[发明专利]通信系统和天线设备

说明书

技术领域

本发明涉及利用设置成彼此靠近的发射天线与接收天线之间产 生的近场电磁耦合效应来执行非接触近程数据传输的通信系统，和用 于这种非接触近程数据传输的天线设备。更具体地，本发明涉及利用 近场电磁耦合效应来执行高速数字数据传输的通信系统和天线设备。

背景技术

近年来，为了提供处理高速数字信号的接口，如LVDS(低压差分 信令)、XAUI(10千兆比特接合单元接口)、PCI(外围组件互连)-快线， 等等。这些接口中的一些具有高达6Gbps以上的数据速率。在这些接口 标准中，使用小电压振幅以实现高速信号传输。然而，存在的问题在于， 随着电压振幅的降低，这些接口会更受到噪声干扰。为了克服此问题， 采用差分传输来代替单端(single-ended)传输。

这些接口中，为了减少信号线的数量等，对LVDS进行开发。例 如，通过CMOS/TTL，传输具有6比特到10比特的用于表示RGB的各 个灰度级的视频信号所需信号线数量是20到40。然而，通过LVDS，可 以将数量减少到4对(3对用于数据，1对用于时钟)到6对(5对用于 数据，1对用于时钟)。LVDS的主要应用包括通信装置、PDP(等离子 显示板)、液晶显示板的数字接口等。

对于这种类型的高速数字接口的传输线，常常使用被控制为具有 100Ω的特征阻抗的差分传输线。在此情况下使用的专用传输线包括：由 介电基板(印刷电路板等)制成的微带传输线，介电基板具有位于背面 的导体层和位于正面的线绘制的导体图案；带有丝线(harness)的同轴 电缆等。当然，通过具有物理连接和电连接的传输线来连接发射器IC(集 成电路)和接收器电路。

与此相反，本发明人想到，可以应用采用非接触数据通信技术的 高速数字信号传输的方法。非接触通信具有如下优点：在通过无线电 执行数据传输时，将发射器与接收器设置成靠近，由此不允许用于拦 截的非法装置位于其间。因此，不必防止对传输线的窃听(hack)， 不必考虑如何保密。

例如，通过倒装芯片接合将两个IC芯片安装在一个印刷电路板 上，因此可以在这些IC芯片之间通过5.6cm的传输利用近场电磁耦合 来执行数据传输(例如参见Wilson J，Lei Luo，Jian Xu，Mick S.，Erickson E.，Hsuan-Jung Su，Chan B.，How Lin，Franzon P.，″AC coupled interconnect using buried bumps for laminated organic packages″ (Electronic Components and Technology Conference，2006.Proceedings. 56th，30 May-2 June 2006 Page(s)：8pp.)；Lei Luo，John Wilson，Stephen Mick，Jian Xu，Liang Zhang，Evan Erickson，Paul Franzon，″A 36Gb/s ACCI Multi-Channel Bus using a Fully Differential Pulse Receiver″ (IEEE 2006 Custom Integrated Circuits Conference(CICC))。通过将位 于IC芯片的天线电极和位于印刷电路板的天线电极设置成相对，然后利 用这些电极之间的电容耦合将IC芯片与印刷电路板上的传输线连接起 来，可以实现2.5-Gbps数据传输。对于IC芯片和印刷电路板，在此使 用的天线电极的尺寸均为200μm×200μm，并且通信距离非常短，即1 μm。此外，使用焊点来安装IC芯片。也就是说，将IC芯片上形成的焊 点嵌入在印刷电路板上形成的槽中，这样将这两个天线电极设置成很靠 近，这是非常复杂的。通过倒装芯片接合来安装IC芯片，因此在安装之 后分离或替换IC芯片是不现实的。