出已知串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路的示例； 圖13是針對具有不同Q的并聯(lián)諧振電路的磁耦合場對頻率的曲線圖； 圖14是針對典型Q的并聯(lián)諧振電路的耦合磁場對頻率的曲線圖； 圖15包括示出使用幅移鍵控調制的數據和功率傳遞的波形圖； 圖16示出用于提取功率和數據的已知類型的接收機； 圖17是示出典型的調幅信號的頻譜的曲線圖； 圖18是示出同時發(fā)射功率和數據兩者的帶寬要求的耦合磁場對頻率的曲線圖； 圖19是示出組合并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路的已知類型的電路的電路圖； 圖20是示出發(fā)射機諧振曲線的耦合磁場對頻率的曲線圖； 圖21用圖表示出使用圖19的電路的已知類型的發(fā)射天線； 圖22是已知類型的部分無線顯示器系統(tǒng)的示意框圖； 圖23是示出用于構成本發(fā)明的一個實施例的顯示器的無線接口的示意框圖； 圖24是示出圖23的接口的發(fā)射天線的示圖； 圖25是示出圖24的天線的性能的耦合磁場對頻率的曲線圖； 圖26是示出圖23的接口的接收天線的示圖；以及 圖27是示出圖23的接口的耦合性能的耦合磁場對頻率的曲線圖。
本發(fā)明的最佳實施方式 圖23示出包括由發(fā)射部分構成的驅動器系統(tǒng)200以及由接收部分構成的無線顯示器系統(tǒng)220的完整無線系統(tǒng)。驅動器系統(tǒng)200包括提供顯示器系統(tǒng)數據212的數據源202以及控制和定時信號208。這些信號然后連接到發(fā)射機系統(tǒng)210，該發(fā)射機系統(tǒng)然后連接到發(fā)射天線166。驅動器系統(tǒng)200被外部地提供功率204以向所有電路供電。在信號從發(fā)射天線210發(fā)射之后，其穿過無線信道26以耦合到無線顯示器系統(tǒng)220。無線顯示器系統(tǒng)包括連接到顯示器系統(tǒng)257的接收系統(tǒng)224。捕捉所發(fā)射信號的接收天線211連接到接收器255。接收器從所發(fā)射的信號中提取顯示器系統(tǒng)數據212、控制以及定時信號208以及功率256。這些信號然后連接到顯示器系統(tǒng)257。無線顯示器系統(tǒng)是整裝的系統(tǒng)并且不需要任何外部連接。所有的數據信號212、控制和定時信號208以及功率經由無線接口提供，從而完全消除對于針對所發(fā)射信號的到顯示器系統(tǒng)的物理連接器的需求。
在圖23中，顯示器系統(tǒng)數據源202、發(fā)射機系統(tǒng)210、接收機255以及顯示器系統(tǒng)257可例如如以下所描述地并且在圖2、4、16中所示地實現(xiàn)。
圖24示出獲得要發(fā)射的信號(RF輸入124)并且在無線接口上發(fā)射該信號的發(fā)射天線166的實現(xiàn)。天線166包括并聯(lián)諧振電路，該并聯(lián)諧振電路包括采用并聯(lián)線圈120的形式的第一電感器；以及串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路包括采用串聯(lián)線圈116的形式的第二電感器。并聯(lián)電容器118被用來調諧并聯(lián)諧振電路，而電容器122被用來調諧串聯(lián)諧振電路。通過使用兩個發(fā)射線圈，從天線發(fā)射的功率量顯著增大。
圖24中的發(fā)射天線166的調諧依賴于所用的調制方案以及信號數據率?？墒褂梅奇I控(ASK)、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)或者實際上任何更高階調制方案。在此具體實現(xiàn)中，使用ASK作為示例。用于移動顯示器的適當數據率可以是6.75Mb/s。這與最大頻率3.375MHz的波相對應，假設使用不歸零(NRZ)數據編碼。對于ASK，載波頻率必須適當地高于數據率以降低解調的復雜度。載波頻率的適當值是8x數據率的值或更大。在此情況中，27MHz是對于載波頻率的合理選擇。
圖25示出發(fā)射天線的耦合磁場65隨頻率64的變化。該響應在較低邊帶(Fc-F數據68)以及在較高邊帶(Fc-F數據62)處具有兩個峰值，其中Fc是功率載波信號的頻率而F數據是數據載波信號的頻率。對于Fc＝27MHz并且F數據＝3.375MHz，較低和較高邊帶為 1.Fc-F數據＝23.625MHz 2.Fc+F數據＝30.375MHz 天線諧振峰被調諧到這些值。在此實現(xiàn)中，串聯(lián)諧振被調諧到23.625MHz而并聯(lián)諧振被調諧到30.375MHz。兩個諧振的Q被選擇成足夠高，以使在27MHz處的重疊400(在圖25中)具有足夠的功率來發(fā)射載波。對于這兩個諧振的Q的適當值是3或更高。
圖26示出基于并聯(lián)諧振電路的接收天線211的實現(xiàn)。天線211包括采用電感線圈111形式的第三電感器以及調諧電容器46，并且被設計成在為兩個邊帶頻率的幾何平均數(即，((Fc+F數據)(Fc-F數據))1/2)、約為27MHz的頻率上諧振。用于接收機天線的適當Q是3或更高。輸出信號(RF輸出112)使信號與接收機系統(tǒng)的剩余部分連接。在使用中，第三電感器111臨時地或永久地電感耦合到第一和第二電感器120、116。
圖27示出發(fā)射天線166和接收天線211的組合響應。它繪出了耦合磁場65隨頻率64的變化。該響應是覆蓋數據載波信號的較低邊帶(Fc-F數據68)與較高邊帶(Fc+F數據62)之間的范圍的具有高Q的寬帶。此外，半功率水平66使得較低邊帶68與較高邊帶62位于響應曲線之內。這導致具有一非常高“Q”的天線響應來幫助功率的發(fā)射，但還導致一非常寬帶響應來基本確保高速數據發(fā)射而沒有任何失真。
雖然已經示出并描述了本發(fā)明的具體實施例和應用，但是應理解本發(fā)明不限于在此公開的精確配制和組件?？蓪υ诖斯_的本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的裝置、操作以及細節(jié)做將對本領域的技術人員顯而易見的各種修改、變化和變型，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種無線接口，所述無線接口包括接收部分以及被安排成僅向所述接收部分無線地提供信號和功率的發(fā)射部分，所述發(fā)射部分包括被安排成使用所述信號來調制載波并且連接到發(fā)射天線的發(fā)射機，所述發(fā)射天線包括含有第一電感器的并聯(lián)諧振電路以及含有第二電感器的串聯(lián)諧振電路，所述接收部分包括接收天線，所述接收天線包括被安排成與所述第一和第二電感器電感耦合的至少一個第三電感器。
2.如權利要求1所述的接口，其特征在于，包括顯示器。
3.如權利要求2所述的接口，其特征在于，所述接收部分包括圖像顯示裝置。
4.如權利要求3所述的接口，其特征在于，所述裝置是液晶裝置。
5.如權利要求3或4所述的接口，其特征在于，所述接收部分包括顯示器背光源。
6.如權利要求1所述的接口，其特征在于，包括射頻識別系統(tǒng)。
7.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述第一和第二電感器被安排成與所述至少一個第三電感器基本永久地電感耦合。
8.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述第一和第二電感器被安排成與所述至少一個第三電感器臨時地電感耦合。
9.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述載波是射頻載波。
10.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述并聯(lián)諧振電路和所述串聯(lián)諧振電路串聯(lián)連接。
11.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述第一和第二電感器是平面電感器。
12.如權利要求11所述的接口，其特征在于，所述第一和第二電感器是共面的。
13.如權利要求12所述的接口，其特征在于，所述第一和第二電感器之一被放置在所述第一和第二電感器的另一個之內，并且與其共軸。
14.如權利要求13所述的接口，其特征在于，所述至少一個第三電感器被安排成與所述第一和第二電感器共軸。
15.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述至少一個第三電感器是平面電感器。
16.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路被調諧到不同頻率。
17.如權利要求16所述的接口，其特征在于，所述并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路被基本調諧到已調制載波的相應邊帶頻率。
18.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路具有諧振頻率和Q以使所述載波和已調制載波的邊帶在所述發(fā)射天線的半功率帶寬之內。
19.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述接收天線包括另一諧振電路，所述另一諧振電路包括所述至少一個第三電感器。
20.如權利要求19所述的接口，其特征在于，所述另一諧振電路是并聯(lián)諧振電路。
21.如權利要求19或20所述的接口，其特征在于，所述另一諧振電路被調諧到所述已調制載波的邊帶之間的頻率。
22.如權利要求21所述的接口，其特征在于，所述另一諧振電路被調諧到所述邊帶頻率的幾何平均數。
23.如權利要求19所述的接口，其特征在于，所述另一調諧電路具有調諧頻率和Q以使所述載波和已調制載波的邊帶在所述接收機天線的半功率帶寬之內。
24.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述發(fā)射和接收天線被安排成使所述載波和所述已調制載波的邊帶在所述電感耦合的半功率帶寬之內。
25.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述發(fā)射機被安排成執(zhí)行調幅、調頻以及調相之一。
26.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述接收部分包括用于解調由所述接收天線接收的信號的解調器。
27.如權利要求1所述的接口，其特征在于，所述接收部分包括功率提供裝置，所述功率提供裝置被安排成僅從由所述接收天線接收的功率向整個所述接收部分供電。
28.一種無線接口的發(fā)射部分，所述發(fā)射部分用于僅向所述接口的接收部分無線地提供信號和功率，其包括被安排成使用所述信號來調制載波并且連接到發(fā)射天線的發(fā)射機，所述發(fā)射天線包括含有第一電感器的并聯(lián)諧振電路以及含有第二電感器的串聯(lián)諧振電路。
29.一種無線接口的接收部分，所述接收部分用于僅從所述接口的發(fā)射部分無線地接收信號和功率，其包括接收天線，所述接收天線包括被安排成與所述發(fā)射部分的發(fā)射天線的第一和第二電感器電感耦合的至少一個第三電感器。
全文摘要
提供一種用于從發(fā)射部分(200)僅向接收部分(220)無線地提供所有信號和功率的無線接口。發(fā)射部分(200)包括被安排成使用諸如數據、控制和定時信號之類的信號來調制載波的發(fā)射機(210)。發(fā)射機(210)連接到發(fā)射天線(166)，該發(fā)射天線(166)包括與串聯(lián)諧振電路(116，122)串聯(lián)的并聯(lián)諧振電路(118，120)。并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路包括與接收部分(220)中的接收天線(211)的電感器(111)電感耦合的電感器(116，120)。
文檔編號H01Q1/38GK101611518SQ20088000461
公開日2009年12月23日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權日2007年2月14日
發(fā)明者E·澤亞姆博, L·路科瑪, C·J·布朗, M·J·布朗洛, 宮田和彥 申請人:夏普株式會社