CN104541254B

CN104541254B - 用于线缆式基于标准的接口的无接触替换

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Publication number: CN104541254B
Application number: CN201380019743.7A
Authority: CN
Inventors: G·D·迈考尔马克; I·A·基莱斯
Original assignee: Keyssa Inc
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: US9525463B2; KR20150016211A; KR102033195B1; US20160043776A1; US9191263B2; US20170099082A1; US20180069598A1; CN104541254A; TW201347443A; EP2820551A4; US9819397B2; EP2820551A1; WO2013130486A1; EP2820551B1; US20130266026A1; TWI597948B; US10236938B2

Abstract

本发明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。

Description

用于线缆式基于标准的接口的无接触替换

技术领域

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。

背景技术

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)。

发明内容

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。

本发明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。

根据本发明，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(electricalsignaling condition)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。

根据本发明，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。

根据本发明的一些实施例，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；其中所述信号线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。第一设备可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处的第二组信号线上的数据相关联，并在所述第一设备处复制所述第二电状态。第二设备可接收指示所述电状态的电磁信号和在第二组信号线上复制类似的电状态。所述第一设备和所述第二设备可电磁连接，而不是物理上彼此连接，诸如通过空气间隙或一个或多个介电介质，包括经由介电线缆、经由极高频(EHF)频带内的电磁接口，诸如经由调制和解调具有至少30千兆赫(GHz)的频率的载波。可在通过基于标准的协议建立的准则内发送电磁信号，且可以以低于对于发送识别码的FCC需求的能量输出的能量输出发送该电磁信号。可以用不导电屏障封闭一个或多个设备，该不导电屏障还可以密封该一个或多个设备。

基于标准的协议可以选自包括以下的组：USB、PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太网I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY和Hypertransport等等。

根据本发明的一些实施例，一种用于传送来自信号线的数据的系统，所述信号线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；及用于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)信号的装置。所述设备还可以包括用于接收指示第二电状态的电磁信号和在所述第一设备处复制所述第二电状态的装置，所述第二电状态与源于第二设备处的第二组信号线上的数据相关联。所述第二设备还可以包括用于接收指示所述电状态的电磁信号和在第二组信号线上复制类似的电状态的装置。不导电屏障可封闭一个或多个设备。

公开了一种音频适配器，该音频适配器用于经由无接触链路(诸如各向异性物理路径)与源设备通信及经由物理链路(诸如插座、插头及线缆、可替换地，直接有线连接)与目的地设备(诸如常规耳机)通信。电力可从源设备提供给适配器，且此后可经由适配器将电力提供给目的地设备。可将多线的基于标准的电接口(诸如I2S)的组成信号编码和组合成单个编码的数字流以经由无接触链路传输，且随后将信号解码及分割(分离)成用于基于标准的电接口的原始组成信号的复本。

根据本发明的一些实施例，一种用于在第一设备与第二设备之间提供通信链路的音频适配器，所述第一设备包括至少一个电子音频信号源，所述第二设备包括至少一个电子音频信号目的地，所述音频适配器包括：用于通过介电介质与所述第一设备无接触地传送EHF信号的装置；和用于在EHF信号与数字电信号之间进行转换的装置；用于在数字电信号与模拟电信号之间进行转换的装置；及用于经由物理链路与所述第二设备交换所述模拟电信号的装置。音频适配器还包括用于从外部电源接收电力并给所述第一设备和所述第二设备中的至少一个提供所述电力的装置。

根据本发明的一些实施例，一种使第一设备与第二设备接口的方法，所述第一设备包括电子音频信号源，所述第二设备包括电子音频信号目的地，可以包括用于在第一设备和第二设备之间提供通信链路的音频适配器，其特征在于利用所述音频适配器，通过介电介质在极高频(EHF)与所述第一设备无接触通信，并且利用所述音频适配器，在数字电信号与模拟电信号之间进行转换并且经由物理链路与所述第二设备交换所述模拟电信号。在所述音频适配器处，从包括所述第一设备及外部电源中的一个的外部电源接收电力。所述音频适配器将所述电力提供给所述第二设备。

本文公开的通信接口技术的一些益处或优势可以包括以下中的一个或多个：

对USB及其他协议透明

消除对于机械连接器的需要

可以用于具有诸如USB及其他协议的现有接口的现有系统中

低延时

低成本、基于半导体的连接器解决方案

无需软件

高带宽(高达10Gbps或更高)

低电力

允许新的形状因子同时维持与现有标准的兼容性

允许完全封闭设备

为标准接口提供良好的静电放电(ESD)保护

无接触连接器不必为接触式的且可相对于彼此来回移动

设备输出的能量可在EHF频带内，低于用于证书(certification)或发送识别码的FCC要求(否则，发送识别码会中断数据流)，这消除对中断数据流来传送ID的需求。可以参考通过引用合并于此的47CFR§15.255(在频带57GHz至64GHz内操作)。

本文描述的一个或多个发明可涉及工业或商业产业，诸如电子设备及通信工业，这些电子设备及通信工业使用与其他设备通信的设备或在设备中的元件之间通信的设备。

本文描述的一个或多个发明的其他目的、特征及优势根据本发明的下列说明及描述可变得清楚。

附图说明

将详细参考本公开的实施例，在附图中说明了这些实施例中的非限制性示例。图可具有图表的形式。可以放大或不按比例绘制附图中的某些元件；为了说明清楚起见，可省略其他元件。附图中出现的任何文本(图标、注释、附图标记等等)通过引用合并于本文中。当在描述中使用诸如左侧和右侧、顶部和底部、上部和下部、内部和外部的术语或类似术语时，这些术语可用来向读者指示元件在附图中的朝向，但应当理解，这些术语不将所描述的设备限制到任何特定的配置或朝向，除非另有说明或根据上下文明显可见。

图1是实现基于标准的协议的物理(有线)链路的一般化框图，诸如连接设备的USB(这些设备中的一个可以是主机)。

图2是用于替换图1中所示的物理链路的至少一些功能的无接触链路的一般化框图，无接触链路经由电磁(EM)连接设备。

图3是图示了经由“塑料线缆”操作的电磁(EM)通信链路的视图；

图4是图示了在两个设备之间的收发信机及电力连接器的通信链路的方框图。

图5是图示了示例性收发信机的操作的流程图。

图6A、图6B是图示了示例性部署模式的视图。

图7A是源设备通过物理链路与目的地设备连接的视图。

图7B是源设备通过无线链路与目的地设备连接的视图。

图7C是源设备通过适配器与目的地设备连接的视图。

图8是源设备经由适配器与目的地设备连接的视图。

图8A、图8B、图8C是图示给图8的适配器供电的实施例的视图。

具体实施方式

可以描述各种实施例以说明一个或多个发明的教导，且应将各种实施例视为说明性的而不是限制性的。应理解，并非意图将一个或多个发明限制于这些特定实施例。应理解，可将各种实施例的某些个别特征以不同于所图示的方式彼此组合。

可将本发明的实施例及方面连同系统、设备和方法一起描述和说明，这些系统、设备和方法意指是示例性和说明性的，不对本发明范围构成限制。可阐述特定配置及细节以提供对一个或多个发明的理解。然而，本领域技术人员显而易见的是可在没有本文提供的某些特定细节的情况下实践一个或多个发明。此外，可省略或简化公知特征以便不会使一个或多个发明的描述模糊。

本文对“一个实施例”、“一实施例”或类似表述的引用可意指连同实施例一起描述的特定特征、结构、操作或特性包括在本发明的至少一个实施例内。因此，本文这些词组或表述的出现未必全部代表相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以任何适当方式组合各种特定特征、结构、操作或特性。

在下列描述中，可阐述某些特定细节以提供对本文公开的一个或多个发明的理解。对本领域技术人员显而易见的是，可在没有这些特定细节的情况下实践一个或多个发明。在其他例子中，对于公知的步骤或元件的描述，可仅进行一般性描述，或甚至省略，以便不会使所描述的一个或多个发明模糊。可提供标题(通常加下划线)以帮助读者，但这些标题不应被视为限制。

一些术语

下列术语可用于本文阐述的描述中，且应具有这些术语的通常含义，除非另外明确说明或从上下文明显可见。

缩写“EHF”代表极高频，且指在30GHz(千兆赫)至300GHz范围内的电磁(EM)频谱部分。

术语“收发信机”(缩写为“XCVR”或Tx/Rx)可代表设备，诸如包括发射机和接收机的集成电路(IC)，以便集成电路可用来既发送又接收信息(数据)。一般而言，可在半双工模式(交替进行发送和接收)下、全双工模式(同时发送和接收)下或半双工模式与全双工模式二者下操作收发信机。

本文所使用的术语“无接触”是指在实体(诸如设备)之间实施信号的电磁(EM)而非电(有线、基于接触)的连接和传送。在一些文献中，术语“无线”用来表达该含义。本文所使用的术语“无接触”可代表载波辅助的介电耦合系统，该载波辅助的介电耦合系统可在EM信号的近场内具有最佳范围。可通过一设备对第二设备的接近而使连接生效。多个无接触发射机和接收机可占用较小空间体积。与通常广播到多个点的无线链路形成对比，以电磁(EM)建立的无接触链路可以是点对点的。

本文所使用的术语“标准”(及“基于标准”)是指通信接口及协议，这些通信接口及协议诸如但不限于USB、PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太网、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等，其中的任一个都可以具有数据格式要求和约束，以及对于在物理、电接口或在电子设备之间的通信链路上的物理状态(诸如电压电平)作出响应和生成该物理状态。

术语芯片、管芯(die)、集成电路(IC)、半导体设备及微电子设备在常见用法中经常可以交换使用，且可在本文中交换使用。这也可以包括裸露芯片(或管芯)、封装芯片(或管芯)及芯片模块和封装。

描述为通过芯片实施的某些功能可以作为结合到专用集成电路(ASIC)等等中的宏功能来实现，并且可替换地，可至少部分地由在微控制器上运行的软件来实现。举例而言，“位冲击(bit banging)”是使用软件来代替专用硬件的串行通信技术。软件直接设置和采样微控制器上的引脚的状态，且负责信号的所有参数：时序、电平、同步等。位冲击可允许给定设备以所要求的最小硬件改变或无硬件改变来使用不同的协议。

相对于芯片，可将各种信号经由物理、导电连接耦合在芯片与其他电路元件之间。可将此连接点称为输入、输出、输入/输出(I/O)、终端、线路、引脚、垫(pad)、端口、接口或类似变型和组合。

示例性基于标准的物理接口

图1图示了在第一电子设备110与第二电子设备120之间的物理通信链路100。例如，第一设备110可以是个人电脑(PC)。例如，第二设备120可以是电脑外围设备(打印机、键盘等)。线缆130被示为将两个设备彼此连接以在这两个设备之间以电方式传输信号。

如本文所使用的，术语“物理接口”意指信号(及可选地，电力)是经由导线(线缆中)以电方式在设备之间传输，且机械连接器可用来连接线缆至设备110和120。

可在本文阐述的整个描述中使用USB作为基于标准的协议的示例。USB总线基于所谓的“层列式星形拓扑”，在“层列式星形拓扑”中存在单个主机设备及多达127个外围设备。(集线器设备类似于主机设备操作。)在该示例中，第一电子设备110可充当主机且第二电子设备120可以是代表性的外围设备。

第一设备110具有连接至内部(到设备110)数据总线114的USB总线控制器112且管理数据从数据总线114到适当USB格式的转换。(如果将控制器112实现为片上系统(SOC)，则线路114可在控制器112内部。)控制器112包括收发信机(未示出)。在发送模式下，USB格式的数据是通过控制器112经由导电信号(数据)线118(诸如印刷电路板上的迹线)提供给机械连接器116。(线路118中的两者可用于电力及接地，且可起源于除控制器112之外的位置。)。在接收模式下，USB格式的数据是由连接器116经由信号线118提供给控制器的。

第二设备120具有连接至内部(到设备110)数据总线124的USB总线控制器122且管理数据从数据总线124到适当USB格式的转换。(如果将控制器122实现为片上系统(SOC)，则线路124可在控制器122内部。)控制器122包括收发信机(未示出)。在发送模式下，USB格式的数据是通过控制器122经由导电信号(数据)线128(诸如印刷电路板上的迹线)提供给机械连接器126。(线路128中的两者可用于电力及接地，且可起源于除控制器122之外的位置。)。在接收模式下，USB格式的数据是通过连接器126经由信号线128提供给控制器的。

提供线缆130用于在两个设备110和120之间以电方式传输信号(可选地，电力)。“上游”机械连接器132被安置在线缆130的一端且在主机设备110处以电方式与连接器116连接。“下游”机械连接器134被安置在线缆130的另一端且以电方式与在外围设备120处的连接器126连接。线缆130具有许多导电路径(通常为导线)，且在第一设备110和第二设备120之间建立物理(电)链路。

在示例性(pre-USB3.0)格式中，线缆130包括构成导线的不同传输对(表示为“D+”和“D-”)的导线136a和136b的双绞线(这些导线136a和136b可统称为136)，和用于分别为总线供电的外围设备提供电力(在USB中，VBUS)及接地(GND)的另一对导线138a和138b(这些导线138a和138b可统称为138)。在USB3.0中，两对额外的导线(超高速发射机SSTX及超高速接收机SSRX差分对，未示出)及额外接地(GND_DRAIN，未示出)被添加以增加物理链路的能力(更大带宽等)。在下文中可将传输信号的导线136的一个或多个差分对简单表示为数据线，其他导线138可称为电力线。基本上在下文中，pre-USB3.0将被描述为基于标准的物理链路的示例。

USB规范定义了4种数据速度(传输速率)：LS/低速(1.5Mbit/s),FS/全速(12Mbit/s),HS/高速(480Mbit/s),以及SS/超高速(5Gbit/s)数据速度。这些速度是系统的基本时钟速率，因而不表示可能的吞吐量，该速度由于协议开销的原因而始终较低。

可将收发信机(未示出)设置在数据链路(在集线器或主机中，及在所连接的设备中)的两端以提供(发送)信号至数据线138(D+/D-)且从数据线138检测(接收)信号。典型的上游端(离主机较近的端)收发信机具有两个15K下拉电阻。当发送时，可向下单个驱动每一数据线(D+和D-)，或可以应用差分数据信号。当接收时，每一线路上的单个接收机能够检测单端信号，以便可以检测到两个线路都为低的所谓的单端零(SE0)状态。也存在差分接收机以获得数据的可靠接收。

“列举(enumeration)”为给予根据设备特性(诸如连接至总线的一个或多个设备的一个或多个数据速度，诸如低速、全速、高速、超高速)建立将何种类型的设备连接至USB总线的术语。为了成功地工作，设备必须在任何时间检测且对任何控制请求或其他总线事件作出响应。

在示例性事件序列中，使用者将设备附接至USB端口，或系统在附接设备的情况下加电。端口可位于主机处的根集线器上或位于主机下游连接的集线器上。集线器检测设备且在集线器的每一端口处监测信号线(D+和D-)上的电压。集线器在每一线路上具有14.25kΩ至24.8kΩ的下拉电阻。

在链路的(外围)设备端，1.5kΩ(千欧姆)电阻将数据线(D+和D-)中的一个上拉至来自于VBUS的3.3V供应电压。“上拉”电阻用于低速设备的D-线路，且应用于全速装置的D+。(高速设备最初将自身呈现为D+上具有上拉电阻的全速设备。)主机可通过观察将数据线(D+和D-)中的哪个被拉高来确定所要求的速度。

以上对USB的描述仅提供为通信链路的示例，该通信链路是物理(有线)链路，该USB在设备之间交换数据，且也将物理状态强加到链路上并检测链路上的物理状态，该物理状态指示与链路(或总线)的有效操作有关的设备的特性。类似的其他示例(出于本公开的目的)可包括：PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、Ethernet、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport等等。

将基于标准的物理接口转换为无接触接口

上文已将USB接口(通信链路)描述为多个通信链路的示例，该通信链路经由线缆(线)的物理接口和电连接器通信。

还已经描述了无接触(有时称为无线)链路的连接器替换芯片及某些实现。在'829公布及'244公布中公开的技术是针对将电信号转换成电磁(EM)信号、EM信号的传播特性、天线设计考虑及封装特征。

如上所述，示例性USB接口取决于将物理状态强加于链路及检测链路上的物理状态，该物理状态指示与链路(或总线)的有效操作有关的设备的特性。USB标准还将诸如时序要求的约束强加于信号的传输上。

本公开的目的是为线缆式(电)基于标准的接口(诸如但不限于USB)提供无接触(EM)替换(替代、代替)，该无接触(EM)替换(替代、代替)有效地处理数据传输要求及与标准相关联的准则(诸如，带宽、速度、延时)，且该无接触(EM)替换(替代、代替)也能够有效复制正在被替换的物理链路的相关物理状态(诸如测量数据线上的电压电平及将电压电平强加于数据线、将电阻应用于数据线、给线路提供电力及接地等)及特性(诸如协议时序要求、总线来回(turnaround)要求)。

通过消除电连接器及线缆且使用电磁(EM)传输资料，可实现较高性能接口，同时保持正在被替换的下层基于标准的协议的益处及能力。用电磁(EM)链路对电链路的替代应为健壮的、灵活的且通用的以处理除USB之外的协议，该协议包括但不限于PCIe、SATA、SAS、MHL、HDMI、DP、以太网、I2S、I2C、Thunderbolt、Quickpath、D-PHY、M-PHY、Hypertransport,等等，以上其中某些协议具有可以以类似方式解决的类似问题。

例如，US20100159829('829公布)及US20120263244('244公布)考虑了电信号传送。US61661756('756申请)提供了能够在相当大的距离(多达千米甚至更多)传输电磁(EM)信号(及另外的一些电信号)的非电介质(塑料线缆)的公开内容。

通过使用电磁(EM)而非电线缆及连接器来建立数据链路，可避免与链路的物理实现相关联的许多问题，诸如机械磨损、由于连接器故障而导致的用户退货及带宽(数据传输速率)及在链路的长度上的限制。此外，使用EM链路而非电线缆允许将设备完全密封，诸如对抗环境因子，包括静电损害(ESD)。

另外，可避免被替换的物理接口所固有的限制(诸如，在诸如从芯片到PCB、PCB到连接器、连接器至线缆的物理信号路径中的不连续处的信号恶化，这可充当低通滤波器)，且因此数据传输速率可较高，可增加带宽且链路的长度(范围)可超出正在被替换的物理接口的长度。

为解决与物理接口相关联的一个或多个问题的先前尝试已涉及诸如WiFi或WiGig的无线通信、更好的连接器及导体技术、改进信号传送的均衡及改良带宽及S/N比值的复杂信号传送方案。该尝试可具有下列负面属性：

—WiFi：电力较高、成本较高、带宽较低、长延时、软件复杂

—WiGig：电力较高、成本很高、相对于USB3的带宽低、长延时、软件复杂

—通常，所有无线技术基本上是不安全的，因为这些无线技术广播其通信信号，从而允许未被授权的使用者截取，因此通常要求加密，该加密增加连接器的延时

—更好的连接器：成本较高、仍具有机械问题及退货问题、性能仍受限

可使用标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺以集成电路(IC)实施本文公开的技术。IC可将标准USB输入(USB、USB2、USB3)转换成电磁(EM)载波。该转换可以以极低延时进行，以使得该转换可对下层协议透明。电磁(EM)信号可在EHF(极高频)频带或更高频带内，且可经由空气传播或经由塑料波导传导和/或使用反射材料引导。EM载波可产生在设备或外围设备中，且该EM载波可经由短距离的空气发送给配对的设备或外围设备中的接收机。

诸如USB的常规标准协议使用电信号在两个设备之间通信。电信号可处于不同电平，不同电平指示诸如“1”或“0”的逻辑值。电信号还可以包括许多其他特性，诸如终端电阻、驱动强度、状态/配置及驱动类型。这些特性中的一些特性用于USB及类似其他协议中以获得诸如列举、电力状态信息或是否连接设备的功能。

“无接触”USB(或类似其他协议)接口的一个设计挑战是对现有USB设备及外围设备表现为透明。为完成该要求，即使这两个设备未被物理连接，也必须在两个设备之间保持电电平、特性及状态在很大程度上相同。在此提供的无接触解决方案通过测量及捕获与数据相关联的当前电状态且从一设备向另一设备发送(传送)这些状态来在两个设备处复制这些状态。

在接收设备处，可再造电状态以便两个USB设备在该两个USB设备的输入及输出上具有类似电状态，就好像这两个USB设备已经物理连接。在一些实现中，基于接收机处的电接口的当前状态、接收机处状态机的当前状态和/或要经由电磁(EM)接口发送或接收的数据或前述各个的组合，接收机可推断(推论、确定)适当的电状态。因此，在某些情况下，发射机可仅需要发送在发射机处存在的电状态的子集(或表示)。在一些实现中，可将子集(或表示)简化为电接口的逻辑电平(逻辑“1”或逻辑“0”)。状态机可追踪发射机或接收机的当前操作模式或状态。这可连同在发射机或接收机处的实际电状态一起使用，或与经由电磁接口接收的数据一起使用以在接收机处生成适当的电状态。

通常，电磁(EM)链路可替换诸如USB及类似协议(基于标准的接口)的电(有线)链路来连接两个(或两个以上)的设备，这两个(或两个以上)的设备中的一个可以是主机或集线器，另一个或多个设备为“所连接的设备”。除在设备之间执行数据传输之外，可在一个设备处测量与协议的操作有关的电特性及状态，诸如线电压、终端电阻、驱动强度、状态/配置及驱动类型，随后将这些电特性及状态发送给另一设备(诸如集线器或主机)且在另一设备处再造。从电至电磁(EM)的转换和数据及电状态的传输可以以极低的延时进行，以便对下层协议透明。在一些实现中，如上所述，基于接收机处电接口的当前状态、接收机处状态机的当前状态和/或经由电磁(EM)接口发送或接收的数据或前述各项的组合，接收机可推断(推论、确定)适当的电状态。

两个设备可在无物理连接的情况下彼此通信且还可经由介电介质通信。可使用不导电介质保护设备，从而给予供应商对基于标准的接口的ESD保护。

另一挑战是诸如USB的许多标准的列举阶段。在列举阶段中，主机(设备A)或所连接的设备(设备B)测试和测量某些电特性及状态。这些电特性及状态可确定基于标准的接口的操作的类型或模式。可能重要的一点是在链路两侧上的状态在很大程度上类似。本发明允许基于标准的接口的正确且适当的列举，即使这些基于标准的接口不通过复制链路的两侧上的电特性及状态而连接。

本发明也可通过在极小(诸如亚纳秒)时间周期内发送和接收电特性及状态而对基于标准的协议提供透明度，在该极小(诸如亚纳秒)时间周期内无接触接口表现得(诸如对于具有严格时序(timing)约束的USB控制器)好像该无接触接口是直接(物理)连接的。透明度可通过发送或通过接收电特性及再制(再造、复制、重复)基于简单状态的电特性而提供。这可在发射机、接收机处进行或在发射机与接收机二者处进行。

连接器替换芯片

US20100159829('829公布)公开了紧密耦合的近场通信链路设备，US20100159829全部通过引用合并于本文中，该紧密耦合的近场通信链路设备在本文中称为“连接器替换芯片”。部署紧密耦合的近场发射机/接收机对，以使得将发射机安置在第一传导路径的终端部分，将接收机安置在第二传导路径的终端部分，以将发射机和接收机非常接近于彼此地安置，且第一传导路径和第二传导路径相对于彼此不连续。以此方式，在不考虑物理大小及由携带信号的机械连接器及关联的线缆引入的信号恶化的情况下，提供用于经由物理上不连续的信号传导路径传输数据的方法及设备。'829公布参考US5,621,913(Micron,1997)，US5,621,913也通过引用全文合并于本文中。

'829公布示出('829公布中的图12)近场发射机的发送路径的高层方框图。均衡器接收输入信号且补偿带状线路损失；将EHF载波产生器耦合至调制器，该EHF载波产生器或自由执行或锁定至从数据输入提取的参考；以及将天线接口耦合至调制器，天线接口通常包括阻抗匹配网络及耦合至天线的最终输出驱动器。

'829公布示出('829公布中的图13)近场接收机的接收路径的高层方框图。将天线耦合至接收机，该接收机具有足够敏感性及信噪比以保持可接受的误比特率；将接收机耦合至EHF本地震荡器且耦合至解调器。将解调器耦合至线路驱动器，该线路驱动器提供适合于期望数据速率的均衡。

US20120263244('244公布)公开了具有电磁通信的集成电路，US20120263244通过引用全文合并于本文中。用于发送或接收信号的系统可包括：集成电路(IC)；可操作地耦合至IC以在电信号与电磁信号之间转换的变换器；及绝缘材料，该绝缘材料以相对于彼此的间隔关系，固定变换器及IC的位置。系统可进一步包括引线框(lead frame)，该引线框对IC上的导体提供外部连接。可将电磁能量引导组件相对于变换器来安装以在包括变换器的区域内且沿远离IC的方向引导电磁能量。引导组件可包括引线框、印刷电路板接地面或与变换器间隔开的外部导电元件。在接收机中，信号检测器电路可对监视信号作出响应以生成控制信号，该监视信号表示接收的第一射频电信号，该控制信号使能或禁用接收机的输出。

'244公布公开了：可以以在第一传导路径的终端部分安装发射机且在第二传导路径的终端部分安装接收机的方式部署紧密耦合的发射机/接收机。可取决于发送能量的强度将发射机和接收机非常接近彼此地安置，且第一传导路径及第二传导路径可相对于彼此不连续。在示例性版本中，可以将发射机和接收机安置在将发射机/接收机对的天线定位为非常靠近的单独的电路载体上。

'244公布公开了：可将发射机或接收机配置为IC封装，其中天线可邻近管芯被定位且通过介电或绝缘封装或接合材料将天线固定就位。可将发射机或接收机配置为IC封装，其中天线可邻近管芯被定位且通过包装和/或引线框基板的封装材料将天线固定就位。示出和描述了嵌入IC封装的EHF天线的示例。

示例性无接触通信链路

图2示出了包括无接触链路200的系统的基本实现，该无接触链路200可充当在第一设备210(对比110)与一个(或多个)第二设备220(对比120)之间的物理链路100的替换。可实施无接触链路200以便对诸如(但不限于)USB的基于标准的通信协议透明。如本文所使用的，术语“无接触接口”意指在设备210和设备220之间的信号流动经由非电介质230电磁发生，例如，该非电介质230诸如空气间隙、波导或塑料，如在下文更详细描述。(经由空气间隙的电磁通信可能局限于短距离，诸如1cm至5cm。使用介电介质可明显扩展范围，诸如数米，这在下文更详细描述，该介电介质诸如塑料缆线。)基本上，在下文中，可描述从设备210到设备220的数据流，作为沿任一方向的数据流的表示(即，包括从设备220到设备210的数据流)。应当理解，在此且在本文论述的无接触链路的任何其他实施例中，可将整个通信实现为无接触链路和物理链路的组合。

第一设备210具有连接至内部数据总线214(对比114)的USB总线控制器212(对比112)，且第一设备210管理数据从数据总线214到一组数据(信号)线218a和218b(这些数据(信号)线可统称为“218”)上的适当USB格式的转换。仅图示两个数据线218，且两个数据线218可表示USB“D+”和USB“D-”差分信号线。信号线218(及228)被配置用于传输基于标准的协议，诸如但不限于USB。(仅将USB作为基于标准的协议的示例进行参考。)在图1中，还图示了VBUS线路及GND线路。信号线218可传输任何基于标准的协议，诸如USB、PCIe、SATA、SAS、I2S等。可注意到，在USB-3及其他类似协议中，可将Tx及Rx作为两组单独的数据线来提供。)取决于正被转换用于电磁发送(及接收)的协议，可有数个更多的数据线218。术语“数据线”和“信号线”可在本文中交换使用，除非上下文另外指出。如果将控制器212作为片上系统(SOC)实现，则线路214可在控制器212的内部。

第一设备210被图示为具有两个收发信机(XCVR)216a及216b(这两个收发信机可统称为“216”)，这两个收发信机分别连接至数据(信号)线218a和218b。这些收发信机216将从数据线218获得电信号且将电信号转换成电磁(EM)信号，诸如以'829公布及'244公布中所描述的方式，充当“连接器替换芯片”，以便可将基于标准的协议的电信号转换成电磁(EM)信号且经由非电介质230在两个设备210和220之间传输。可采用脉冲调制(PCM)以使用PCM编码器及解调器(未示出)将数据调制到载波上。带外(OOB)信号传送可用来经由介质230传输除在两个设备210和220之间的数据以外的信息。为了说明清楚起见，省略与收发信机相关联的天线(该天线在'829公布及'244公布中进行了详细描述)。

以类似于第一设备210的方式，第二设备220(对比120)具有连接至内部数据总线224(对比124)的USB总线控制器222(对比122)，且第二设备220管理数据从数据总线224到一组数据线228a和228b(这些数据线可统称为“228”)上的适当USB格式的转换。此外，仅图示了两个数据线228，且两个数据线228可表示USB“D+”和USB“D-”差分信号线。而且，第二设备210被图示为具有分别连接至数据线228a及228b的两个收发信机(“XCVR”)226a和226b(这两个收发信机可统称为“226”)，这两个收发信机用于从非电介质230接收电磁(EM)信号且将电磁(EM)信号转换为电信号，该电信号经由数据线228传输到控制器222。如果将控制器222作为片上系统(SOC)实现，则线路224可在控制器222的内部。

数据传输可(例如)通过同步的1比特接口提供，其中收发信机216和226响应于基于标准的接口(诸如但不限于USB)的时序约束内的时钟信号而选通单个比特进和出。在设备210和设备220之间的通信可以是半双工或全双工的。而且对于USB，大体上(在此，仅通过示例的方式)在设备之间的交易可处于低速(LS)、全速(FS)、高速(HS)或超高速(SS)。

在广义上，收发信机216及226可被认为是执行与中继器的功能类似的功能。(中继器为电子设备，该电子设备接收信号且将该信号以更高电平或更高功率重传或重传至障碍物的另一侧上，以便该信号可覆盖更长距离。)然而，中继器被设计为接收信号且以相同格式重传信号。与此相比，使用本文公开的技术，通信设备(收发信机216和218)能够以电格式从导线接收信号且以诸如在EHF频带内的电磁(EM)格式转换/发送这些信号，这可促进大于或等于1Gbps的数据速率。(收发信机当然使能相反情况：接收EM格式的信号且将这些信号转换为电格式以插入在物理数据总线上。)

虚线240图示在设备220周围，作为不导电屏障(外壳、机壳等等)的示例，诸如塑料或丙烯酸的不导电屏障，以封闭芯片(通信设备、收发信机)和/或将这些芯片(通信设备、收发信机)包括在内的设备(PC等)。(这将同样适用于设备210。)电磁(EM)辐射可容易地通过屏障240，但电流无法轻易通过屏障240。因此，屏障240可将电路板及易碎芯片与静电放电(ESD)隔离。屏障240还可以密封设备。屏障240还可为诸如蜂窝电话的设备提供益处，例如保护这些设备免受湿气及潮湿的影响。本文公开的电磁(EM)接口技术可完全消除对任何机械连接器(除了可能会有用于为内部电池充电的插座之外)或对设备中的其他开口的需要。

除简单传输数据外，基于标准的接口可取决于接口的实际物理特性而有效操作。举例而言，USB协议论述了使用电阻以在数据线(D+/D-)上选择性建立某些电压电平以指示和启动不同的操作模式。换言之，将数据信号从电格式简单转换为电磁格式且经由电磁介质发送该数据信号(比特对比特(bit-for-bit))可能是不够的，为了让过程有效且透明地工作而复制通信系统的各种电状态也可能很重要。

为了完成复制发送(数据)线的物理状态的目的，可将元件包括在收发信机216及226内或单独提供以测量在设备210或220中的一个内的至少一个数据线218或228的至少一个物理状态(诸如但不限于电压电平)，且为各个收发信机提供指示测量状态的信号以供发送(诸如OOB)至设备210或220中的另一个，以便可在另一设备中的对应数据线218或228上复制类似的物理状态。在一些实现中，如前所述，基于接收机处电接口的当前状态、接收机处状态机的当前状态和/或要经由电磁(EM)接口发送或接收的数据或前述各项的组合，接收机可推断(推论、确定)适当的电状态。

如上所述，某些外围设备可为“总线供电”的，这些外围设备的操作电流来自物理(电)通信链路(在USB中为线缆)。用电磁(EM)链路230替换物理/电通信链路(130)后，如下文详细描述的，可以除电磁方式之外的方式包括供电及接地。

用于EHF通信的介电耦合器

US61/661,756('756申请)公开了用于EHF通信的设备、系统和方法，EHF通信包括使用介电引导结构及束聚焦结构的通信。

图3图示了用于促进极化EHF频率信号的传播的介电耦合器300，介电耦合器300可以包括细长带状的介电材料(介质)302，诸如塑料、玻璃、橡胶或陶瓷，且可以具有矩形截面和两端。可以将介电介质称为“塑料线缆”，且介电介质可以充当非电介质230。用于介电介质302的适当塑料材料可以包括但不限于：聚乙烯(PE)、丙烯树脂、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)等等。

在塑料线缆的信号传输能力(作为信号路径)中，塑料线缆可被认为是“虚拟导线”。堆叠或层列的介电耦合器结构可以使能多个信号路径，以便代替示例性USB总线中的示例性的物理导线双绞线。

介电耦合器300可分别在发送源及发送目的地促进在通信芯片(收发信机)316与通信芯片(收发信机)326(对比216及226)之间的通信。可将与通信芯片316可操作地耦合的发送变换器312设置在介电耦合器300的一端。可将与通信芯片326可操作地耦合的接收变换器322设置在介电耦合器300的另一端。可经由介电号角(或透镜)或介电介质将这些变换器(或天线)312及322设置为邻近介电介质302的各端，非常接近介电介质302的各端，及耦合至介电介质302的各端。可将天线嵌入介电介质的各端。

EHF频率信号可从在发射机端处的发送变换器312发射进入耦合器300，沿着耦合器300的长轴传播且传出另一端，其中该EHF频率信号是由接收变换器322接收的。介电耦合器300可为柔性的，且可在一端或两端包括连接器元件或扣件用于将耦合器连接至与发送和接收通信芯片(收发信机)316及326相关联的一个或多个设备。

介电耦合器可包括由塑料及具有优选地至少为约2.0的介电常数的其他材料制成的介电部分。具有较高介电常数的材料由于信号在该材料中的缩减的波长可导致所要求的尺寸减小。塑料线缆的介电材料可至少部分地涂覆于具有低介电常数的层或导电层中，以促进传播，减小干扰或减少将沿耦合器的长轴传播的信号短路的可能性。

介电介质302可充当传输介质(诸如波导)，且EHF载波可沿着介电介质的长轴传播以保持单极化方向。介电介质的外表面可涂覆或覆盖有导电材料(金属)。金属可将介电介质与外部干扰隔离开，且可充当电信号和/或电力的导电路径。两个或更多个镀金属(导电路径)306、308可沿着介电介质302的长度延伸，诸如用于电屏蔽或用于传输电力(在USB术语中为VBUS)及接地(GND)。堆叠或层列的结构可使能多个信号路径。

图3是说明包括经由一个或多个介电介质电磁通信的设备的系统，该一个或多个介电介质可以包括例如不同的塑料材料及空气(对比230，图2)，该塑料材料可以包括一个或多个设备的外壳(240)。

通信芯片(收发信机)316可具有电连接318a及318b(该电连接318a及318b可统称为“318”，如虚线所示)，用于与介电介质302上的各个镀金属306及308连接。通信芯片(收发信机)326可以具有电连接328a和328b(该电连接328a及328b可统称为“328”，如虚线所示)，用于与介电介质302上的各个镀金属306及308连接。这些电连接316/318及326/328可诸如从主机设备沿着链路供应电力及接地以便操作总线供电的设备。导电路径306及308可为总线供电的设备提供电力及接地(对比138a及138b)。

对于某些应用，通信芯片316及326(具有适当的变换器，分别对比312和322)可在没有耦合器300的情况下在较短距离上彼此直接通信，如'829公布和'244公布中所述。可提供单独的导电路径(对比318及328以给总线供电的设备供电。

一些实施例

收发信机(216a/b、316)如上所述能够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。

图4图示了包括在两个设备410(对比210)及420(对比220)之间的半双工通信链路的系统400。第一设备410接收一个或多个信号线418(对比218)上的电信号(数据)。诸如使用脉冲调制(PCM)将数据信号编码且将数据信号提供给发射机(Tx)402，发射机(Tx)402发送编码的数据信号作为电磁(EM)信号，诸如在EHF范围内。在第二设备420的接收机(Rx)424处接收EM信号，将该EM信号解码且提供为信号线428(对比228)上的电信号(数据)。在反方向上，第二设备420接收一个或多个信号线428上的电信号(数据)。诸如使用脉冲调制(PCM)将数据信号编码且将编码的数据信号提供给发射机(Tx)422(对比402)，发射机(Tx)422发送编码的数据信号作为电磁(EM)信号，诸如在EHF范围内。在第一设备410的接收机(Rx)404(对比424)处接收EM信号，将该EM信号解码且提供为一个或多个信号线418上的电信号(数据)。

在第一设备402中，方框406表示电路系统，该电路系统能够检测(测量)一个或多个信号线418上的物理状态(诸如电压电平)、生成指示物理状态的电信号及使得信号被编码。编码的信号可通过发射机402连同上述数据作为电磁(EM)信号一起，诸如带外(OOB)，发送给第二设备420。在第二设备420处，接收指示信号线418的物理状态的信号，将该信号转换成电信号，解码并提供给方框426，方框426表示能够在一个或多个信号线428上复制类似的物理状态的电路系统。

在反方向上，在第二装置420中，方框426表示电路系统，该电路系统能够检测(测量)一个或多个信号线428上的物理状态(诸如电压电平)、生成指示物理状态的电信号及使得信号被编码。编码的信号可通过发射机(Tx)422(对比402)连同上述数据一起作为电磁(EM)信号，诸如带外(OOB)，发送给第一设备410。在第一设备410处，接收指示一个或多个信号线428的物理状态的信号，将该信号转换成电信号，解码且提供给方框406以便在一个或多个信号线418上复制类似的物理状态。

方框406及426可分别执行检测信号线418及428上诸如电压电平的物理(电)状态的功能，且分别将诸如电压电平的类似物理(电)状态强加于信号线428及418上。

另外，可在发射机和接收机处追踪协议状态。举例而言，在发射机(Tx)处组合协议状态及电状态以编码进入信号的完整电状态。而且，类似地，在接收机(Rx)处再造完整的电信号。

在初始化时，可在链路的两侧追踪协议状态。可在检测到物理状态之前建立初始基线(开始)协议状态。这可基于在通信会话开始时的协议协商，诸如与速度、能力、驱动器等等有关的信息。此后，可基于正在被测量及接收的量而实时更新状况和状态。状态也可以在重置等等之后改变。

可使收发信机能够检测链路对方，同时消耗最少电力。举例而言，发射机(Tx)可以以短工作周期周期性加电且设置为经由低速模式传送常数“1”，随后进入睡眠。接收机(Rx)可以以短工作周期周期性加电且设置为监听信标。接收机周期应为使得接收机接通电源周期持续至少两个Tx发信标周期。Tx和Rx二者的工作周期必须使得平均吸收电流<1mA(意指1/100或更短的工作周期)。

发射机(Tx)402及422输出的能量可在EHF频带内，低于用于发送识别码的FCC要求，发送识别码原本会中断数据流。可参考通过引用合并于本文中的47CFR§15.255(在频带57GHz至64GHz内操作)。

收发信机可为半双工收发信机，该半双工收发信机可将基带信号异步转换成从内部天线辐射的调制的EHF载波，或可接收及解调载波且再制原始的基带信号。

收发信机可包括：基带输入、输出及信号调节电路系统(“基带方框”)、EHF生成、调制、接收及解调电路系统(“RF方框”)、控制I/O及逻辑(“控制方框”)及电力调节电路系统(“电力方框”)。

收发信机可以以两种操作模式为特征：高速模式，意欲与DC平衡的差分信号一起使用，适合于从100Mb/s至6.0Gb/s运行的信号；及支持以下各项的特征：用于串联附接SCSI(SAS)及串联高级技术附件(SATA)中的基于包络的带外(OOB)信号传送以及在PCI-Express标准(PCIe)及通用串行总线版本3.0(USB3.0)中的电空闲信号及低频周期性信号传送(LFPS)信号。包括对于通向设备及远离设备的有损PCB迹线的均衡。可在6.1节中找到此模式的应用信息。

可将收发信机实现为包括发射机(Tx)、接收机(Rx)及相关元件的芯片。收发信机芯片可使用在30GHz至300GHz下的EHF载波，诸如60GHz载波频率。可控制发送电力及接收敏感性以最小化电磁干扰(EMI)效应且简化FCC证书。EHF载波可穿透各种常用的不导电材料(玻璃、塑料等)。

在收发信机的发送模式下，收发信机在功能上可作为速率透明及协议透明的高增益非反相缓冲器操作。诸如来自USB总线的为真的差分输入可从真终止于100欧姆的管芯上以补充且合并可选均衡来对抗PCB迹线的典型的高频率衰减。

在收发信机的接收模式下，收发信机在功能上可作为高增益非反相缓冲器操作。为真的差分输出是终止于每侧50欧姆的管芯上的源且类似地结合可选均衡来对抗PCB迹线的典型的高频率衰减。结合到接收机(Rx)的信号检测功能可提供接收信号的强度合格足以经由高速数据路径接收无错误数据的手段。

收发信机可建立支持高达6.0Gb/s或更高的数据速率的低延时协议透明通信链路。可经由在两个收发信机芯片之间的非常接近的耦合来获得该链路，或使用塑料线缆(诸如300)等以较长距离来获得。收发信机芯片以在在各个设备之间的相对定向及间隔的广泛灵活性为特征，从而允许跨大范围放置来操作。

收发信机的一些特征或特性可包括：

·完全异步信号路径，小于0.5ns延时

·高速模式下的100Mb/s至6.0Gb/s带宽

·差分高速发射机输入，100欧姆差分终端，具有可切换共用模式阻抗用于USB-SS及PCIe接收检测兼容性

·信号检测输出及在丢失信号时的接收输出静音

·支持用于SATA的带外(OOB)信号传送及用于USB-SS及PCIe的低频周期性信号传送(LFPS)

可以以常规方式封装收发信机芯片，诸如以超微型BGA格式。可将天线集成到封装内，或天线可在封装外部，或可将天线合并到芯片本身(诸如按US6373447的方式)上。

示例性通信模块可包括两个或更多个收发信机芯片、复杂可编程逻辑器件(CPLD)或低密度现场可编程门阵列(低密度FPGA)、调节器及少量的额外离散元件，诸如：

-在至少一个但优选地为2个I/O上的可编程1.5K上拉，否则需要使用与外部电阻串联的额外I/O

-能够比较电压与参考的精确比较器

-设备侧可在D+上具有1.5K(+/-5％)欧姆上拉电阻

-主机侧可在D+和D-上均具有15K(+/-5％)欧姆下拉电阻

电力及接地可经由物理链路通过第一设备402供给至第二设备412，该物理链路在两个设备之间提供电(导电)路径。举例而言，连接器440(通过在元件402、404及406周围绘制的方框表示)可能与第一设备410相关联，诸如安装在设备410的表面或在从设备410延伸的线缆(未示出)的端部。可将电力(诸如Vbus)及接地(诸如GND)供给到连接器440，更具体而言，供给至分别安置在连接器440内的对应的两个金属(及导电)磁体442及444。连接器460(通过在元件422、424及426周围绘制的方框表示)可能与第二设备420相关联，诸如安装在设备420表面或在从设备420延伸的线缆(未示出)的端部。电力(诸如Vbus)及接地(GND)可通过连接器460接收，更具体而言，通过分别安置在连接器460内的对应的两个金属(及导电)铁质元件，诸如按钮462及464接收。双箭头452及454表示在两个设备440及460之间的导电路径(对比306、308)。以此方式，除对数据进行电磁(EM)传送外，充当主机的设备410(诸如个人电脑(PC)或膝上电脑)可提供电力至连接的设备420，诸如扫描器、网络摄像机等等。

图5示出了在两个设备(诸如设备210或410及设备220或420)之间进行数据通信的示例性方法500。为说明的清楚性起见，将方法以极大简化的方式描述为一系列步骤。

在第一步骤502中，给定设备(210、410)确定(测量)在与给定设备(210、410)相关联的差分信号线(218、418)中的一个或两个上的物理(通常为电)状态，诸如电压电平。如上所述，物理状态可关于可在两个设备之间如何交换数据，诸如可涉及速度、时序约束。

在下一步骤504中，给定设备(210、410)准备(编码)要发送给另一设备的指示测量的物理状态的信号。如上所述，该发送伴随数据的发送，且可例如经带外(OOB)发送。

在下一步骤506中，给定设备(210、410)发送指示测量的物理状态的信号给另一设备(220)。如上所述，发送可经由空气间隔、波导或塑料线缆(300)进行。

在下一步骤508中，另一设备(220、420)接收和解码指示测量的物理状态的信号并确定(诸如使用查找表)将类似物理(通常为电)状态应用于与另一设备(220、420)相关联的差分信号线(228、428)中的一个或两个上。

在随后一个步骤510中，另一设备(220、420)在与另一设备(220、420)相关联的差分信号线(228、428)中的一个或两个上复制类似物理状态。

一些示例性部署

图6A图示了对于本文描述的一些通信系统技术的示例性应用(部署)600，其中第一设备602与第二设备604连接(链接)，第一设备可以是电脑(主机)，第二设备可以是手持机(诸如移动电话)。线缆610在线缆两端中的一端处具有机械(电)连接器612(诸如USBType-A)用于插进电脑602上的对应插座(未示出)。这建立与电脑602的电连接用于与手持机604交换数据(在任一方向，沿着线缆610)。线缆610的另一端可具有电磁(EM)连接器614，例如包括诸如图4所示的收发信机(Tx、Rx)，该电磁(EM)连接器614用于建立与手持机604的无接触链路。在该示例中的手持机604可被适当的收发信机(Tx、Rx)使能用于无接触通信(对比图4中的“设备2”)。

电力可从主机设备602经由连接器612提供给线缆610。电力可从线缆610经由磁体及电连接提供给手持机604，如图4所示，或经由在连接器614中的线圈(未示出)与设备604中的对应线圈(未示出)之间的变压器耦合无线(感应)地提供。电力也可在相反方向上沿着线缆610从设备604流动到设备602。无接触(EM)通信及无线电力的组合使设备604能够完全封闭且保护设备免受环境影响。

图6B图示了(可替换地，对于图6A中所示的部署)电力可通过单独电源(诸如AC适配器)616提供给线缆610以为设备(手持机)604供电。在此情况下，有可能数据不经由线缆610发送且不需要存在主机设备602。

经由物理链路及无线链路连接源设备和目的地设备

图7A、图7B和图7C图示了在诸如源设备及至少一个目的地设备的设备之间的一些示例性连接(链路)。在源设备与目的地设备之间的链路上传输的信号可表示音频数据，诸如压缩或未压缩的数字数据或模拟数据。

示例性源设备710(图示的A版本、B版本和C版本)可包括电脑、膝上电脑、平板电脑、智能电话或可获得且处理音频数据的相当的电子设备，音频数据可内部地存储于设备(在内部存储装置内，诸如硬盘驱动器、固态存储器等)内，或通过设备从外部存储装置(诸如外部硬盘驱动器、闪存棒等等)获取，或通过设备(诸如经由局域网、互联网等)从外部源接收。源设备710可以具有源设备自身的内部电源(“PWR”)，诸如可充电电池，且也可通过外部电源(AC)供电(包括对电池充电)。源设备710内的音频处理器712(图示的A版本、B版本和C版本)准备所存储、获取或接收的音频数据用于在源设备710与目的地设备720之间的链路上作为模拟信号或作为数字信号(诸如PCM数据流)发送。

示例性目的地设备710(图示的A版本、B版本和C版本)可以包括一个或多个音频变换器。扬声器是响应于电输入而产生声音的音频变换器的示例。麦克风是响应于声音输入而产生电信号的音频变换器的示例。在两种情况下(扬声器和麦克风)，电信号通常具有模拟格式。音频变换器可以结合到音频耳机内。常规音频耳机可以包括一个或多个扬声器和麦克风，还可以包括缆线及用于插入远端设备(诸如MP3音乐播放器)的插座内的插头。常规音频耳机便宜，通常不包括电子设备且不需供电(不需要电池)。蓝牙无线耳机是被供电设备，其具有一个或多个扬声器及麦克风、该设备本身的内部电源(PWR)及用于将从设备(诸如具有蓝牙功能的移动电话)接收的数字信号转换成用于一个或多个扬声器的模拟信号和将来自麦克风的模拟信号转换成适合于无线发送到设备的数字信号的电子设备。

在随后的描述中，为了说明清楚起见，可省略一些众所周知的元件(诸如数据存储装置及互联网连接)，且为说明清楚起见还可以省略在所图示的元件之间的一些较易理解的连接。

图7A图示了经由物理链路730A与目的地设备720A连接的源设备710A的示例。源设备710A包括音频处理器712A，音频处理器712A可从诸如数据存储装置(未示出)的内部源或从诸如互联网连接(未示出)的外部源接收音频数据(诸如MP3文件)。音频处理器712A输出诸如具有模拟格式的信号给连接器(插座)。源设备712A被图示为具有源设备710A自身的电源(“PWR”)，诸如内部可充电电池，但可以通过外部AC适配器(未示出)替代地或另外地供电。在该示例中，目的地设备720A可以是常规耳机，该耳机具有至少一个音频变换器722(诸如一个或多个头戴式耳机)及根据需要具有麦克风，且目的地设备720A通过线缆及插头连接至源设备710A。通常，在该配置中，模拟音频信号经由物理链路730A传输。

图7B图示了经由无线链路730B与目的地设备720B连接的源设备710B的示例。源设备710B包括音频处理器712B，音频处理器712B可从诸如数据存储装置(未示出)的内部源或从诸如互联网连接(未示出)的外部源接收音频数据(诸如MP3文件)。音频处理器712B输出诸如具有数据格式的信号给发射机(Tx)或收发信机(Tx/Rx)714。源设备712B被图示为具有源设备710B自身的电源(“PWR”)，诸如内部可充电电池，但可以通过外部AC适配器(未示出)替代地或另外地供电。在该示例中，目的地设备720B是具有一个或多个头戴式耳机及根据需要具有麦克风的具有无线功能的耳机，且进一步包括接收机(Rx)或收发信机(Tx/Rx)724用于经由无线链路730B分别与在源设备710B中的发射机(Tx)或收发信机(Tx/Rx)714无线通信。如果目的地设备720B从源设备710B接收的信号具有数字格式，则可通过DAC/ADC726的DAC部分或用于执行数字模拟转换的任何其他合适装置将该数字信号转换为模拟格式。对于最初具有模拟格式的要从目的地设备720B发送给源设备710B的信号，可通过DAC/ADC726的ADC部分或用于执行模拟数字转换的任何其他合适装置将该模拟信号转换为数字格式。目的地设备720B被图示为具有目的地设备720B自身的电源(“PWR”)，诸如内部可充电电池。通常，在该配置中，数字音频信号将经由无线链路730B传输。

在图7B中图示的设备中，无线链路730B可以是蓝牙链路，且目的地设备720B可以是蓝牙耳机。耳机中需要电池及相关联的电子设备，这增加了耳机的复杂性和成本。源设备710B被图示为“具有无线功能”，具有源设备710B自身的蓝牙(例如)收发信机(Tx/Rx)。如果源设备710B不具有无线功能，可将适当的适配器(诸如USB到蓝牙)插进源设备710B以提供无线通信能力。

图7C图示了经由无线链路730B与适配器740连接的源设备710C及经由物理链路730A与目的地设备740C连接的适配器740的示例。适配器740可以被配置成执行在无线链路(诸如蓝牙)与物理链路(插头和插座)之间的转换(用于转换的装置)，且反之亦然。源设备710C可基本上与源设备710B是相同的，源设备710C具有用于与适配器740中的对应收发信机(Tx/Rx)744(对比724)建立无线链路730B的收发信机(Tx/Rx)714。目的地设备720C可以基本上与目的地设备710A相同，目的地设备720C具有用于与适配器740中的插座建立物理链路730A的线缆及插头。适配器740被图示为具有源设备710B自身的电源(“PWR”)，诸如内部可充电电池，但可以通过外部AC适配器(未图示)替代地或另外地供电。

如果适配器740从源设备710C接收的信号是数字的，则可通过DAC/ADC726的DAC部分或用于执行数字模拟变换的任何其他合适装置将该信号转换成模拟格式。对于最初以模拟格式的要从适配器740发送给源设备710C的来自目的地设备720C的信号，可首先通过DAC/ADC746的ADC部分或用于执行模拟数字变换的任何其他合适装置将模拟信号转换成数字格式。

图7C中图示的配置允许常规耳机与具有无线功能的源设备无线通信，且可例如将蓝牙用于无线链路730B。

现在将在连接诸如电脑、膝上电脑或掌上设备的源设备与诸如头戴式耳机或耳机的目的地设备的上下文中描述用于电磁(EM)链路的一些应用(部署)。基本上，在下文中，可描述音频信号沿一方向，诸如从源设备到目的地设备，的流动，但应当理解，可以设想信号沿相反方向(从目的地设备向源设备)及沿两个方向的流动。

用于在无接触链路与物理链路之间转换的示例性适配器

图8图示了经由无接触链路830与无接触音频适配器(或简称为“适配器”)840连接的源设备810及经由物理链路832与目的地设备820连接的适配器840的示例。可以配置适配器840以执行在无接触链路830与物理链路832之间的转换，无接触链路830诸如经由介电介质的EHF，物理链路832诸如插头和插座(及线缆)，且反之亦然(从物理链路至无接触链路)。插座、插头及线缆是用于经由物理链路832与目的地设备820交换源于适配器840的模拟电信号的装置的示例。或者，物理链路832可以包括直接有线连接。

源设备810包括音频处理器812，音频处理器812可从诸如数据存储装置(未示出)的内部源或从诸如互联网连接(未示出)的外部源接收音频数据(诸如MP3文件)。音频处理器812诸如但不限于经由I2S总线输出诸如具有数字格式的信号给发射机(Tx)或收发信机(Tx/Rx)814。收发信机(Tx/Rx)是用于与适配器840中的对应收发信机(Tx/Rx)844建立无接触链路830的示例性装置。通常，在该配置中，数字音频信号将经由无接触链路830传输。调制可以是开关键控(OOK)或其他类似的简单调制技术。无接触链路的优势是无接触链路可以在源设备860上不需要任何额外系统软件且可以对系统透明地进行。

收发信机814及844是用于经由介电介质(230、300)在第一设备810与音频适配器840之间无接触传送EHF信号且用于在EHF信号与数字电信号之间转换的装置的示例。应当理解，如果仅需要单向通信，诸如从源设备810到音频适配器840，则收发信机814可通过发射机(Tx，对比402)替换且收发信机844可通过接收机(Rx，对比422)替换。在源设备810与音频适配器840之间的通信可为半双工或全双工。

源设备810被图示为具有有源设备810自身的电源(“PWR”)，诸如内部可充电电池，但是可以通过外部AC适配器(未示出)替代地或另外地供电。

目的地设备820可以是常规耳机，该耳机具有至少一个音频变换器822(诸如一个或多个头戴式耳机)及根据需要具有麦克风，且目的地设备820通过线缆及插头连接至适配器840。通常，在该配置中，模拟音频信号经由物理链路832传输。

如果通过适配器840从源设备810接收的信号为数字的，则可通过DAC/ADC846的DAC部分或用于执行数字模拟变换的任何其他合适装置(用于在数字电信号与模拟电信号之间转换的装置)将该数字信号转换成模拟格式。对于最初具有模拟格式的从适配器840发送给源设备810的来自目的地设备820的信号，可首先通过DAC/ADC846的ADC部分或用于执行模拟数字变换的任何其他合适装置将模拟信号转换成数字格式。Texas Instruments的PCM510x2VRMS DirectPath^TM,具有32位384kHz PCM接口的112/106/100dB音频立体声DAC(其规范通过引用结合到本文中)被引用为示例性DAC/ADC846。

图8中图示的这种配置允许常规耳机经由适配器840与具有无接触能力的源设备无接触地通信，并且例如，可利用EHF经由介电介质来在适配器840与源设备810之间的无接触连接。如本文所使用的，“介电介质”可包括空气间隙、波导、塑料(聚乙烯、热塑性聚合物、聚已二烯二氟化物、含氟聚合物、ABS及其他塑料)、塑料线缆(参见图3)等等。

应当理解，数字音频信号(诸如来自I2S总线)可通过一个收发信机(诸如在源设备810处的Tx/Rx814)封装及发送，并通过另一收发信机(诸如在音频适配器840处的Tx/Rx844)接收和解封装并解码。因此建立的数据链路可支持从源设备(或主机设备)到音频适配器(或远端设备)的极高品质音频信号。数据的流动也可发生在从远端设备到主机设备的反方向上。

应当理解，收发信机814及844(或分离的电路，未示出)可包括装置，该装置用于将多线的基于标准的电接口(诸如I2S)的组成信号(constituent signal)编码且组合成单个编码数字流用于经由EHF通信链路830传输(沿任一方向或沿两个方向)，且用于随后(在链路830的另一端)将信号解码和分割(分离)为原始组成信号的复本用于基于标准的电接口。以此方式，可实现透明度。

与适配器740(图7C)相比，适配器840可能不被供电(可能不具有适配器840自身的内部电源(“PWR”))。为了给适配器840供电，源设备810可以被提供有合适的装置用于给适配器840提供电力(P-out)850，适配器840被提供有合适的装置用于接收电力(P-in)852，从而在源设备810与适配器840之间建立电力链路834。电力链路834为适配器840提供电力来操作，且适配器840可随后经由线缆给目的地设备820(诸如要求电源电压来操作的麦克风、噪声消除的头戴式耳机等等)提供电力。

在上文已经描述了电力链路834的一种可能性，相对于图3，其中可以经由连接两个设备的塑料线缆300提供电力(及接地)，被提供有两个或更多个镀金属306、308的塑料线缆300沿介电介质302的长度延伸，诸如用于电屏蔽或用于传输电力及接地(GND)。可将塑料线缆(300)的一端设置为接触或极接近源设备810的收发信机814，可将线缆(300)的另一端设置为接触或极接近于适配器840的收发信机844。

在上文已经描述了电力链路834的另一种可能性，相对于图4，其中可以经由连接器440、460提供电力(接地)，连接器440、460包括元件，用于在两个设备之间建立无接触数据链路，且也利用磁体(442、444)及铁质元件(462、464)以在两个设备之间建立导电路径(452、454)。在该示例中，可将连接器或适配器本身安装在源设备810。

通过与源设备810建立无接触数据链路(830)，且在某些情况下另外建立无接触电力链路(834)，可将源设备810打包(封装)在不导电屏障860中(对比240，图2)。电磁(EM)辐射可容易地通过屏障860，但电流无法容易地通过屏障860。因此，屏障860可将电路板及易碎芯片与静电放电(ESD)隔离。屏障860也可以密封设备。另外，屏障860可以为诸如移动电话的设备提供益处，例如保护这些设备免受湿气及潮湿的影响。本文公开的电磁(EM)接口技术可以完全消除对于任何机械连接器或设备中的其他开口的需求。

图8A图示了在源设备810与适配器840之间建立电力链路834A的实施例。在此，电力链路834A被图示为包括在源设备810上的端子(导电点，示出了两个)818与音频适配器840上的对应端子(导电点，示出了两个)848之间的两个导电路径(箭头)。当将音频适配器840安装到源设备810(诸如通过磁体)时，电力可通过接触818/848从源设备810上的“P-out”852流动到音频适配器840上的“P-in”854。这可与图4进行比较，如上所述。

图8B图示了在源设备810与音频适配器840之间建立电力链路834B的实施例。在此，电力链路834B被图示为在源设备810中的感应线圈819与音频适配器840中的对应感应线圈849之间的感应耦合路径(箭头)。当将音频适配器840安装在源设备810(诸如通过磁体)时，电力可以经由在线圈819/849之间的感应耦合从源设备810上的“P-out”852流动到音频适配器840上的“P-in”854。这类似于图8A的实施例，其中用于音频适配器840的电力由源设备810经由“P-out”852提供。

尽管没有特别示出，但是在图8A和图8B的实施例中，为了确保触摸接触818/848或非常接近线圈819/849，将音频适配器840安装(附接)至源设备810的合适装置可包括用于机械附接(或邻接)的磁体/铁质材料或装置，包括扣件、粘合剂、机械结构、摩擦粘合剂等等。

图8C图示了上述的改变，其中用于音频适配器840的电力是通过单独的电源(诸如AC适配器)816(对比616，图6B)提供给“P-in”854。在该实施例中，在源设备810中不必具有“P-out”852。电源816被图示为具有线缆和用于插进音频适配器840上的对应插座的插头。

在音频适配器840与蓝牙适配器740之间的一些对比

如上所述，音频适配器840不需要(且可能不具有)音频适配器840自身的电源(“PWR”)，而是可能通过源设备810(或通过单独的AC适配器)供电。可以避免电池的成本，以及随之而来的重量，且节省空间。

在源设备810与音频适配器840之间的音频数据链路830经由介电介质是无接触的，例如在EHF范围内操作。电磁信号主要经由各向异性物理路径在“近场”内通过源设备810与音频适配器840之间，各向异性物理路径可能为空气间隙，通常在多达仅数厘米的范围内。(当然，只要信号在线缆300内，该距离可以为数米或更多。)于此相比，蓝牙适配器740主要通过全向辐射与源设备通信，且范围通常局限于几米。

由于通信链路830多达仅几厘米，且在物理路径上各向异性，所以可以最小化保持通信所要求的电力，诸如到低于50mw。通常，蓝牙链路(730B)，主要取决于辐射且通常涉及多达数米的距离，可能需要明显更高的电力。

在EHF范围内的频率下操作，诸如30GHz至300GHz，音频适配器840可能能够保持比音频适配器840的蓝牙对方(适配器740)更高的位速率，音频适配器840的蓝牙对方在2.4GHz至2.5GHz下操作。该较高的操作频率促进高达6Gbit/s或更高的数据交换速率，这使能高品质音频流、多流等。

蓝牙利用消耗系统资源的更复杂的技术，诸如基于分组的协议的GFSK、π/4-DQPSK及8DPSK，与蓝牙相比，音频适配器840中的调制可通过使用开/关键控(OOK)调制或其他类似的简单调制技术来简化。

在源设备810与音频适配器840之间的无接触链路(830)可基本上立即建立，且验证为检测设备(接近)的简单事情。与此相比，蓝牙链路(730B)可要求发现代码、证实代码及验证代码。无接触链路(830)中的延时可在亚纳秒的数量级。蓝牙链路(740B)可要求数十毫秒或更长以将数据编码和封装，包括纠错码，使得仅仅适合于双向通信。

无接触链路(830)的额外优势为：无接触链路(830)是可能不需要在源设备(860)上的任何额外的系统软件的无接触链路(830)，而蓝牙链路(730B)需要软件驱动器以使能蓝牙设备的设置且使音频能够传送到蓝牙设备且从蓝牙设备接收。无接触链路(830)可以对系统(860)是透明的且可以不需要额外的软件或设置来使用无接触音频适配器(840)。

在无接触链路(830)与无线链路(740B)之间的这些及一些其他差异在下表中概述：

尽管已对于有线数目的实施例描述了本发明，但是这些实施例不应视为对本发明的范围的限制，而是视为一些实施例的示例。本领域技术人员可基于本文阐述的公开内容预想其他可能的变化、修改及实现，这些其他可能的变化、修改及实现也应视为在本发明的范围之内，且可以要求保护。

Claims

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设备(220、326、460)处的第二组信号线(228)上的数据相关联。

18.如权利要求16所述的系统，还包括：

在所述第二设备处，用于接收(508)指示所述电状态的电磁信号和在第二组信号线(228)上复制(510)类似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被满足的装置。

19.如权利要求16所述的系统，还包括：

不导电屏障(240)，所述不导电屏障(240)封闭所述第一设备。

20.一种用于在第一设备(810)与第二设备(820)之间提供通信链路的音频适配器(840)，所述第一设备(810)包括至少一个电子音频信号源，所述第二设备(820)包括至少一个电子音频信号目的地，所述音频适配器包括：

用于在数字电信号与模拟电信号之间进行转换的装置(846)；及

用于经由物理链路(832)与所述第二设备交换所述模拟电信号的装置；

特征在于：

用于通过介电介质(230、300)经由各向异性物理路径(830)与所述第一设备无接触地传送EHF信号和在EHF信号与数字电信号之间进行转换的装置(844)，其中通过所述介电介质的所述各向异性物理路径特征还在于点到点无接触通信方案，所述点到点无接触通信方案在所述介电介质是空气时具有大约1厘米的有效范围。

21.如权利要求20所述的音频适配器，还包括：

用于从外部电源接收电力并给所述第一设备和所述第二设备中的至少一个提供所述电力的装置(854)。

22.如权利要求21所述的音频适配器，其中：

用于接收电力的装置包括所述音频适配器上的接触(848)和所述音频适配器内的感应线圈(849)中的至少一个。

23.如权利要求21所述的音频适配器，其中：

所述外部电源包括在所述第一设备和所述第二设备中的至少一个上的接触(818)、设置在所述第一设备和所述第二设备中的至少一个内的线圈(819)及外部电源(816)中的至少一个。

24.如权利要求20所述的音频适配器，还包括：

用于将所述音频适配器安装在所述第一设备和所述第二设备中的至少一个上的装置。

25.如权利要求20所述的音频适配器，其中：

用于传送和转换的装置(844)包括接收机(Rx)及发射机(Tx)中的至少一个。

26.如权利要求20所述的音频适配器，其中：

用于与所述第二设备交换所述模拟电信号的装置包括插座。

27.如权利要求20所述的音频适配器，其中：

用于与所述第二设备交换所述模拟电信号的装置包括直接有线连接。

28.如权利要求20所述的音频适配器，其中：

所述第一设备和所述第二设备中的至少一个包括主机音频源。

29.如权利要求20所述的音频适配器，其中：

所述第一设备和所述第二设备中的至少一个包括音频变换器。

30.如权利要求20所述的音频适配器，其中：

所述第一设备包括音频信号目的地；及

所述第二设备包括音频信号源。

31.如权利要求20所述的音频适配器，其中所述第一设备和所述第二设备中的至少一个还包括：

用于将表示多线基于标准的电接口的组成信号的单个编码数字流解码并分割成原始组成信号的复本的装置。

32.如权利要求20所述的音频适配器，其中所述第一设备和所述第二设备中的至少一个还包括：

用于将多线基于标准的电接口的组成信号编码并组合成单个编码数字流以供经由所述介电介质传输的装置。

33.一种使第一设备(810)与第二设备(820)接口的方法，所述第一设备(810)包括电子音频信号源，所述第二设备(820)包括电子音频信号目的地，所述方法包括：提供音频适配器(840)，所述音频适配器(840)用于在所述第一设备和所述第二设备之间提供通信链路，利用所述音频适配器在数字电信号与模拟电信号之间进行转换并经由物理链路(832)与所述第二设备交换所述模拟电信号，特征在于：

利用所述音频适配器，通过介电介质经由各向异性物理路径(830)在极高频(EHF)与所述第一设备无接触通信，其中通过所述介电介质的所述各向异性物理路径特征还在于点到点无接触通信方案，所述点到点无接触通信方案在所述介电介质是空气时具有大约1厘米的有效范围。

34.如权利要求33所述的方法，还包括：

利用所述音频适配器，执行以下中的至少一个：(i)将表示多线基于标准的电接口的组成信号的单个编码数字流解码并分割成原始组成信号的复本；及(ii)将多线基于标准的电接口的组成信号编码并组合成单个编码数字流以供经由所述介电介质传输。

35.如权利要求33所述的方法，还包括：

在所述音频适配器处，从包括所述第一设备及外部电源中的一个的外部电源接收电力(854)。

36.如权利要求35所述的方法，还包括：

利用所述音频适配器，将所述电力提供给所述第二设备。