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CN102668398A - 共用通信装置 - Google Patents

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CN102668398A
CN102668398A CN2010800604162A CN201080060416A CN102668398A CN 102668398 A CN102668398 A CN 102668398A CN 2010800604162 A CN2010800604162 A CN 2010800604162A CN 201080060416 A CN201080060416 A CN 201080060416A CN 102668398 A CN102668398 A CN 102668398A
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resonant elements
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克里斯托弗·约翰·史蒂文斯
拉兹洛·索利马
叶卡婕琳娜·莎莫妮娜
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Oxford University Innovation Ltd
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Abstract

一种共用通信装置包括近场耦合的谐振器元件阵列，每个元件包括耦合部分，耦合部分包括具有自由端的环部分，与数据发送单元和数据接收单元结合提供该装置，每个单元具有耦合部分，所述单元被布置成借助于每个单元的耦合部分和公用通信装置来相互通信，数据发送单元的耦合部分包括谐振元件，该谐振元件包括被布置成近场耦合到所述装置的第一谐振元件的环部分的环部分，数据接收单元的耦合部分包括谐振元件，该谐振元件包括被布置成近场耦合到所述装置的第二谐振元件而非第一谐振元件的环部分的环部分。

Description

共用通信装置
技术领域
本发明涉及通信装置。尤其是，本发明涉及共用通信装置，借助于该装置可在电子设备之间传输数据。
背景技术
电子设备间的数据连接通常借助于电缆或无线电通信装置来进行。计算装置通常通过通用串行总线(USB)或者类似的电缆接口与相关配件和外设连接，例如打印机、数码照相机、外部硬盘驱动器和闪存驱动器。无线通信装置也是常见的。微处理器一般经由多芯总线线路连接到相关部件，多芯总线线路定义为印刷电路板(PCB)上的印制线或类似物。
与电缆连接相关的问题是它们存在绊倒隐患以及潜在的电击隐患。因此，通常需要电缆管理系统。这种系统在工作场所和公共访问区域尤其重要，因为这些区域必须遵从健康和安全法规。电缆连接也可能是笨拙的，并且需要手工操作适配于电缆的连接器，以便实现连接。这对于身体有残疾的个人可能是个问题。由于磨损，重复的连接和拆开限制了连接器的寿命。
发明内容
在本发明的第一方面，提供一种共用通信装置，包括近场耦合的谐振元件阵列，该元件各包括耦合部分，耦合部分包括环部分。
该装置设置成与数据发送单元和数据接收单元结合，各单元具有耦合部分，所述单元被布置成借助于各单元的耦合部分和共用通信装置的谐振元件相互通信；
数据发送单元的耦合部分包括谐振元件，该谐振元件包括布置成近场耦合到所述装置的第一谐振元件环部分的环部分；数据接收单元的耦合部分包括谐振元件，该谐振元件包括布置成近场耦合到所述装置的第二谐振元件（而非第一谐振元件）环部分的环部分。
环部分可具有自由端。自由端可形成电容间隙，或者自由端可通过电容器连接。按照这些布置，环部分不会形成闭合环，并在自由端之间具有电容间隙。谐振元件可包括一个以上的环部分。例如，谐振元件可包括没有相互导电连接的两个同心环部分。
本发明的实施例具有优点，即输入和输出装置可借助于基本上在所述装置的任何位置处的共用通信装置来相互耦合。此外，两个以上的装置能够耦合到所述装置，而不需要提供连接器以及相关的开关电子装置。
本发明的实施例包括一个或多个磁耦合谐振电路阵列，其有时被称为合成磁等离子体或者元磁(meta-magnet)。一些实施例包括借助于电场而不是磁场耦合的一个或多个谐振电路阵列。
在前面的情况下，磁耦合谐振器阵列能够支持传播的电磁波，其主要成分是在各电路中循环的电流以及它们共享的磁通。这种波是已知的磁感应(MI)波(例如见E.Shamonina, V.E.Kalinin和L.Solymar，“磁感应波导”，电子快报38，371-3 (2002)）。 
MI波仅在存在有谐振电路的区域中传播。因此，在二维结构中，该波按1/r进行功率衰减，而不是三维结构情况下的1/r2。
本发明利用了这一事实，即MI波的局部磁通能够耦合到外部装置，该外部装置放置成紧邻只在近场支持MI波的结构，接近该结构。
如果半径为r的谐振器阵列与自由空间波长                                                
Figure 217845DEST_PATH_IMAGE001
相比一般很小，则辐射损失Rrad不显著：
Figure 78485DEST_PATH_IMAGE002
。
这具有优点，即利用近场范围（regime）的MI波的装置可被布置成不发射远场范围的电磁辐射，从而不需要关于电磁频谱传输带的许可考虑。此外，如果期望的话，可以增加屏蔽，尽管在大多数实施中它被设想为是不必要的。
另外，通过提高工作频率能够增加带宽，对工作频率的限制由所用的金属导体的复导电率和制造问题来设定（数百GHz数量级）。
支持MI波的耦合谐振器（或者借助于与磁场磁力线相对的电场通量线相互耦合的相应的谐振器）阵列类似于“超材料”，因为它们在自由空间波长尺度上表现为连续的介质，尽管它们是由离散的耦合元件的阵列形成，通过该离散的耦合元件可策划它们的表观整体性质。
可选地，第一对相邻谐振元件至少部分地以轴向配置进行耦合，借助于第一对相邻谐振元件将数据发送单元与数据接收单元耦合；以及第二对相邻谐振元件至少部分地以平面配置进行耦合，借助于第二对相邻谐振元件将数据发送单元与数据接收单元耦合。
所述装置的至少一对谐振元件可以基本上平面耦合的配置相互耦合。
因此，一些环元件可以设置成在基本相同的平面中相互临近。
所述装置的至少一对谐振元件可以基本上共轴的配置相互耦合。
所述装置可具有自由表面，布置成允许数据发送或数据接收单元邻接放置，从而实现所述装置的谐振元件与所述单元之间的近场耦合。
例如，谐振元件可以被嵌入在基底介质中，例如塑料材料的薄板，可选地为柔性塑料材料薄板。
应该理解，自由表面可以是扁平面、平面、曲面、或者任何其他适当的表面。
所述装置的谐振元件的每个相应的环的面可被布置成基本平行于对所述相应的环来说是本地的自由表面的部分。
本地意味着最接近所述相应的环的所述自由表面的部分。
或者，所述装置的谐振元件的每个相应的环的面可被布置成基本垂直于对所述相应的环来说是本地的自由表面的部分。
所述装置的谐振元件的每个相应的环的面以与对所述相应的环来说是本地的自由表面的部分呈大约300至大约700范围的角度进行设置，优选地呈大约450的角度。
谐振元件的相应的相邻对可被布置成使得它们的相应环部分在关于轴的相反方向上倾斜，该轴位于每个环部分的平面中，相应的轴基本上相互平行。
元件的相应的相邻对可被定向成基本相互垂直。
所述装置可包括第一层谐振元件和第二层谐振元件。
第一层谐振元件的每个相应的环的面可基本平行于第二层谐振元件的每个相应的环的面。
或者，第一层谐振元件的每个相应的环的面可基本垂直于第二层谐振元件的每个相应的环的面。
所述装置可包括第三层谐振元件，第一层和第三层被布置成将第二层夹在其之间。
第三层谐振元件的每个相应的环可平行于作为第三层的每个相应的环之上的谐振元件的第一层谐振元件的对应环。
第一层谐振元件相对于第二层谐振元件可具有不同的谐振频率。
数据发送单元或数据接收单元的耦合元件的谐振频率可不同于第一和第二层谐振元件的谐振频率。
存在于第一层谐振元件之上适当方位的数据发送单元或数据接收单元的耦合部分可被布置成使得第一层的一个或多个谐振元件的谐振频率移位，从而第二层谐振元件与数据发送单元或数据接收单元的耦合元件相耦合。
这具有优点，即可降低未获授权方将谐振元件耦合到所述装置的容易度。
所述装置的谐振元件可被布置成使其在谐振元件的环部分中流动的电流大小超过规定的值时变为禁用，从而谐振元件不再耦合到一个或多个相邻的谐振元件。
这具有优点，即在一些情况下，如果未获授权方试图将谐振元件耦合到所述装置，则可使该装置变为禁用。该装置可被布置成使其变为永久禁用（一次性布置）。或者，该装置可被布置成使其变为可逆地禁用。
所述装置的第一层谐振元件可被布置成使其在其中环部分中流动的电流大小超过规定的值时变为禁用。
所述装置还可包括第三层谐振元件，第一层和第三层被布置成将第二层夹在其之间。
第一层和第三层可被布置成增强通过该结构的传输信号的耦合。
第一层和第三层的耦合元件的环部分的相应平面可基本平行。
第一层和第三层的耦合元件的环部分的相应平面可基本垂直于第二层的环部分的对应平面。
数据传输单元和数据接收单元可被布置成借助于磁感应（MI）波相互通信。
作为选择或另外，数据传输单元和数据接收单元可被布置成借助于电感应（EI）波相互通信。
共用通信装置的谐振元件可设置在衬底上或衬底内。
衬底可包括从塑料材料和织物中选择的一个。
衬底可以是柔性衬底。
在本发明的第二方面，提供一种包括按照第一方面的共用通信装置的物品。
该物品可以是从下述中选择的一个：一件衣服，一块地毯，一块壁纸，建筑面板，流体管道，电路板，主板和集成电路。
在本发明的第三方面，提供一种运输设备，具有设置在其结构的一部分之上或之中的按照本发明第一方面的共用通信装置。
优选地，该结构是从下述中选择的一个：船只的船体，飞机机身，机动车的车体，以及机动车驾驶室。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1示出（a）轴向耦合的谐振电路的阵列；（b）面耦合的谐振电路的1-D阵列，提供按照本发明实施例的共用通信装置（或“信道”）；（c）是（b）中所示布置的等效电路；（d）电缆耦合的谐振电路（或者“粒子”或“元件”）与戴维南源之间的等效的示意性图示，戴维南源具有复杂源和内阻抗，用于描述通过按照本发明实施例的装置功率的全转移；以及（e）面耦合的谐振器电路2-D阵列，提供按照本发明实施例的装置；
图2示出了作为在图1（b）的装置中传播的MI波的面内耦合系数
Figure 388244DEST_PATH_IMAGE003
和频率的函数的衰减
Figure 396651DEST_PATH_IMAGE004
和波矢
Figure 889206DEST_PATH_IMAGE005
的计算值，具有46MHz的谐振频率并且Q=100，其中
Figure 666669DEST_PATH_IMAGE003
=-/0/5，-0.10，-0.15，-0.20；
图3示出了以共面方式布置成一行的20mm直径谐振电路的简单线性集的不同耦合系数值的功率传输函数的计算结果；
图4示出了一种实施例，其中在人体表面提供数据通道的谐振电路线性阵列相耦合；
图5示出了（a）设置了两层谐振电路的另一个实施例，以及（b）作为频率的函数的S21的相应曲线图；
图6示出了一种实施例，其中以非共面、有起伏的方式定向谐振电路线性阵列，以将对耦合的几何形状的约束减至最小；
图7示出了具有三层谐振电路的谐振电路阵列；
图8示出了适于在本发明的实施例中使用的谐振电路的实例；
图9示出了具有按照图8（b）的实施例的谐振电路的2D阵列的共用通信装置；
图10示出了按照本发明实施例的具有分开的环形的谐振电路的2D阵列的共用通信装置；
图11示出了按照本发明实施例的具有设置在衬底上的谐振电路的2D阵列的共用通信装置，交替行的电路耦合到设置在该行端部的相应的输入信号线；
图12示出了（a）按照本发明实施例的设备的实验布置，以及（b）作为终端距离d的函数的峰值S21和数据率的曲线图，终端距离d是发送器和接收器的谐振电路与共用通信装置的相应谐振电路之间的距离；
图13示出了作为沿着自接收器（或发送器）终端的发送器（或接收器）终端（为谐振电路）的谐振电路的1-D阵列的位置的函数的峰值S21和数据率的曲线图；
图14示出了设备的布置，其中设置有具有三层谐振电路元件的共用通信装置，三层谐振电路元件被布置成分别输送功率、控制信号和数据信号；
图15示出了具有谐振电路元件布置的共用通信装置，该谐振电路元件布置可被描述为“砖墙”布置；以及
图16是曲线图，示出了作为谐振电路元件支持阵列维数的函数的磁感应共用通信信道的带宽的理论极限的包络。
具体实施方式
图1示出了（a）轴向耦合的谐振电路110的阵列101，以及（b）面耦合的谐振电路210的阵列201，提供按照本发明实施例的共用通信装置（或信道）。电路110、210被布置成借助于磁通耦合在一起，该磁通由相应电路110、210的环部分感应的电流生成。
在图1（a）中，发送器单元的谐振电路120示出为轴向耦合到谐振电路110的阵列101，而接收器单元的谐振电路130示出为面耦合到阵列101。
一对谐振电路之间的轴向耦合意味着，连接该对谐振电路的每个环中心的标称线具有至少不可忽略的平行于环平面法线的分量，如图1（a）的线X-X所示。
一对谐振电路之间的面或平面耦合意味着，连接该对谐振电路的每个环中心的标称线具有至少不可忽略的平行于每个环平面的分量，同样如图1（a）所示。
应该理解，图1（a）的布置可对应于定位在具有结合在其中的阵列101的结构下面的接收器单元和定位在该结构端部的发送器单元。
在图1（b）中，发送器单元的谐振电路220示出为轴向耦合到谐振电路210的阵列201，以及接收器单元的谐振电路230也示出为轴向耦合到阵列201。
应该理解，图1（b）的布置可对应于定位在具有结合在其中的阵列201的结构下面的接收器单元和定位在该结构之上的发送器单元。
应该理解，在整个说明书中谈及“在…之上”和“在…下面”时，是为了相对于说明的方位进行清楚的描述，而不应理解为是对所用的装置或结构的方位的限制。
图1（c）示出了用于分析图1（b）的布置的等效电路。图1（d）说明了电缆耦合的谐振元件与戴维南源之间的等效性，戴维南源具有复杂源和内阻抗，用于描述通过该装置的功率或全转移。
图1（e）说明了一种实施例，其中具有谐振电路220的发送器单元和具有谐振电路230的接收器单元被设置在共用通信装置上，该装置为谐振电路210的2D阵列的形式。
图2示出了作为在图1（b）的结构中传播的MI波的面内耦合系数
Figure 147329DEST_PATH_IMAGE003
和频率的函数的衰减
Figure 377453DEST_PATH_IMAGE004
和波矢的计算值，该结构具有46MHz的谐振频率以及为100 的Q。
Figure 240421DEST_PATH_IMAGE003
的负值导致反射波的传播，如与频率相对的
Figure 891983DEST_PATH_IMAGE006
的负斜率所指示的那样。作为谐振粒子间分离的函数的耦合系数的变化，示出了随着
Figure 874982DEST_PATH_IMAGE003
的增加而在谐振频率附近增加的通带。对于无限结构，通带（即
Figure 270191DEST_PATH_IMAGE004
的大小基本上为最小的区域）随耦合的增加大致线性地增加。
对于有限结构，反射波和驻波可能会起作用，并且以离散的峰调制通带。
在一些实施例中，借助于共用通信装置相互通信的装置可被布置成按照共用通信装置的一个或多个特征，例如通带的一个或多个峰的位置，来选择信号的发送和/或接收的频率。
在一些实施例中，结构的端部或边缘可端接复阻抗或一系列阻抗，以便降低反射的信号的量，例如参见Syms等人的“磁感应波导的吸收终端”，IEE会议论文集-微波天线与传播152,pp77-81(2005)。
图3示出了以共平面方式布置成一行的20mm直径谐振粒子的简单线性集的不同耦合系数值的功率传输函数的计算结果。粒子中心被布置成间隔距离“a”。
为了进行计算，每个粒子被看作由单个圆形断开的导体环（形成43nH的电感）构成，其中电容器（具有270pF电容）跨接在其上。
信号通过耦合到信号馈送输入电缆的另一个谐振粒子而耦合进该行的第一个元件。信号通过耦合到输出电缆的另一个谐振粒子，从该行相反端的该行的元件到该行最后一个元件进行耦合。这种计算使用了一组10个谐振共面粒子，如插图所示。
粒子间耦合系数
Figure 756668DEST_PATH_IMAGE007
在-0.05 (a=2.5cm) 与-0.2(a=2.007cm, 即粒子实际接触)之间变化。可以看出，对于弱的谐振器间的耦合，具有低带宽的传输函数小。随着耦合强度增加，可发现传输函数和带宽上升。
图4示出了本发明的实施例，其中谐振电路（或“谐振器”）310的线性阵列耦合到人体。在一些实施例中，电路310嵌入在或者以别的方式耦合到一件或多件衣服。
电路310的阵列提供了人体网络，允许装置耦合到或者接近用户身体，以便相互无线通信。在图4所示的实施例中，借助于电路310的阵列，移动电话装置391被设置成与头戴式耳机393电连通，谐振电路基本上相互平面耦合。目前用于装置间无线通信的系统，例如蓝牙，在拥挤位置遭受了受限制的容量。图4所示的布置允许使用非辐射的本地数据传输信道，其提供了增强的安全性，并且避免了在拥挤位置的受限制的容量的问题。
图5（a）所示是本发明的另一个实施例。在图5（a）的实施例中，设置了两层谐振器。作为发送层410L的一层谐振器410平面耦合，并被布置成支持MI波沿着谐振器410限定的线或面传播。作为发送层410L之上的接口层411L的另一层谐振电路411也是平面耦合，并被布置成方便发送层410L的谐振器到发送器或接收器单元的谐振器520、530的耦合。
应该理解，接口层411L的谐振电路411相互间的耦合没有发送层410L的谐振器410强。这至少部分是因为接口层411L的谐振器比发送层410L的谐振器小，使得接口层411L的谐振器间有更大的距离。
接口层411L的谐振器411的谐振频率被布置成在发送层410L的MI波通带之外，使得在没有适当的发送或接收单元的耦合器时，基本没有来自发送层410L的功率到接口层411L的耦合发生。
这种布置通过图5（b）所示的曲线图来说明，其中作为频率的函数绘制S21值 (dB) 的曲线图。迹线A对应于不存在外部耦合器520、530（例如接收器单元或发送器单元的耦合器）时，接口层411L的谐振器的通带；而迹线C对应于发送层410L的谐振器的通带。迹线B对应于发送层410L的谐振器的通带。
如果在接口层411L的附近存在适当的发送或接收单元520、530的耦合器，所述单元的耦合器与接口层411L之间的耦合被布置成会发生。这是因为发送或接收单元520、530的耦合器的存在导致了接口层411L的通带的移位，使得接口层411L与发送层410L的通带的重叠发生了。
在图5（b）中对此做了说明，其中迹线C示出了接口层411L的通带或分裂，从而现在可识别出两个分立的标志为C的通带。因此，接口层411L的通带移进了发送层410L的MI波通带范围（用迹线B说明）。
应该理解，在这样的环境下，单元的耦合器能够将信号注入发送层410L，但作为结果的MI波不能耦合回到接口层411L，除非在接口层411L附近存在适当的耦合器（例如另一个适当的发送或接收器单元的耦合器）。
具有该特征的本发明的实施例具有优点，即在适当的发送器或接收器装置的耦合器所在的位置处才将功率发送到接口层411L，从而降低了从发送层410L中传播的MI波损失的功率的量。
图6示出了一种实施例，其中以非共面、有起伏的方式定向谐振电路510A、510B的线性阵列501，从而相应对的相邻谐振电路510A、510B中的每一个的环部分的平面相互倾斜角度
Figure 844709DEST_PATH_IMAGE008
。在该实施例中示出的基本为900。
Figure 421895DEST_PATH_IMAGE008
的其他值也是有用的，例如450或者任何其他适当的值。
Figure 90773DEST_PATH_IMAGE008
的一些值相对于另一些值可提供增加的数据容量。在图6的实例中，谐振电路510A、510B相对于线性阵列的准线倾斜45度。
应该理解，图6的实施例允许具有定向在不同角度范围的环部分的谐振电路耦合到阵列501。例如，接收器的环部分530A可被定向成使得环部分530A的纵轴LR基本平行于阵列501的纵轴LA。可选择地，接收器的环部分530B的纵轴LR可被定向成基本垂直于阵列501的纵轴LA。
作为进一步的选择，接收器的环部分的纵轴LR或者发送器的环部分的纵轴LT可关于LA以不同于00或 900的角度来定向，以给出环部分与阵列501之间增加的耦合效率。
应该理解，在此描述的线性阵列可被扩展以形成二维阵列，例如通过提供并列配置方式的多元线性阵列。
图7示出具有三层651、652、653谐振电路的谐振电路阵列。每个层分别包括谐振电路610A、610B、610C的子阵列。
应该理解，顶层和底层651、653分别被布置成，凭借它们与上面关于图5描述的中间层652的强相互作用，来增强发送器和接收器单元的谐振电路620、630之间的耦合。顶层和底层651、653中的谐振电路之间的耦合通过它们与中间层652的强相互作用而增强。
该布置的带宽凭借上面描述的增强的耦合可以增加多达至少约两倍。
图7的布置还可被用在二维阵列中，其中每一层是谐振电路的二维阵列。
应该理解，如图4所示那样的物理柔性装置能够以相对简单的方式制造。在一些情况下，当谐振器间几何形状改变时，耦合性能可以变化。在一些实施例中，谐振器足够小，以至于链中的各谐振器之间的角度足够小，以特别在衬底变形的期望范围上维持耦合性能。
装置能够被制造在基本上任何平面非导电表面中，包括LCD屏、衣服、医疗植入装置、车辆和包括船身的船的表面、舰艇、潜艇、个人电脑和笔记本电脑外壳、印刷电路板、书籍、广告海报、以及任何其他适当的非导电表面。因此，例如，装置可被设置在PCB上，以替换用于在耦合到PCB的集成电路之间传递数据的总线线路。
在一些实施例中，提供的共用通信装置被布置成，允许用户以共用通信装置的一部分为背景触摸通信或存储装置以下载数据，例如移动电话、音乐播放器和/或视频播放器。例如，用户可以电影院的海报为背景触摸移动装置，并下载与该海报对应的电影预告片。
其他应用也是可能的。
图8示出了按照本发明实施例的谐振电路的实例。图8（a）示出了具有一对裂开的同心环形谐振器710’、710’’的谐振电路710。裂开的环形谐振器710’、710’’每一个都是具有一对限定间隙的自由端的不连续环形元件的形式。在一些实施例中，该间隙是空气间隙。在一些实施例中，介质而非空气被设置在自由端之间。在图8（a）的实施例中，谐振器的相应间隙相互之间以1800定向。
优选地，裂开的环形谐振器借助于它们的形状和导体配置，固有地具有期望的电感、电容和电阻。这方便生产廉价的、可印刷的谐振元件，其不需要其他部件以获得电感、电容和电阻的适当值。在一些布置中，整个谐振器是不包括任何桥接连接的二维结构，桥接连接需要第三维以桥接谐振器部分。这简化了生产。
在图8（b）的实施例中，提供具有单个裂开的环形的谐振电路 810，环形的自由端借助于电容器819而被连接。
应该注意，端部被认为是自由的，因为经由电容器在端部之间不存在导电路径。如果用导电路径替换电容器，实际上用连续的环形替换裂开的环形，端部将不是自由的。
应该理解，电容器不需要被连接在裂开的环形的最末端，如果经由电容器在自由端之间存在路径就足够了，其中由一个或多个导电部分和电容性间隙定义该路径。
尽管图8(a) 和8(b)说明了基本上圆形的裂开的环，其它形状是可能的，例如裂开的方形环、裂开的三角形环、圆的螺旋形、方的和多边形的螺旋形。耦合效率取决于填装配置，多边形比圆形具有更大的填充因素，允许多边形谐振电路相邻之间具有更强的耦合。
图9示出了共用通信装置900，具有按照图8(b)实施例的谐振电路的二维阵列。
图10示出了共用通信装置1000，具有谐振电路二维阵列，每个谐振电路都是螺旋形裂开的环形谐振器的形式。
图11示出了共用通信装置1100，具有谐振电路1110的二维阵列。电路1110以行和列布置。
在该实施例中，示出的谐振电路1110的交替行的端部谐振电路1110T1、1110T2、1110T3耦合到对应的连接器1105A、1105B、1105C，其允许信号耦合到相应的端部谐振电路1110T1、1110T2、1110T3，从而耦合到装置1100的谐振电路1110。
图11还示出了第一和第二便携式装置1191、1192，分别被布置成经由共用通信装置1100相互通信。
第一便携式装置1191具有耦合器1120，其具有环部分，该环部分被布置成平行于共用通信装置1100的谐振电路1110的环部分的平面而定向。类似地，第二便携式装置1192具有耦合器1130，其具有环部分，该环部分被布置成平行于共用通信装置1100的谐振电路1110的环部分的平面而定向。
因此，第一和第二便携式装置1191、1192能够经由它们各自的耦合器1120、1130和共用通信装置1100的谐振电路1110而相互通信。
类似地，第一和第二便携式装置1191、1192能够与耦合到连接器1105A、1105B、1105C的装置进行通信。在上面给出的允许下载电影预告片的海报的实例中，一个或多个连接器1105A、1105B、1105C可以耦合到服务器，该服务器被布置成向装置1100提供数字视频和音频数据信号。
应该理解，在一些实施例中，只提供一个连接器1105A。其他数量的连接器也是有用的。
按照本发明实施例的共用通信装置可以设置在这样范围的结构中，例如地毯、地砖、壁纸、建造建筑物的板、电缆上或电缆周围、管子、其他管道、以及任何其他适当的结构。
本发明实施例的优点是，不需要向共用通信装置提供功率以使其发挥作用。也不需要控制器来控制沿着按照本发明实施例的共用通信装置传送的信号，除非希望这样。
应该理解，可以提供按照本发明实施例的智能装置。例如，装置可被布置成实时改变共用通信装置的通带的范围。例如，可变电容器可被结合到该装置的谐振元件中。在一些实施例中，介质的介电常数可以改变，从而改变通带范围。
本发明的实施例在集成电路（IC）器件中是有用的。因此，借助于MI波可以实现去到IC的和来自IC或甚至在IC内的功率和信号的耦合。
因此，在一些实施例中，可以在IC上设置一个或多个谐振器，并且布置成耦合到设置在电路板或其他衬底上的一个或多个对应的谐振器，IC附加在该电路板或其他衬底上或者以其他方式设置在该电路板或其他衬底附近。从而，可将功率传输到该IC，以及数据信号、控制信号和任何其他需要的信号可在IC和衬底之间传输。结合这样的衬底的计算装置的部件可被布置成使用共用通信装置相互通信。例如，存储装置、随机存取存储器装置、图形处理器装置和任何其他装置或电路，可被布置成借助于共用通信装置进行通信。这具有优点，即消除了对用于将部件安装到PCB上的、昂贵的和精密的机械连接器的需要。
可以提供具有基本圆形的环部分的谐振元件。环部分的其他形状也是有用的，包括方形、矩形、椭圆形、以及任何其他适当的形状。方形和矩形环相对于例如圆形环的一些其他形状具有优点，因为在一些情况下可以获得增加的耦合系数。
图12（a）示出了按照本发明实施例的设备的实验布置，其中发送器和接收器单元1220、1230借助于包括谐振器电路1210的MI波导（或者共用通信装置）而耦合。图12（b）示出了作为终端距离的函数的峰值S21和数据率的曲线图，终端距离是发送器和接收器单元各自的终端（谐振电路）距该装置的谐振电路的距离。
插入图12（b）的曲线图示出了在最近距离（1mm）、最佳耦合距离（8.25mm）、以及最远距离（30mm）处的传输函数。应该理解，分别产生最大峰值S21和峰数据容量的终端距离之间存在有0.75mm的差。
图13示出了作为发送器单元1220沿着磁感应波导的位置的函数的峰值S21和数据率的曲线图。图14示出了设备的布置，其中提供了具有三层谐振电路元件1310A、 1310B、1310C的共用通信装置1300。
第一层1310A（也称为数据层1310A）被布置成提供高带宽总线层，传送通信信号。
第二层1310B（也称为控制层1310B）被布置成提供相对低带宽控制层，传送控制信号。应该理解，控制信号的通信信道的带宽一般能够小于通信数据信道的带宽。控制层例如可运送与耦合到通信装置1300的电路或装置的控制相关的信号。
第三层1310C（也称为功率层1310C）被布置成向耦合到装置1300的单元运送功率。借助于电磁感应向功率层1310C提供功率以及提供来自功率层1310C的功率。
在图14所示的实施例中，功率通过功率耦合器1390耦合到功率层1310C，功率耦合器1390是具有布置成将功率耦合到功率层1310C的谐振电路元件1310的终端的形式。
类似地，通过相应的谐振电路，控制信号可耦合到控制层1310B，以及数据信号耦合到数据层1310A。
应该理解，数据、控制和功率层1310A、1310B和1310C的谐振电路1310的谐振频率分别被布置成如此不同，以至于数据、控制和/或功率信号的交叉通信的量尽可能低。
在一些实施例中，例如芯片堆叠1351、1352的单元被设置在共用通信装置1300上，并被布置成由此被供电以及由此进行通信。芯片堆叠1351、1352可包括一个或多个集成电路，例如存储器电路、微处理器电路等。每个堆叠1351、1352配备有布置成耦合到装置1300的相应层1310A、1310B、1310C的相应的谐振电路元件。堆叠1351、1352的每一个谐振电路元件配备有适当的滤波器元件，使得能够滤出由电路元件拾取的信号，该电路元件不传送与特定谐振电路元件想要拾取的信号相对应的信号。因此，对应于数据层1310A的堆叠1351、1352的谐振电路元件被布置成不拾取来自控制层1310B和功率层1310C的任何信号。
由适当的滤波器滤出由与数据层1310A相对应的堆叠1351、1352的谐振电路元件拾取的来自控制或功率层1310B、1310C的任何信号。
图15示出了共用通信装置1400，其具有谐振电路元件1410的布置，该布置可被描述为“砖墙”布置。在所示的实施例中，该装置具有两层1410A、1410B谐振元件。每一层的谐振元件1410基本共面，相应层的谐振元件为相互错开的关系，类似于砖墙结构的砖的方式。因此，相应层1410A、1410B的元件1410可被描述为相互基本1800异相。
图15所示布置具有优点，即经由元件的交替的垂直耦合可以获得谐振元件增加的面内耦合。对于面内信号，这具有增加通信装置1400的带宽的效果。
图16是曲线图，示出了作为谐振电路元件的支持阵列维数的函数的磁感应共用通信信道带宽的理论极限的包络。该曲线图示出了作为谐振电路1D、2D和3D阵列的耦合强度
Figure 776150DEST_PATH_IMAGE003
的函数的信道范围/f0，其中f0是谐振元件的谐振频率。
信道范围/f0的值由下面的方程约束：
Figure 716424DEST_PATH_IMAGE009
,
其中分别对1D、2D和3D阵列，
Figure 239809DEST_PATH_IMAGE010
=1,2,3，
Figure 840292DEST_PATH_IMAGE003
是耦合常数。
在本说明的整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”、以及该词的变体，意味着包括但不限于，并且不是要（没有）排除其他部分、添加物、部件、整体、或步骤。
在本说明的整个说明书和权利要求书中，单数包括复数，除非上下文另有要求。特别是，使用不定冠词的地方，说明书应该被理解为考虑了多个以及单个，除非上下文另有要求。
连同本发明的具体方面、实施例或实例一起描述的特征、整体、特性、复合物、化学基团或化学族，应该被理解为适用于在此描述的任何其他方面、实施例或实例，除非与其不兼容。

Claims (63)

1.一种共用通信装置(900;1000;1100;1300;1400)，包括近场耦合的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)阵列，所述元件各自包括耦合部分，该耦合部分包括具有自由端的环部分，
与数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)相结合提供所述装置，每个单元具有耦合部分(620,630;1120,1130)，所述单元(520;530)被布置成借助于每个单元的耦合部分(620,630;1120,1130)和共用通信装置(900;1000;1100;1300;1400)来相互通信，
数据发送单元的耦合部分包括谐振元件，该谐振元件包括布置成近场耦合到所述装置的第一谐振元件的环部分的环部分，数据接收单元(530;1191,1192)的耦合部分(620,630;1120,1130) 包括谐振元件，该谐振元件包括布置成近场耦合到所述装置的第二谐振元件而非第一谐振元件的环部分的环部分。
2.如权利要求1所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)借助于其相耦合的第一对相邻谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)至少部分地以轴向配置进行耦合，以及数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)借助于其相耦合的第二对相邻谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)至少部分地以平面配置进行耦合。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述装置(900;1000;1100;1300;1400)的至少一对谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)以基本平面耦合的配置相互耦合。
4.如前面任一项权利要求所述的装置，其中所述装置(900;1000;1100;1300;1400)的至少一对谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)以基本共轴的配置相互耦合。
5.如前面任一项权利要求所述的装置，具有自由表面，布置成允许数据发送或数据接收单元(520,530;1191,1192)与之邻接放置，从而实现所述装置的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)与所述单元(520,530;1191,1192)之间的近场耦合。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述装置的多个谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面被布置成基本平行于对所述相应的环来说是本地的所述自由表面的部分。
7.如权利要求5或6所述的装置，其中所述装置的多个谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面被设置成基本垂直于对所述相应的环来说是本地的所述自由表面的部分。
8.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其中所述装置的多个谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面以与对所述相应的环来说是本地的所述自由表面的部分呈大约30°至大约70°范围的角度进行设置，优选地呈大约45°的角度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其中谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的相应的相邻对能够被布置成使得它们的相应环部分在关于位于每个环部分的平面中的轴的相反方向上倾斜，相应的轴基本上相互平行。
10.如权利要求8或9所述的装置，其中元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的相应的相邻对定向成相互基本垂直。
11.如前面任一项权利要求所述的装置，包括第一和第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)。
12.如权利要求11所述的装置，其中第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面基本平行于第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面。
13.如权利要求11或12所述的装置，其中第一和第二层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被设置在布置成引入层之间的耦合的相对位置处，从而增强给定层的元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)之间的耦合的量。
14.如权利要求11至13中任一项所述的装置，其中第一层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被设置在当投影到第二层上时基本位于第二层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)中间的位置处，从而第一层元件和第二层元件以砖墙配置进行布置。
15.如权利要求11所述的装置，其中第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面基本垂直于第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面。
16.如权利要求11至15中任一项所述的装置，包括第三层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810; 1110;1210;1410)，第一层和第三层被布置成将第二层夹在其之间。
17.如权利要求16所述的装置，其中第三层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环平行于作为第三层的每一个相应的环之上的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810; 1110;1210;1410)的对应环。
18.如权利要求11至17中任一项所述的装置，其中第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)具有与第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)不同的谐振频率。
19.如权利要求11至18中任一项所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)或数据接收单元(530;1191,1192)的耦合元件(620,630;1120,1130)的谐振频率不同于第一和第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振频率。
20.如权利要求19所述的装置，其中在第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)之上适当方位存在的数据发送单元(520;1191,1192)或数据接收单元(530;1191,1192)的耦合部分(620,630;1120,1130)被布置成，使得所述装置的一个或多个谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振频率移位，从而第一层或第二层的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)与数据发送单元(520;1191,1192)或数据接收单元(530;1191,1192)的耦合元件(620,630;1120,1130)耦合。
21.如权利要求11至20中任一项所述的装置，还包括第三层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)，第一层和第三层被布置成将第二层夹在其之间。
22.如权利要求21所述的装置，其中第一层和第三层被布置成增强通过该结构的传输信号的耦合。
23.如权利要求21或22所述的装置，其中第一和第三层耦合元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的环部分的相应面基本平行。
24.如权利要求23所述的装置，其中第一和第三层耦合元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的环部分的相应面基本垂直于第二层的环部分的对应面。
25.如前面任一项权利要求所述的装置，其中所述装置的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被布置成在谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的环部分中流动的电流大小超过规定值时变为禁用，从而谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)不再耦合到一个或多个相邻的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)。
26.如从属于权利要求11的权利要求25所述的装置，其中所述装置的第一层的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被布置成在其中的环部分中流动的电流大小超过规定值时变为禁用。
27.如前面任一项权利要求所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)被布置成借助于磁感应（MI）波相互通信。
28.如前面任一项权利要求所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)被布置成借助于电感应（EI）波相互通信。
29.如前面任一项权利要求所述的装置，其中共用通信装置(900;1000;1100;1300;1400)的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被设置在衬底之上或衬底内。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述衬底包括从塑料材料和织物中选择的一个。
31.如权利要求29或30所述的装置，其中所述衬底是柔性衬底。
32.一种共用通信装置(900;1000;1100;1300;1400)，包括第一和第二层近场耦合的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的阵列，所述元件各自包括耦合部分，该耦合部分包括具有自由端的环部分，其中第一阵列的元件被布置成近场耦合到第二阵列的元件。
33.如权利要求32所述的装置，其中第一和第二层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被设置在布置成引入层之间的耦合的相对位置处，从而增强给定层的元件之间的耦合的量。
34.如权利要求32或33所述的装置，其中第一层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被设置在当投影到第二层上时基本位于第二层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)中间的位置处，从而第一和第二层元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C; 710;810;1110;1210;1410)以砖墙配置进行布置。
35.如权利要求32所述的装置，其中第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面基本平行于第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面。
36.如权利要求32至34中任一项所述的装置，其中第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面基本垂直于第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环的面。
37.如权利要求32至36中任一项所述的装置，包括第三层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110; 1210;1410)，第一层和第三层被布置成将第二层夹在其之间。
38.如权利要求37所述的装置，其中第三层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的每一个相应的环平行于作为第三层的每一个相应的环之上的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的对应环。
39.如权利要求32至38中任一项所述的装置，其中第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)具有与第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)不同的谐振频率。
40.如权利要求32至39中任一项所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)或数据接收单元(530;1191,1192)的耦合元件(620,630;1120,1130)的谐振频率不同于第一和第二层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振频率。
41.如权利要求40所述的装置，其中在第一层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)之上适当方位存在的数据发送单元(520;1191,1192)或数据接收单元(530;1191,1192)的耦合部分(620,630;1120,1130)被布置成，使得所述装置(900;1000;1100;1300;1400)的一个或多个谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的谐振频率移位，从而第一层或第二层的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)与数据发送单元(520;1191,1192)或数据接收单元(530;1191,1192)的耦合元件(620,630;1120,1130)耦合。
42.如权利要求32至41中任一项所述的装置，还包括第三层谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110 ;1210;1410)，第一层和第三层被布置成将第二层夹在其之间。
43.如权利要求42所述的装置，其中第一层和第三层被布置成增强通过该结构的传输信号的耦合。
44.如权利要求42或43所述的装置，其中第一和第三层耦合元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的环部分的相应面基本平行。
45.如权利要求44所述的装置，其中第一和第三层耦合元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)的环部分的相应面基本垂直于第二层的环部分的对应面。
46.如权利要求32至45中任一项所述的装置，其中所述装置的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被布置成使其在谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810; 1110;1210;1410)的环部分中流动的电流大小超过规定值时变为禁用，从而谐振元件(110;210;310;410; 510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)不再耦合到一个或多个相邻的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)。
47.如权利要求46所述的装置，其中所述装置的第一层的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被布置成在其中的环部分中流动的电流大小超过规定值时变为禁用。
48.如权利要求32至47中任一项所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)被布置成借助于磁感应（MI）波相互通信。
49.如权利要求32至48中任一项所述的装置，其中数据发送单元(520;1191,1192)和数据接收单元(530;1191,1192)被布置成借助于电感应（EI）波相互通信。
50.如权利要求32至49中任一项所述的装置，其中共用通信装置的谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)被设置在衬底之上或衬底内。
51.如权利要求32至50中任一项所述的装置，其中所述衬底包括从塑料材料和织物中选择的一个。
52.如权利要求32至51中任一项所述的装置，其中所述衬底是柔性衬底。
53.如前面任一项权利要求所述的装置，其中环部分的自由端形成电容间隙。
54.如权利要求53所述的装置，其中谐振元件(110;210;310;410;510A,510B;610A,610B,610C;710;810;1110;1210;1410)包括一个以上的环部分。
55.如权利要求1至52中任一项所述的装置，其中自由端通过电容器（819）进行连接。
56.一种物品，包括如前面任一项权利要求所述的共用通信装置(900;1000;1100;1300;1400)。
57.如权利要求56所述的物品，其中所述物品选自下述之一：一件衣服、一块地毯、一块壁纸、建筑面板、流体管道、电路板、主板以及集成电路。
58.一种运输设备，具有设置在其结构的一部分上或其结构的一部分中的、如权利要求1至55中任一项所述的共用通信装置(900;1000;1100;1300;1400)。
59.如权利要求58所述的设备，其中所述结构选自下述之一：船只的船体、飞机机身、机动车的车身以及机动车驾驶室。
60.一种共用通信装置，基本如上参考附图所描述。
61.一种物品，基本如上参考附图所描述。
62.一种运输设备，基本如上参考附图所描述。
63.一种物品，基本如上参考附图所描述。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105519004A (zh) * 2013-10-01 2016-04-20 英特尔公司 用于生成用于促进设备之间的混合式通信的混合式通信电路的机制

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0921401D0 (en) 2009-12-07 2010-01-20 Isis Innovation Common communications device
GB201110273D0 (en) 2011-06-17 2011-08-03 Isis Innovation Magneto-inductive waveguide
EP2782262B1 (en) 2013-03-19 2015-05-06 Tyco Electronics Nederland B.V. Contactless coupler for capacitively coupled signal transmission
CN104168042B (zh) * 2014-01-20 2016-05-04 中国海洋大学 基于电感耦合的人体植入式通信方法和系统
WO2017115718A1 (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 日本電信電話株式会社 受動素子
DE102016104662A1 (de) * 2016-03-14 2017-09-14 Technische Universität Darmstadt Mikrowellen-Applikator, System und Verfahren zur minimal-invasiven Behandlung von biologischem Gewebe
GB201604599D0 (en) 2016-03-18 2016-05-04 Isis Innovation Magnetoinductive waveguide
GB201709627D0 (en) 2017-06-16 2017-08-02 Metaboards Ltd Magnetoinductive system
GB201916410D0 (en) 2019-11-11 2019-12-25 Metaboards Ltd Electrical resonators
GB202000370D0 (en) 2020-01-10 2020-02-26 Metaboards Ltd Electrical resonators
WO2023239582A1 (en) * 2022-06-09 2023-12-14 The Regents Of The University Of California Advanced magnetic metamaterial networks

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367080A (zh) * 2000-06-16 2002-09-04 佳能株式会社 固体半导体元件、带有该元件的墨水盒、以及它们的使用方法
WO2004083883A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-30 Isis Innovation Limited Magnetoinductive waveguide

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1547222B1 (en) 2002-06-10 2018-10-03 City University of Hong Kong Planar inductive battery charger
JP2004229406A (ja) * 2003-01-23 2004-08-12 Sony Corp 分離トランス装置
JP2004253858A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Minerva:Kk Ｉｃタグ用のブースタアンテナ装置
JP2005057401A (ja) * 2003-07-31 2005-03-03 Serukurosu:Kk 通信装置
ES2235623B1 (es) * 2003-09-25 2006-11-01 Universitat Autonoma De Barcelona Filtros y antenas de microondas y milimetricas basados en resonadores de anillos abiertos y en lineas de transmision planares.
JP2006019979A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Serukurosu:Kk 通信シート
JP4349319B2 (ja) * 2004-09-30 2009-10-21 パナソニック株式会社 無線通信媒体処理装置
JP2006094428A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Serukurosu:Kk 通信装置
JP2006094429A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Serukurosu:Kk 通信装置
JPWO2007066405A1 (ja) * 2005-12-08 2009-05-14 国立大学法人 東京大学 通信装置
US8169185B2 (en) * 2006-01-31 2012-05-01 Mojo Mobility, Inc. System and method for inductive charging of portable devices
JP4783904B2 (ja) * 2006-09-05 2011-09-28 国立大学法人横浜国立大学 通信装置、通信用シート、および通信用ストリップ
JP4923975B2 (ja) * 2006-11-21 2012-04-25 ソニー株式会社 通信システム並びに通信装置
JP4422712B2 (ja) * 2006-11-21 2010-02-24 株式会社スマート 共振器付フィールド改善システム
JP2009135631A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Sony Corp 通信システム並びに通信装置
CN101601169B (zh) * 2007-12-26 2013-08-14 株式会社村田制作所 天线装置及无线ic器件
US8587155B2 (en) * 2008-09-27 2013-11-19 Witricity Corporation Wireless energy transfer using repeater resonators
JP2010263690A (ja) * 2009-05-01 2010-11-18 Panasonic Electric Works Co Ltd 伝送システム
GB0921401D0 (en) 2009-12-07 2010-01-20 Isis Innovation Common communications device
GB0921400D0 (en) 2009-12-07 2010-01-20 Isis Innovation Flux guiding structure
GB201110273D0 (en) 2011-06-17 2011-08-03 Isis Innovation Magneto-inductive waveguide

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367080A (zh) * 2000-06-16 2002-09-04 佳能株式会社 固体半导体元件、带有该元件的墨水盒、以及它们的使用方法
WO2004083883A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-30 Isis Innovation Limited Magnetoinductive waveguide

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DR CHRIS STEVENS ET AL: "Magneto-inductive wave structures for secure 2D high data rate channels-"data cloth"", 《IEEE》 *
O. SYDORUK ET AL: "Mechanism of subwavelength imaging with bilayered magnetic metamaterials: Theory and experiment", 《IEEE》 *
RADKOVSKAYA A ET AL: "Experimental study of a bi-periodic magnetoinductive waveguide: comparison with theory", 《IEEE》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105519004A (zh) * 2013-10-01 2016-04-20 英特尔公司 用于生成用于促进设备之间的混合式通信的混合式通信电路的机制

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