無線傳輸系統(tǒng)、無線通信設備和無線通信方法

文檔序號：7812756閱讀：354來源：國知局

無線傳輸系統(tǒng)、無線通信設備和無線通信方法
【專利摘要】一種無線傳輸系統(tǒng)，包括：用于傳輸的通信單元；以及用于接收的通信單元。所述用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元容納在同一電子裝置的外殼中，或者用于傳輸的通信單元容納在第一電子裝置的外殼中而用于接收的通信單元容納在第二電子裝置的外殼中，并且當第一電子裝置和第二電子裝置在給定位置布置以相互集成時，在第一電子裝置中的用于傳輸的通信單元和第二電子裝置中的用于接收的通信單元之間，形成允許用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元之間的無線信息傳輸的無線信號傳輸路徑。所述用于傳輸的通信單元包括第一載波信號生成單元和第一頻率轉換器。所述用于接收的通信單元包括第二載波信號生成單元和第二頻率轉換器。
【專利說明】無線傳輸系統(tǒng)、無線通信設備和無線通信方法
[0001] 本分案申請是申請日為2010年8月24日、申請?zhí)枮?01010267330. 9、發(fā)明名稱為 "無線傳輸系統(tǒng)、無線通信設備和無線通信方法"的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及無線傳輸系統(tǒng)、無線通信設備和無線通信方法。

【背景技術】
[0003] 例如，低壓差分信號傳輸（LVDS)已知為用于實現以相對短的距離（例如，在幾厘米到十幾厘米內）布置的各個電子裝置之間的高速信號傳輸以及電子裝置中高速信號傳輸的技術。然而，隨著近來傳輸數據的傳輸速度和大小的進一步增加、功耗的增加、由于反射的信號失真的影響的增加等，不必要的輻射的增加等等成為問題。例如，在裝置中的例如視頻信號（包括成像信號）和計算機圖像信號的高速（實時）傳輸的情況下，LVDS的性能正達到極限。
[0004] 將可能增加線的數目以及并行化信號傳輸從而減少每一條信號線的傳輸速度，以便處理增加傳輸數據的傳輸速度時的問題。然而，該措施導致輸入/輸出端子的數目增加。結果,要求印刷板和電纜線的復雜性增加、半導體芯片大小的增加等。此外，因為高速、大型數據通過線來路由，所以所謂的電磁干擾成為問題。
[0005] LVDS和增加線數的技術的問題兩者都歸因于通過電線的信號傳輸。因此，作為用于解決歸因于通過電線的信號傳輸的問題的技術，已經提出通過無線傳輸替代電線來傳輸信號的技術（例如，參考日本專利公開No. 2005-204221 (以下，專利文獻1)、日本專利公開 No. 2005-223411(以下，專利文獻2)、日本專利公開No. Hei 10-256478(以下，專利文獻3) 和美國專利No. 5754948)(以下，專利文獻4))。
[0006] 專利文獻1和2提出通過無線傳輸來執(zhí)行外殼內的信號傳輸，并且采用超寬波段 (UWB)通信系統(tǒng)。專利文獻3和4示出使用毫米波波段中的載波頻率。

【發(fā)明內容】

[0007] 然而，在專利文獻1和2的UWB通信系統(tǒng)中載波頻率低。因此，該系統(tǒng)不適于用于例如視頻信號傳輸的高速通信。此外，該系統(tǒng)具有如大的天線尺寸的尺寸問題。此外，在傳輸中使用的頻率接近其它基帶信號的處理的頻率。因此，該系統(tǒng)還涉及無線信號和基帶信號之間容易出現干擾的問題。此外，當載波頻率低時，傳輸易受裝置中的驅動系統(tǒng)噪聲的影響，并且必需針對其的措施。
[0008] 另一方面，如果如專利文獻3和4中所述使用在對應于更短波長的毫米波波段中的載波頻率，則可以解決天線尺寸和干擾的問題。
[0009] 在采用對其應用毫米波波段的無線傳輸的情況下，如果使用如在一般露天區(qū)域 (戶外區(qū)域）中使用的無線系統(tǒng)的無線系統(tǒng)（無線通信技術），則要求載波頻率具有高穩(wěn)定性。這意味著必需具有高頻率穩(wěn)定性但是具有復雜電路配置的振蕩器電路，并且意味著系統(tǒng)配置作為整體也變得復雜。
[0010] 例如，如果使用外部基本部分、頻率倍增電路、PLL電路等以便實現具有其穩(wěn)定性高達ppm(百萬分之幾）量級的頻率的載波信號，則電路規(guī)模變得更大。此外，在嘗試通過娃集成電路實現包括諧振電路（tank circuit)(由電感器和電容器構成的共振電路）的振蕩器電路的整體的情況下，實際上，難以形成具有高品質因子的諧振電路，因此，具有高品質因子的諧振電路必須布置在集成電路外部。
[0011] 然而，在考慮通過對應于更短波長（例如，毫米波波段）的頻帶實現以相對短的距離布置的各個電子裝置之間以及電子裝置中的無線高速信號傳輸的情況下，要求載波頻率具有高穩(wěn)定性看起來不是明智的。相反，考慮放松載波頻率的穩(wěn)定性從而使用具有簡單電路配置的振蕩器電路并整體上簡化系統(tǒng)配置看起來更好。
[0012] 然而，盡管依賴于調制/解調系統(tǒng)，但是如果簡單放松載波頻率的穩(wěn)定性，則可能的頻率變化（傳輸電路使用的載波頻率和接收電路使用的載波頻率之間的差）將成為問題，并且可能不能執(zhí)行正確的信號傳輸（信號不能正確解調）。
[0013] 需要本發(fā)明提供一種機制，其在放松各個電子裝置之間和裝置中的無線信號傳輸的載波頻率的穩(wěn)定性的同時允許正確的信號傳輸。
[0014] 在根據本發(fā)明的模式的無線傳輸系統(tǒng)、無線通信設備和無線通信方法中，首先，用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元布置在電子裝置的外殼中。
[0015] 在用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元之間構造允許無線信息傳輸的無線信號傳輸路徑。該無線信號傳輸路徑可以是空氣（air)(所謂的自由空間）。然而，優(yōu)選的是該無線信號傳輸路徑是具有波導結構的傳輸路徑，其傳輸無線信號同時將該無線信號限定在傳輸路徑中。
[0016] 在一些情況下，無線傳輸系統(tǒng)由多個電子裝置的組合形成，電子裝置每個包括傳輸側通信單元和/或接收側通信單元，使得傳輸側和接收側可以形成一對。在其它情況下，配置一個電子裝置以便包括傳輸側和接收側通信單元，并且該一個電子裝置自身用作無線傳輸系統(tǒng)。配置該無線通信設備以便包括傳輸側或接收側通信單元。例如，無線通信設備作為半導體集成電路提供，并且安裝在電子裝置的電路板上。
[0017] 用于傳輸的通信單元通過調制載波信號執(zhí)行傳輸對象信號的頻率轉換以生成調制信號，并且將生成的調制信號發(fā)送到無線信號傳輸路徑。用于接收的通信單元通過使用經由無線信號傳輸路徑接收的信號作為注入信號，生成與調制載波信號鎖定的解調載波信號，并且通過經由解調載波信號執(zhí)行經由無線信號傳輸路徑接收的調制信號的頻率轉換，解調傳輸對象信號。
[0018] 實際上，在布置在電子裝置的外殼中的傳輸側通信單元和類似地布置在電子裝置 (該電子裝置可以與布置傳輸側通信單元的電子裝置相同或不同）的外殼中的接收側通信單元之間構造無線信號傳輸路徑，并且在兩個通信單元之間執(zhí)行無線信號傳輸。
[0019] 在該無線信號傳輸中，在本發(fā)明的模式的機制中，接收側使用接收信號作為注入信號來生成與調制載波信號鎖定的解調載波信號，并且通過經由使用解調載波信號執(zhí)行頻率轉換（下轉換）解調傳輸對象信號。
[0020] 傳輸側可以只發(fā)送通過頻率轉換（上轉換）獲得的調制信號，并且接收的調制信號可以用作用于生成解調載波信號的注入信號。然而，優(yōu)選的是用于調制的參考載波信號也和調制信號一起發(fā)送，并且接收側視圖利用接收的參考載波信號實現注入鎖定。
[0021] 本發(fā)明的模式的機制提供這樣的狀態(tài)，其中用于上轉換的調制載波信號和用于下轉換的解調載波信號確定地相互鎖定。因此，即使在調制載波信號的頻率的穩(wěn)定性放松的情況下執(zhí)行無線信號傳輸，也可以正確解調傳輸對象信號。
[0022] 在下轉換中，同步檢測的使用是容易的。通過擴展使用用于正交檢測的同步檢測，不僅幅度調制而且相位調制和頻率調制也可以采用。這意味著例如通過使得調制信號為正交可以增強數據傳輸速率。
[0023] 根據本發(fā)明的模式，在各個裝置之間或裝置（外殼）中的無線信號傳輸中，即使放松調制載波信號的頻率的穩(wěn)定性，也可以在接收側正確解調傳輸對象信號。
[0024] 因為可以放松載波信號的頻率的穩(wěn)定性，所以可以使用具有簡單電路配置的振蕩器電路，并且還可以簡化作為整體的系統(tǒng)配置。
[0025] 因為可以放松載波信號的頻率的穩(wěn)定性，所以包括諧振電路（和頻率轉換器）的振蕩器電路的整體可以形成在同一半導體基底上。實現了包括內置諧振電路的單芯片振蕩器電路（半導體集成電路）和包括內置諧振電路的單芯片通信電路（半導體集成電路）。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1A是用于在功能配置方面說明無線傳輸系統(tǒng)的信號干擾的圖；
[0027] 圖1B1到1B3是用于說明無線傳輸系統(tǒng)中的信號復用的圖；
[0028] 圖2A和2B是用于說明通信處理系統(tǒng)中的調制功能單元和解調功能單元的比較示例的圖；
[0029] 圖3A到3D是用于說明本發(fā)明各實施例的調制功能單元及其外圍電路的基本配置示例的圖；
[0030] 圖4A1到4A4是用于說明各實施例的解調功能單元及其外圍電路的基本配置示例的圖；
[0031] 圖4B是用于說明注入鎖定的相位關系的圖；
[0032] 圖5A1到5A5是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和相同相位時的解調處理的基礎的圖；
[0033] 圖5B1到5B4是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的基礎的圖；
[0034] 圖5C1到5C3是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的電路配置的基礎的圖；
[0035] 圖6A1和6A2是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的特定示例的第一圖；
[0036] 圖6B1和6B2是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的特定示例的第二圖；
[0037] 圖6C1到6C3是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的特定示例的第三圖；
[0038] 圖6D1和6D2是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的特定示例的第四圖；
[0039] 圖7A是用于說明根據本發(fā)明第一實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的傳輸器側的配置示例的圖（第一示例）；
[0040] 圖7B是用于說明根據本發(fā)明第一實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的傳輸器側的配置示例的圖（第二示例）；
[0041] 圖8是用于說明根據本發(fā)明第一實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的接收器側的配置示例的圖；
[0042] 圖9A是用于說明根據本發(fā)明第二實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的傳輸器側的配置示例的圖（第一示例）；
[0043] 圖9B是用于說明根據本發(fā)明第二實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的傳輸器側的配置示例的圖（第二示例）；
[0044] 圖10A是用于說明根據本發(fā)明第二實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的接收器側的配置示例的圖（第一示例）；
[0045] 圖10B是用于說明根據本發(fā)明第二實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的接收器側的配置示例的圖（第二示例）；
[0046] 圖11A和11B是用于說明振蕩器電路的電路配置和CMOS上的電感器電路的布局模式示例的圖；
[0047] 圖11C到11E是用于說明CMOS上的電感器電路的布局模式示例的細節(jié)的圖；
[0048] 圖12A到12D是用于說明多信道傳輸和注入鎖定之間的關系的圖；
[0049] 圖13A1到13A5是用于說明各實施例的無線傳輸路徑結構的第一示例的圖；
[0050] 圖13B1到13B3是用于說明各實施例的無線傳輸路徑結構的第二示例的圖；
[0051] 圖13C1到13C3是用于說明各實施例的無線傳輸路徑結構的第三示例的圖；
[0052] 圖14是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第一應用不例的圖；
[0053] 圖15是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第二應用示例的圖；
[0054] 圖16A是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第三應用示例（配置1-1)的圖；
[0055] 圖16B是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第三應用示例（配置1-2)的圖；
[0056] 圖16C是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第三應用示例（配置2)的圖；
[0057] 圖17A是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第四應用示例（配置1)的圖；以及
[0058] 圖17B是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第四應用示例（配置2)的圖。

【具體實施方式】
[0059] 以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的各實施例。
[0060] 將按照以下順序進行描述。
[0061] 1.通信處理系統(tǒng)：基礎
[0062] 2.調制和解調：比較示例
[0063] 3.調制和解調：基礎（注入鎖定系統(tǒng)的使用）
[0064] 4.參考載波信號的相位和解調處理之間的關系
[0065] 5.注入鎖定系統(tǒng)：第一實施例
[0066] 6.注入鎖定心跳：第二實施例
[0067] 7 :振蕩器電路的配置示例
[0068] 8.多信道傳輸和注入鎖定之間的關系
[0069] 9.傳輸路徑結構（用于外殼中和安裝的/加載的各個裝置之間的傳輸）
[0070] 10.系統(tǒng)配置：第一應用示例（單個信道）
[0071] 11.系統(tǒng)配置：第二應用示例（廣播通信）
[0072] 12.系統(tǒng)配置：第三應用示例（頻分復用：兩個信道）
[0073] 13.系統(tǒng)配置：第四應用示例（頻分復用：全雙工雙向通信）
[0074] 〈通信處理系統(tǒng)：基礎〉
[0075] 圖1A到1B3是用于說明根據本發(fā)明實施例的無線傳輸系統(tǒng)的圖。具體地，圖1A 是用于在功能配置方面說明無線傳輸系統(tǒng)1的信號干擾的圖。圖1B1到1B3是用于說明無線傳輸系統(tǒng)1中的信號復用的圖。
[0076] 在下面的描述中，毫米波波段中的載波頻率用作各實施例的無線傳輸系統(tǒng)中使用的載波頻率。然而，各實施例的機制不僅可以用于毫米波波段中的載波頻率，而且可用于例如對應于更短波長的次毫米波波段。各實施例的無線傳輸系統(tǒng)例如在數字記錄/再現設備、地面電視接收設備、蜂窩電話設備、游戲機和計算機中使用。
[0077] [功能配置]
[0078] 如圖1A所示，配置無線傳輸系統(tǒng)1，使得作為第一無線裝置的一個示例的第一通信設備1〇〇和作為第二無線裝置的一個示例的第二通信設備200經由毫米波信號傳輸路徑 9相互耦合，并且在毫米波波段中執(zhí)行信號傳輸。毫米波信號傳輸路徑9是無線信號傳輸路徑的一個示例。作為傳輸對象的信號被頻率轉換為適于寬帶傳輸的毫米波波段，然后傳輸。
[0079] 無線傳輸設備（系統(tǒng)）通過第一通信單元（第一毫米波傳輸設備）和第二通信單元（第二毫米波傳輸設備）構造。在以相對短的距離布置的第一通信單元和第二通信單元之間，在傳輸對象信號被轉換為毫米波信號后，該毫米波信號經由毫米波信號傳輸路徑傳輸。各實施例中的"無線傳輸"意味著傳輸對象信號不通過一般的電線（簡單的有線線路）傳輸，而通過無線（在本示例中，通過毫米波）傳輸。
[0080] "相對短的距離"指比在廣播和一般無線通信中使用的露天區(qū)域（戶外區(qū)域）中的通信設備之間的距離短的距離，并且可以是任何距離，只要它具有使得傳輸范圍基本上可以指定為封閉空間的長度。"封閉空間"指處于這種狀態(tài)的空間，其中從空間內部向外部的電波的泄漏小，并且從外部進入空間的內部的電波的到達（進入）也小。典型地，"封閉空間"處于這樣的狀態(tài)，其中空間整體被具有阻擋電波的效果的外殼（容器）圍繞。
[0081] 這種狀態(tài)下的通信的示例包括一個電子裝置的外殼中的各板之間的通信和同一板上各芯片之間的通信、以及處于多個電子裝置被集成的狀態(tài)（如一個電子裝置安裝在另一電子裝置上的狀態(tài)）下的各電子裝置之間的通信。
[0082] "集成"狀態(tài)的典型示例是其中兩個電子裝置通過安裝而進入完全相互接觸的狀態(tài)。然而，"集成"狀態(tài)不限于此，只要它是兩個電子裝置之間的傳輸范圍基本上可以指定為如上所述的封閉空間的狀態(tài)。"集成"狀態(tài)還包括這樣的情況，其中兩個電子裝置相互分離一些（相對短的距離：例如，在幾厘米到十幾厘米）布置在給定位置，并且可以當作是"基本上"集成。也就是說，通信狀態(tài)可以是任何狀態(tài)，只要從空間內部到外部的電波的泄漏小并且從外部到空間內部的電波的到達（進入）也小，該空間通過兩個電子裝置形成并允許電波傳播通過它。
[0083] 以下，在一個電子裝置的外殼中的信號傳輸將稱為外殼中信號傳輸，并且在多個電子裝置集成（以下，"集成"也包括"基本集成"）的狀態(tài)下的信號傳輸將稱為裝置間信號傳輸。在外殼中信號傳輸的情況下，各實施例的無線傳輸系統(tǒng)用作電子裝置自身，在各實施例的無線傳輸系統(tǒng)中，傳輸側的通信設備（通信單元：傳輸單元）和接收側的通信設備（通信單元：接收單元）容納在同一外殼中，并且在各通信單元（傳輸單元和接收單元）之間形成無線信號傳輸路徑。在裝置間信號傳輸的情況下，傳輸側的通信設備（通信單元：傳輸單元）和接收側的通信設備（通信單元：接收單元）容納在不同電子裝置的外殼中，并且在兩個電子裝置中的各通信單元（傳輸單元和接收單元）之間形成無線信號傳輸路徑，并且當兩個電子裝置布置在給定位置以便集成時，構成各實施例的無線傳輸系統(tǒng)。
[0084] 在如此提供以便包夾毫米波信號傳輸路徑的通信設備中，組合布置一對傳輸單元和接收單元。一個通信設備和另一通信設備之間的信號傳輸可以是單向（單個方向）傳輸或雙向傳輸。例如，當第一通信單元用作傳輸側并且第二通信單元用作接收側時，傳輸單元布置為第一通信單元并且接收單元布置為第二通信單元。當第二通信單元用作傳輸側并且第一通信單元用作接收側時，傳輸單元布置為第二通信單元并且接收單元布置為第一通信單元。
[0085] 例如，傳輸單兀包括：傳輸側信號生成單兀，其對傳輸對象信號執(zhí)行信號處理以生成毫米波信號（信號轉換器，其將作為傳輸對象的電信號轉換為毫米波信號）；以及傳輸側信號耦合器，其將由傳輸側信號生成單元生成的毫米波信號耦合到傳輸毫米波信號的傳輸路徑（毫米波信號傳輸路徑）。優(yōu)選的是傳輸側信號生成單元與生成傳輸對象信號的功能單元集成。
[0086] 例如，傳輸側信號生成單元具有調制器電路，并且該調制器電路調制傳輸對象信號。傳輸側信號生成單元對通過調制器電路的調制得到的信號執(zhí)行頻率轉換，以生成毫米波信號。原理上，直接將傳輸對象信號轉換為毫米波信號也將是可能的。傳輸側信號耦合器將由傳輸側信號生成單元生成的毫米波信號提供給毫米波信號傳輸路徑。
[0087]例如，接收單元包括：接收側信號耦合器，其接收通過毫米波信號傳輸路徑傳輸的毫米波信號；以及接收側信號生成單元，其對由接收側信號耦合器接收的毫米波信號（輸入信號）執(zhí)行信號處理，以生成正常電信號（傳輸對象信號）（信號轉換器，其將毫米波信號轉換為作為傳輸對象的電信號）。優(yōu)選的是接收側信號生成單元與接收傳輸對象信號的功能單元集成。例如，接收側信號生成單元具有解調器電路。接收側信號生成單元執(zhí)行毫米波信號的頻率轉換以生成輸出信號，此后解調器電路解調輸出信號以生成傳輸對象信號。原理上，直接將毫米波信號轉換為傳輸對象信號也將是可能的。
[0088] 也就是說，在進行信號接口時，通過關于傳輸對象的毫米波信號，通過無接觸、無線纜系統(tǒng)執(zhí)行傳輸（該傳輸不是通過電線的傳輸）。優(yōu)選的是通過至少關于信號傳輸（具體地，對其要求高速傳輸和大容量傳輸的視頻信號、高速時鐘信號等）的毫米波信號執(zhí)行傳輸。實際上，傳統(tǒng)上通過電線執(zhí)行的信號傳輸在本實施例中通過毫米波信號來執(zhí)行。在毫米波波段中執(zhí)行信號傳輸使得可能實現Gbps量級的高速信號傳輸。此外，可以容易地限制毫米波信號的范圍，并且還實現歸因于該屬性的效果。
[0089] 各個信號耦合器可以是任何單元，只要它們允許第一通信單元和第二通信單元經由毫米波信號傳輸路徑傳輸毫米波信號。例如，它們可以是具有天線結構的單元（天線耦合器）或可以是允許耦合而不具有天線結構的單元。
[0090] "傳輸毫米波信號的毫米波信號傳輸路徑"可以是空氣（所謂的自由空間）。然而，優(yōu)選它是具有傳輸毫米波信號同時將毫米波信號限定在傳輸路徑中的結構的傳輸路徑。通過積極利用該屬性，毫米波信號傳輸路徑的路線（route)可以任意安放，例如如同電線的情況下。
[0091] 具有這種結構的傳輸路徑的典型示例將是所謂的波導管。然而，傳輸路徑不限于此。例如，優(yōu)選的是通過使用能夠傳輸毫米波信號的電介質材料形成的傳輸路徑（將稱為電介質傳輸路徑和電介質傳輸路徑中的毫米波），并且優(yōu)選的是通過形成傳輸路徑并提供抑制毫米波信號的外部輻射并且以圍繞傳輸路徑的方式在內部具有空心的阻斷材料而獲得的空心波導路徑。允許電介質材料和阻斷材料具有柔性允許毫米波信號傳輸路徑的路線安排。
[0092] 如果傳輸路徑是空氣（所謂的自由空間），則每個信號耦合器具有天線結構，并且信號通過該天線結構在短距離的空間內傳輸。如果采用由電介質材料構成的傳輸路徑，則每個信號耦合器不必具有天線結構，盡管它可以具有天線結構。
[0093] 下面將具體地描述各實施例的無線傳輸系統(tǒng)1的機制。其中在半導體集成電路 (芯片）中形成每個功能單元的示例用作下面描述的最優(yōu)選示例。然而，采用該示例不是必須的。
[0094] 在第一通信設備100中提供能夠進行毫米波波段通信的半導體芯片103,并且在第二通信設備200中提供能夠進行毫米波波段通信的半導體芯片203。
[0095] 在實施例中，只有對其要求高速傳輸和大容量傳輸的信號被視為毫米波波段中的通信的對象，而低速、小容量傳輸對其足夠的其它信號和可以當作DC信號的信號（如電源信號）不被視為轉換為毫米波信號的對象。對不被視為轉換為毫米波信號的對象的這些信號（包括電源信號），各板之間的信號連接通過類似于現有技術的機制的機制來進行。轉換為毫米波信號前的作為傳輸對象的原始電信號將統(tǒng)稱為基帶信號。
[0096] [第一通信設備]
[0097] 在第一通信設備100中，能夠進行毫米波波段通信的半導體芯片103和傳輸路徑耦合器108安裝在板102上。半導體芯片103是通過將LSI功能單元104與信號生成單元 1〇7(毫米波信號生成單元）集成而獲得的系統(tǒng)LSI(大規(guī)模集成）電路。盡管圖中未示出，但是采用其中LSI功能單元104和信號生成單元107不集成的配置也是可能的。然而，如果它們是分離的單元，則歸因于它們之間通過電線的信號傳輸的問題將可能出現。因此，優(yōu)選的是它們集成構造。如果它們構造為分離的單元，則優(yōu)選通過以短距離布置兩個芯片（LSI 功能單元104和信號生成單元107)并在各芯片之間提供其接線長度盡可能短的布線來減少不利影響。
[0098] 配置信號生成單元107和傳輸路徑耦合器108以便具有數據雙向性。為此，在信號生成單元107中提供傳輸側信號生成單元和接收側信號生成單元。在該配置中傳輸路徑耦合器108用于傳輸和接收兩者，盡管可以在傳輸側和接收側提供不同的耦合器。
[0099] 這里所示的"雙向通信"是單光纖雙向通信，其中用作毫米波的傳輸信道的毫米波信號傳輸路徑9的數量為1(單光纖）。為了實現該傳輸，采用對其應用時分復用（TDM)的半雙工系統(tǒng)、頻分復用（FDM，見圖1B1到1B3)或其它系統(tǒng)。
[0100] 在時分復用的情況下，以時分方式分離傳輸和接收，因此"雙向傳輸的同時性（單光纖同時雙向傳輸）"，即，同時執(zhí)行從第一通信設備100到第二通信設備200的信號傳輸和從第二通信設備200到第一通信設備100的信號傳輸不能實現。單光纖同時雙向傳輸通過頻分復用實現。然而，在頻分復用中，如圖1B1所示，不同頻率用于傳輸和接收，因此毫米波信號傳輸路徑9的傳輸帶寬需要變寬。
[0101] 替代將半導體芯片103直接安裝在板102上，通過將半導體芯片103安裝在插入器（interposer)基底上并通過樹脂（例如，環(huán)氧樹脂）制模半導體芯片103而獲得的半導體封裝可以安裝在板102上。即，插入器基底用作用于芯片安裝的基底，并且半導體芯片 103提供在插入器基底上。作為插入器基底，可以使用薄板（sheet)部件，其具有在一定范圍內（大約2到10)的相對介電常數，并通過組合例如熱增強樹脂和銅箔而獲得。
[0102] 半導體芯片103連接到傳輸路徑耦合器108。對于傳輸路徑耦合器108,例如采用包括天線稱合器、天線端子、微帶（microstrip)線、天線等的天線結構。通過使用芯片中直接形成天線的技術還在半導體芯片103中并入傳輸路徑耦合器108也是可能的。
[0103] LSI功能單元104負責第一通信設備100的主要應用控制，并且包括例如用于處理期望傳輸到對應部分的各種信號的電路和用于處理從對應部分接收的各種信號的電路。
[0104] 信號生成單元107 (電信號轉換器）將來自LSI功能單元104的信號轉換為毫米波信號，并控制經由毫米波信號傳輸路徑9的信號傳輸。
[0105] 具體地，信號生成單元107具有傳輸側信號生成單元110和接收側信號生成單元 120。傳輸單元（傳輸側通信單元）通過傳輸側信號生成單元110和傳輸路徑耦合器108形成。接收單元（接收側通信單元）通過接收側信號生成單元120和路徑耦合器108形成。
[0106] 傳輸側信號生成單元110具有復用處理器113、并-串轉換器114、調制器115、頻率轉換器116和放大器117,以便對輸入信號執(zhí)行信號處理以生成毫米波信號。調制器115 和頻率轉換器116可以集成到基于所謂的直接轉換系統(tǒng)的單元中。
[0107] 接收側信號生成單元120具有放大器124、頻率轉換器125、解調器126、串-并轉換器127和解復用處理器128,以便對通過傳輸路徑耦合器108接收的毫米波電信號執(zhí)行信號處理以生成輸出信號。頻率轉換器125和解調器126可以集成到基于所謂的直接轉換系統(tǒng)的單元中。
[0108] 如果沒有應用各實施例，則為基于使用多個信號用于并行傳輸的并行接口的裝置提供并-串轉換器114和串-并轉換器127,但是對于基于串行接口的裝置不是必須的。
[0109] 如果來自LSI功能單元104的信號包括作為毫米波波段中的通信對象的多種信號 (定義為N1)，則復用處理器113執(zhí)行復用處理，如時分復用、頻分復用或碼分復用，從而將多種信號合成為一個信道上的信號。例如，復用處理器113將對其要求高速傳輸和大容量傳輸的多種信號合成為一個信道上的信號作為通過毫米波傳輸的對象。
[0110] 在時分復用和碼分復用的情況下，復用處理器113提供在并-串轉換器114的前一級，并且將多種信號合成為一個信道上的信號以將該信號提供給并-串轉換器114。在時分復用的情況下，提供切換開關用于將各種信號表示1到N)提供給并-串轉換器 114,以此方式使得為多種信號細分時間。
[0111] 在頻分復用的情況下，需要通過用不同載波頻率調制信號以將信號轉換為相互不同的頻帶F_@范圍內的頻率來生成毫米波信號，并且通過使用各自不同的載波頻率獲得的這些毫米波信號需要在相同方向或相對方向傳輸。為此，例如如果如圖1B2所示在相同方向上傳輸毫米波信號，則為多種信號的每個提供并-串轉換器114、調制器115、頻率轉換器116和放大器117,并且在每個放大器117的后一級提供加法處理器作為復用處理器 113。此外，在從頻率復用處理得到的頻帶F_l+……+F_N中的毫米波電信號提供給傳輸路徑耦合器108。如果通過使用各自不同的載波頻率獲得的毫米波信號在相同方向上傳輸，如圖1B2所示，則使用所謂的組合器作為加法處理器。
[0112] 如從圖1B2明顯的，在通過其將多個信道上的信號合成為一個信道上的信號的頻分復用中，需要加寬傳輸帶寬。如圖1B3所示，在使用通過頻分復用將多個信道上的信號合成為一個信道上的信號和其中不同頻率用于傳輸和接收的全雙工系統(tǒng)的兩種方案的情況下，傳輸帶寬需要進一步加寬。
[0113] 并-串轉換器114將并行信號轉換為串行數據信號，并且將串行數據信號提供給調制器115。調制器115調制傳輸對象信號，并且將得到的信號提供給頻率轉換器116。調制器115可以是任何單元，只要它通過傳輸對象信號調制幅度、頻率和相位的至少一個，并且也可以采用這些因素的任何組合的系統(tǒng)。
[0114] 模擬調制系統(tǒng)的示例包括幅度調制（AM)和矢量調制。矢量調制包括頻率調制 (FM)和相位調制（PM)。數字調制系統(tǒng)的示例包括幅移鍵控（ASK)、頻移鍵控（FSK)、相移檢控（PSK)以及其中調制幅度和相位的幅相移鍵控（APSK)。APSK的代表性示例是正交幅度調制（QAM)。
[0115] 頻率轉換器116對通過調制器115的調制得到的傳輸對象信號執(zhí)行頻率轉換以生成毫米波電信號，并將該毫米波電信號提供給放大器117。毫米波電信號指具有在大約 30GHz到300GHz的范圍內的一定頻率的電信號。添加詞語"大約"是基于這樣的事實，即頻率可以是任何頻率，只要它是獲得通過毫米波通信的效果的頻率，并且該頻率的下限和上限分別不限于30GHz和300GHz。
[0116] 頻率轉換器116可以采用各種電路配置。例如，可以采用包括混頻電路（混頻器電路）和本地振蕩器電路的配置。本地振蕩器電路生成用于調制的載波（載波信號、參考載波）?；祛l電路將由本地振蕩器電路生成的毫米波波段中的載波乘以（調制）來自并-串轉換器114的信號，以生成毫米波波段中的調制信號，并將調制信號提供給放大器117。
[0117] 放大器117放大從頻率轉換得到的毫米波電信號，并將放大信號提供給傳輸路徑耦合器108。放大器117經由天線端子（未示出）連接到雙向傳輸路徑耦合器108。
[0118] 傳輸路徑耦合器108將由傳輸側信號生成單元110生成的毫米波信號傳輸到毫米波信號傳輸路徑9,并且從毫米波傳輸路徑9接收毫米波信號以將其輸出到接收側信號生成單元120。
[0119] 傳輸路徑耦合器108由天線耦合器形成。天線耦合器用作傳輸路徑耦合器108 (信號耦合器）或傳輸路徑耦合器108的一部分的示例。狹義上天線耦合器指耦合半導體芯片中的電子電路和芯片內部或外部布置的天線的部分，廣義上指用于半導體芯片和毫米波信號傳輸路徑9之間的信號耦合的部分。例如，天線耦合器至少包括天線結構。在通過時分復用執(zhí)行傳輸和接收的情況下，傳輸路徑耦合器108提供有天線切換部分（天線共享部分）。
[0120] 天線結構指具有毫米波信號傳輸路徑9的耦合器中的結構。天線結構意味著不僅天線自身，而且可以是任何結構，只要它將毫米波段中的電信號耦合到毫米波信號傳輸路徑9。例如，天線結構包括天線端子、微帶線和天線。如果在同一芯片中形成天線切換部分，則作為不同于天線切換部分的部分的天線端子和微帶線用作傳輸路徑耦合器108。
[0121] 傳輸側天線發(fā)射基于毫米波信號的電磁波到毫米波信號傳輸路徑9。接收側天線從毫米波信號傳輸路徑9接收基于毫米波信號的電磁波。微帶線互連天線端子和天線。微帶線將傳輸側毫米波信號從天線端子傳輸到天線，并且將接收側毫米波信號從天線傳輸到天線端子。
[0122] 當在傳輸和接收中共享天線時，使用天線切換部分。例如，在將毫米波信號傳輸到作為對應部分的第二通信設備200中，天線切換部分將天線連接到傳輸側信號生成單元 110。在從作為對應部分的第二通信設備200接收毫米波信號中，天線切換部分將天線連接到接收側信號生成單元120。天線切換部分提供在與半導體芯片103分離的板102上。然而，天線切換部分不限于此，而是可以提供在半導體芯片103中。如果分離地提供用于傳輸和接收的天線，則天線切換部分可以省略。
[0123] 用作毫米波的傳播路徑的毫米波信號傳輸路徑9可以具有這樣的配置，以便通過例如作為自由空間傳輸路徑中的外殼中的空間傳播毫米波。此外，優(yōu)選毫米波信號傳輸路徑9由波導結構（如波導管）、傳輸線、電介質線或電介質的組件形成，并且具有有效傳輸毫米波波導中的電磁波的特性。例如，優(yōu)選毫米波信號傳輸路徑9形成為包含電介質材料的電介質傳輸路徑9A，該電介質材料具有一定范圍內的相對介電常數和一定范圍內的介電損耗正切。例如，通過用電介質材料填充外殼的整個內部，在傳輸路徑耦合器108和傳輸路徑耦合器208之間布置電介質傳輸路徑9A而不是自由空間傳輸路徑。此外，通過用電介質線互連傳輸路徑耦合器108的天線和傳輸路徑耦合器208的天線來形成電介質傳輸路徑9A 也是可能的，該電介質線是由電介質材料構成的并具有一定的線直徑的線性部件。
[0124] "一定范圍"可以包括任意預定值，只要該范圍內的電介質材料的相對介電常數和介電損失正切使得實現各實施例的效果。也就是說，電介質材料可以是任何材料，只要它具有使得實現各實施例的效果并可以傳輸毫米波的特性。電介質材料的特性的各值的一個示例如下，盡管各值可不必明確定義，因為各值不能只依賴于電介質材料來確定，而是還與傳輸路徑長度和暈米波的頻率有關系。
[0125] 為了以高速在電介質傳輸路徑9A中傳輸毫米波信號，優(yōu)選將電介質材料的相對介電常數設為大約2到10 (優(yōu)選3到6)，并且將其介電損失正切設為0. 00001到0. 01 (優(yōu) 選0. 00001到0. 001)。作為滿足這種調節(jié)的電介質材料，可以使用例如由丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚茚樹脂、氰基丙烯酸酯樹脂或液晶聚合物構成的材料。
[0126] 電介質材料的相對介電常數和介電損失正切的這種范圍對各實施例中的那些相似，除非進行特別標注。作為具有將毫米波信號限定在傳輸路徑中的這種配置的毫米波信號傳輸路徑9,可以采用其中用阻斷材料圍繞傳輸路徑而其內部是空心的空心波導路徑來代替電介質傳輸路徑9A。
[0127] 接收側信號生成單元120連接到傳輸路徑耦合器108。接收側放大器124連接到傳輸路徑耦合器108,并且放大由天線接收的毫米波電信號以將放大的信號提供給頻率轉換器125。頻率轉換器125對從放大得到的毫米波電信號執(zhí)行頻率轉換，并且將從頻率轉換得到的信號提供給解調器126。解調器126解調從頻率轉換得到的信號以獲取基帶信號，并將其提供給串-并轉換器127。
[0128] 串-并轉換器127將串行接收數據轉換為并行輸出數據，并將其提供給解復用處理器128。
[0129] 解復用處理器128對應于復用處理器113,并且將合并為一個信道的信號分離為多種信號表示1到N)。例如，解復用處理器128將合并為一個信道上的信號分離為各個分離信號，并且將該信號提供給LSI功能單元104。
[0130] 如果各信號通過頻分復用合并為一個信道上的信號，則必須接收從頻分復用處理得到的頻帶F_l+……+F_N中的毫米波電信號，以將該信號分離為各個分離信號，并且在相同方向上傳輸各信號以處理每個頻帶F_@的信號。為此，如圖1B2所示，為多種信號的每個提供放大器224、頻率轉換器225、解調器226和串-并轉換器227,并且在每個放大器224 的前一級提供頻率分離器作為解復用處理器128。此外，從分離得到的各個頻帶F_@中的毫米波電信號提供到對應頻帶F_@的信道。如果通過各個不同的載波頻率的毫米波信號的復用而獲得的信號被分離為各個分離信號，如圖1B2所示，則使用所謂的分解器（splitter) 作為頻率分離器。圖1B2所示的頻分復用系統(tǒng)的使用形式用于這樣的系統(tǒng)，其中使用多組傳輸單元和接收單元，并且各信號在相同方向上傳輸，使得各組使用不同的載波頻率。然而，頻分復用復用系統(tǒng)的使用形式不限于此。例如，執(zhí)行全雙工雙向通信也是可能的，其中在圖1A中，第一通信設備100中的傳輸側信號生成單元110和第二通信設備200中的接收側信號生成單元220的一組使用第一載波頻率，并且第一通信設備100中的接收側信號生成單元120和第二通信設備200中的傳輸側信號生成單元210的一組使用第二載波頻率，并且各組在相互相對的方向上同時執(zhí)行信號傳輸。在該情況下，允許到兩個設備的同時信號傳輸的所謂循環(huán)器用作圖1A中的傳輸路徑耦合器108和208的天線切換部分。
[0131] 還可能采用這樣的形式，其中使用大量的傳輸單元和接收單元組，并且各組使用相互不同的載波頻率，并且組合相同方向和不同方向。在此情況下，可以采用這樣的配置，其中在圖1B2中，循環(huán)器用于傳輸路徑耦合器108和208,并且使用復用處理器113和213 以及解復用處理器128和228。
[0132] 如果半導體芯片103這樣配置，則通過對輸入信號執(zhí)行并-串轉換以傳輸信號到半導體芯片203并對來自半導體芯片203的接收信號執(zhí)行串-并轉換，減少了作為轉換為毫米波的對象的信號數。
[0133] 如果第一通信設備100和第二通信設備200之間的原始信號傳輸基于串行格式，則不必提供并-串轉換器114和串-并轉換器127。
[0134] [第二通信設備]
[0135] 第二通信設備200基本上具有與第一通信設備100的功能配置類似的功能配置。其中對各個功能單元給出其百位數字為2的參考標號。此外，對與第一通信設備100中的功能單元相同/相似的功能單元給出具有與第一通信設備1〇〇中的功能單元的那些具有相同十位數字和個位數字的參考標號。傳輸單元通過傳輸側信號生成單元210和傳輸路徑耦合器208形成，并且接收單元通過接收側信號生成單元220和傳輸路徑耦合器208形成。
[0136] LSI功能單元204負責第二通信設備200的主要應用控制，并且包括例如用于處理期望傳輸到對應部分的各種信號的電路和用于處理從對應部分接收的各種信號的電路。
[0137] [連接和操作]
[0138] 執(zhí)行輸入信號的頻率轉換然后執(zhí)行信號傳輸的技術通常在廣播和無線通信中使用。為了這些使用目的，使用發(fā)射機、接收機等，其可以處理例如以下問題并且因此比較地復雜：α )通信能夠執(zhí)行多遠（針對熱噪聲的S/N問題）；β )如何處理反射和多路徑；以及Υ)如何抑制阻塞和與另一信道的干擾。相反，各實施例中使用的信號生成單元107和 207使用毫米波波段，其是比通常在廣播和無線通信中使用的復雜的發(fā)射機、接收機等使用的頻率更高的頻率的頻帶，因此波長λ更短。因此，允許頻率的容易的再使用和適于在近場中的大量設備當中的通信的各單元用作信號生成單元107和207。
[0139] 與采用電線的現有信號接口不同，各實施例可以通過如上所述執(zhí)行毫米波波段中的信號傳輸，靈活地處理對高速傳輸和大容量傳輸的要求。例如，只有對其要求高速傳輸和大容量傳輸的信號被當作毫米波波段中的通信的對象。此外，依賴于系統(tǒng)配置，通信設備 100和200部分地包括傳統(tǒng)的電線接口（通過端子和連接器連接），用于低速、小容量信號和電源。
[0140] 信號生成單元107對來自LSI功能單元104的輸入信號執(zhí)行信號處理以生成毫米波信號。信號生成單元107通過傳輸線（如微帶線、帶線、共面線或插槽線）連接到傳輸路徑耦合器108,并且生成的毫米波信號經由傳輸路徑耦合器108提供到毫米波信號傳輸路徑9。
[0141] 傳輸路徑耦合器108具有天線結構，并且具有將傳輸的毫米波信號轉換為電磁波并發(fā)出電磁波的功能。傳輸路徑耦合器108耦合到毫米波信號傳輸路徑9,并且從通過傳輸路徑耦合器108的轉換得到的電磁波提供到毫米波信號傳輸路徑9的一端。毫米波信號傳輸路徑9的另一端耦合到第二通信設備200的傳輸路徑耦合器208。通過在第一通信設備 1〇〇的傳輸路徑耦合器108和第二通信設備200的傳輸路徑耦合器208之間提供毫米波信號傳輸路徑9,毫米波波段中的電磁波在毫米波信號傳輸路徑9中傳播。
[0142] 第二通信設備200的傳輸路徑耦合器208耦合到毫米波信號傳輸路徑9。傳輸路徑耦合器208接收傳輸到毫米波信號傳輸路徑9的另一端的電磁波，并且將電磁波轉換為毫米波信號以將其提供到信號生成單元207 (基帶信號生成單元）。信號生成單元207對轉換的毫米波信號執(zhí)行信號處理以生成輸出信號（基帶信號），并將其提供到LSI功能單元 204。
[0143] 盡管上面的描述涉及從第一通信設備100到第二通信設備200的信號傳輸，但是同樣方式也應用于從第二通信設備200中的LSI功能單元204到第一通信設備100的信號傳輸，并且毫米波信號可以雙向傳輸。
[0144] 其中經由電線執(zhí)行信號傳輸的信號傳輸系統(tǒng)具有以下問題。
[0145] i)盡管要求傳輸數據的大容量、高速傳輸，但是對于電線的傳輸速度和傳輸容量存在限制。
[0146] ii)為了解決增加傳輸數據的傳輸速度的問題，可能增加線數和并行化信號傳輸，從而減少每一個信號線的傳輸速度。然而，該措施導致輸入/輸出端子的數目增加。結果，要求印刷板和電纜線的復雜度增加，連接器部分和電接口的物理尺寸增加等。因此，這些組件的形狀變得更復雜，并且這些組件的可靠性降低，使得成本問題增加等問題出現。
[0147] iii)當基帶信號的頻帶隨著相機視頻、計算機圖像等的數據大小的顯著增加而變寬時，電磁兼容性（EMC)的問題變得更明顯。例如，如果使用電線，則線用作天線，并且出現對對應于天線的調諧頻率的信號的干擾。此外，歸因于線的阻抗的失配等的反射和共振也導致不需要的輻射。如果存在共振和反射，則它們容易伴隨有輻射，并且電磁感應干擾 (EMI)的問題也變得嚴重。為了解決這些問題，電子裝置的配置變得更復雜。
[0148] iv)除了 EMC和EMI，如果存在反射，則由于碼元之間的干擾的傳輸錯誤以及由于障礙物干擾的傳輸錯誤也變?yōu)榻邮諅鹊膯栴}。
[0149] 相反，各實施例的無線傳輸系統(tǒng)1通過毫米波而不通過電線執(zhí)行信號傳輸。從LSI 功能單元104朝向LSI功能單元204的信號被轉換為毫米波信號，并且該毫米波信號經由毫米波傳輸路徑9,在傳輸路徑稱合器108和208之間傳輸。
[0150] 由于無線傳輸，不必注意連接器的線形狀和位置，因此對于布局的許多限制沒有出現。對其用通過毫米波的傳輸代替信號傳輸的信號具有短的波長，并且波長的范圍也被限制。因此，可以容易地解決EMC和EMI的問題。通常，使用毫米波波段中的頻率的另一功能單元不存在于通信設備100和200的內部，因此可以容易地實現針對EMC和EMI的措施。
[0151] 因為各實施例中的信號傳輸是在第一通信設備100和第二通信設備200相互接近的狀態(tài)下的無線傳輸，并且是固定位置之間以及具有已知的位置關系的信號傳輸，所以獲得以下優(yōu)點。
[0152] 1)易于適當地設計傳輸側和接收側之間的傳播信道（波導結構）。
[0153] 2)通過與傳播信道（毫米波信號傳輸路徑9的波導結構）結合設計密封傳輸側和接收側的傳輸路徑耦合器的電介質結構，實現與自由空間傳輸相比具有更高可靠性的有利傳輸。
[0154] 3)與一般無線通信不同，也不需要動態(tài)地和適應性地頻繁執(zhí)行用于管理無線傳輸的控制器（在本示例中，LSI功能單元104)的控制。因此，與一般無線通信相比，可以減少由于控制的開銷。結果允許容量減少、功耗降低和速度增加。
[0155] 4)如果在制造或設計時校正了無線傳輸環(huán)境并掌握了各個變化等，則通過參考各個變化的數據的傳輸允許更高質量的通信。
[0156] 5)即使存在反射，因為反射是固定反射，所以通過使用小的均衡器可以在接收側容易地移除其影響。均衡器的設置也通過預設或靜態(tài)控制許可，并且均衡器的實現是容易的。
[0157] 此外，因為各實施例中的信號傳輸基于具有短波長的毫米波的波段中的無線通信，所以實現以下優(yōu)點。
[0158] a)在毫米波通信中可以確保寬的通信波段，因此可以容易實現高數據速率。
[0159] b)用于傳輸的頻率可以與用于其它基帶信號的處理的頻率分離，因此毫米波和基帶信號的頻率之間的干擾難以出現。
[0160] c)因為毫米波具有短波長，所以可以減少依賴于波長定義的天線和波導結構的大小。
[0161] d)在普通的戶外區(qū)域中的無線通信中，存在對載波的穩(wěn)定性的嚴格限制，以便防止干擾等。為了實現這種具有高穩(wěn)定性的載波，使用具有高穩(wěn)定性的外部頻率基礎部分、倍增器電路、PLL(鎖相環(huán)電路）等，使得電路規(guī)模變得更大。然而，在毫米波的情況下（特別是在還使用固定位置之間和具有已知的位置關系的信號傳輸時），可以容易地阻斷毫米波，并且防止其泄漏到外部。因此，在傳輸中可以使用具有低穩(wěn)定性的載波，因此可以抑制電路規(guī)模的增加。優(yōu)選采用注入鎖定系統(tǒng)（稍后將描述其細節(jié)），以便用于接收側解調通過小的電路、通過具有放松的穩(wěn)定性的載波傳輸的信號。
[0162] 示例了其中在毫米波波段中執(zhí)行通信的系統(tǒng)作為各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的一個示例。然而，其應用范圍不限于其中在毫米波波段中執(zhí)行通信的系統(tǒng)。其波長長于毫米波的波長的厘米波（優(yōu)選接近毫米波的波）可以使用，或者相反其波長短于毫米波的波長的亞毫米波（優(yōu)選接近毫米波的波）可以使用。然而，在外殼內信號傳輸和裝置間信號傳輸中采用注入鎖定系統(tǒng)以及在CMOS芯片上形成包括諧振電路的振蕩器電路的整體的方面，使用毫米波波段是最有效的。
[0163] 〈調制和解調：比較示例〉
[0164] 圖2A和2B是用于說明通信處理系統(tǒng)中的調制功能單元和解調功能單元的比較示例的圖。
[0165] [調制功能單元：比較示例]
[0166] 圖2A示出在傳輸側提供的比較示例的調制功能單元8300X的配置。作為傳輸對象的信號（例如，12位圖像信號）通過并-串轉換器8114轉換為高速串行數據序列，并且提供給調制功能單元8300X。
[0167] 調制功能單元8300X可以采用依賴于調制系統(tǒng)的各種電路配置。例如，如果調制系統(tǒng)是調制幅度和/或相位的系統(tǒng)，則調制功能單元8300X可以采用包括混頻器8302和傳輸側本地振蕩器8304的配置。
[0168] 傳輸側本地振蕩器8304(第一載波信號生成單元）生成用于調制的載波信號（調制載波信號）?；祛l器8302 (第一頻率轉換器）將由傳輸側本地振蕩器8304生成的毫米波波段中的載波乘以（調制）來自并-串轉換器8114(對應于并-串轉換器114)的信號，以生成毫米波波段中的調制信號，并將其提供給放大器8117 (對應于放大器117)。調制信號由放大器8117放大，并從天線8136輻射。
[0169] [解調功能單元：比較示例]
[0170] 圖2B示出在接收側提供的比較示例的解調功能單元8400X的配置。解調功能單元8400X可以采用依賴于傳輸側的調制系統(tǒng)的范圍內的各種電路配置。下面描述基于這樣的假設，即其中采用調制幅度和/或相位的系統(tǒng)使得可以確保與調制功能單元8300X的上述描述一致。
[0171] 比較示例的解調功能單元8400X包括兩輸入混頻器8402(混頻器電路），并且使用平方檢測電路，其獲得與接收的毫米波信號的幅度的平方（其包絡）成比例的檢測輸出。使用不具有平方特性的簡單包絡檢測電路代替平方檢測電路也將是可能的。在圖中所示的示例中，在混頻器8402的下一級提供濾波處理器8410、時鐘再現器8420 (時鐘數據恢復 (⑶R))和串-并轉換器8227 (S-P，對應于串-并轉換器127)。在濾波處理器8410中，例如提供低通濾波器（LPF)。
[0172] 由天線8236接收的毫米波信號輸入到可變增益放大器8224(對應于放大器224) 以經歷幅度調整，然后提供給解調功能單元8400X。從幅度調整得到的接收信號同時輸入混頻器8402的兩個輸入端子，使得生成平方信號以提供給濾波處理器8410。通過濾波處理器8410中的低通濾波器從由混頻器8402生成的平方信號移除了高頻分量。從而，生成從傳輸側發(fā)送的輸入信號（基帶信號）的波形以提供給時鐘再現器8420。
[0173] 時鐘再現器8420(⑶R)基于該基帶信號再現采樣時鐘，并且通過再現的采樣時鐘采樣基帶信號，從而生成接收數據序列。生成的接收數據序列提供給串-并轉換器 8227 (S-P)，使得再現并行信號（例如，12位圖像信號）。各種系統(tǒng)可用作時鐘再現的系統(tǒng)。例如，采用了碼元同步系統(tǒng)。
[0174] [比較示例的問題]
[0175] 在通過使用比較示例的調制功能單元8300X和解調功能單元8400X構造無線傳輸系統(tǒng)的情況下，存在以下缺點。
[0176] 首先，關于振蕩器電路存在以下缺點。例如，在露天區(qū)域（戶外區(qū)域）通信中需要考慮多信道傳輸。在該情況下，通信受到載波的頻率變化分量影響，因此對傳輸側的載波穩(wěn) 定性的要求規(guī)范嚴格。如果使用，則在傳輸側和接收側，在戶外區(qū)域中的無線通信中使用的普通技術嘗試用于外殼中信號傳輸和裝置間信號傳輸中的通過毫米波的數據傳輸，要求載波具有高穩(wěn)定性，并且必須其頻率穩(wěn)定性為ppm(百萬分之幾）量級的毫米波振蕩器電路。
[0177] 為了實現具有高頻率穩(wěn)定性的載波信號，例如，在硅集成電路（互補金屬氧化物半導體（CMOS))上實現高穩(wěn)定性毫米波振蕩器電路將是可能的。然而，用于普通CMOS的硅基底具有低的絕緣屬性。因此，不能容易地形成具有高品質因子的諧振電路，并且因此實現是不容易的。例如，如果在CMOS芯片上形成電感，則其品質因子大約為30到40,如 A. Niknejad, "mm-Wave Silicon Technology 60GHz and Beyond"（特別是 3· 1· 2,感應器，第70和71頁），ISBN 978-0-387-76558-7 (以下稱為參考文獻Α)所示。
[0178] 因此，為了實現高穩(wěn)定性振蕩器電路，例如，采用以下技術將是可能的。具體地，通過使用在其上形成振蕩器電路的主體部分的CMOS外部的石英振蕩器等，提供具有高品質因子的諧振電路，并且該諧振電路以低頻振蕩。此外，該振蕩輸出被倍增以上升到毫米波波段中的頻率。然而，在所有芯片中提供這種外部諧振電路以便實現由通過毫米波的信號傳輸替代通過線的信號傳輸（如低電壓差分信號傳輸（LVDS))的功能不是優(yōu)選的。
[0179] 如果使用像開關鍵控（00K)的調制幅度的系統(tǒng)，則在接收側執(zhí)行包絡檢測是足夠的。因此，振蕩器電路不是必須的，并且可以減少諧振電路的數目。然而，如果信號傳輸距離變長，則接收幅度變小。在使用平方檢測電路作為包絡檢測的一個示例的系統(tǒng)中，接收幅度的減少的影響顯著，并且信號失真變得影響傳輸。因此，該系統(tǒng)是不利的。換句話說，平方檢測電路在靈敏度方面是不利的。
[0180] 作為用于實現其頻率穩(wěn)定性高的載波信號的另一技術，例如，將可能使用具有高穩(wěn)定性的倍頻電路、PLL電路等。然而，該技術導致電路規(guī)模的增加。例如，在"A 90nm CMOS Low-Power 60GHz Tranceiver with Integrated Baseband Circuitry，'，ISSCC 2009/ SESSI0N18/RANGINGANDGb/sC0MMUNICATI0N/18.5,2009年IEEE國際固態(tài)電路會議，第 314頁到316頁（以下稱為參考文獻B)中公開的技術中，通過使用雙推（push-push)振蕩器電路消除了 60GHz分頻器以減少功耗。然而，即使在該技術中，30GHz振蕩器電路和分頻器、相位頻率檢測電路（相位頻率檢測器（PFD))、外部參考（在該示例中為117MHz)等也是必須的。因此，顯然電路規(guī)模大。
[0181] 因為平方檢測電路可以從接收信號只提取幅度分量，所以可以使用的調制系統(tǒng)限于調制幅度的系統(tǒng)（例如，如00K的ASK)，并且難以采用調制相位或頻率的系統(tǒng)。采用相位調制系統(tǒng)的困難導致不能通過使得調制信號正交來增強數據傳輸速率的缺點。
[0182] 此外，在通過頻分復用系統(tǒng)實現多信道傳輸的情況下，使用平方檢測電路的系統(tǒng) 具有以下缺點。接收側的用于頻率選擇的帶通濾波器需要布置在平方檢測電路的前一級。然而，不容易實現具有小尺寸的銳利的帶通濾波器。此外，如果使用銳利的帶通濾波器，則關于傳輸側的載波頻率的穩(wěn)定性要求規(guī)范也變得嚴格。
[0183][調制和解調：基礎]
[0184] 圖3A到圖4B是用于說明通信處理系統(tǒng)中的調制功能和解調功能的基本配置的圖。具體地，圖3A到3D是用于說明傳輸側提供的由各實施例的調制功能單元8300 (調制器115和215以及頻率轉換器116和216)構成的傳輸側信號生成單元8110及其外圍電路的基本配置示例的圖。圖4A1到4A4是用于說明接收側提供的由各實施例的解調功能單元 8400 (頻率轉換器125和225以及解調器126和226)構成的接收側信號生成單元8220及其外圍電路的基本配置示例的圖。圖4B是用于說明注入鎖定的相位關系的圖。
[0185] 作為針對上述比較示例中的問題的措施，各實施例的解調功能單元8400采用注入鎖定系統(tǒng)。
[0186] 在采用注入鎖定系統(tǒng)的情況下，優(yōu)選預先對調制對象信號執(zhí)行適當的校正處理，以便便利接收側的注入鎖定。典型地，在對調制對象信號抑制近DC(直流）分量后調制調制對象信號，即，在抑制（截除）DC附近的低頻分量后調制調制對象信號，使得接近載波頻率fc的調制信號分量可以變得盡可能小，并且可以便利接收側的注入鎖定。即，優(yōu)選不僅抑制DC而且抑制DC附近的分量。例如，在數字系統(tǒng)的情況下，執(zhí)行無DC編碼以便消除由于相同碼元的連續(xù)導致的DC分量的出現。
[0187] 優(yōu)選還與調制為毫米波信號的信號（調制信號）一起發(fā)出參考載波信號，其對應于用于調制的載波信號并用作接收側注入鎖定的基礎。參考載波信號是對應于從傳輸側本地振蕩器8304輸出并用于調制的載波信號的信號。參考載波信號的頻率和相位（優(yōu)選地，以及幅度）總是恒定（不可變）。典型地，參考載波信號是用于調制的載波信號自身。然而，參考載波信號不限于此，只要它與載波信號同步。例如，參考載波信號可以是與用于調制的載波信號同步并具有另一頻率的信號（例如，諧波信號）?？商娲?，它可以是具有相同頻率但是具有另一相位的信號（例如，與用于調制的載波信號正交的正交載波信號）。
[0188] 依賴于調制系統(tǒng)和調制器電路，在一些情況下（例如，標準幅度調制或ASK)，載波信號包括在來自調制器電路的輸出信號自身中，而在其它情況下（例如，基于載波抑制系統(tǒng)的幅度調制、ASK或PSK)，載波被抑制。因此，用于從傳輸側與調制為毫米波信號的信號一起還發(fā)出參考載波信號的電路采用依賴于參考參考載波信號的種類（是否使用用于調制的載波信號自身作為參考載波信號）、調制系統(tǒng)和調制器電路的電路配置。
[0189] [調制功能單元]
[0190] 圖3A到3D示出調制功能單元8300及其外圍電路的基本配置。在調制功能單元 8300 (混頻器8302)的前一級提供調制對象信號處理器8301。圖3A到3D所示的各個示例是用于數字系統(tǒng)的配置示例。調制對象信號處理器8301對從并-串轉換器8114提供的數據執(zhí)行無DC編碼，如8-9轉換編碼（8B/9B編碼）、8-10轉換編碼（8B/10B編碼）或擾頻處理，以便消除由于相同碼元的連續(xù)導致的DC分量的出現。盡管圖中未示出，優(yōu)選在模擬調制系統(tǒng)中對調制對象信號執(zhí)行高通濾波處理（或帶通濾波處理）。
[0191] 在8-10轉換編碼中，8位數據轉換為10位代碼。例如，其中數字"1"和數字"0" 相互盡可能靠近的數據代碼用作1024種10位代碼中的10位代碼，從而允許數據具有無DC 特性。沒有用作數據代碼的10位代碼的部分用作例如指示空閑、分組定界符等的特定代碼。關于擾頻處理，例如，l〇GBase-X族（IEEE802. 3ae等）中采用的64B/66B是已知的。
[0192] 在圖3A所示的基本配置1中，提供參考載波信號處理器8306和信號組合器8308，并且執(zhí)行組合（混合）調制器電路（第一頻率轉換器）的輸出信號（調制信號）和參考載波信號的操作?？梢哉f，該系統(tǒng)是獨立于參考載波信號的種類、調制系統(tǒng)和調制器電路的多功能系統(tǒng)。然而，依賴于參考載波信號的相位，在接收側解調時，可能將組合的參考載波信號檢測為直流偏移分量，并且影響基帶信號的再現性。在該情況下，在接收側采取用于抑制直流分量的措施。換句話說，優(yōu)選使得參考載波信號具有這樣的相位關系，使得在解調時直流偏移分量不必移除。
[0193] 參考載波信號處理器8306根據需要調整從傳輸側本地振蕩器8304提供的調整載波信號的相位和幅度，并且將其輸出信號作為參考載波信號提供給信號組合器8308。例如，在其中其頻率和相位總是恒定的載波信號基本上不包括在混頻器8302的輸出信號自身中的系統(tǒng)（其中調制頻率或相位的系統(tǒng)）的情況下，或者在使用用于調制的載波信號的諧波信號或正交載波信號作為參考載波信號的情況下，采用該基本配置1。
[0194] 在該配置中，用于調制的載波信號的諧波信號或正交載波信號可以用作參考載波信號，并且調制信號和參考載波信號的幅度和相位可以相互分離地調整。具體地，在關注調整信號的幅度的情況下，放大器8117執(zhí)行增益調整，并且同時同步地調整參考載波信號的幅度。然而，只有參考載波信號的幅度可以通過參考載波信號處理器8306調整，使得參考載波信號在注入鎖定方面可以具有優(yōu)選幅度。
[0195] 盡管在基本配置1中提供信號組合器8308來組合調制信號和參考載波信號，但這不是必須的。如圖3B所示的基本配置2,調制信號和參考載波信號可以經由各個不同的毫米波信號傳輸路徑9,從不同的天線8136_1和8136_2分別發(fā)送到接收側，優(yōu)選沒有沖突的出現。在基本配置2中，其幅度總是恒定的參考載波信號可以發(fā)送到接收側。因此，可以說，該系統(tǒng)在注入鎖定的實現的容易度方面是優(yōu)化系統(tǒng)。
[0196] 基本配置1和2具有這樣的優(yōu)點，即用于調制的載波信號（換句話說，要發(fā)出的調制信號）和參考載波信號的幅度和相位可以相互分離地調整。因此，可以說，這些配置適于使得在其上攜帶傳輸對象信息的調制軸和用于注入鎖定的參考載波信息的軸（參考載波軸）不同相，而是具有不同相位，從而防止解調輸出中的直流偏移分量的出現。
[0197] 如果其頻率和相位總是恒定的載波信號可以包括在混頻器8302的輸出信號自身中，則可能采用圖3C所示的基本配置3,其不包括參考載波信號處理器8306和信號組合器 8308。只有通過混頻器8302調制到毫米波信號的調制信號可以發(fā)送到接收側，并且調制信號中包括的載波信號可以當作參考載波信號。不需要將其它參考載波信號增加到混頻器 8302的輸出信號并發(fā)送得到的信號到接收側。例如，在調制幅度（例如，ASK系統(tǒng)）的系統(tǒng) 的情況下可以采用該基本配置3。在該情況下，優(yōu)選執(zhí)行無DC處理。
[0198] 然而，同樣在采用幅度調制或ASK時，可以積極地采用載波抑制系統(tǒng)的電路（例如，平衡調制器電路或雙平衡調制器電路）作為混頻器8302,使得參考載波信號還可以與混頻器8302的輸出信號（調制信號）一起發(fā)送，如同基本配置1和2。
[0199] 同樣在調制相位或頻率的系統(tǒng)的情況下，只發(fā)出通過調制功能單元8300(使用例如正交調制）調制到（頻率轉換到）毫米波信號的調制信號也將是可能的，如圖3D所示的基本配置4。然而，注入電平（輸入到注入鎖定系統(tǒng)的振蕩器電路的參考載波信號的幅度電平）、調制系統(tǒng)、數據速率、載波頻率等與是否能在接收側實現注入鎖定也有關系。因此，對該配置的應用范圍有限制。
[0200] 基本配置1到4全部可以采用基于接收側的注入鎖定的檢測結果從接收側接收信息的機制，如圖中的點線所示，并且調整調制載波信號的頻率和毫米波（特別是用于接收側的注入鎖定的波：例如參考載波信號或調制信號）和參考載波信號的相位。通過毫米波將信息從接收側傳輸到傳輸側不是必須的，而是可以采用任何系統(tǒng)，不管該系統(tǒng)是基于有線傳輸或無線傳輸。
[0201] 在全部的基本配置1到4中，通過傳輸側本地振蕩器8304的控制調整調制載波信號（和參考載波信號）的頻率。
[0202] 在基本配置1和2中，通過參考載波信號處理器8306的控制和放大器8117,調整參考載波信號的幅度和相位。在基本配置1中通過調整傳輸功率的放大器8117調整參考載波信號的幅度也將是可能的。然而，該情況包括調制信號的幅度也一起被調整的缺點。
[0203] 在適于調制幅度（模擬幅度調制或數字ASK)的基本配置3中，調制信號中的載波頻率分量（等效于參考載波信號的幅度）通過調整調制對象信號的直流分量或控制調制指數（調制比）來調整。例如，假設調制從將直流分量加到傳輸對象信號得到的信號。在該情況下，如果調制指數保持恒定，則通過控制直流分量調整參考載波信號的幅度。如果直流分量保持恒定，則通過控制調制指數調整參考載波信號的幅度。
[0204] 然而，在該情況下，不需要使用信號組合器8308,而是僅僅通過只將從混頻器 8302輸出的調制信號發(fā)出到接收側，自動發(fā)出從調制信號和用于調制的載波信號的混合得到的信號，該調制信號通過將載波信號用傳輸對象信號調制而獲得。必然地，參考載波信號攜帶在與其上攜帶調制信號的傳輸對象信號的調制軸相同（即，同相）的軸上。在接收偵h調制信號中的載波頻率分量用作用于注入鎖定的參考載波信號。如后面詳細描述的，在相平面上，其上攜帶傳輸對象信息的調制軸和用于注入鎖定的載波頻率分量（參考載波信號）的軸同相，并且歸因于載波頻率分量（參考載波信號）的直流偏移分量在解調輸出中出現。
[0205] [解調功能單元]
[0206] 圖4A到4A4示出解調功能單元8400及其外圍電路的基本配置。各實施例的解調功能單元8400包括接收側本地振蕩器8404,并且通過將注入信號提供給接收側本地振蕩器8404,獲取對應于用于傳輸側的調制的載波信號的輸出信號典型地，解調功能單兀8400 獲取與在傳輸側使用的載波信號鎖定的振蕩輸出信號。隨后，解調功能單元8400通過混頻器8402,基于接收側本地振蕩器8404的輸出信號將接收的毫米波調制信號和用于解調的載波信號（解調載波信號：稱為再現載波信號）相乘（執(zhí)行同步檢測），從而獲取同步檢測信號。通過濾波處理器8410從該同步檢測信號移除高頻分量，從而獲得從傳輸側發(fā)送的輸入信號（基帶信號）的波形。隨后操作與比較示例中的操作相同。
[0207] 混頻器8402通過同步檢測執(zhí)行頻率轉換（下轉換，解調），從而實現例如以下優(yōu) 點，即位誤差率特性優(yōu)秀，并且通過擴展到正交檢測可以使用相位調制和頻率調制。
[0208] 對于通過將基于接收側本地振蕩器8404的輸出信號的再現載波信號提供到混頻器8402的解調，需要考慮相位偏移，并且在同步檢測系統(tǒng)中提供相位調整電路是至關重要的。這是因為在接收的調制信號和通過注入鎖定從接收側本地振蕩器8404輸出的振蕩輸出信號之間存在相位差，如例如 L.J.Paciorek，"Injection Lock of Oscillatiors"， Proceeding of the IEEE，Vol. 55N0. 11，1965 年 11 月，第 1723 到 1728 頁（以下稱為參考文獻C)中描述的。
[0209] 在該示例中，在解調功能單元8400中提供相位幅度調整器8406,其不僅具有相位調整電路的功能還具有調整注入幅度的功能?？梢詾榈浇邮諅缺镜卣袷幤?404的注入信號或接收側本地振蕩器8404的輸出信號提供相位調整電路?？商娲?，可以為它們兩者提供。通過接收側本地振蕩器8404和相位幅度調整器8406,配置解調側（第二）載波信號生成單元，其生成與調整載波信號鎖定的解調載波信號并將其提供給混頻器8402。
[0210] 如圖中點線所示，在混頻器8402的后一級提供直流分量抑制器8407。直流分量抑制器8407移除同步檢測信號中可能包括的直流偏移分量，該同步檢測信號依賴于與調制信號結合的參考載波信號的相位（具體地，當調制信號和參考載波信號同相時）。
[0211] 根據參考文獻C，如果鎖定范圍用最大獲取頻率范圍Λ fomax表示，則鎖定范圍由表達式（A)定義。在表達式（A)中，接收側本地振蕩器8404的自由運行振蕩頻率定義為 ?·〇(ω〇)，注入信號的中心頻率（在參考載波信號的情況下，參考載波信號的頻率）定義為 fi (ω i)，則到接收側本地振蕩器8404的注入電壓定義為Vi，接收側本地振蕩器8404的自由運行振蕩電壓定義為Vo,并且品質因子定義為Q。從表達式（A)，證明品質因子對鎖定范圍有影響，并且較低的品質因子提供較寬的鎖定范圍。
[0212] Δ fomax = fo/ (2*Q) * (Vi/Vo) *1/sqrt (1- (Vi/Vo) '2) ··· (A)
[0213] 從表達式（A)，可以理解通過注入鎖定獲取振蕩輸出信號的接收側本地振蕩器 8404可以與注入信號Afomax內的分量鎖定，但不能與Afomax外的分量鎖定，因此，接收側本地振蕩器8404具有帶通效果。例如，在將具有頻率范圍的調制信號提供給接收側本地振蕩器8404以通過注入鎖定獲得振蕩輸出信號的情況下，獲得與調制信號的平均頻率（載波信號的頻率）鎖定的振蕩輸出信號，并且移除△fomax外的分量。
[0214] 作為將注入信號提供給接收側本地振蕩器8404的方式，如圖4A1所示的基本配置1中，將接收的毫米波信號提供給接收側本地振蕩器8404作為注入信號將是可能的。在該情況下，優(yōu)選Af 0max內的頻率分量很少。該表述基于這樣的事實，即使稍微存在在 Afomax內的頻率分量時，如果適當調整信號輸入電平和頻率，則注入鎖定也是可能的。也就是說，因為對注入鎖定不必要的頻率分量也可以提供到接收側本地振蕩器8404,所以將難以實現注入鎖定。然而，即使在基本配置1的情況下也沒有問題，只要在傳輸側預先對調制對象信號（通過無DC編碼等）抑制低頻分量以便防止調制信號分量存在于載波頻率附近后執(zhí)行調制。
[0215] 此外，如圖4A2中的基本配置2所示，提供頻率分離器8401以執(zhí)行將接收的毫米波信號頻率分離為調制信號和參考載波信號的頻率分離、并且將分離的參考載波信號分量提供給接收側本地振蕩器8404作為注入信號也是可能的。因為在預先抑制對注入鎖定不必要的頻率分量后提供信號分量，所以可以容易地實現注入鎖定。
[0216] 圖4A3所示的基本配置3對應于其中傳輸側采用圖3B所示的基本配置2的情況。具體地，該配置基于這樣的系統(tǒng)，其中調制信號和參考載波信號經由各個不同的毫米波信號傳輸路徑9分別由不同的天線8236_1和8236_2接收，優(yōu)選沒有干擾的出現。在接收側的基本配置3中，其幅度總是恒定的參考載波信號可以提供給接收側本地振蕩器8404。因此，可以說該配置在實現注入鎖定的容易度方面是優(yōu)化系統(tǒng)。
[0217] 圖4A4所示的基本配置4對應于其中傳輸側基于調制相位或頻率的系統(tǒng)并且具有圖3D所示的基本配置4的情況。盡管該配置類似于基本配置1，但是實踐中解調功能單元 8400具有與相位調制或頻率調制兼容的解調器電路（如正交檢測電路）的配置。
[0218] 天線8236接收的毫米波信號通過分離器（解復用器）（未示出）提供給混頻器 8402和接收側本地振蕩器8404。由于注入鎖定的功能，接收側本地振蕩器8404輸出與用于傳輸側的調制的載波信號鎖定的再現載波信號。
[0219] 注入電平（輸入到注入鎖定系統(tǒng)的振蕩器電路的參考載波信號的幅度電平）、調制系統(tǒng)、數據速率、載波頻率等與是否能在接收側實現注入鎖定（可以獲取與傳輸側的用于調制的載波信號鎖定的再現載波信號）也有關系。此外，使得調制信號在注入鎖定是可能的這種頻帶外也至關重要。為此，優(yōu)選對傳輸側執(zhí)行無DC編碼，使得調制信號的中心（平均）頻率可以幾乎等于載波頻率，并且中心（平均）相位可以幾乎等于零（相平面的原點）。
[0220] 例如，在 P. Edmonson 等人的 "Injection Locking Techniques for a 1-GHz Digital Receiver Using Acoustic-ffave Devices，'，IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vo 1. 39,No. 5,1992 年 9 月，第 631 到637頁（以下稱為參考文獻D)中公開了這樣的示例，其中通過二進制相移鍵控（BPSK) 系統(tǒng)的調制獲得的調制信號自身用作注入信號。在BPSK系統(tǒng)中，依賴于輸入信號的碼元時間T，在到接收側本地振蕩器8404的注入信號中出現180度的相位改變。為了使得接收側本地振蕩器8404即使在該情況下也能實現注入鎖定，例如如果接收側本地振蕩器8404的最大獲取頻率范圍寬度定義為八作 1^^則碼元時間1'需要滿足關系1'〈1八2八作1^3。這意味著碼元時間T必須設置充分短。越短的碼元時間T越優(yōu)選的事實意味著越高的數據速率越優(yōu)選。這對瞄準高速數據傳送的使用目的是方便的。
[0221] 此外，在 Tarar, M. A. ;Zhizhang Chen 的 "A Direct Down-Conversion Receiver for Coherent Extraction of Digital Baseband Signals Using the Injection Locked Oscillators，'，Radio and Wireless Symposium, 2008IEEE，Volume，Issue, 22-24, 2008年 1 月，第57到60頁（以下稱為參考文獻E)中公開了這樣的示例，其中通過8相移鍵控（8PSK) 的調制獲得的調制信號自身用作注入信號。該參考文獻E還顯示如果注入電壓和載波頻率相同，則越高的數據速率使得越容易實現注入鎖定。這對瞄準高速數據傳送的使用目的也是方便的。
[0222] 在全部的基本配置1到4中，通過基于表達式（A)控制注入電壓Vi和自由運行振蕩頻率f〇,控制鎖定范圍。換句話說，調整注入電壓Vi和自由運行振蕩頻率fo使得可以實現注入鎖定是至關重要的。例如，在混頻器8402的下一級（在圖中示例中，在直流分量抑制器8407的下一級）提供注入鎖定控制器8440,并且基于由混頻器8402獲取的同步檢測信號（基帶信號）確定注入鎖定的狀態(tài)?；诖_定結果，控制作為調整對象的各個單元，使得可以實現注入鎖定。
[0223] 在該情況下，可能采用其中接收側起作用的技術、和其中將有助于控制的信息 (不僅控制信息，而且用作控制信息基礎的感測信號等）提供到傳輸側（如圖中點線所示）并且傳輸側起作用的技術的任一或兩者。其中接收側起作用的技術涉及功耗和干擾容限方面的缺點，因為其中除非以相當高強度傳輸毫米波信號（具體地，參考載波信號分量）否則出現不能在接收側實現注入鎖定的情形。然而，該技術具有的優(yōu)點是可以只通過接收側執(zhí) 行反應。
[0224] 相反，其中傳輸側起作用的技術具有的優(yōu)點是可以以必須的最小功率傳輸毫米波信號以允許接收側的注入鎖定的實現，因此可以減少功耗并且增強干擾容限，盡管需要從接收側到傳輸側的信息傳輸。
[0225] 通過在外殼內信號傳輸和裝置間信號傳輸中采用注入鎖定系統(tǒng)實現以下優(yōu)點。傳輸側本地振蕩器8304可以放松用于調制的載波信號的頻率的穩(wěn)定性的要求規(guī)范。注入鎖定側的接收側本地振蕩器8404需要具有低品質因子以便能夠跟隨傳輸側的頻率變化，如從表達式（A)明顯的。
[0226] 這對于在CMOS上形成包括諧振電路（電感組件和電容組件）的接收側本地振蕩器8404的整體的情況是方便的。在接收側，接收側本地振蕩器8404可以具有低品質因子。該點也應用于傳輸側的傳輸側本地振蕩器8304。傳輸側本地振蕩器8304可以具有低頻率穩(wěn)定性并可以具有低品質因子。
[0227] CMOS的微型化在將來將進一步進步，并且其操作頻率將進一步上升。為了實現更寬帶的小型傳輸系統(tǒng)，期望使用高載波頻率。本示例的注入鎖定系統(tǒng)可以放松關于振蕩頻率的穩(wěn)定性的要求規(guī)范，因此允許容易地使用具有更高頻率的載波信號。
[0228] 因為盡管頻率高但是頻率穩(wěn)定性可以低（換句話說，品質因子可以低），因此不需要使用具有高穩(wěn)定性的倍頻電路、用于載波同步的PLL電路等來實現具有高頻率和高穩(wěn)定性的載波信號。即使在更高載波頻率的情況下，也可以利用小的電路規(guī)模簡單實現通信功能。
[0229] 接收側本地振蕩器8404獲取與在傳輸側使用的載波信號鎖定的再現載波信號，并且將其提供給混頻器8402以執(zhí)行同步檢測。因此，在混頻器8402的前一級不需要提供用于波長選擇的帶通濾波器。實際上，執(zhí)行使得傳輸和接收本地振蕩器電路相互完全鎖定的控制作為選擇接收頻率的操作是足夠的，因此接收頻率的選擇容易。在毫米波波段的情況下，與較低的頻帶相比，注入鎖定所需的時間更短。因此，可以在短時間內完成選擇接收頻率的操作。
[0230] 因為傳輸和接收本地振蕩器電路相互完全鎖定，所以抵消了傳輸側的載波頻率的變化分量。因此，可以容易地采用如相位調制的各種調制系統(tǒng)。例如，作為數字調制，如正交移相鍵控（QPSK)調制和16正交幅度調制（16QAM)調制的相位調制是眾所周知的。在這些相位調制系統(tǒng)中，在基帶信號和載波之間執(zhí)行正交調制。在正交調制中，使輸入數據呈現 I相和Q相基帶信號，并且執(zhí)行調制。也就是說，分別通過I相信號和Q相信號，對I軸和Q 軸上的各個載波信號分開執(zhí)行調制。注入鎖定不但可以應用于如參考文獻E中描述的8PSK 調制系統(tǒng)，而且可應用于如QPSK或16QAM的正交調制系統(tǒng)，并且通過使得調制信號正交可以增強數據傳輸速率。
[0231] 如果采用注入鎖定，則由于與同步檢測結合，所以即使在多個傳輸/接收對同時執(zhí)行獨立傳輸的情況下，如其中執(zhí)行多信道傳輸或全雙工雙向傳輸的情況下，傳輸也幾乎不受干擾問題的影響，而不用在接收側使用用于波長選擇的帶通濾波器。
[0232] [注入信號和振蕩輸出信號之間的關系]
[0233] 圖4B示出注入鎖定中各個信號之間的相位關系。在圖4B中，作為基本相位關系，示出了其中注入信號（在該示例中為參考載波信號）和用于調制的載波信號相互同相的關系。
[0234] 作為接收側本地振蕩器8404的操作模式，可以采用兩種模式，注入鎖定模式和放大器模式。當采用注入鎖定模式時，注入鎖定模式用作基本操作，并且放大器模式用于特殊情況。特殊情況是這樣的情況，其中參考載波信號用作注入信號，并且用于調制的載波信號和參考載波信號的相位相互不同（典型地，為正交關系）。
[0235] 當接收側本地振蕩器8404在注入鎖定模式中操作時，如圖中所示，由于注入鎖定，在接收的參考載波信號SQ和從接收側本地振蕩器8404輸出的振蕩輸出信號SC之間存在相位差。為了通過混頻器8402執(zhí)行正交檢測，需要校正該相位差。如從圖中明顯的，當通過相位幅度調整器8406執(zhí)行接收側本地振蕩器8404的輸出信號的相位調整、使得接收側本地振蕩器8404的輸出信號的相位基本上對應于調制信號SI的相位時，接收側本地振蕩器8404的輸出信號的相移量為圖中的"θ-φ"。
[0236] 換句話說，相位幅度調整器8406以此方式偏移在接收側本地振蕩器8404在注入鎖定模式中操作時獲得的輸出信號Vout的相位，使得到接收側本地振蕩器8404的注入信號Sinj和注入鎖定的輸出信號Vout之間的相位差"θ-φ"被抵消。到接收側本地振蕩器 8404的注入信號Sinj和接收側本地振蕩器8404的自由運行輸出Vo之間的相位差為Θ，并且接收側本地振蕩器8404的注入鎖定輸出信號Vout和接收側本地振蕩器8404的自由運行輸出Vo之間的相位差為Φ。
[0237] [參考載波信號的相位和解調處理之間的關系]
[0238] 圖5A1到5C3是用于說明參考載波信號的相位和解調處理之間的關系的圖。具體地，圖5A1到5A5是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和相同相位時的解調處理的基礎的圖。圖5B1到5B4是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的基礎的圖。圖5C1到5C3是示出其電路配置的基礎的圖。
[0239] 如果采用注入鎖定系統(tǒng)，則優(yōu)選對應于（至少同步于）用于調制的載波信號的參考載波信號也與通過將由處理的輸入信號調制載波信號獲得的調制信號一起發(fā)送到接收偵k典型地，具有與用于調制的載波信號的頻率相同頻率的信號用作參考載波信號。依賴于如何設置用于調制的載波信號和參考載波信號之間的相位關系，在接收側的解調時出現不必要的分量（具體地，直流偏移分量）。關于這點，下面將進行關于當具有與用于調制的載波信號的頻率相同頻率的信號用作參考載波信號時、參考載波信號的相位和解調處理之間的關系的描述。
[0240] 在ASK系統(tǒng)中，載波信號的幅度通過傳輸對象信號調制。可以考慮使用I相信號和Q相信號之一，并且在由I軸和Q軸表示的相平面上在〇到+F的范圍內給出調制信號的信號幅度。其中利用〇和+F的二進制值執(zhí)行調制的情況最簡單，并且等效于當調制指數為 100%時的00K。通過歸一化"F"可以當作"1"，使得實現二進制ASK。
[0241] 下面將考慮這樣的情況，其中具有與用于調制的載波信號的頻率和相位相同的頻率和相同的相位的信號用作參考載波信號。例如，當信息在I軸上攜帶并傳輸時，如圖5A1 所示，還使得參考載波信號同相（I軸）。
[0242] 如果使得用于調制的載波信號和參考載波信號相互同相，例如可以采用下面的技術。
[0243] 圖5A2所示的第一示例是使用圖3A所示的基本配置示例1的技術的一個示例。傳輸對象信號a(t)和載波信號c(t) =C〇s〇n提供給混頻器8302。平衡調制器電路和雙平衡調制器電路用作混頻器8302,并且執(zhí)行載波抑制的幅度調制從而生成信號d(t) = a(t) coscot，并將其提供給信號組合器8308。傳輸對象信號a(t)取0和+1的二進制值。參考載波信號處理器8306設置Co (在0到1的范圍內）作為從傳輸側本地振蕩器8304輸出的載波信號c(t) = cos cot的幅度，并且將得到的信號作為參考載波信號e(t) = Cocos cot 提供給信號組合器8308。信號組合器8308執(zhí)行d(t)+e(t)的信號組合，從而生成傳輸信號 f(t)。當Co = 0時，調制等效于100%調制。
[0244] 圖5A3所示的第二示例和圖5A4所示的第三示例是其中使用圖3C所示的基本配置3的技術的示例。對其沒有應用載波抑制的電路配置用作混頻器8302,并且通過由將直流分量b0加到傳輸對象信號b(t)獲得的信號g(t)執(zhí)行幅度調制，從而生成信號h(t)= g(t)cosc〇t。傳輸對象信號b(t)取-1和+1的二進制值。傳輸對象信號b(t)的幅度B等效于調制指數（調制比率）。
[0245] 在圖5A3所示的第二示例中，調制指數B保持恒定（=1)，并且參考信號的幅度 (在b(t) = -1時的時段期間的幅度）通過控制在1到2的范圍內的直流分量b0來調整。在圖5A4所示的第三示例中，直流分量b0保持恒定（=1)，并且參考載波信號的幅度（在 b(t) = -1時的時段期間的幅度）通過控制調制指數B在0到1的范圍內來調整。
[0246] 在所有的第一到第三示例中，當信息僅僅攜帶在I軸上并且要傳輸時，還使得參考載波信號同相（I軸）。在該情況下，直流偏移分量出現在接收側，如從圖5A5明顯的。
[0247] 例如，如果在第一示例中I軸定義為實分量的軸并且Q軸定義為虛分量的軸、并且傳輸對象信號a(t)的幅度設為0到+1，則接收信號點繪制在I軸的0和+1處。如果參考載波信號也攜帶在I軸上，則信號點繪制在"0+Co"和"+l+Co"。即，作為結果攜帶+Co的直流分量。
[0248] 如果在第二示例和第三示例中傳輸對象信號b(t)設為-1和+1，則接收信號點繪制在I軸的-1和+1處。如果參考載波也攜帶在I軸上，則信號點繪制在"-1+Co"和 "+l+Co"。即，作為結果攜帶+Co的直流分量。這些示例基于這樣的概念，S卩，在采用BPSK 的情況下，在預先通過信號處理處理了調制對象信號后，通過執(zhí)行調制使得該BPSK等效于 ASK，使得參考載波也可以攜帶在I軸上。
[0249] 為了解決該問題，在接收側提供用于抑制直流分量的直流分量抑制器8407將是可能的，如圖4A1到4A4所示。然而，存在裝置之間的變化，因此依賴于直流偏移的幅度的個體調整是必須的，并且存在直流分量抑制器8407受溫度漂移的影響的缺點。
[0250] 作為用于解決該問題而不用在接收側提供直流分量抑制器8407的方法，在不同于（優(yōu)選地，最遠離）其上攜帶傳輸信息并發(fā)送信號的相位軸（調制信號的相位軸）的相位軸上攜帶參考載波信號將是可能的。
[0251] 例如，在ASK模式的情況下，其中傳輸信息僅僅攜帶在I軸和Q軸之一上，在傳輸側使得調制信息和參考載波信號正交將是可能的。具體地，替代利用I軸信號和Q軸信號執(zhí)行兩軸調制，只有I軸和Q軸之一用于信號傳輸，而另一個被當作非調制軸，并且非調制信號用作參考載波信號。
[0252] 在傳輸信息（調制信息）和參考載波信號之間I軸和Q軸的關系可以相反。例如，在傳輸側傳輸信息可以攜帶在I軸上，而參考載波信號可以攜帶在Q軸上。相反，傳輸信息可以攜帶Q軸上，而參考載波信號可以攜帶在I軸上。在圖5B1到5B4所示的示例中，傳輸信息攜帶在I軸上，而參考載波信號攜帶在Q軸上。
[0253] 如圖5B2所示，為I軸提供混頻器8302_1用于傳輸信號。傳輸對象信號a(t)提供到混頻器8302_1。參考載波信號處理器8306具有用于參考載波信號的Q軸的混頻器8302_ Q和作為用于使得載波信號在混頻器8302_IQ的前一級處正交的功能單元的90度移相器 8309?？梢允沟孟辔环日{整電路8307用作90度移相器8309。直流分量Co提供到混頻器 8302_Q。
[0254] 在接收側，基于接收側本地振蕩器8404的輸出信號的再現載波信號提供到混頻器8402,并且與接收的I軸調制信號相乘（執(zhí)行同步檢測），從而恢復I軸基帶信號。此時，執(zhí)行相位調整，使得基于接收側本地振蕩器8404的輸出信號的再現載波信號的相位幾乎對應于I軸調制信號的相位。只要相位最終幾乎相互相等，就可以如上所述在接收側本地振蕩器8404的前一級或后一級執(zhí)行相位調整。
[0255] 如果使得調制信號（載波信號）和參考載波信號是正交關系，則如何獲得基于接收側本地振蕩器8404的輸出信號的再現載波信號與注入幅度有關系。廣泛來說，考慮相位偏移的方式依賴于接收側本地振蕩器8404的注入鎖定正常運行或注入鎖定不工作因此接收側本地振蕩器8404以放大器模式操作而不同。
[0256] 例如，如果注入幅度設為?。ㄊ褂梦⑷踝⑷胄盘枺┦沟媒邮諅缺镜卣袷幤?404 的注入鎖定可以正常運行，則基于通過注入鎖定獲得的接收側本地振蕩器8404的輸出信號Vout(振蕩輸出信號SC)獲取再現載波信號。盡管"注入幅度設為?。ㄊ褂梦⑷踝⑷胄?號）"，但是如果注入信號太弱，則注入鎖定導致失敗。因此，需要具有適當電平的輸入，使得注入鎖定可以正常運行。在該情況下，從接收側本地振蕩器8404獲得基于Q軸的參考載波信號SQ的振蕩輸出信號SC。然而，如圖4B所示，由于注入鎖定，在接收的參考載波信號 SQ和從接收側本地振蕩器8404輸出的振蕩輸出信號SC之間存在相位差。此外，在用作到接收側本地振蕩器8404的注入信號的Q軸參考載波信號和其上攜帶傳輸對象信號的調制軸（I軸）之間存在90度的相位差。
[0257] 結果，通過相位幅度調整器8406執(zhí)行以使得接收側本地振蕩器8404的輸出信號的相位幾乎對應于調制信號SI的相位的相位調整的相位偏移量，等于通過將與其上攜帶傳輸對象信息的調制軸的相位差（在本示例的情況下為90度）加到圖4B中的"Θ - φ"獲得的相位差。如圖5Β3所示，通過相互幅度調整器8406執(zhí)行相位調整，使得接收側本地振蕩器8404的輸出信號的相位幾乎對應于調制信號SI的相位，從而獲得再現載波信號SR，并且該再現載波信號SR提供給混頻器8402。
[0258] 通過由混頻器8402將該再現載波信號SR和接收的I軸調制信號SI相乘（執(zhí)行同步檢測），恢復了 I軸基帶信號。從而，獲得沒有直流偏移分量的基帶信號。
[0259] 如果注入幅度設為大（使用強注入信號），則接收側本地振蕩器8404的注入鎖定模式不運行，但是接收側本地振蕩器8404以放大器模式操作。在該情況下，當接收側本地振蕩器8404以放大器模式工作時，相位幅度調整器8406以這樣的方式偏移參考載波信號分量的輸出信號的相位，使得與其上攜帶傳輸對象信息的調制軸的相位差被抵消。在本示例中，在I軸上攜帶傳輸對象信息，而在Q軸上攜帶參考載波信號，因此兩個軸之間的相位差為90度。
[0260] 因此，如圖5B4所示，從放大器模式中的接收側本地振蕩器8404輸出的輸出信號的Q軸參考載波信號分量的相位被偏移90度，以便與I軸調制信號的相位對應，從而獲得再現載波信號SR，并且該再現載波信號SR提供給混頻器8402。通過由混頻器8402將該再現載波信號SR與接收的I軸調制信號SI相乘（執(zhí)行同步檢測），恢復了 I軸基帶信號。從而，獲得沒有直流偏移分量的基帶信號。
[0261] 因為在參考載波信號SQ( = C〇sin(〇n+0))和調制信號SI( = a(t) cos (ω t+ θ ))之間存在90度的相位差，所以可以通過將參考載波信號SQ的相位偏移90度來抑制基帶信號的直流分量。例如，如果參考載波攜帶在Q軸上，則信號點繪制在"+l+jCo" 和"Ο+jCo"。如果只提取I軸分量，則信號點繪制在"0"和"1"。因此，獲得其中不攜帶直流分量的結果。如果在從放大器模式中的接收側本地振蕩器8404輸出的輸出信號對應于Q 軸上的參考載波信號SQ的情況執(zhí)行同步檢測，則只能獲得Q軸分量。因此，以此方式將相位偏移90度，從而允許I軸分量的實現。
[0262] 因此，作為解調系統(tǒng)的電路配置，如圖5C1所示的只執(zhí)行相位調整的電路配置和如圖5C2所示的調整相位和幅度兩者的電路配置是可能的。在調整相位和幅度兩者的情況下，可能采用其中它們在接收側本地振蕩器8404的注入側被調整的配置和其中它們在接收側本地振蕩器8404的振蕩輸出側被調整的配置的任何。此外，如圖5C3所示，注入幅度可以在接收側本地振蕩器8404的注入側調整，以便關于是否允許注入鎖定正常運行進行調整。
[0263] [在正交關系的情況下的解調處理的特定示例]
[0264] 圖6A1到6D2是用于說明當載波信號和參考載波信號具有相同頻率和正交關系的相位時的解調處理的特定示例的圖。作為接收側本地振蕩器8404,使用稍后描述的差分負電阻振蕩器電路8500。
[0265] 圖6A1不出在其自由運行振蕩中的接收側本地振蕩器8404的輸出信號的頻譜不例。從該圖中，表示接收側本地振蕩器8404以60GHz振蕩，并且還產生強的二次諧波。關于當包括I軸分量（調制信號）和Q軸分量（參考載波信號）的信號Sinj注入該狀態(tài)下的接收側本地振蕩器8404時接收側本地振蕩器8404的輸出信號Vout的行為進行了仿真。
[0266] 在圖5B2所示的電路中，Μ序列的數據信號用于I軸，并且直流分量用于Q軸，并且通過它們的每個的上轉換到60GHz頻帶獲得的信號Sinj用作到接收側本地振蕩器8404的注入信號。圖6A2示出注入信號的規(guī)范。圖6B1示出用作注入信號的基帶I、 Q信號的波形示例。圖6B2示出其頻譜示例。通過電流源，將通過該注入信號乘以比例因子獲得的電流注入到接收側本地振蕩器8404。
[0267] 圖6C1到6D2示出當包括I軸分量（調制信號）和Q軸分量（參考載波信號）的信號Sinj注入接收側本地振蕩器8404時、接收側本地振蕩器8404的輸出信號的行為。為了分析接收側本地振蕩器8404的輸出信號Vout，通過使用圖6C1所示的正交檢測電路，將輸出信號下轉換為I信號和Q信號。
[0268] 圖6C2示出當設置注入幅度使得接收側本地振蕩器8404的注入鎖定正常運行時、輸出信號Vout的頻譜示例。在該示例中，比例因子設為10~-4。圖6C3示出從通過使用圖 6C1所示的正交檢測電路的下轉換得到的、此時的I信號和Q信號的示例。
[0269] 信號注入從0. 5納秒開始，并且在大約4納秒后實現注入鎖定。如剛剛描述的，這證明如果注入信號弱，則注入鎖定正常運行，從而I軸調制信號分量獲得主要通過接收側本地振蕩器8404的帶通效果移除的鎖定范圍Λ fomax。
[0270] 通過調整由于基于Q軸參考載波信號SQ的注入鎖定獲得的振蕩輸出信號SC的相位使得該相位可以對應于I軸調制信號SI的相位，并且通過將得到的信號作為再現載波信號SR提供給混頻器8402來執(zhí)行同步檢測，獲得沒有直流偏移分量的基帶信號。
[0271] 圖6D1示出當注入幅度設為大使得接收側本地振蕩器8404的注入鎖定不能運行但是接收側本地振蕩器8404可以以放大器模式操作時、輸出信號Vout的頻譜示例。在該示例中，比例因子設為5ΧΚΓ-3。圖6D2示出從通過使用圖6C1所示的正交檢測電路的下轉換得到的、此時的I信號和Q信號的示例。
[0272] 信號注入從0.5納秒開始，并且在大約4納秒后實現注入鎖定。如果注意到輸出信號Vout的頻譜，則證明在注入鎖定模式中沒有獲得振蕩輸出信號，而是接收側本地振蕩器 8404以放大器模式操作，其中注入信號實際上照原樣輸出。證明當接收側本地振蕩器8404 以放大器模式操作時，除了基波，還生成強的二次諧波。如剛剛描述的，如果注入信號強，則注入鎖定模式沒有運行，而是接收側本地振蕩器8404以放大器模式操作，因此I軸調制信號分量和Q軸參考載波信號分量的每個實際上照原樣輸出。然而，即使在這種放大器模式中，也獲得與由傳輸側本地振蕩器8304生成的用于調制的I軸載波信號同步的Q軸參考載波信號對應的輸出信號。
[0273] 因此，通過調整對應于Q軸參考載波信號SQ的放大器模式中的輸出信號SA的相位使得該相位可以對應于I軸調制信號SI的相位，并且通過將得到的信號作為再現載波信號SR提供給混頻器8402來執(zhí)行同步檢測，獲得沒有直流偏移分量的基帶信號。因為I軸和Q軸之間的相位差為90度，所以通過將通過輸出信號SA的相位向I軸側偏移90度獲得的信號作為再現的載波信號SR提供給混頻器8402來執(zhí)行同步檢測，可以抑制基帶信號中的直流分量。
[0274] 接著，下面將進行關于當在從第一通信設備100到第二通信設備200的毫米波信號的傳輸中采用注入鎖定系統(tǒng)時、傳輸側（傳輸側信號生成單元110)和接收側（接收側信號生成單元220)的詳細示例的描述。
[0275] 〈注入鎖定系統(tǒng)：第一實施例〉
[0276] 圖7A和圖7B是用于說明根據本發(fā)明第一實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的傳輸器側的配置示例的圖。圖8是用于說明根據本發(fā)明第一實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的接收器側的配置示例的圖。第一實施例的無線傳輸系統(tǒng)1A通過圖7A和7B所示的第一實施例的傳輸側信號生成單元8110A和圖8所示的第一實施例的接收側信號生成單元8220A的組合來配置。第一實施例涉及采用這樣的系統(tǒng)的配置，在該系統(tǒng)中，在接收側執(zhí)行用于允許注入鎖定的實現的控制。
[0277] [傳輸側的配置示例]
[0278] 圖7A示出第一實施例的傳輸側信號生成單元8110A_1(對應于傳輸側信號生成單元110和210)的配置（第一示例）。圖7B示出第一實施例的傳輸側信號生成單元 8110A_2(對應于傳輸側信號生成單元110和210)的配置（第二示例）。在第一示例中給出參考標號"_1"，并且在第二示例中給出參考標號"_2"。當進行描述而不需要在第一和第二示例中區(qū)分時，省略這些參考標號。
[0279] 在并-串轉換器8114(未示出）和調制功能單元8300之間，第一實施例的傳輸側信號生成單元8110A包括編碼器8322、復用器8324和波形整形器8326。傳輸側信號生成單元8110A不必包括這些功能單元。這些功能單元在它們需要時提供。
[0280] 傳輸側信號生成單元8110A包括控制器8346以控制各個功能單元。盡管提供控制器8346不是必須的，但是該功能通常存在于最近的各種系統(tǒng)的板或CMOS芯片上。控制器8346具有用于編碼和復用的設置、波形整形的設置、調制模式的設置、振蕩頻率的設置、參考載波信號的相位和幅度的設置、放大器8117的增益和頻率特性的設置、天線的特性的設置等的功能。各條設置信息提供給對應的功能單元。
[0281] 編碼器8322基于來自控制器8346的編碼模式的設置信息，對通過并-串轉換器 8114(未示出）串行化的數據執(zhí)行如誤差校正的編碼處理。此時，編碼器8322應用作為調制對象信號處理器8301的功能的無DC編碼，如8-9轉換編碼或8-10轉換編碼，從而防止接近載波頻率的調制信號分量的存在，并且便利接收側的注入鎖定。
[0282] 復用器8324將數據轉為分組。如果接收側的注入鎖定檢測器基于與已知模式的相關檢測到注入鎖定，則復用器8324基于來自控制器8346的用于注入鎖定的分組的設置信息，周期性地插入已知的信號波形或已知的數據模式（例如，偽隨機信號：PN信號）。
[0283] 波形整形器8326基于來自控制器8346的波形整形的設置信息執(zhí)行波形整形處理，如頻率特性校正、預強調和頻帶限制。
[0284] 傳輸側信號生成單元8110A包括調制功能單元8300,其具有混頻器8302(調制器電路）和傳輸側本地振蕩器8304(傳輸側振蕩器）。此外，傳輸側信號生成單兀8110A除了調制功能單元8300外還包括參考載波信號處理器8306,其具有相位幅度調整電路8307和信號組合器8308。在該不例中，參考載波信號處理器8306將從傳輸側本地振蕩器8304輸出的載波信號自身當作參考載波信號。參考載波信號處理器8306通過相位幅度調整電路 8307調整參考載波信號的幅度和相位，并且將得到的信號提供給信號組合器8308。
[0285] 在圖7A所示的第一示例中，傳輸側本地振蕩器8304通過使用CMOS芯片上的諧振電路，生成用于CMOS芯片上的調制的載波信號。
[0286] 圖7B所示的第二示例是其中可以用作基礎的時鐘信號存在于第一通信設備100 中的配置示例。在該示例中，調制功能單元8300_2包括在傳輸側本地振蕩器8304的前一級的倍頻器8303。倍頻器8303將從時鐘信號生成器（未示出）提供的"可以用作基礎的時鐘信號"倍增，并且將倍增信號提供給傳輸側本地振蕩器8304。第二示例中的傳輸側本地振蕩器8304是同步振蕩器電路，并且生成與倍增信號同步的、用于調制的載波信號。
[0287] 混頻器8302用來自波形整形器8326的處理后的輸入信號調制由傳輸側本地振蕩器8304生成的載波信號，并將得到的信號提供給信號組合器8308。相位幅度調整電路 8307基于來自控制器8346的相位和幅度的設置信息設置要傳輸的參考載波信號的相位和幅度。
[0288] 提供信號組合器8308以在天線8136和8236每個的數目為1時，將參考載波信號與調制為毫米波信號的調制信號一起發(fā)送給接收側。如果通過不同天線傳輸由混頻器8302 生成的調制信號和由參考載波信號處理器8306生成的參考載波信號，則信號組合器8308 不是必須的。
[0289] 如果參考載波信號還與調制為毫米波信號的信號一起發(fā)送到接收側，則信號組合器8308執(zhí)行組合通過混頻器8302調制為毫米波信號的調制信號和來自相位幅度調整電路 8307的參考載波信號的處理，并且將得到的信號傳遞給放大器8117。如果只將通過混頻器 8302調制為毫米波信號的調制信號發(fā)送到接收側，則信號組合器8308不執(zhí)行組合處理，而是只將通過混頻器8302調制為毫米波信號的調制信號傳遞給放大器8117。放大器8117根據需要調整從信號組合器8308接收的毫米波信號的頻率特性和傳輸輸出的幅度，并且將得到的信號提供給天線8136。
[0290] 如從上面的描述理解的，在還將參考載波信號與調制為毫米波信號的信號一起發(fā) 送到接收側的情況下，調制系統(tǒng)和混頻器8302的電路配置也與是否使得信號組合器8308 運行有關系。依賴于調制系統(tǒng)和混頻器8302的電路配置，即使沒有信號組合器8308的運行，將參考載波信號與調制為毫米波信號的信號一起發(fā)送到接收側也是可能的。
[0291] 在幅度調制和ASK中，載波抑制系統(tǒng)的調制器電路可以積極地用作混頻器8302，并且由傳輸側本地振蕩器8304生成的參考載波信號也可以與混頻器8302的輸出一起傳輸。在該情況下，用于調制的載波信號的諧波可以用作參考載波信號，并且調制信號和參考載波信號的幅度可以相互分開地調整。具體地，在關注調制信號的幅度的情況下，在放大器 8117中執(zhí)行增益調整，并且同時也在此時調整參考載波信號的幅度。然而，只有參考載波信號的幅度可以通過相位幅度調整電路8307調整，使得可以在注入鎖定方面獲得優(yōu)選的幅度。
[0292] [接收側的配置示例]
[0293] 圖8示出第一實施例的接收側信號生成單元8220A(對應于接收側信號生成單元 120和220)的配置。第一實施例的接收側信號生成單元8220A包括控制器8446以控制各個功能單元。接收側信號生成單元8220A包括在解調功能單元8400的后一級的直流分量抑制器8407和注入鎖定檢測器8442。
[0294] 盡管提供控制器8446不是必須的，但是類似于控制器8346,在最近的各種系統(tǒng)中的板或CMOS芯片上通常存在該功能?？刂破?446具有用于放大器8224的增益和頻率特性的設置、接收的參考載波信號的相位和幅度的設置、振蕩頻率的設置、調制模式的設置、濾波和均衡的設置、編碼和復用的設置等的功能。各條設置信息提供給對應的功能單元。
[0295] 解調功能單元8400包括混頻器8402 (解調電路）、接收側本地振蕩器8408 (接收側振蕩器電路）和相位幅度調整器8406。
[0296] 在注入信號到接收側本地振蕩器8404的一側（例如，在相位幅度調整器8406的前一級）布置用于只提取參考載波信號分量的電路（帶通濾波器電路等）也將是可能的。通過采用該配置，調制信號分量和參考載波信號分量與接收的毫米波信號分離，并且只有參考載波信號分量提供給接收側本地振蕩器8404,使得便利注入鎖定。
[0297] 相位幅度調整器8406基于來自控制器8446的相位和幅度的設置信息，設置接收的參考載波信號的相位和幅度。盡管該圖示出其中相位幅度調整器8406布置在注入信號到接收側本地振蕩器8404的輸入端子的一側的配置，但是可以采用其中相位幅度調整器 8406布置在接收側本地振蕩器8404和混頻器8402之間的信號路徑上的配置，或者可替代地可以采用兩種配置。
[0298] 直流分離抑制器8407抑制從混頻器8402輸出的同步檢測信號中包括的不需要的直流分量（直流偏移分量）。例如，在還將參考載波信號與調制信號一起從傳輸側傳輸到接收側的情況下，依賴于調制信號和參考載波信號之間的相位關系，在同步檢測信號中可能出現大的直流偏移分量。直流分量抑制器8407起作用來移除該直流偏移分量。
[0299] 控制器8446包括注入鎖定調整器的功能部分，該注入鎖定調整器基于指示由注入鎖定檢測器8442檢測的注入鎖定的狀態(tài)的信息執(zhí)行鎖定調整，使得由接收側本地振蕩器8404生成的解調載波信號可以與調制載波信號鎖定。注入鎖定控制器8440由注入鎖定檢測器8442和與控制器8446中的注入鎖定調整有關的功能部分（注入鎖定調整器）配置。
[0300] 注入鎖定檢測器8442基于由混頻器8402獲取的基帶信號確定注入鎖定的狀態(tài)，并且將確定結果通知給控制器8446。盡管該圖示出其中檢測直流分量抑制器8407的輸出信號的配置，但是也可以采用其中檢測直流分量抑制器8407的輸入側的配置。
[0301] "注入鎖定的狀態(tài)"指與從接收側本地振蕩器8404輸出的輸出信號（振蕩器電路輸出）是否與傳輸側的參考載波信號鎖定有關的狀態(tài)。其中振蕩器電路輸出和傳輸側的參考載波信號相互鎖定的狀態(tài)也將表示為"實現了注入鎖定"。
[0302] 接收側信號生成單元8220A控制接收側本地振蕩器8404的自由運行振蕩頻率和到接收側本地振蕩器8404的注入信號的幅度（注入幅度）和相位（裝入相位）的至少一個，使得可以實現注入鎖定。要控制哪個因素取決于系統(tǒng)配置，并且不需要控制所有因素。
[0303] 例如，為了實現注入鎖定，控制器8446與通過注入鎖定檢測器8442的檢測結果相關聯(lián)地、經由相位幅度調整器8406控制接收側本地振蕩器8404的自由運行振蕩頻率，并且控制到接收側本地振蕩器8404的注入信號的注入幅度和注入相位。
[0304] 例如，首先，經由毫米波信號傳輸路徑9從傳輸側發(fā)送的毫米波信號（調制信號和參考載波信號）通過天線8236,并且通過放大器8224放大。部分放大的毫米波信號在其幅度和頻率通過相位幅度調整器8406調整后，注入到接收側本地振蕩器8404?；祛l器8402 通過來自接收側本地振蕩器8404的輸出信號（再現載波信號），執(zhí)行來自放大器8224的毫米波信號到基帶信號的頻率轉換。部分轉換的基帶信號輸入到注入鎖定檢測器8442,并且通過注入鎖定檢測器8442獲取用于確定接收側本地振蕩器8404是否與傳輸側的參考載波信號鎖定的信息，并將其通知給控制器8446。
[0305] 基于來自注入鎖定檢測器8442的關于"注入鎖定的狀態(tài)"的信息（稱為注入鎖定確定信息），控制器8446通過使用下面兩種技術的任一或兩者來確定是否實現了鎖定。
[0306] 1)注入鎖定檢測器8442取得恢復的波形和已知的信號波形以及已知的數據模式之間的關聯(lián)，并且采用關聯(lián)結果作為注入鎖定確定信息。當獲得強關聯(lián)時，通過控制器8446 確定實現了鎖定。
[0307] 2)注入鎖定檢測器8442監(jiān)視解調的基帶信號的直流分量，并且采用監(jiān)視結果作為注入鎖定確定信息。當直流分量穩(wěn)定時，通過控制器8446確定實現了鎖定。
[0308] 盡管這里省略了其詳細描述，但是各種技術將可用作上述技術1)和2)的機制。此夕卜，除了技術1)和2)以外的其他技術也將可能作為用于確定是否實現了鎖定的技術，并且這些技術也可用于本實施例。
[0309] 如果通過控制器8446確定沒有實現注入鎖定，則根據預定過程，控制器8446改變對接收側本地振蕩器8404的振蕩頻率的設置信息和對相位幅度調整器8406的幅度和相位的設置信息，使得傳輸側用于調制的載波信號和從接收側本地振蕩器8404輸出的信號（振蕩器電路輸出）可以相互鎖定（可以實現注入鎖定）。此后，控制器8446再次重復確定注入鎖定狀態(tài)的過程，直到實現了有利的鎖定。
[0310] 作為接收側本地振蕩器8404的正確注入鎖定和混頻器8402的頻率轉換（同步檢測）的結果獲得的基帶信號提供給濾波處理器8410。在濾波處理器8410中，除了低通濾波器8412外還提供均衡器8414。例如，均衡器8414具有均衡器（例如，波形均衡）濾波器，其將對應于降低的增益增加到接收的信號的高頻帶，以便減少碼間干擾。
[0311] 基帶信號的高頻分量被低通濾波器8412移除，并且其高頻分量通過均衡器8414 校正。
[0312] 時鐘再現器8420具有碼元同步器8422、解碼器8424和解復用器8426。解碼器 8424對應于編碼器8322,并且解復用器8426對應于復用器8324。它們的每個執(zhí)行與傳輸側的那些相反的處理。時鐘再現器8420通過碼元同步器8422執(zhí)行碼元同步，此后基于來自控制器8446的編碼模式的設置信號和復用的設置信息恢復原始輸入信號。
[0313] CMOS的微型化在將來將進一步進步，并且其操作頻率將進一步上升。為了實現更高頻帶中的小型傳輸系統(tǒng)，期望使用高載波頻率。本示例的注入鎖定系統(tǒng)可以放松關于振蕩頻率的穩(wěn)定性的要求規(guī)范，因此允許容易地使用更高的載波頻率。通過注入鎖定振蕩的接收側本地振蕩器8404需要具有這種低的質量因子，以便能夠跟隨傳輸側的頻率變化，如從表達式（A)明顯的。這對于在CMOS上形成包括諧振電路的接收側本地振蕩器8404的整體的情況是方便的。當然，具有類似于接收側本地振蕩器8404的電路配置的電路配置的振蕩器電路可以用作傳輸側本地振蕩器8304,并且可以在CMOS上形成包括諧振電路的傳輸側本地振蕩器8304的整體。
[0314] 〈注入鎖定系統(tǒng)：第二實施例〉
[0315] 圖9A和9B是用于說明根據本發(fā)明第二實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的傳輸器側的配置示例的圖。圖10A和10B是用于說明根據第二實施例的、采用注入鎖定系統(tǒng)的接收器側的配置示例的圖。
[0316] 第二實施例涉及采用這樣的系統(tǒng)的配置，在該系統(tǒng)中，通過調整傳輸側的功能單元執(zhí)行用于允許注入鎖定的實現的控制。取決于什么信息要從接收側發(fā)送到傳輸側用于通過調整傳輸側的功能單元執(zhí)行用于允許注入鎖定的實現的控制以及主要控制實體是否布置在傳輸側或接收側，第二實施例可以采用各種配置。在下面，關于各種配置中的兩種代表性示例，將只描述與第一實施例的差別。
[0317] 第二實施例（第一示例）的無線傳輸系統(tǒng)1B_1通過圖9A所示的第二實施例（第一示例）的傳輸側信號生成單元8110B_1和圖10A所示的第二實施例（第一示例）的接收側信號生成單元8220B_1的組合配置。第二實施例（第二示例）的無線傳輸系統(tǒng)川_2通過圖9B所示的第二實施例（第二示例）的傳輸側信號生成單元8110B_2和圖10B所示的第二實施例（第二示例）的接收側信號生成單元8220B_2的組合配置。
[0318] 第二實施例的第一示例涉及這樣的配置，其中注入鎖定確定信息發(fā)送到傳輸側，并且主要控制實體布置在傳輸側。具體地，接收側信號生成單元8220B_1中的控制器 8446將通過注入鎖定檢測器8422獲取的注入鎖定確定信息發(fā)送給傳輸側信號生成單元 8110B_1中的控制器8346?？刂破?446只介入注入鎖定確定信息到傳輸側的傳輸，并且不用作實際情況中的主要控制實體。注入鎖定檢測器8442可以將注入鎖定確定信息直接發(fā) 送給傳輸側信號生成單元8110B_1中的控制器8346,而不用控制器8446的介入。
[0319] 控制器8346包括注入鎖定調整器的功能部分，該注入鎖定調整器基于指示由接收側的注入鎖定檢測器8442檢測的注入鎖定的狀態(tài)的信息執(zhí)行鎖定調整，使得由接收側本地振蕩器8404生成的解調載波信號可以與調制載波信號鎖定。類似于注入鎖定控制器 8440的注入鎖定控制器由注入鎖定檢測器8442和與控制器8346中的注入鎖定調整有關的功能部分（注入鎖定調整器）配置。
[0320] 控制器8346控制傳輸側本地振蕩器8304的自由運行振蕩頻率和毫米波信號的傳輸幅度（傳輸功率），使得可以實現注入鎖定。類似于用于控制器8446的技術的技術可用用作用于確定是否實現鎖定的技術。
[0321] 如果通過控制器8346確定沒有實現注入鎖定，則根據預定過程，控制器8346改變對傳輸側本地振蕩器8304的振蕩頻率的設置信息和對相位幅度調整電路8307的幅度和相位的設置信息，并且改變對放大器8117的增益的設置信息。如果采用幅度調制或ASK系統(tǒng)，則毫米波信號中包括的載波信號的非調制分量的幅度可以通過控制調制指數來調整。此后，控制器8346重復確定注入鎖定狀態(tài)的過程，直到實現有利的鎖定。
[0322] 第二實施例的第二示例涉及這樣的配置，其中主要控制實體布置在接收側，并且通過發(fā)送控制命令到傳輸側來從接收側控制傳輸側。具體地，控制器8446基于通過注入鎖定檢測器8442獲取的注入鎖定確定信息，確定是否實現了鎖定。如果確定沒有實現注入鎖定，則控制器8446發(fā)送用于控制調制功能單元8300和放大器8117的控制命令到傳輸側。也就是說，控制器8446直接控制調制功能單元8300和放大器8117。換句話說，控制器8346 沒有執(zhí)行用于改變涉及注入鎖定的各條設置信息的控制，盡管它執(zhí)行了用于調制功能單元 8300的參考載波信號的相位和幅度以及振蕩頻率的初始設置，并且執(zhí)行了放大器8117的增益的初始設置。
[0323] 如果通過控制器8446確定沒有實現注入鎖定，則根據預定過程，控制器8446改變傳輸側本地振蕩器8304的振蕩頻率的設置信息和相位幅度調整電路8307的相位和幅度的設置信息，并且改變放大器8117的增益的設置信息，類似于第一示例的控制器8346。如果采用幅度調制或ASK系統(tǒng)，則毫米波信號中包括的載波信號的非調制分量的幅度可以通過控制調制指數來調整。此后，控制器8446重復確定注入鎖定狀態(tài)的過程，直到實現有利的鎖定。
[0324] 〈振蕩器電路的配置示例〉
[0325] 圖11A到11E是用于說明用作傳輸側本地振蕩器8304和接收側本地振蕩器8404 的振蕩器電路的配置示例的圖。圖11A示出振蕩器電路的電路配置示例。圖11B示出CMOS 上的電感器電路的布局模式示例。圖11C到11E是用于說明CMOS上的電感器電路的布局模式示例的細節(jié)的圖。
[0326] 這里示出的振蕩器電路是具有由一般的電感器和電容器構成的諧振電路（LC共振電路）的差分負電阻振蕩器電路8500,并且包括諧振電路的所有構成元件（振蕩元件）形成在同一半導體基底（娃基底）上。
[0327] 差分負電阻振蕩器電路8500包括電流源8510、由一對交叉耦合的差分晶體管（晶體管8522_1和8522_2)形成的負電阻電路8520、以及由LC電路（電感器電路8532和電容器電路8534)形成的諧振電路8530。
[0328] 晶體管8522_1和8522_2的各個源極共同連接到電流源8510的輸出端。晶體管8522_1的柵極連接到晶體管8522_2的漏極，并且晶體管8522_2的柵極連接到晶體管 8522_1的漏極，使得形成交叉耦合的配置。
[0329] 電感器電路8532連接在晶體管8522j和8522_2的各個漏極和電源Vdd之間。
[0330] 電感器電路8532由晶體管8522_1側的電感組件8532L_1和電阻組件8532R_1的串聯(lián)電路和晶體管8522_2側的電感組件8532L_2和電阻組件8532R_2的串聯(lián)電路表示。電容器電路8534連接在晶體管8522_1和8522_2的漏極之間。電感組件8532L是通過繞組產生的感應組件，并且電阻組件8532R等效于其損失（串聯(lián)電阻元件）。
[0331] 電感器電路8532布置在隔離層上，該隔離層隔離與其上形成傳輸側信號生成單元8110、接收側信號生成單元8220等的CMOS的芯片相同的芯片上的振蕩元件，如電流源 8510、負電阻電路8520和電容器電路8534。也就是說，包括諧振電路8530的差分負電阻振蕩器電路8500的整體與傳輸側信號生成單元8110和接收側信號生成單元8220集成到一個芯片。
[0332] 電容器電路8534由晶體管8522_1側的電容器組件8534C_1和電導組件8534R_1 的并聯(lián)電路以及晶體管8522_2側的電容器組件8534C_2和電導組件8534R_2的并聯(lián)電路表示。電容器組件8534C例如是利用通過跨越二極管施加反向偏置電壓在各端子之間生成的電容性組件的元件，并且變容二極管（可變電容二極管、變容二極管）等用作電容器組件 8534C。電導組件8534R是變容二極管的損失組件。
[0333] 負電阻電路8520和諧振電路8530(電感器電路8532和電容器電路8534)之間的連接節(jié)點a和b用作差分負電阻振蕩器電路8500的信號輸出端子，并且通過差分信號連接到混頻器8402。此外，連接節(jié)點a和b還用作注入信號的輸入端子。經由電流源進行注入信號到連接節(jié)點a和b的輸入。
[0334] 如果注入信號的中心頻率與調制信號的載波頻率相同，則連接節(jié)點a和b的輸出信號用作到混頻器8402的再現載波信號（經由相位幅度調整器8406,依賴于配置）。如果用于調制的載波信號的第N次諧波用作參考載波信號，則通過將連接節(jié)點a和b的輸出信號頻率劃分為1/N獲得的信號用作到混頻器8402的再現載波信號（經由相位幅度調整器 8406,依賴于配置）。
[0335] 在差分負電阻振蕩器電路8500中，晶體管8522_1和8522_2交替導通和截止，從而使得由電流源8510限制的電流流到漏極側。因為諧振電路8510 (共振電路）提供在漏極偵牝所以差分負電阻振蕩器電路8500以由諧振電路8530中包括的電感器電路8532和電容器電路8534的元件常數限定的共振頻率執(zhí)行自由運行振蕩，即使沒有對其提供注入信號。例如，差分負電阻振蕩器電路8500的自由運行振蕩頻率可以通過調整電容器電路8534中包括的變容二極管的反向偏置電壓來調整。
[0336] 在圖11B所示的電感器電路8532的布局模式示例中，通過金屬層模式，在在多層中以螺旋方式形成具有基本上為八角形形狀的線環(huán)模式，從而形成一對其圈數為η的基本上圓形的線圈。例如，如果電源Vdd側和連接節(jié)點a和b側跨越該圓形布置在相對側，則通過2n層獲得其圈數為η的線圈。圓形線圈8550之一由電感組件8532L_1和電阻組件 8532R_1的串聯(lián)電路表示，并且另一個由電感組件8532L_2和電阻組件8532R_2的串聯(lián)電路表不。
[0337] 該圖示出η = 1.5的情況。在用于形成線圈8550的線層中，其中布置電源Vdd 的引出模式（lead-out pattern)的層被當作最頂層（例如，第九線層），并且其中布置連接節(jié)點a和b的引出模式的層被當作最底層（例如，第七線層）。此外，還使用這些層之間的一層（例如，第八線層）。從而，形成1. 5圈線圈8550_1 (電感組件8532L_1和電阻兀件 8532R_1的串聯(lián)電路）和1. 5圈線圈8550_2(電感組件8532L_2和電阻元件8532R_2的串聯(lián)電路）。
[0338] 如圖11B所示，整體上線圈8550_1和8550_2處于雙螺旋狀態(tài)（通過組合外部線環(huán)模式和內部線環(huán)模式獲得的狀態(tài)）。具體地，如下進行晶體管8522_1側的線圈8550_1 的螺旋。螺旋線從第九線層中的電源引出模式開始，并且通過第九線層中的外部線環(huán)模式8552_91逆時針地圍繞圓連續(xù)地行進一半，以經由觸孔8554引線到第八線層（圖11C)。然后，螺旋線通過第八線層中的內部線環(huán)模式8552_82逆時針地圍繞圓行進一半，以經由觸孔8555引線到第七線層（圖11D)。然后，螺旋線通過第七線層中的外部線環(huán)模式 8552_71(在線環(huán)模式8552_91下面形成）逆時針地圍繞圓行進一半，以引線到連接節(jié)點 a (圖 11E)。
[0339] 如下進行晶體管8522_2側的線圈8550_2的螺旋。螺旋線從第九線層中的電源引出模式開始，并且通過第九線層中的外部線環(huán)模式8552_92逆時針地圍繞圓連續(xù)地行進一半，以經由觸孔8556引線到第八線層（圖11C)。然后，螺旋線通過第八線層中的內部線環(huán) 模式8552_81逆時針地圍繞圓行進一半，以經由觸孔8555引線到第七線層（圖11D)。然后，螺旋線通過第七線層中的外部線環(huán)模式8552_72 (在線環(huán)模式8552_92下面形成）逆時針地圍繞圓行進一半，以引線到連接節(jié)點b (圖11E)。
[0340] 如果磁導率定義為μ，圈數定義n，并且半徑定義為r，則圓形線圈的電感組件 8532L_1 和 8532L_2 的電感值 L 可以近似為"μ .(^2) ·γ"，如 Thomas Lee 的"The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits"（特別是"4.5.1SPIRAL INDUCTORS"，第 136到137頁），ISBN 0-521-83539-9 (以下稱為參考文獻F)所示。
[0341] 串聯(lián)連接到圖11A和11B所示的電感組件8532L_1和8532L_2的電阻組件8532R_1 和8532R_2的電阻值R極大地取決于圖11C到11E所示的圓形線圈（金屬層模式）的線寬 W。因為線的電阻值R基本上與線寬成反比，所以線寬W需要設為大，以使得電感器具有高品質因子。
[0342] 當構造其品質因子高（即，電阻組件8532R_1和8532R_2的電阻值R?。┑碾姼?器以使得載波具有高穩(wěn)定性時，線寬W大，并且可以以相同半徑r提供的圈數η小。相反，如果可以允許大的電阻值R，則相同的電感值L可以通過設置線寬W小而具有小尺寸（半徑 r)的電感器來實現?；谧⑷腈i定的方法通過接收側具有低品質因子的小電路，利用放松穩(wěn)定性有效地解調由載波傳輸的信號。
[0343] 為什么可以使用"小電路"的原因不僅是因為品質因子可以低，而且因為由于毫米波波段的使用，載波頻率可以高達幾十GHz，因此用于實現期望的阻抗的電容器電路8534 的電容值C和電感器電流8532的電感值L可以與頻率成比例地減少。此外，可以使用"小電路"的因素還包括這樣的事實，即，在通過使用電感器和電容器構造用于共振的諧振電路 8530的情況下，如果增加頻率，則諧振電路8530可以利用更小的電感值和電容值實現。
[0344] 由于上述原因，包括諧振電路8530的所有振蕩元件可以通過使用上述差分負電阻振蕩器電路8500作為傳輸側本地振蕩器8304和接收側本地振蕩器8404形成在具有 CMOS配置的半導體芯片上。可以形成傳輸側本地振蕩器8304和接收側本地振蕩器8404而不用在半導體芯片外提供諧振電路。實現了具有內置諧振電路的單芯片振蕩器電路（半導體集成電路（1C))。
[0345] 傳輸側本地振蕩器8304可以與包括混頻器8302的傳輸側信號生成單元110和 210中的其他傳輸側功能單元集成到一個芯片，并且可以提供為用于傳輸的無線通信設備 (半導體集成電路）。接收側本地振蕩器8404可以與包括混頻器8402的接收側信號生成單元120和220中的其他接收側功能單元集成到一個芯片，并且可以提供為用于接收的無線通信設備（半導體集成電路）。此外，這些用于傳輸和接收的無線通信設備（半導體集成電路）還可以相互集成到一個芯片中，并且可以提供為用于雙向通信的無線通信設備（半導體集成電路）。實現了具有內置諧振電路的單芯片通信電路（1C)。
[0346] 〈多信道傳輸和注入鎖定之間的關系〉
[0347] 圖12A到12D是用于說明多信道傳輸和注入鎖定之間的關系的圖。如圖12A所示，對于多信道傳輸，不同的載波頻率被不同對的通信傳輸器和接收器使用。也就是說，通過頻分復用實現多信道傳輸。通過使用不同的載波頻率，還可以容易地實現全雙工雙向傳輸，并且實現其中多個半導體芯片（即，傳輸側信號生成單元110和接收側信號生成單元120)在成像設備的外殼內相互獨立地通信的情況也是可能的。
[0348] 例如，下面將考慮這樣的情況，其中兩對傳輸器和接收器同時執(zhí)行獨立的傳輸，如圖12B到12D所示。如果如圖12B所示采用平方檢測系統(tǒng)，則接收側用于頻率選擇的代替濾波器（BPF)對于通過也在上面描述的頻分復用系統(tǒng)的多信道傳輸是必須的。不容易實現具有小尺寸的銳帶通濾波器，并且改變選擇的頻率必須可變帶通濾波器。因為傳輸受傳輸側暫時變化頻率分量（頻率變化分量△)影響，所以調制系統(tǒng)限于允許忽略頻率變化分量 Λ的影響的調制系統(tǒng)（例如00K)，并且還難以使得調制信號正交以增強數據傳輸速率。
[0349] 如果為了尺寸減少在接收側不提供用于載波同步的PLL，則在下轉換到中頻（IF) 后執(zhí)行平方檢測將是可能的，例如如圖12C所示。在該情況下，通過增加用于頻率轉換到足夠高IF的塊，可以選擇要接收的信號而不用帶通濾波器。然而，電路相應地變得更復雜。傳輸不僅受傳輸側的頻率變化分量△的影響，而且受接收側下轉換中暫時變化頻率分量（頻率變化分量△)影響。因此，調制系統(tǒng)限于其中提取幅度信息使得可以忽略頻率變化分量 Λ的影響調制系統(tǒng)（例如，ASK或00K)。
[0350] 相反，如果如圖12D所示采用注入鎖定系統(tǒng)，則傳輸側本地振蕩器8304和接收側本地振蕩器8404相互完全鎖定，因此可以容易地實現各種調制系統(tǒng)。用于同步的PLL也不是必須的，并且電路規(guī)模也可以小，并且接收頻率的選擇也更容易。此外，毫米波波動的振蕩器電路可以通過使用諧振電路實現，該諧振電路的時間常數與低頻比更小，因此注入鎖定要求的時間與低頻比也更短。因此，該系統(tǒng)適于高速傳輸。如剛剛描述的，通過采用注入鎖定系統(tǒng)，傳輸速度可以容易地增加，并且輸入/輸出端子數與通過普通基帶信號的芯片間傳輸相比可以減少。還可以在芯片上形成用于毫米波的小天線，并且還可以為從芯片的信號提取的方式給出非常大的靈活性。此外，因為傳輸側的頻率變化分量Λ通過注入鎖定被抵消，所以允許各種調制系統(tǒng)，如相位調制（例如，正交調制）。
[0351] 即使在實現通過頻分復用的多信道傳輸時，接收側也可以通過再現與用于傳輸側的調制的載波信號鎖定的信號并通過同步檢測執(zhí)行頻率轉換，恢復傳輸信號而不受載波信號的頻率變化△的影響。如圖12D所示，用作頻率選擇濾波器的帶通濾波器不必布置在頻率轉換電路（下轉換器）的前一級。
[0352] 〈傳輸路徑結構〉
[0353] [第一示例]
[0354] 圖13A1到13A5是用于說明各實施例的無線傳輸路徑結構的第一示例的圖。第一示例的傳輸路徑結構是這樣的應用示例，其中在一件電子裝置的外殼內通過毫米波執(zhí)行信號傳輸。在該應用示例中，包括固態(tài)成像設備的成像設備用作電子裝置。
[0355] 該成像設備具有這樣的系統(tǒng)配置，其中第一通信設備100安裝在其上安裝控制電路、圖像處理電路等的主板上，并且第二通信設備200安裝在其上安裝固體成像設備的成像板上。在圖13A1到13A5中，示出了成像設備500示意性剖面圖，其中關注各板之間的信號傳輸，并且相應地省略了與毫米波信號傳輸沒有關系的部件的圖形表示。
[0356] 在成像設備500的外殼590中，布置成像板502和主板602。固態(tài)成像設備505布置在成像板502上。例如，固態(tài)成像設備505是電荷耦合器件（CCD)，并且其驅動部分（水平驅動器和垂直驅動器）也安裝在成像板502上。可替代地，固態(tài)成像設備505是互補金屬氧化物半導體（CMOS)傳感器。
[0357] 第一通信設備100 (半導體芯片103)安裝在用于執(zhí)行與成像板502的信號傳輸的主板602上，在成像板502上安裝固態(tài)成像設備505。第二通信設備200 (半導體芯片203) 安裝在成像板502上。如上所述，在半導體芯片103和203中，提供信號生成單元107和 207以及傳輸路徑耦合器108和208。
[0358] 盡管圖中未示出，固態(tài)成像設備505和成像驅動器安裝在成像板502上。盡管圖中未示出，圖像處理器引擎安裝在主板602上。操作單元和各種傳感器（未示出）連接到主板602。主板602可以經由外部接口（未示出）連接到個人計算機和外圍設備（如打印機）。在操作單元中，例如提供電源開關、設置轉盤、推動轉盤（jog dial)、確定開關、變焦開關、釋放開關等。
[0359] 固態(tài)成像設備505和成像驅動器等效于無線傳輸系統(tǒng)1中的LSI功能單元204的應用功能部分。信號生成單元207和傳輸路徑耦合器208可以容納在不同于固態(tài)成像設備 505的半導體芯片的半導體芯片203中，或者可以與固態(tài)成像設備505和成像驅動器集成地構造。如果它們提供為分開的單元，則這些單元和固態(tài)成像設備505之間（例如，各半導體芯片之間）的信號傳輸將可能涉及歸因于通過電線的信號傳輸的問題。因此，優(yōu)選集成地構造這些單元。該應用示例基于這樣的假設，即這些單元在不同于固態(tài)成像設備505和成像驅動器的半導體芯片的半導體芯片203中。天線236可以布置為芯片外的貼片天線 (patch antenna)，或者可以形成為芯片內的反F天線。在毫米波通信中，因為毫米波的波長短至幾毫米，所以天線也具有幾平方毫米量級的小尺寸，并且即使在小的地方中，如成像設備500中的區(qū)域中，可以容易地設置貼片天線。
[0360] 圖像處理引擎等效于無線傳輸系統(tǒng)1中的LSI功能單元104的應用功能部分。用于處理由固態(tài)成像設備505獲得的成像信號的圖像處理器容納在圖像處理引擎中。信號生成單元107和傳輸路徑耦合器108可以容納在不同于圖像處理引擎的半導體芯片的半導體芯片103中，或者可以與圖像處理引擎集成構造。如果它們作為分開的單元提供，則這些單元和圖像處理引擎之間（各半導體芯片之間）的信號傳輸將可能涉及歸因于通過電線的信號傳輸的問題。因此，優(yōu)選集成地構造這些單元。該應用示例基于這樣的假設，即這些單元在不同于圖像處理引擎的半導體芯片的半導體芯片103中。天線136可以布置為芯片外的貼片天線，或者可以形成為芯片內的反F天線。
[0361] 除了圖像處理器外，圖像處理引擎中還可以容納控制電路（如包括中央處理單元 (CPU)、存儲器單元（工作存儲器、程序ROM等）等的相機控制器）、控制信號生成單元等。相機控制器將程序ROM中存儲的程序讀出到工作存儲器中，并且根據程序控制圖像設備500 中的各個單元。
[0362] 相機控制器基于來自操作單元的各個開關的信號控制成像設備500的整體，并且通過控制電源單元將電力提供給各個單元。此外，相機控制器經由外部接口執(zhí)行與外圍裝置的通信，如圖像數據的傳送。
[0363] 相機控制器執(zhí)行與拍攝有關的順序控制。例如，相機控制器經由同步信號生成單元和成像驅動器控制固態(tài)成像設備505的成像操作。同步信號生成單元生成信號處理必須的基本同步信號。成像驅動器接收由同步信號生成單元生成的同步信號和來自相機控制器的控制信號，以生成用于驅動固態(tài)成像設備505的詳細定時信號。
[0364] 從驅動固態(tài)成像設備505發(fā)送到圖像處理引擎的圖像信號（成像信號）可以是模擬信號或數字信號。在數字信號的情況下，如果驅動固態(tài)成像設備505不包括AD轉換器，則不管它是C⑶或CMOS，都將AD轉換器安裝在成像基底502上。
[0365] 除了驅動固態(tài)成像設備505外，信號生成單元207和傳輸路徑耦合器208也安裝在成像板502上，以實現無線傳輸系統(tǒng)1。類似地，信號生成單元107和傳輸路徑耦合器108 安裝在主板602上以實現無線傳輸系統(tǒng)1。成像板502上的傳輸路徑耦合器208和主板602 上的傳輸路徑耦合器108通過毫米波信號傳輸路徑9相互耦合。從而，在成像板502上的傳輸路徑耦合器208和主板602上的傳輸路徑耦合器108之間執(zhí)行毫米波波段中的雙向信號傳輸。
[0366] 如果單向傳輸足夠，則信號生成單元107和傳輸路徑耦合器108布置在傳輸側，并且信號生成單元208和傳輸路徑耦合器208布置在接收側。例如，在只傳輸通過驅動固態(tài) 成像設備505獲取的成像信號的情況下，成像板502用作傳輸側并且主板602用作接收側。在只傳輸用于控制驅動固態(tài)成像設備505的信號（例如，高速主時鐘信號、控制信號、同步信號）的情況下，主板602用作傳輸側并且成像板502用作接收側。
[0367] 由于兩個天線136和236之間的毫米波通信，通過驅動固態(tài)成像設備505獲取的圖像信號攜帶在毫米波上，并且經由天線136和236之間的毫米波傳輸路徑9傳輸給主板 602。用于控制固態(tài)成像設備505的各種控制信號攜帶在毫米波上，并且經由天線136和 236之間的毫米波傳輸路徑9傳輸給主板602。
[0368] 毫米波信號傳輸路徑9可以具有其中布置天線136和236以便相互相對的形式以及其中布置天線136和236以便沿著板的平面方向相互偏移的形式的任一。在其中布置天線136和236以便相互相對的形式中，例如使用貼片天線，其在垂直板的方向上具有方向性。在布置天線136和236以便沿著板的平面方向相互偏移的形式中，例如使用雙極天線、 Yagi-Uda天線或反F天線，其在板的平面方向上具有方向性。
[0369] 每個毫米波信號傳輸路徑9可以是如圖13A所示的自由空間傳輸路徑9B。然而，優(yōu) 選毫米波信號傳輸路徑9是如圖13A2和13A3所示的那些的介電傳輸路徑9A或如圖13A4 和13A5所示的那些的空心波導路徑9L。
[0370] 如果采用自由空間傳輸路徑9B并且相互接近地提供多個信道的毫米波信號傳輸路徑9,則優(yōu)選在各信道之間布置禁止電波傳播的結構（毫米波阻斷材料MY)，以便抑制各個信道的各對天線之間的干擾。毫米波阻斷材料MY可以布置在主板602和成像板502的任一上，或者可以布置在它們兩者上。是否布置毫米波阻斷材料MY可以取決于信道之間的空間距離和干擾度來決定。因為干擾度也與傳輸功率有關，所以通過綜合考慮空間距離、傳輸功率和干擾度來做出決定。
[0371] 為了提供介電傳輸路徑9A，例如通過軟的（柔性的）電介質材料（如圖1A所示的有機硅樹脂）來將天線136和236互聯(lián)將是可能的。介電傳輸路徑9A可以被阻斷材料 (例如，電導體）圍繞。為了利用電介質材料的柔性，優(yōu)選阻斷材料也具有柔性。盡管各天線通過介電傳輸路徑9A連接，但是介電傳輸路徑9A可以如電線一樣行進，因為其材料是軟的。
[0372] 作為介電傳輸路徑9A的另一示例，如圖13A所示，介電傳輸路徑9A可以固定在主板602上的天線136上，并且成像板502上的天線236可以布置在與介電傳輸路徑9A接觸的位置。相反，介電傳輸路徑9A可以固定在成像板502上。
[0373] 作為空心波導路徑9L，使用由阻斷材料圍繞并在內部具有空心的結構。例如，如圖 13A4所示，使用由作為阻斷材料的一個示例的電導體MZ圍繞并在內部具有空心的結構。例如，電導體MZ的外罩以圍繞天線136的方式附接在主板602上。成像板502上的天線236 的運動中心布置在與天線136相對的位置。因為電導體MZ的內部是空心的，所以不需要使用電介質材料，并且毫米波信號傳輸路徑9可以以低成本簡單地形成。
[0374] 電導體MZ的外罩可以提供在主板602或成像板502上。在任一情況下，在電導體 MZ的外罩和成像板502或主板602之間的距離L(從電導體MZ的端部到相對板的間隙的長度）設為遠遠小于毫米波的波長的值。阻斷材料（外罩：電導體MZ)的大小和形狀設為這樣的大小和平面形狀，使得天線136和236的相對范圍（opposition range)存在于外罩 (電導體MZ)內。只要該條件滿足，電導體MZ的平面形狀可以是任何形狀，如圓形、三角形或矩形。
[0375] 空心波導路徑9L不限于通過在板上由電導體MZ形成外罩而獲得的空心波導路徑。例如，如圖13A5所示，可以通過在具有相對大的厚度的板中提供通孔或不通孔并利用孔的壁作為外罩，獲得空心波導路徑。在該情況下，板用作阻斷材料?？卓梢蕴峁┰诔上癜?502和主板602的任一中，或者可以提供在它們兩者中?？椎膫缺诳梢杂呻妼w覆蓋或者不覆蓋。在后者情況下，由于板和空氣之間的相對介電常數的比率，毫米波被反射以在孔中密集分發(fā)。如果板被孔完全穿透，則天線136和236布置（附接）在半導體芯片103和203 的背面。如果板沒有被孔完全穿透而是孔的形成在中間停止（形成不通孔），則天線136和 236提供在孔的底部。
[0376] 孔的部分的大小和形狀設為這樣的大小和平面形狀，使得天線136和236的相對范圍存在于用作外罩的板側壁內。只要滿足該條件，孔的剖面形狀可以是任何形狀，如圓形、三角形或矩形。
[0377] 當第一通信設備100和第二通信設備200布置在一件電子裝置（在該示例中為成像設備500)中并在它們之間執(zhí)行毫米波信號傳輸時，如果采用自由空間傳輸路徑9B作為毫米波信號傳輸路徑9,則擔心外殼中部件的反射的影響。具體地，如果采用注入鎖定系統(tǒng)，則與不采用該系統(tǒng)的情況相比，傳輸功率通常要高，因此預期歸因于反射的干擾和多路徑將變得嚴重。相反，如果采用具有毫米波限定結構（波導路徑結構）的毫米波信號傳輸路徑9 (如介電傳輸路徑9A或空心波導路徑9L)，則傳輸不受外殼中部件的反射的影響。此夕卜，因為從一個天線136發(fā)出的毫米波信號可以限定在毫米波信號傳輸路徑9中并且傳輸到另一天線236,所以發(fā)出的電波的浪費小，因此即使在采用注入鎖定系統(tǒng)時，傳輸功率也可以設為低。
[0378] [第二示例]
[0379] 圖13B1到13B3是用于說明各實施例的無線傳輸路徑結構的第二示例的圖。第二示例的傳輸路徑結構時這樣的應用示例，其中在多件電子裝置相互集成的狀態(tài)下，通過毫米波在各件電子裝置之間執(zhí)行信號傳輸。例如，該第二示例是當一件電子裝置安裝在另一件電子裝置上（例如，在主體側）時在兩件電子裝置之間的信號傳輸的應用。
[0380] 例如，存在這樣的系統(tǒng)，其中允許以所謂的1C卡和存儲卡為代表的卡型信息處理設備（可拆卸地）安裝在主體側的電子裝置中，在該卡型信息處理設備中，并入中央處理單元（CPU)、非易失性存儲設備（例如，閃存）等。以下，作為一件（第一）電子裝置的一個示例的卡型信息處理設備也將稱為"卡設備"。以下，主體側的另一件（第二）電子裝置也將簡稱為電子裝置。
[0381] 電子裝置101A和存儲卡201A之間的插槽結構4A是用于允許存儲卡201A附接到電子裝置101A以及從電子裝置101A拆卸的結構，并且具有用于電子裝置101A和存儲卡 201A的固定器的功能。
[0382] 如圖13B2所示，插槽結構4A具有這樣的配置，以便允許存儲卡201A(其外殼290) 經由開口 192插入電子裝置101A的外殼190中以及從外殼190移除、并且固定到外殼190。板102利用支持器191的介入，附接到開口 192 (在外部）的相對側的外殼190的一個表面。
[0383] 接收側的連接器提供在與插槽4A中的存儲卡201A的端子接觸的位置。連接器端子（連接器管腳）對于由毫米波傳輸替代的信號不是必須的。
[0384] 在電子裝置101A(插槽結構4A)中提供用于由毫米波傳輸替代的信號的連接器端子也將是可能的。在該情況下，如果插入插槽結構4A中的存儲卡201A是對其沒有應用第二示例的毫米波傳輸路徑結構的現有卡，則可以利用現有的技術通過電線執(zhí)行信號傳輸。
[0385] 電子裝置101A和存儲卡201A具有凹凸形狀配置作為裝配結構。在該示例中，如圖 13B2所示，在電子裝置101A的外殼190中提供具有圓柱形形狀的凸形配置198A (突出）。此夕卜，如圖13B1所示，在存儲卡201A的外殼290中提供具有圓柱形形狀的凹形配置298A(凹坑）。也就是說，如圖13B3所示，在外殼190中，當存儲卡201A插入外殼190中時，圖形配置198A提供在對應于凹形配置298A的位置的部分。
[0386] 基于該配置，當存儲卡201A安裝在插槽結構4A中時，存儲卡201A的固定和對準同時執(zhí)行。凹形和凸形的大小設為這樣的大小，使得即使當凹形和凸形之間的裝配涉及齒隙時，天線136和236也從不脫離阻斷材料（外罩：導體144)。凹凸形配置的平面形狀是如圖所示的圓形不是必須的，但是平面形狀可以是任何形狀，如三角形或矩形。
[0387] 例如，存儲卡201A的結構示例（平面透視圖和截面透視圖）如圖13B1所示。存儲卡201A具有板202的一個表面上的半導體芯片203,其包括信號生成單元207 (毫米波信號轉換器）。半導體芯片203提供有毫米波傳輸/接收端子232,用于與毫米波信號傳輸路徑9耦合。在板202的一個表面上，形成通過板模式連接到毫米波傳輸/接收端子232和天線236 (在圖中為貼片天線）的毫米波傳輸路徑234。傳輸路徑耦合器208由毫米波傳輸 /接收端子232、毫米波傳輸路徑234和天線236配置。
[0388] 貼片天線在普通方向上不具有形狀方向性。因此，只要有些大的區(qū)域確保為天線 136和236之間的重疊部分的區(qū)域，即使在天線136和236布置的有一些偏離時，對天線136 和236的接收靈敏度也沒有影響。在毫米波通信中，因為毫米波的波長短至幾毫米，所以天線也具有幾平方毫米量級的小尺寸，并且即使在小的地方，如在小的存儲卡201A的區(qū)域中，也可以容易地設置貼片天線。
[0389] 如果天線136和236形成在半導體芯片103和203中，則要求更小的天線，如反F 天線。反F天線是非定向的。換句話說，它部件在板的厚度（垂直于板）方向上，而且在板的平面方向上具有方向性。因此，優(yōu)選通過進行改進（如為用于與毫米波信號傳輸路徑9 耦合的傳輸路徑耦合器108和208提供反射板）來增強傳輸效率。
[0390] 外殼290用作保護板202的蓋子，并且凹形配置298A的至少一部分由包含介電材料的介電樹脂構成，該介電材料具有這樣的相對介電常數以便允許毫米波傳輸。作為凹形配置298A的介電材料，例如，使用由丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂或環(huán)氧樹脂構成的部件。外殼 290的凹形配置298A的至少一部分的介電材料還用作毫米波介電傳輸路徑。
[0391] 在外殼290中，凹形配置298A形成在與天線236相同的表面上。凹形配置298A 將存儲卡201A固定到插槽結構4A，并且執(zhí)行對準，用于利用插槽結構4A中包括的毫米波信號傳輸路徑9的毫米波傳輸的耦合。
[0392] 沿著板202的一側，在外殼290上的預定位置提供用于通過外殼290上的預定地方連接到電子裝置101A的連接端子280 (信號管腳）。在第一實施例的情況下，存儲卡201A 部分具有用于低速、小容量信號和電源的現有端子結構。因為時鐘信號和多個數據信號被當作通過毫米波的信號傳輸的對象，所以用于這些信號的端子被移除，如圖中的點線所示。
[0393] 在圖13B2中示出電子裝置101A的結構示例（平面透視圖和剖面透視圖）。電子裝置101A具有板102的一個表面上（在開口 192側）的半導體芯片103,其包括信號生成單元107 (毫米波信號轉換器）。半導體芯片203提供有毫米波傳輸/接收端子132,用于與毫米波信號傳輸路徑9耦合。在板102的一個表面上，形成通過板模式連接到毫米波傳輸/接收端子132和天線136 (在圖中為貼片天線）的毫米波傳輸路徑134。傳輸路徑耦合器108由毫米波傳輸/接收端子132、毫米波傳輸路徑134和天線136配置。
[0394] 在外殼190中，存儲卡201A插入和移除的開口 192形成為插槽結構4A。
[0395] 在外殼190中形成凸形配置198A，使得具有毫米波限定結構（波導路徑結構）的毫米波信號傳輸路徑9可以形成在當存儲卡201A插入開口 192時對應于凹形配置298A的位置的部分。在本示例中，形成凸形配置198A，以便通過在具有圓柱形形狀的導體144中形成其內部填有介電材料的介電波導管142用作介電傳輸路徑9A。凸形配置198A固定布置，使得介電波導管142的中心對應于傳輸路徑耦合器108的天線136。作為凹形和凸形之間的裝配結構，提供介電波導管142作為用于加強天線136和236之間的耦合的結構。
[0396] 提供介電波導管142不是必須的。毫米波信號傳輸路徑9可以由外殼190和290 的介電材料自身形成。此外，介電傳輸路徑9A可以用空心波導路徑9L代替，該空心波導路徑9L被阻斷材料圍繞并在內部具有空心。例如，通過形成其內部為空的（空心）狀態(tài)的圓柱形導體144來提供空心波導路徑9L。同樣利用具有這種結構的空心波導路徑9L，毫米波通過具有外罩功能的導體144限定在空心波導路徑9L中，這提供毫米波的傳輸損失小并且毫米波可以有效傳輸、抑制了毫米波的外部輻射以及便利EMC對抗的優(yōu)點。
[0397] 確定介電波導管142的參數（如直徑、長度和材料）以便允許毫米波的有效傳輸。優(yōu)選材料是介電材料（如由上述丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚酰胺樹脂或氰基丙烯酸酯樹脂構成的材料），其相對介電常數大約為2到10 (優(yōu)選3到6)，并且其介電損失因數大約為〇. 00001到〇. 01 (優(yōu)選〇. 00001到〇. 〇〇1)。通過將毫米波信號限定在介電傳輸路徑9A中，傳輸效率可以提高，并且可以執(zhí)行通過毫米波的信號傳輸而沒有不方便。在一些情況下，通過適當地選擇材料消除了提供導體144的需要。
[0398] 設計導體144的直徑以便匹配存儲卡201A的凹形配置198A的直徑。導體144還用作阻斷材料以抑制傳輸到介電波導管142的毫米波的外部輻射。
[0399] 在圖13B3中示出了當存儲卡201A插入插槽結構4A(具體地，開口 192)時的結構示例（截面剖視圖）。如圖中所示，具有插槽結構4A的外殼190具有這樣的機械結構，使得凸形配置198A(介電傳輸路徑9A)和凹形配置298A響應于存儲卡201A從開口 192插入，以凹凸方式相互接觸。當凹形結構和凸形結構相互裝配時，天線136和236相互相對，并且介電傳輸路徑9A布置為天線136和236之間的暈米波信號傳輸路徑9。
[0400] 通過上述配置，實現了存儲卡201A和插槽結構4A的裝配。此外，實現用于毫米波傳輸的耦合的介電傳輸路徑9A的對準，使得在天線136和236之間可以有效地傳輸毫米波信號。
[0401] 具體地，傳輸路徑耦合器1〇8(具體地，天線耦合器）布置在電子裝置101A中的凸形配置198A的部分，并且傳輸路徑耦合器208 (具體地，天線耦合器）布置在存儲卡201A 中的凹形配置298A的部分。布置這些耦合器，使得當凹形和凸形部分相互裝配時傳輸路徑耦合器108和208的毫米波傳輸特性變高。
[0402] 由于這種配置，當存儲卡201A安裝在插槽結構4A中時，存儲卡201A的固定和用于毫米波信號傳輸的對準可以同時執(zhí)行。在存儲卡201A中，夕卜殼290介入介電傳輸路徑9A 和天線236之間。然而，這對毫米波傳輸沒有大的影響，因為凹形配置298A的部分的材料是介電材料。這點也應用于這樣的情況下，其中在凸形配置198A的部分不提供介電波導管 142,而是將外殼190的介電材料留在該部分。通過各個外殼190和290的介電材料，在天線136和236之間配置毫米波信號傳輸路徑9 (介電傳輸路徑9A)。
[0403] 第二示例的毫米波傳輸路徑結構采用這樣的配置，其中當存儲卡201A安裝在插槽結構4A中時，使得包括介電波導管142的介電傳輸路徑9A介入傳輸路徑耦合器108和 208(具體地，天線136和236)之間。通過將毫米波信號限定在介電傳輸路徑9A中，可以增加高速信號傳輸的效率。
[0404] 作為另一種思考方式，形成毫米波傳輸路徑9,使得天線136和236在不同于用于卡安裝的插槽結構4A的裝配結構的部分（凸形配置198和凹形配置298)的地方相互相對也是可能的。然而，該情況涉及位置未對準的影響。相反，通過在用于卡安裝的插槽結構4A 的裝配結構中提供毫米波傳輸路徑9,可以安全地消除位置未對準的影響。
[0405] 具體地，通過使用本配置示例中的裝配結構（插槽結構4A)構造具有毫米波限定結構（波導路徑結構）的毫米波信號傳輸路徑9(在該示例中，介電傳輸路徑9A)。因此，毫米波傳輸不受外殼和其他部件的反射的影響，并且從一個天線136發(fā)出的毫米波信號可以限定在介電傳輸路徑9A中并傳輸到另一天線236。因此，即使在采用注入鎖定系統(tǒng)時，發(fā)出的電波的浪費也小，因此傳輸功率可以設為低。
[0406] [第三示例]
[0407] 圖13C1到13C3是用于說明各實施例的無線傳輸路徑結構的第三示例的圖，具體地，用于說明電子裝置的修改示例。無線傳輸系統(tǒng)1包括作為第一電子裝置的一個示例的便攜式圖像再現設備201K，并且包括作為其上安裝圖像再現設備201K的第二（主體側）電子裝置的一個示例的圖像獲取設備101K。在圖像獲取設備101K中，在外殼190的部分中提供其上安裝圖像再現設備201K的放置平臺5K。替代放置平臺5K，可以如同第二示例采用插槽結構4A。第三示例與第二示例的傳輸路徑結構相同在于：當一件電子裝置安裝到另一件電子裝置上時，基于毫米波波段的無線傳輸在兩件電子裝置之間執(zhí)行信號傳輸。在下面，將關注與第二示例的差別進行描述。
[0408] 圖像獲取設備101K具有基本上為矩形立體（盒）形，并且不是卡設備。圖像獲取設備101K是例如獲取運動圖像數據的設備，如數字記錄/再現設備盒地面電視接收機。在圖像再現設備201K中，存儲從圖像獲取設備101K傳輸的運動圖像數據的存儲設備和從存儲設備讀出運動圖像數據并在顯示單元上再現運動圖像的功能單元提供為應用功能單元 205。在結構方面，可以考慮存儲卡201A被圖像再現設備201K替換，并且電子裝置101A被圖像獲取設備101K替換。
[0409] 在放置平臺5K的外殼190中，容納半導體芯片102,并且天線136提供在某個位置，類似于毫米波傳輸路徑結構的第二示例（圖13B1到13B3)。在與天線136相對的外殼 190的部分，提供介電波導管142,其具有由介電材料構成的介電傳輸路徑9A作為其內部傳輸路徑，并且導體144圍繞介電傳輸路徑9A。提供介電波導管142 (介電傳輸路徑9A)不是必須的，而是毫米波信號傳輸路徑9可以由外殼190的介電材料自身形成。這些點與上述其他結構示例的那些相同?？梢圆捎孟旅娴呐渲谩６鄠€天線136以平面方式并列。此外，在實際信號傳輸前，用于測試的毫米波信號從圖像再現設備201K的天線236發(fā)出，并且選擇具有最高接收靈敏度的天線136。
[0410] 在安裝到放置平臺5K上的圖像再現設備201K的外殼290中，容納半導體芯片 203,并且天線236提供在某個位置，類似于毫米波傳輸路徑結構的第二示例（圖13B1到 13B3)。在與天線236相對的外殼290的部分，通過介電材料配置暈米波信號傳輸路徑9 (介電傳輸路徑9A)。這些點與上述第二示例的毫米波傳輸路徑的那些相同。
[0411] 基于這種配置，當圖像再現設備201K安裝在放置平臺5K上時，可以執(zhí)行用于圖像再現設備201K的毫米波信號傳輸的對準。盡管外殼190和290介入在天線136和236之間，但是這對毫米波傳輸沒有大的影響，因為外殼190和290由介電材料構成。
[0412] 第三示例的毫米波傳輸路徑結構沒有采用裝配結構的概念，而是采用壁對接系統(tǒng)。具體地，當放置圖像再現設備201K以便大約依靠放置平臺5K的角101A時，使得天線 136和236相互相對。這可以安全地消除位置未對準的影響。
[0413] 第三示例的毫米波傳輸路徑結構采用這樣的配置，其中當圖像再現設備201K 安裝在放置平臺5K上的規(guī)定位置時，使得介電傳輸路徑9A介入傳輸路徑耦合器108和 208 (具體地，天線136和236)之間。通過將毫米波信號限定在介電傳輸路徑9A中，可以增強高速信號傳輸的效率。毫米波傳輸不受外殼和其他部件的反射的影響。此外，從一個天線136發(fā)出的毫米波信號可以限定在介電傳輸路徑9A中并傳輸到另一天線236。因此，即使在采用注入鎖定系統(tǒng)時，發(fā)出的電波的浪費也小，因此傳輸功率可以設為低。
[0414] [系統(tǒng)配置：第一應用示例]
[0415] 圖14是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)1的第一應用不例的圖。第一應用不例是這樣的示例，其中通過采用上述注入鎖定系統(tǒng)，在一件電子裝置的外殼內通過CMOS工藝形成的兩個半導體芯片103A和203A之間，或者在多件電子裝置之間，在毫米波波段中執(zhí) 行信號傳輸。
[0416] 第一通信設備100A的外殼190A和第二通信設備200A的外殼290A的外部形狀不限于立方形（矩形立體），而是可以是球形、圓柱、半圓柱或橢圓柱。在一個外殼中的信號傳輸的情況下，例如，可以認為半導體芯片103A和半導體芯片203A安裝在同一板上?？商娲?地，可以認為第一通信設備100A的外殼190A也用作第二通信設備200A的外殼290A。在包括第二通信設備200A的電子裝置放置在包括第一通信設備100A的電子裝置上的狀態(tài)下的裝置間的通信的情況下，可以認為第一通信設備100A的外殼190A和第二通信設備200A的外殼290A在圖中點線部分相互接觸。
[0417] 外殼190A和290A等效于例如數字記錄/再現設備、地面電視接收機、相機、硬盤設備、游戲機、計算機和無線通信設備的裝備（外部）殼。
[0418] 例如，在無線通信系統(tǒng)1中，為了傳輸對其要求高速、大容量傳輸的信號（如相機視頻信號或計算機圖像信號），利用30GHz到300GHz的載波頻率Π將該信號轉變?yōu)楹撩撞?波段中的傳輸信號Sout_l，并且在毫米波信號傳輸路徑9_1中傳輸該傳輸信號Sout_l。
[0419] 毫米波信號傳輸路徑9_1由外殼190A和290A內的自由空間、自由空間內構造的介電傳輸路徑或波導管和/或波導路徑形成。波導路徑包括插槽線和/或微帶線。毫米波信號傳輸路徑9_1可以是任何，只要它可以傳輸毫米波傳輸信號Sout_l。外殼190A和290A 內打包的介電物質自身（如樹脂部件）也用作毫米波信號傳輸路徑9_1。
[0420] 因為毫米波可以容易地阻斷，并且不容易泄露到外部，所以可以使用其穩(wěn)定性低的、具有載波頻率Π的載波信號。這也導致半導體芯片103A和203A之間的傳播信道的設計的靈活性的增加。例如，通過設計通過使用介電材料結合傳播信道密封半導體芯片103A 和203A的密封部件（包裝），可以執(zhí)行與自由空間中的毫米波信號傳輸相比具有更高可靠性的有利的信號傳輸。
[0421] 例如，通過采用作為外殼190A和290A內的環(huán)境的自由空間，可以在天線136A和 236A之間形成自由空間傳輸路徑?？商娲?，外殼190A和290A的內部的整體可以用如樹脂部件的介電材料填充。在這些情況下，優(yōu)選外殼190A和290A是例如其外部六個表面由金屬板圍繞的屏蔽殼、或通過用樹脂部件覆蓋該屏蔽殼的內部以便防止毫米波波段中的傳輸信號Sout_l泄露到外部而獲得的殼?？商娲兀鈿?90A和290A可以是其外部六個表面由樹脂部件圍繞的殼或通過用金屬部件屏蔽該殼的內部而獲得的殼。在任何速率，存在當采用注入鎖定系統(tǒng)時將傳輸幅度設置為壁不采用裝入鎖定系統(tǒng)時大的趨勢。因此，考慮這點，優(yōu)選采用屏蔽技術。
[0422] 優(yōu)選采用作為外殼190A和290A的內部的環(huán)境的自由空間，并且在天線136A和 236A之間提供介電傳輸路徑、空心波導路徑、波導管結構等，從而形成毫米波限定結構（波導路徑結構），其在將毫米波信號限定在傳輸路徑中的同時傳輸它。如果采用毫米波限定結構，則在天線136A和236A之間可以安全地傳輸毫米波波導中的信號，而不受外殼190A和 290A的反射的影響。此外，從天線136A發(fā)出的毫米波信號（傳輸信號Sout_l)可以限定在毫米波信號傳輸路徑9_1中并傳輸到天線236A。因此，可以減少浪費，因此可以抑制傳輸功率。即使在采用注入鎖定系統(tǒng)時，傳輸功率也可以設為相當低，因此沒有將電磁感應干擾 (EMI)給到外部。這允許省略用于外殼190A和290A的金屬屏蔽結構的提供。
[0423] 半導體芯片103A包括調制功能單元8300(混頻器8302和傳輸側本地振蕩器 8304)和放大器8117。放大器8117連接到用作傳輸路徑耦合器108的部分的天線136A。半導體芯片103A將傳輸對象信號SIN_1轉換（調制）為毫米波信號，并且從天線136A發(fā) 出傳輸信號Sout_l。
[0424] 半導體芯片203A包括放大器8224、解調功能單元（混頻器8402和接收側本地振蕩器8404)和低通濾波器8412。放大器8224連接到用作傳輸路徑耦合器208的部分的天線236A。半導體芯片203A從通過天線236A接收的信號Sin_l (對應于Sout_l)恢復傳輸對象信號S0UT_1。也就是說，半導體芯片103A和203A經由天線136A和236A之間的毫米波信號傳輸路徑9_1，執(zhí)行毫米波波段中的信號傳輸。
[0425] 作為用于毫米波的天線136A和236A，在半導體芯片103A和203A上可以形成超小天線元件，因為毫米波的波長短。因為天線136A和236A的大小可以減少，所以對從天線 136A輻射傳輸信號Sout_l的方式和從天線236A提取接收信號Sin_l的方式也給出相當大的靈活性。
[0426] 對于傳輸側半導體芯片103A和接收側半導體芯片203A兩者，包括諧振電路的傳輸側半導體芯片103A和接收側半導體芯片203A的整體如上所述形成在同一芯片上，而不用使用如現有技術系統(tǒng)中的外部諧振電路的外部諧振電路。例如，傳輸側半導體芯片103A 基于傳輸對象信號SIN_1，通過ASK系統(tǒng)調制由傳輸側本地振蕩器8304生成的具有載波頻率Π的載波信號，從而對毫米波傳輸信號Sout_l執(zhí)行頻率轉換。
[0427] 例如，接收側半導體芯片203A使用從傳輸側半導體芯片103A發(fā)送的毫米波信號 (傳輸信號Sout_l =接收信號Sin_l)作為到接收側本地振蕩器8404的注入信號，并且接收側本地振蕩器8404基于注入信號獲取再現載波信號?；祛l器8402通過使用再現載波信號解調接收信號Sin_l。使得解調的信號通過低通濾波器8412,從而恢復對應于傳輸對象信號SIN_1的傳輸對象信號S0UT_1。
[0428] 指定（典型地，固定）外殼190A中半導體芯片103A和外殼290A中半導體芯片 203A的放置位置，因此，可以預先指定兩個半導體芯片之間的位置關系和兩個半導體芯片之間的傳輸信道的環(huán)境條件（例如，反射條件）。因此，傳輸側和接收側之間的傳播信道的設計是容易的。此外，如果通過使用介電材料結合傳播信道設計用于密封傳輸側和接收側的密封結構，則可以執(zhí)行與自由空間傳輸相比具有更高可靠性的有利的傳送。
[0429] 與一般的無線通信不同，傳播信道的環(huán)境不經常改變，并且用于允許通過上述控制器8346和8446實現注入鎖定的控制不需要經常動態(tài)地和自適應地執(zhí)行。因此，與一般的無線通信相比，由于控制的開銷可以減少。這有助于具有小尺寸和低功耗的、執(zhí)行高速和大容量信號傳輸的無線傳輸系統(tǒng)1的實現。
[0430] 如果在生產或設計時校準無線傳輸環(huán)境并且掌握個體變化，則控制器8346和 8446可以參考個體變化的數據進行各種設置，使得可以實現注入鎖定。重復注入鎖定狀態(tài) 的確定以及響應于確定改變各種設置值不是必須的，并且用于允許注入鎖定的實現的各種設置是容易的。
[0431] 〈系統(tǒng)配置：第二應用示例〉
[0432] 圖15是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)1的第二應用示例的圖。第二應用示例是這樣的示例，其中通過采用上述注入鎖定系統(tǒng)，在一件電子裝置的外殼內通過CMOS工藝形成的三個半導體芯片1〇3Β、203Β_1和203B_2之間，或者在多件電子裝置之間，在毫米波波段中執(zhí)行信號傳輸。第二應用不例與第三應用不例的差別在于執(zhí)行一到二傳輸。典型地，差別是從一個傳輸側半導體芯片103B到兩個接收側半導體芯片203B_1和203Bb_2執(zhí) 行廣播（多播）通信。盡管在圖中接收側半導體芯片的數目為2,但是接收側半導體芯片的數目可以是3或更多。使用的載波頻率f2在30GHz到300GHz的毫米波波段中。下面將描述與第一應用示例的差別。
[0433] 在一個外殼內的信號傳輸的情況下，例如可以認為半導體芯片103B和半導體芯片203B_1和203B_2安裝在同一板上?？商娲?，可以認為第一通信設備100B的外殼190B 也用作第二通信設備200B_1和200B_2的外殼290B_1和290B_2。在包括兩個第二通信設備 200B_1和200B_2的電子裝置放置在包括第一通信設備100B的電子裝置上的狀態(tài)下的裝置間信號傳輸的情況下，可以認為第一通信設備100B的外殼190B和第二通信設備200B_1和 200B_2的外殼290B_1和290B_2在圖中點線部分相互接觸。
[0434] 例如，傳輸側半導體芯片103B基于傳輸對象信號SIN_2，通過ASK系統(tǒng)調制由傳輸側本地振蕩器8304生成的具有載波頻率f2的載波信號，從而對毫米波傳輸信號Sout_2執(zhí) 行頻率轉換。傳輸信號Sout_2經由天線136B提供給毫米波信號傳輸路徑9_2,并且到達兩個接收側天線236B_1和236B_2。例如，接收側半導體芯片203B_1和203B_2使用使用從傳輸側半導體芯片103B發(fā)送的毫米波信號（傳輸信號Sout_2 =接收信號Sin_2)作為到接收側本地振蕩器8404的注入信號，并且接收側本地振蕩器8404基于注入信號獲取再現載波信號。混頻器8402通過使用再現載波信號解調接收信號Sin_2。使得解調的信號通過低通濾波器8412,從而恢復對應于傳輸對象信號SIN_2的傳輸對象信號S0UT_2。
[0435] 以此方式，在第二應用示例中，通過用作一到二傳輸信道的毫米波信號傳輸路徑 9_2,在傳輸側半導體芯片103B和接收側半導體芯片203B_1和203B_2之間實現了廣播通 ?目。
[0436] 〈系統(tǒng)配置：第三應用示例〉
[0437] 圖16Α到16是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)1的第三應用示例的圖。第三應用示例涉及這樣的配置，其中Ν個（Ν是等于或大于2的正整數）傳輸單元布置在傳輸側并且Μ個（Ν是等于或大于2的正整數）接收單元布置在接收側，并且各組傳輸單元和接收單元通過使用各個不同的載波頻率執(zhí)行傳輸。也就是說，執(zhí)行頻分復用傳輸，其通過使用多個不同載波頻率傳輸相互不同的信號。下面的描述將處理兩信道通信，其中為了簡化描述使用了載波頻率π和f2。
[0438] 圖16A和16B所示的第三應用示例（配置1-1和1-2)是這樣的示例，其中傳輸側和接收側全部使用各自不同的天線，并且無線傳輸系統(tǒng)1通過組合上述第一應用示例和第二應用示例的配置來構造。這些配置具有這樣的形式，其中半導體芯片的每個被當作傳輸側或接收側的半導體芯片，并且對每個半導體芯片的位置基本上沒有限制。相反，在圖16C 所示的第三應用示例（配置2)中，傳輸側和接收側兩者使用共同的天線。
[0439] 在第三應用示例（配置1-1和1-2)中，在采用第一應用示例的配置的部分中使用的載波頻率Π在30GHz到300GHz的毫米波波段中，并且在采用第二應用示例的配置的部分中使用的載波頻率f2也在30GHz到300GHz的毫米波波段中。然而，載波頻率Π和f2 相互遠離到各個調制信號不相互干擾的程度。下面將描述與第一和第二應用示例的差別。
[0440] 在一個外殼中的信號傳輸的情況下，例如可以認為半導體芯片103A和103B和半導體芯片203A、203B_1和203B_2安裝在同一板上。
[0441] 在裝置間信號傳輸的情況下，如圖16A所示的第三應用示例（配置1-1)，可以認為包括第二通信設備200C的電子裝置放置在包括第一通信設備100C的電子裝置上，第二通信設備200C中容納半導體芯片203A、203B_1和203B_2,在第一通信設備100C中容納半導體芯片103A和103B，并且例如第一通信設備100C的外殼190C和第二通信設備200C的外殼290C在圖中的點線部分相互接觸。
[0442] 此外，如圖16B所示的第三應用示例（配置1-2)，可以認為包括第二通信設備 200C的電子裝置放置在包括第一通信設備100C的電子裝置上，第二通信設備200C中容納半導體芯片103B和203A，在第一通信設備100C中容納半導體芯片103A、203B_1和203B_2，并且例如第一通信設備100C的外殼190C和第二通信設備200C的外殼290C在圖中的點線部分相互接觸。相同的思考方式也可以應用于第三應用示例（配置2)，盡管沒有對其進行具體描述。
[0443] 在第三應用示例（配置1-2)中，傳輸和接收側的天線通過單個毫米波信號傳輸路徑9_3耦合。在功能方面，第一通信信道通過采用第一應用示例配置的部分中的毫米波信號傳輸路徑9_1形成，并且第二通信信道通過采用第二應用示例配置的部分中的毫米波信號傳輸路徑9_2形成。因為單個毫米波信號傳輸路徑9_3，例如，毫米波信號傳輸路徑9_1中的載波頻率Π的電波可能傳輸到毫米波信號傳輸路徑9_2,并且毫米波信號傳輸路徑9_2 中的載波頻率f2的電波可能傳輸到毫米波信號傳輸路徑9_1。
[0444] 在采用第一應用示例配置的部分中，通過使用載波頻率Π，經由毫米波信號傳輸路徑9_1在半導體芯片103A和203A之間執(zhí)行毫米波波段中的信號傳輸。在采用第二應用示例配置的部分中，通過使用載波頻率f2 (尹Π)，經由毫米波信號傳輸路徑9_2在半導體芯片103B和半導體芯片203B_1和203B_2之間執(zhí)行毫米波波段中的廣播通信。也就是說，在第三應用示例中，一對一和一對二傳輸系統(tǒng)以混合方式存在。在該情況下，通過為每個通信信道設置不同的載波頻率Π和f2,實現了每個信號傳輸二不受干擾的影響。
[0445] 例如，假設如圖16A的點線所示，當半導體芯片203B_1接收載波頻率f2的傳輸信號Sout_2 (=接收信號Sin_2)并且與載波頻率f2注入鎖定時，載波頻率Π的傳輸信號 Sout_l也到達半導體芯片203B_1。在該情況下，半導體芯片203B_1不與載波頻率Π注入鎖定。因此，即使通過使用再現載波信號并使得到的信號通過低通濾波器8412,通過執(zhí)行同步檢測在半導體芯片203B_1中解調處理載波頻率Π的傳輸信號Sout_l，也從不恢復傳輸對象信號SIN_1的分量。也就是說，當半導體芯片203B_1與載波頻率f2注入鎖定時，即使半導體芯片203B_1接收載波頻率Π的調制信號，半導體芯片203B_1也不受載波頻率Π 的分量的干擾的影響。
[0446] 此外，假設如圖16A的點線所示，當半導體芯片203A接收載波頻率fl的傳輸信號Sout_l (=接收信號Sin_l)并且與載波頻率f2注入鎖定時，載波頻率f2的傳輸信號 Sout_2也到達半導體芯片203A。在該情況下，半導體芯片203A不與載波頻率f2注入鎖定。因此，即使通過使用再現載波信號并使得到的信號通過低通濾波器8412,通過執(zhí)行同步檢測在半導體芯片203A中解調處理載波頻率f2的傳輸信號Sout_2,也從不恢復傳輸對象信號SIN_2的分量。也就是說，當半導體芯片203A與載波頻率Π注入鎖定時，即使半導體芯片203A接收載波頻率f2的調制信號，半導體芯片203A也不受載波頻率f2的分量的干擾的影響。
[0447] 在第三應用示例（配置2)中，N個傳輸側信號生成單元110容納在一個（傳輸側）半導體芯片103中，并且Μ個接收側信號生成單元220容納在另一個（接收側）半導體芯片203中。該配置具有這樣的形式，其中通過采用頻分復用允許從各個傳輸側信號生成單兀110到各個接收側信號生成單兀220的相同方向的同時信號傳輸。傳輸單兀和接收單兀的每個采用上述注入鎖定系統(tǒng)。
[0448] 例如，第一和第二傳輸側信號生成單兀11〇_1和11〇_2布置在第一通信設備100C 中，并且第一、第二和第三接收側信號生成單元220_1、220_2和220_3布置在第二通信設備200C中。第一傳輸側信號生成單元110_1和第一接收側信號生成單元220_1的組使用第一載波頻率Π，并且第二傳輸側信號生成單元110_2和第二和第三接收側信號生成單元 220_2和220_3的組使用第二載波頻率f2 (尹f 1)。
[0449] 由各個傳輸側信號生成單元110_1和110_2生成的載波頻率fl和f2的毫米波信號通過作為復用處理器113的一個示例的組合器合成為一個信道上的信號。該信號經由傳輸路徑耦合器108的天線136在毫米波信號傳輸路徑9中傳輸。接收側的天線236接收在毫米波信號傳輸路徑9中傳輸的毫米波信號，并且接收的信號通過作為解復用器處理器 228的一個示例的分離器分開為三個信道上的信號。這些信號提供給各個接收側信號生成單元 220_1、220_2 和 220_3。
[0450] 接收側信號生成單元220_1生成與用于傳輸側信號生成單元110_1的調制的載波頻率Π的載波信號注入鎖定的再現載波信號，并且解調載波頻率Π的接收毫米波信號。接收側信號生成單元220_2和220_3生成與用于傳輸側信號生成單元110_2的調制的載波頻率f2的載波信號注入鎖定的再現載波信號，并且解調載波頻率f2的接收毫米波信號。
[0451] 在第三應用示例（配置2)中，通過這種機制，通過使用兩個載波頻率Π和f2,可以實現用于在相同方向上傳輸相互不同的信號的頻分復用傳輸，而不出現干擾問題，類似于第三應用示例（配置1-1和1-2)。
[0452] 〈系統(tǒng)配置：第四應用示例〉
[0453] 圖17A和17B是用于說明各實施例的無線傳輸系統(tǒng)的第四應用示例。第四應用示例涉及這樣的配置，其中傳輸單元和與傳輸單元相同數目的接收單元布置在一對半導體芯片中用于雙向通信，并且各組傳輸單元和接收單元使用各自不同的載波頻率，從而執(zhí)行全雙工雙向通信。下面的描述將處理雙信道通信，其中為了簡化描述，載波頻率Π用于一個方向上的通信，并且載波頻率f2用于該一個方向的相對方向上的通信。載波頻率Π在 30GHz到300GHz的毫米波波段中，并且載波頻率f2也在30GHz到300GHz的毫米波波段中。然而，載波頻率Π和f2相互遠離，使得各個調制信號相互不干擾。
[0454] 在圖17A所示的第四應用示例（配置1)中，傳輸側和接收側全部使用各自不同的天線。相反，在圖17B所示的第四應用示例（配置2)中，用于雙向通信的每個半導體芯片使用共同的天線。
[0455] 在一個外殼中的信號傳輸的情況下，可以認為半導體芯片103D和半導體芯片 203D安裝在同一板上。在裝置間信號傳輸的情況下，如圖17A所示，可以認為包括第二通信設備200D的電子裝置放置在包括第一通信設備100D的電子裝置上，第二通信設備200D中容納半導體芯片203D，在第一通信設備100D中容納半導體芯片103D，并且例如第一通信設備100D的外殼190D和第二通信設備200D的外殼290D在圖中的點線部分相互接觸。相同的思考方式也可以應用于第四應用示例（配置2)，盡管沒有對其進行具體描述。
[0456] 在第四應用示例（配置1)中，傳輸和接收側的天線通過單個毫米波信號傳輸路徑 9_4耦合。在功能方面，第一通信信道通過毫米波信號傳輸路徑9_1形成，并且用于在第一通信信道的相對方向上的傳輸的第二通信信道通過毫米波信號傳輸路徑9_2形成。因為單個毫米波信號傳輸路徑9_4,例如，毫米波信號傳輸路徑9_1中的載波頻率Π的電波可能傳輸到毫米波信號傳輸路徑9_2,并且毫米波信號傳輸路徑9_2中的載波頻率f2的電波可能傳輸到毫米波信號傳輸路徑9_1。
[0457] 例如，傳輸側信號生成單元110和接收側信號生成單元120提供在第一通信設備 100D的半導體芯片103D中，并且傳輸側信號生成單元210和接收側信號生成單元220提供在第二通信設備200D的半導體芯片203D中。
[0458] 傳輸側信號生成單元110包括調制功能單元8300 (混頻器8302和傳輸側本地振蕩器8304)和放大器8117。放大器8117連接到用作傳輸路徑耦合器108的部分的天線 136_1。半導體芯片103D(傳輸側信號生成單元110)將傳輸對象信號SIN_1轉換（調制）為毫米波信號，并且從天線136_1發(fā)出傳輸信號Sout_l。
[0459] 接收側信號生成單元220包括放大器8224、解調功能單元8400 (混頻器8402和接收側本地振蕩器8404)和低通濾波器8412。放大器8224連接到用作傳輸路徑耦合器208 的部分的天線236_2。半導體芯片203D(接收側信號生成單元220)從通過天線236_2接收的信號Sin_l (對應于Sout_l)恢復傳輸對象信號S0UT_1。也就是說，半導體芯片103D和 203D經由天線136_1和236_2之間的毫米波信號傳輸路徑9_4(其中的毫米波信號傳輸路徑9_1)，執(zhí)行毫米波波段中的信號傳輸。
[0460] 傳輸側信號生成單元210包括調制功能單元8300 (混頻器8302和傳輸側本地振蕩器8304)和放大器8117。放大器8117連接到用作傳輸路徑耦合器108的部分的天線 136_2。半導體芯片103D(傳輸側信號生成單元210)將傳輸對象信號SIN_2轉換（調制）為毫米波信號，并且從天線136_2發(fā)出傳輸信號Sout_2。
[0461] 接收側信號生成單元120包括放大器8224、解調功能單元8400 (混頻器8402和接收側本地振蕩器8404)和低通濾波器8412。放大器8224連接到用作傳輸路徑耦合器208 的部分的天線236_1。半導體芯片203D(接收側信號生成單元120)從通過天線236_1接收的信號SIN_2 (對應于Sout_2)恢復傳輸對象信號S0UT_2。也就是說，半導體芯片103D和 203D經由天線136_2和236_1之間的毫米波信號傳輸路徑9_4(其中的毫米波信號傳輸路徑9_2)，執(zhí)行毫米波波段中的信號傳輸。
[0462] 為了允許全雙工雙向傳輸，為用于信號傳輸的每組傳輸單元和接收單元分配不同的頻率作為載波頻率。例如，傳輸側信號生成單元110和接收側信號生成單元220的組使用第一載波頻率Π，并且傳輸側信號生成單元210和接收側信號生成單元120的組使用第二載波頻率f2 (尹Π)。通過為每個通信信道設置不同的載波頻率Π和f2,實現了全雙工雙向通信而不受干擾的影響。
[0463] 例如，假設當接收側信號生成單元120接收載波頻率f2的傳輸信號Sout_2 (=接收信號Sin_2)并且與載波頻率f2注入鎖定時，載波頻率Π的傳輸信號Sout_l也到達接收側信號生成單元120。在該情況下，接收側信號生成單元120不與載波頻率Π注入鎖定。因此，即使通過使用再現載波信號并使得到的信號通過低通濾波器8412,通過執(zhí)行同步檢測在接收側信號生成單元120中解調處理載波頻率Π的傳輸信號Sout_l，也從不恢復傳輸對象信號SIN_1的分量。也就是說，當接收側信號生成單元120與載波頻率f2注入鎖定時，即使接收側信號生成單元120接收載波頻率Π的調制信號，接收側信號生成單元120 也不受載波頻率Π的分量的干擾的影響。
[0464] 此外，假設當接收側信號生成單元220接收載波頻率Π的傳輸信號Sout_l (=接收信號Sin_l)并且與載波頻率f2注入鎖定時，載波頻率f2的傳輸信號Sout_2也到達接收側信號生成單元220。在該情況下，接收側信號生成單元220不與載波頻率f2注入鎖定。因此，即使通過使用再現載波信號并使得到的信號通過低通濾波器8412,通過執(zhí)行同步檢測在接收側信號生成單元220中解調處理載波頻率f2的傳輸信號Sout_2,也從不恢復傳輸對象信號SIN_2的分量。也就是說，當接收側信號生成單元220與載波頻率Π注入鎖定時，即使接收側信號生成單元220接收載波頻率f2的調制信號，接收側信號生成單元220 也不受載波頻率f2的分量的干擾的影響。
[0465] 同樣在第四應用示例（配置2)中，一個傳輸單元和一個接收單元布置在每個半導體芯片中用于雙向傳輸。傳輸單元和接收單元的每個采用上述注入鎖定系統(tǒng)。例如，在第一通信設備100D的半導體芯片103D中提供傳輸側信號生成單元110和接收側信號生成單元120,并且在第二通信設備200D的半導體芯片203D中提供傳輸側信號生成單元210和接收側信號生成單元220。
[0466] 為了允許全雙工雙向傳輸，為用于信號傳輸的每組傳輸單元和接收單元分配不同的頻率作為載波頻率。例如，傳輸側信號生成單元110和接收側信號生成單元220的組使用第一載波頻率Π，并且傳輸側信號生成單元210和接收側信號生成單元120的組使用第二載波頻率f 2 (尹f 1)。
[0467] 由半導體芯片103D中的傳輸側信號生成單元110生成的載波頻率Π的毫米波信號經由作為傳輸路徑耦合器108的天線切換部分的一個示例的循環(huán)器傳送到天線136,并且傳輸到毫米波信號傳輸路徑9_4。半導體芯片203D通過天線236接收經由毫米波信號傳輸路徑9_4傳輸的毫米波信號，并且經由作為傳輸路徑耦合器208的天線切換部分的一個示例的循環(huán)器將毫米波信號提供給接收側信號生成單元220。接收側信號生成單元220生成與用于傳輸側信號生成單元110的調制的載波頻率Π注入鎖定的再現載波信號，并且解調接收的毫米波信號。
[0468] 相反，由半導體芯片203D中的傳輸側信號生成單元210生成的載波頻率f2的毫米波信號經由作為傳輸路徑耦合器208的天線切換部分的一個示例的循環(huán)器傳送到天線 236,并且傳輸到毫米波信號傳輸路徑9_4。半導體芯片103D通過天線136接收經由毫米波信號傳輸路徑9_4傳輸的毫米波信號，并且經由作為傳輸路徑耦合器108的天線切換部分的一個示例的循環(huán)器將毫米波信號提供給接收側信號生成單元120。接收側信號生成單元 120生成與用于傳輸側信號生成單元210的調制的載波頻率Π注入鎖定的再現載波信號，并且解調接收的毫米波信號。
[0469] 在第四應用示例（配置2)中，通過這種機制,通過采用使用兩個載波頻率Π和f2 的頻分復用，可以實現用于在相互相對的方向上傳輸相互不同的信號的全雙工雙向通信，而不出現干擾問題，類似于四應用示例（配置1)。
[0470] 本申請包含涉及于2008年8月31日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權專利申請JP 2009-200118、JP 2009-199403和JP 2009-199404中公開的主題，在此通過引用并入其全部內容。
[0471] 盡管已經使用特定術語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是這種描述僅用于說明目的，并且要理解的是可以進行改變和變化而不偏離權利要求的精神和范圍。
【權利要求】
1. 一種無線傳輸系統(tǒng)，包括：用于傳輸的通信單元；以及用于接收的通信單元，其中所述用于傳輸的通信單元和所述用于接收的通信單元容納在同一電子裝置的外殼中，或者所述用于傳輸的通信單元容納在第一電子裝置的外殼中而所述用于接收的通信單元容納在第二電子裝置的外殼中，并且當所述第一電子裝置和所述第二電子裝置布置在給定位置以相互集成時，在所述第一電子裝置中的用于傳輸的通信單元和所述第二電子裝置中的用于接收的通信單元之間，形成允許所述用于傳輸的通信單元和所述用于接收的通信單元之間的無線信息傳輸的無線信號傳輸路徑，以減少浪費并抑制傳輸功率，所述用于傳輸的通信單元包括第一載波信號生成單元，配置為生成調制載波信號，以及第一頻率轉換器，配置為通過由所述第一載波信號生成單元生成的調制載波信號執(zhí)行傳輸對象信號的頻率轉換，以生成調制信號，并且所述用于傳輸的通信單元將所述調制信號發(fā)送到所述無線信號傳輸路徑，以及所述用于接收的通信單元包括第二載波信號生成單元，配置為通過將經由所述無線信號傳輸路徑接收的信號注入到所述第二載波信號生成單元，生成與由所述第一載波信號生成單元生成的調制載波信號鎖定的解調載波信號，以及第二頻率轉換器，配置為通過由所述第二載波信號生成單元生成的解調載波信號，執(zhí) 行經由所述無線信號傳輸路徑接收的調制信號的頻率轉換，其中，用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元安裝在同一板上。
2. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述用于傳輸的通信單元包括參考載波信號處理器，配置為獲取有助于與調制載波信號鎖定的解調載波信號的生成的參考載波信號，并且將所述參考載波信號發(fā)送到所述無線信號傳輸路徑，以及第二載波信號生成單元通過將經由所述無線信號傳輸路徑接收的所述參考載波信號注入到所述第二載波信號生成單元，生成所述解調載波信號。
3. 如權利要求2所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述參考載波信號生成單元在不同于調制軸的相位軸上攜帶所述參考載波信號，在所述調制軸上攜帶從所述第一頻率轉換器輸出的調制信號的傳輸對象信號。
4. 如權利要求2所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述第二載波信號生成單元包括：接收側本地振蕩器，配置為生成與注入到所述接收側本地振蕩器的參考載波信號鎖定的輸出信號；以及相位調整器，配置為執(zhí)行相位調整，使得基于由所述接收端本地振蕩器生成的輸出信號并輸入所述第二頻率轉換器的解調載波信號的相位對應于輸入所述第二頻率轉換器的調制信號的相位。
5. 如權利要求4所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中當所述接收側本地振蕩器以注入鎖定模式操作時，所述相位調整器以此方式調整所述接收側本地振蕩器的注入鎖定輸出信號的相位，使得到所述接收側本地振蕩器的注入信號和注入鎖定輸出信號之間的相位差被抵消。
6. 如權利要求4所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中當所述接收側本地振蕩器以放大器模式操作時，所述相位調整器以此方式調整所述接收側本地振蕩器的輸出信號中的參考載波信號的分量的相位，使得攜帶傳輸對象信號的調制軸和攜帶參考載波信號的軸之間的相位差被抵消。
7. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述第二載波信號生成單元通過將經由所述無線信號傳輸路徑接收的調制信號注入所述第二載波信號生成單元，生成解調載波信號。
8. 如權利要求7所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述用于接收的通信單元包括直流分量抑制器，配置為抑制從所述第二頻率轉換器輸出的解調信號中包括的并有助于參考載波信號的直流分量。
9. 如權利要求7所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述第二載波信號生成單元包括：接收側本地振蕩器，配置為生成與注入到所述接收側本地振蕩器的調制信號鎖定的輸出信號；以及相位調整器，配置為當所述接收側本地振蕩器以注入鎖定模式操作時，以此方式調整所述接收側本地振蕩器的注入鎖定輸出信號的相位，使得注入鎖定輸出信號和到所述接收側本地振蕩器的注入信號之間的相位差被抵消。
10. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述用于傳輸的通信單元包括調制對象信號處理器，配置為抑制要調制的傳輸對象信號中的近直流分量，以及所述第一頻率轉換器通過由所述第一載波信號生成單元生成的調制載波信號，執(zhí)行從通過所述調制對象信號處理器的處理得到的處理信號的頻率轉換，以便生成調制信號。
11. 如權利要求10所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述調制對象信號處理器對作為數字信號的傳輸對象信號執(zhí)行無直流編碼。
12. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述用于接收的通信單元包括注入鎖定檢測器，配置為檢測指示所述第二載波信號生成單元中的注入鎖定的狀態(tài)的 /[目息，以及所述用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元的至少一個包括注入鎖定調整器，配置為基于由所述注入鎖定檢測器檢測的并指示注入鎖定的狀態(tài)的信息執(zhí)行鎖定調整，使得由所述第二載波信號生成單元生成的解調載波信號與由所述第一載波信號生成單元生成的調制載波信號鎖定。
13. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中在所述第二載波信號生成單元的自由運行振蕩時，所述注入鎖定調整器通過改變要注入所述第二載波信號生成單元的信號的幅度和/或所述第二載波信號生成單元的輸出信號的頻率，執(zhí)行鎖定調整。
14. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中注入鎖定調整器通過改變由所述第一載波信號生成單元生成的調制載波信號的頻率和/或要發(fā)送到所述無線信號傳輸路徑的信號的幅度，執(zhí)行鎖定調整。
15. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述無線信號傳輸路徑具有用于傳輸無線信號同時將該無線信號限制在傳輸路徑中的結構。
16. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述載波信號生成單元包括包括諧振電路的振蕩器電路，以及包括諧振電路的振蕩器電路的整體形成在同一半導體基底上。
17. 如權利要求1所述的無線傳輸系統(tǒng)，其中所述第二頻率轉換器通過經由同步檢測執(zhí)行頻率轉換，恢復傳輸對象信號。
18. -種無線通信設備，包括：載波信號生成單元，配置為通過將經由無線信號傳輸路徑接收的無線信號注入到所述載波信號生成單元，生成與調制毫米波波段載波信號鎖定的解調毫米波波段載波信號；以及頻率轉換器，配置為通過由所述載波信號生成單元生成的解調毫米波波段載波信號，執(zhí)行經由所述無線信號傳輸路徑接收的毫米波波段調制信號的頻率轉換，其中所述載波信號生成單元包括包括諧振電路的振蕩器電路，以及包括諧振電路的振蕩器電路的整體和所述頻率轉換器形成在同一半導體基底上，并且所述無線通信設備和經由所述無線信號傳輸路徑傳輸毫米波波段調制信號的另一個無線通信設備安裝在同一板上。
19. 一種無線通信設備，包括：載波信號生成單元，配置為生成調制毫米波波段載波信號；以及頻率轉換器，配置為通過由所述載波信號生成單元生成的調制毫米波波段載波信號執(zhí) 行傳輸對象信號的頻率轉換，以生成毫米波波段調制信號，其中所述載波信號生成單元包括包括諧振電路的振蕩器電路，以及包括諧振電路的振蕩器電路的整體和所述頻率轉換器形成在同一半導體基底上，并且所述無線通信設備和接收毫米波波段調制信號的另一個無線通信設備安裝在同一板上。
20. -種無線通信方法，包括以下步驟：將用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元布置在電子裝置的外殼中，并且將用于傳輸的通信單元和用于接收的通信單元安裝在同一板上；在所述用于傳輸的通信單元和所述用于接收的通信單元之間形成允許無線信息傳輸的無線信號傳輸路徑，以減少浪費并抑制傳輸功率；通過所述用于傳輸的通信單元，通過調制載波信號執(zhí)行傳輸對象信號的頻率轉換以生成調制信號，并且將生成的調制信號發(fā)送到所述無線信號傳輸路徑；以及通過所述用于接收的通信單元，通過使用經由所述無線信號傳輸路徑接收的信號作為注入信號生成與調制載波信號鎖定的解調載波信號，并且通過由解調載波信號執(zhí)行經由所述無線信號傳輸路徑接收的調制信號的頻率轉換，解調所述傳輸對象信號。
【文檔編號】H04B1/40GK104242979SQ201410430705
【公開日】2014年12月24日申請日期:2010年8月24日優(yōu)先權日:2009年8月31日
【發(fā)明者】川崎研一申請人:索尼公司

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