便携式电子设备中的数据传输

摘要

本发明公开了用于电子设备的电介质波导互连装置的实施例，所述电介质波导互连装置包括第一路由电路、第二路由电路，和将所述第一路由电路耦接至所述第二路由电路的电介质波导。所述互连装置还可包括第一耦接元件和导电元件，以使所述电介质波导与射频(RF)信号隔离，所述第一耦接元件将所述电介质波导的第一端部固定成接近所述第一路由电路。在一些实施例中，所述第一路由电路位于所述电子设备的底部部分中；并且所述第二路由电路位于所述电子设备的顶部部分中。还公开了包括如上所述的电介质波导互连装置的电子设备。还公开了用于电子设备的耦合器，所述耦合器包括适用于接收电信号和传播的电磁信号的第一端部。

权利要求

1.一种用于便携式计算设备的数据传输系统，所述数据传输系统包括：近场发射器电路，所述近场发射器电路被配置为发射用数据来编码的电磁信号，所述电磁信号具有至少60GHz的载波频率；

接收器电路，所述接收器电路被配置为接收由所述近场发射器电路发射的所述数据；

和

波导，所述波导(i)被配置作为用于使用所述数据来编码的所述电磁信号的传输介质，并且(ii)被设置在铰链组件的中心孔内，所述铰链组件被配置为枢转地耦接所述近场发射器电路的外壳和所述接收器电路的外壳。

2.根据权利要求1所述的数据传输系统，其中所述接收器电路的外壳连接至显示面板，所述显示面板被配置为围绕所述铰链组件的所述中心孔枢转。

3.根据权利要求1所述的数据传输系统，其中所述波导为柔性波导，所述柔性波导被配置为同步于所述铰链组件的枢转运动而扭转。

4.根据权利要求1所述的数据传输系统，其中所述波导由柔性材料形成并包括多个电介质层。

5.根据权利要求1所述的数据传输系统，其中所述电磁信号为光信号。

6.根据权利要求1所述的数据传输系统，其中所述波导包括至少一个隔离层，所述至少一个隔离层延伸穿过一定长度的所述中心孔。

7.根据权利要求1所述的数据传输系统，其中所述波导包括气隙，所述气隙被配置为减小所述波导的不同层之间的干扰。

8.一种便携式计算设备，包括：

铰链组件，所述铰链组件枢转地耦接近场发射器电路的第一外壳和接收器电路的第二外壳；

所述近场发射器电路，所述近场发射器电路被配置为发射用数据来编码的电磁信号，所述电磁信号具有至少60GHz的载波频率；

所述接收器电路，所述接收器电路被配置为接收由所述近场发射器电路发射的所述数据；和波导，所述波导被设置在所述铰链组件的腔内，其中所述波导被配置为在所述近场发射器电路和所述接收器电路之间发射电磁信号。

9.根据权利要求8所述的便携式计算设备，其中所述波导被配置为当所述第一外壳或所述第二外壳中的至少一者围绕所述铰链组件枢转时在所述腔内扭转。

10.根据权利要求8所述的便携式计算设备，其中所述数据被从图形处理单元传输。

11.根据权利要求10所述的便携式计算设备，其中所述图形处理单元将所述数据作为像素数据来传输，以用于在连接至所述第二外壳的显示面板处进行显示。

12.根据权利要求8所述的便携式计算设备，其中所述波导包括至少一个隔离层，所述至少一个隔离层延伸穿过一定长度的所述腔。

13.根据权利要求8所述的便携式计算设备，其中所述近场发射器电路和所述接收器电路分离开预定距离，并且所述预定距离对应于通过其来传输所述电磁信号的气隙。

14.根据权利要求8所述的便携式计算设备，其中所述波导包括采用堆叠式布置的多个平面电介质层。

15.一种用于组装计算系统的方法，所述计算系统包括具有近场发射器电路的第一部件和具有近场接收器电路的第二部件，所述方法包括：通过将所述近场发射器电路和所述近场接收器电路定位在底盘内彼此间隔预先确定的距离处，在所述第一部件和所述第二部件之间形成高速近场数据传输通道，其中所述预先确定的距离对应于气隙，通过所述气隙发射用数据来编码的电磁能，所述电磁能具有至少60GHz的载波频率；以及在形成所述高速近场数据传输通道后将所述第一部件和所述第二部件固定到所述底盘。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

形成与所述高速近场数据传输通道分开的电力通道。

17.根据权利要求16所述的方法，其中形成所述分开的电力通道包括耦接所述第一部件中的第一电源板并耦接所述第二部件中的第二电源板。

18.根据权利要求17所述的方法，其中耦接所述第一部件中的所述第一电源板并耦接所述第二部件中的所述第二电源板包括使至少一个弹簧触件接近所述第一电源板或所述第二电源板中的至少一者。

19.根据权利要求15所述的方法，其中形成所述高速近场数据传输通道包括形成第一波导和第二波导，所述第一波导具有耦接至所述近场发射器电路的第一电介质部件，所述第二波导具有耦接至所述近场接收器电路的第二电介质部件。

20.根据权利要求15所述的方法，其中所述计算系统为膝上型计算系统。

说明书

便携式电子设备中的数据传输

技术领域

[0001] 本文所述的实施例整体涉及便携式电子设备，并且更具体地讲，涉及使用具有亚太赫兹至太赫兹范围内的载波频率的电磁能来进行高速数据传输。

背景技术

[0002] 在电子设备领域中，提供高端显示设备已成为行业标准。因此，用于先进视频系统的复杂数据管理和信令方案增加了对于更快和更可靠数据传输的需求。使用金属导体诸如铜的电缆被用于在发射器(Tx)部件和接收器(Rx)部件之间传输数据。然而，在所要求的速率下，裸露的金属导体用作天线，该天线能够在与设备内的协同工作无线电路相干扰的频率下传播电磁能。例如，电缆互连装置具有在与附近的无线RF电路(诸如WiFi或蓝牙)相干扰的频率下发射(附带的)电磁能的能力。在小型计算设备诸如膝上型计算机中，这种干扰可能尤其麻烦。例如，由金属导体生成的附带的能量可与附近的WiFi天线耦合，从而导致WiFi性能降低。为了防止此类影响，可对敏感电路进行昂贵的屏蔽或重新定位或这两者，以将敏感电路与附带的能量隔离。此外，除了用作天线，金属导体还经受因重复弯曲(例如，在打开和关闭膝上型计算机的盖期间)所引起的金属疲劳。金属疲劳导致金属导体损坏(诸如断裂)，从而造成设备功能损失和可靠性降低。

[0003] 本发明公开了一种基于光学波导并且更具体地基于光纤电缆的方法，该方法用于避免与在小型电子设备，更具体地讲为膝上型计算机中使用未屏蔽或仅部分屏蔽的金属导体进行高速数据传输相关联的问题。虽然光纤电缆消除了附带的电磁能和金属疲劳所引起的问题，但基于光纤的光子通信系统通常需要更为复杂和昂贵的电路套件。例如，为了生成光信号，在光纤电缆的发射器(Tx)部分需要用于激光器的额外电路。同样，在光纤电缆的接收器(Rx)部分需要光检测器电路(以及放大器)。此外，用于操作光子通信系统的功率消耗可能相当大。在基于电池提供工作功率的便携式系统中，功率消耗的增加缩短了电池的寿命。除了增加的功率消耗之外，也可对生产造成不利的影响，因为并不易于将基于光子的电路制造为与基于硅的集成电路(IC)兼容。此外，为最大限度地降低传输损耗，电子部件和任何光纤电缆之间需要几十或几百微米的对准精度。在整体制造成本随之增加的同时，这种量级的精度也会显著提高制造复杂性并导致产量损失。

[0004] 期望一种在便携式计算机中使用的可靠且具有成本效益的高速数据传输系统。

发明内容

[0005] 根据本文所公开的实施例，本发明公开了用于便携式计算设备的高速数据系统。该高速数据系统至少包括

[0006] 第一电路和第二电路，该第一电路与第二电路通信。第一电路包括数据源和近场发射器电路，数据源被配置为提供数据，近场发射器电路耦接至数据源并被配置为发射用数据中的至少一些数据来编码的电磁能(EM)，该电磁能具有至少60GHz至数百GHz的载波频率。第二电路至少包括接收器电路，该接收器电路与近场发射器分开并被配置为接收由近场发射器电路提供的数据。数据宿耦接到接收器电路并被配置为接收数据和处理所接收的数据。

[0007] 另一个实施例提出了用于组装具有第一部件和第二部件的计算系统的方法，其中第一部件具有近场发射器电路，第二部件具有近场接收器电路。该方法通过以下操作执行：将近场发射器电路和近场接收器电路定位在底盘内彼此间隔预先确定的距离处来在第一部件和第二部件之间形成高速近场数据传输通道。该预先确定的距离对应于小于一个波长至几个波长的距离，用数据来编码的电磁能在该距离上发射。在形成高速数据通道后将第一部件和第二部件固定到底盘。

[0008] 本发明还公开了一种便携式计算系统。该便携式计算系统可至少包括基部单元，和通过铰链组件枢转地连接到基部单元的盖。基部单元包括：数据源，该数据源被布置为提供数据；近场发射器，该近场发射器耦接至数据源并被配置为发射用由数据源提供的数据中的至少一些数据来编码的电磁能(EM)，该EM具有至少60GHz至多达数百GHz或更高的载波频率。盖包括数据宿，该数据宿被布置为处理由数据源提供的数据中的至少一些数据。便携式计算系统包括设置在铰链组件内的柔性波导。该柔性波导包括具有接收器电路的第一端部，该接收器电路被配置为接收由近场发射器发射的EM中的至少一些EM，其中第一端部相对于近场发射器自由枢转。该柔性波导包括耦接至数据宿并固定到盖的第二端部。该柔性波导根据盖相对于基部单元的枢转运动发生扭转事件，而不会不利地增加数据传输损耗。

[0009] 结合以举例的方式示出所述实施例的原理的附图而进行的以下详细描述，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。

附图说明

[0010] 参考以下描述以及附图可更好地理解所述实施例。此外，参考以下描述和附图可更好地理解所述实施例的优点。这些附图并不限制可对所述实施例进行的任何形式和细节的修改。任何这样的修改并不背离所述实施例的实质和范围。

[0011] 图1示出了根据所述实施例的数据传输系统。

[0012] 图2示出了平面波导的实施例。

[0013] 图3示出了根据所述实施例的堆叠式波导。

[0014] 图4A至图4G示出了波导的圆柱形实施例。

[0015] 图5示出了膝上型计算机形式的代表性便携式计算设备的实施例的正面透视图。

[0016] 图6A和图6B示出了根据所述实施例的代表性离合器/波导组件。

[0017] 图7示出了便携式计算设备的俯视图。

[0018] 图8示出了近场通信通道形式的通信通道的又一个实施例，其采用了具有亚太赫兹至太赫兹范围内的载波频率的电磁能。

[0019] 图9示出了用于便携式计算设备的近场连接方案。

[0020] 图10示出了用于固定式计算设备的近场连接方案。

[0021] 图11示出了根据所述实施例的详细过程的流程图。

[0022] 在附图中，具有相同或相似附图标号的元件包括相同或相似的结构、用途或过程，如在附图标号出现的第一个实例中描述的那样。

具体实施方式

[0023] 在本部分描述了根据本专利申请的方法和装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述实施例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施例。在其他情况下，为了避免不必要地模糊所述实施例，未详细描述熟知的处理步骤。其他应用是可能的，使得以下实例不应视为是限制性的。

[0024] 在以下详细描述中，参考了形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了根据所述实施例的具体实施例。尽管足够详细地描述了这些实施例以使得本领域的技术人员能够实践所述实施例，但应当理解，这些示例不是限制性的，因此可以使用其他实施例并且可在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下作出修改。

[0025] 本文所公开的实施例描述了用于电子设备诸如便携式计算系统的高速数据传输系统。具体地讲，该高速数据传输系统可以使用具有亚太赫兹(s-THz)范围(即，60GHz)内和更高(即，太赫兹，THz)的载波频率的电磁能，其中对应的波长在几毫米的范围内。电磁能可使用电介质作为传输介质，或在一些情况下，电磁能可通过自由空间(例如，气隙)辐射。电介质可以形成网络，该网络包括通过相应的耦合器(电介质或金属)连接的多个电介质段，电磁能可通过所述耦合器进行损耗极低或无损耗的传输。一般来讲，耦合器可使电磁能从一个波导移动至另一个波导。耦合器可具有定向性质，所谓定向性质是指耦合器可使得电磁能以优选方向在波导之间传播。电介质耦合器可包括电介质到电介质接触，其中使电介质表面彼此物理接触以形成接合区域。一般来讲，电介质表面表现出可在接合区域中形成多个间隙的表面缺陷。由于这些间隙具有显著小于波长的尺寸，因此电磁能仍然可以穿过这些间隙。在一些实施例中，电介质耦合器可使用近场耦合来使电磁能传播穿过自由空间(诸如气隙)。应当指出的是，近场耦合在亚波长至几个波长的范围内的距离是最有效的。

[0026] 电介质可以是刚性的，也可以是柔性的。电介质可以采用可为柔性或刚性的聚合物的形式。对于具有s-THz至THz范围内的载波频率的电磁能而言，可用作其传输介质的柔性电介质材料的示例可包括聚合物(诸如塑料)。使用柔性波导的优势在于，柔性波导可以弯曲和扭转而没有明显的信号损耗。在具有需要通过活动接合部诸如铰链组件进行高速数据传输的形状因数的膝上型计算机中，可以使用柔性波导。这样，在膝上型计算机工作寿命期间，柔性波导的移动将不会导致发生不利的信号完整性损失。该波导可以采用多种形状，诸如矩形、圆柱形等。应当指出的是，多电介质结构将具有根据边界条件和传播标准设定的传播模式。在一些实施例中，可使用近场布置以使用近场效应来通过自由空间传播电磁能。近场布置可包括发射器结构，该发射器结构被配置为在从亚波长至几个波长的距离范围内发射电磁能，以便由接收器结构捕获。由于发射器和接收器结构的近场耦合，信号可以无明显损耗地传播。

[0027] 在一些情况下，波导可由多个子波导形成，每个子波导能够独立地传播相应的电磁波。然而，为了防止相邻层之间的串扰(即，泄露)，必须将电磁能引导回传播层。这可通过使用中间层将相邻的传播层彼此隔开来实现。在一个实施例中，可采用阶跃折射率。例如，可通过中间层将第一传播层与相邻的第二传播层隔开。在一个实施例中，第一传播层可由具有第一介电系数(D1)的材料形成，并且中间层可由具有第二介电系数(D2)的电介质形成，其中D1>D2。中间层也可由金属形成或具有金属部件(诸如涂层)，从而提供有效的机制来将入射电磁能反射回适当的传播层。这样，可以消除或极大减少第一传播层和第二传播层之间的串扰，因为第一传播层和第二传播层中的电磁能将被无泄漏地反射回相应的层。可使用多个遍次的挤压工艺或多个阶段的挤压工艺来形成电介质波导，其中相比于金属空气填充式波导，每个电介质层的横截面可更易于设计。这允许针对特定应用的要求定制设计波导的传播模式。

[0028] 在另一个实施例中，柔性波导的形状可为圆柱形，从而符合与常规实用型电缆或光纤电缆相关联的现有形状因数。这样，圆柱形波导可取代电缆而用于传统应用。圆柱形波导可被划分成圆弧段。圆弧段可彼此隔离以形成适用于携载数据的独立通信通道。在一个实施例中，圆柱形波导可具有环形形状，该环形形状具有中空型芯。中空型芯可采用气隙的形式。这样，气隙内的空气可以形成隔离的电介质区域。在一个实施例中，圆柱形波导可被配置为具有第一圆柱形部分和第二圆柱形部分的环形天线。在该实施例中，第一圆柱形部分可被划分成第一圆弧段和第二圆弧段，这两个圆弧段以如下方式彼此隔离：来自第一圆弧段的信号可以直接传播至第二圆柱形部分的被选择的第一部分。相似地，来自第二圆弧段的信号可以直接传播至第二圆柱形部分的被选择的第二部分。在任一种情况下，合理使用隔离层可以防止大量串扰并减少信号损耗。

[0029] 下面参考图1至图11来讨论这些及其他实施例。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图的所给出的详细描述仅出于说明性目的并且不应理解为限制性的。

[0030] 图1示出了根据所述实施例的数据传输系统100。系统100可包括通信通道102，该通信通道能够将来自数据源104的数据运送到数据宿106。在所述实施例中，可使用具有如下参数的电磁能对数据进行编码：载波频率范围为亚太赫兹至太赫兹(约60GHz至数百GHz)，相关波长不超过5mm(对应于约60GHz的最小载波频率)。应当指出的是，可将系统100结合到通信设备和计算设备中，包括根据膝上型计算机原理的便携式计算设备。可使用物理介质来实现通信通道102，该物理介质被配置为用作传播电磁波的波导。因此，波导可具有各种形状并由各种材料形成。例如，波导可以是矩形、正方形和圆柱形等。波导可由电介质材料、金属或两者的组合形成。波导可由通过电介质耦合器连接在一起的各个金属导体、通过电介质耦合器连接在一起的电介质段等形成。例如，在电介质波导中传播至共面电介质波导耦合器的电磁波可以在共面波导的导电迹线上诱发可被外部电路解释为信号的电压差。

[0031] 应当指出的是，近场配置特征在于对应于亚波长至几个波长的距离，因此，电磁波可以在没有波导的情况下传播。例如，电磁波可以根据发射电磁波的发射器与捕获电磁波的接收器之间近场耦合来通过具有某个尺寸的气隙传播。因此，通信通道102可在近场配置中得以实现，所谓近场配置是指发射器可以通过自由空间发射电磁能，所述电磁能的传播距离为最多几个波长且没有明显损耗地由接收器捕获。自由空间采用气隙的形式，可以通过该气隙发射电磁能。根据近场耦合效应，接收器可与发射器耦合以捕获大部分电磁能。

[0032] 在其他场景中，可将物理介质用作被布置为引导电磁能的传播的波导。该波导可由例如可为柔性或刚性的电介质材料形成。在一个实施例中，柔性波导可由聚合物材料诸如塑料形成，并且具有适用于传播合适载波频率范围(至少60GHz至数百GHz和更高)内的电磁能的尺寸。柔性性质允许波导108弯曲和扭转，而信号完整性没有明显损失。此外，柔性材料的结构完整性基本上不受多个扭转事件的影响(而是更易于受单个扭转事件的持续时间的影响)。这样，由柔性材料形成的波导108非常适用于诸如膝上型计算机的应用，其中可以预期波导108将经受大量的扭转事件(与盖的打开和关闭相关)。因此，采用波导108的系统100的预期工作寿命可与膝上型计算机的工作寿命相当。

[0033] 波导108可在耦合器110处耦接至数据源104，并且在耦合器112处耦接至数据宿。耦合器110和耦合器112可以采用多种形式。以膝上型计算机为例，当数据源104设置在膝上型计算机的基部单元内，并且数据宿106(例如以显示器的形式)结合到相对于基部单元枢转的盖内时，波导108可以相对于基部单元移动。在这种情况下，耦合器110可包括间隙，数据可使用由耦接至数据源104的天线所发射的电磁能来通过所述间隙传输。例如，耦合器
110可包括从数据源104接收数据的接收器，该接收器可近场耦合至发射器。在一个实施例中，用于分隔接收器和发射器的间隙可为约几个波长，从而允许接收器和发射器之间形成近场耦合。这样，由发射器发射的电磁能可随后被接收器捕获，而不会遭受明显损耗。通过允许发射器与接收器无物理接触地耦合，接收器可以相对于发射器在间隙内自由地移动。
另一方面，由于显示器106在盖内保持固定，耦合器112也可相对于显示器106(或更具体地讲显示器电路，诸如定时控制器，或TCON)保持固定。因此，可使用例如搭接接头、到共面波导耦合器的基板集成波导，或任何其他合适的低损耗连接装置将波导108物理连接至盖内的合适电路。图2示出了平面波导200形式的波导108的实施例。平面波导200可具有宽度为W且厚度为t的矩形(或正方形)横截面。

[0034] 在一些实施例中，波导108可以这样的方式布置，其中信号可以独立于彼此地传播。例如，在图3所示的布置中，堆叠式波导300可包括由隔离层306分隔的多个波导层302,304。为了防止波导层302和波导层304之间的串扰，可使用隔离层306重新引导层302/304与层306之间界面处的电磁能，使其返回到适当的传播层中。在一个实施例中，可使用阶跃折射率分布来实现界面处入射能量的重新引导。阶跃折射率分布为这样的折射率分布，其特征在于主传播层内折射率(D1)均匀，并且隔离层界面处的折射率(D2)减小(即，隔离层由折射率小于主传播层折射率的材料形成)。换句话讲，层302和层304将各自由具有折射率(分别为D1,D2)的材料形成，所述折射率在相应的层中均匀但大于用于形成隔离层306的材料的折射率(D3)。然而，应当指出的是，在一些情况下，隔离层306可由金属形成或包含金属，所述金属可在层302和层304之间提供有效的屏蔽。除了提供有效的屏蔽之外，隔离层306内的金属可用于提供可用来输送电力的导电路径。应当指出的是，两个(或更多个)不同的频带可用于支持相反方向的数据流，或用于支持多个独立的通道，以及用于整体提高例如给定波导结构内的所有带宽。

[0035] 除了平面形状因数之外，波导108可以采用图4A所示的圆柱形形状，该图示出了圆柱形波导400。通过采用圆柱形形状，波导400可与基于光学实用型电缆(或电线)传统设计一起使用。例如，波导400可用于取代膝上型计算机所用的离合器组件中的实用型电缆。如图4A以及图4B中的横截面所示，波导400可包括圆弧段402和圆弧段404。隔离层406和408可用于防止圆弧段402和404之间的串扰。以这种方式(并且类似于堆叠式波导300)，波导400可适用于以不同的载波频率发射信号。例如，不同的载波频率可用于不同的圆弧段以改善圆弧段之间的隔离。一般来讲，通常使用不同的载波频率来执行相同通道上的全双工操作。例如，可优化圆弧段402以发射具有约60GHz的载波频率的信号，同时可优化圆弧段404以发射具有约80GHz的载波频率的信号。

[0036] 在一些实施例中，波导400可为耦接第一有源电路和第二有源电路的双工互连装置。这样，圆弧段402可将第一载波频率的第一信号从第一发射器电路发射至相应的接收器电路，同时圆弧段404将第二载波频率的第二信号从第二发射器电路发射至第二接收器电路。为了避免第一信号和第二信号之间的干扰，可使用层406和408来分离和隔离圆弧段402和404。间隙410可包括进一步提供信号隔离的电介质。例如，间隙410可以采用气隙的形式。与堆叠式波导300一样，圆弧段402和404可具有相对于层406和层408的阶跃折射率分布。

[0037] 图4C以波导430的形式示出了圆柱形波导400的另一种变型。更具体地讲，波导430示出了可使用圆弧段402和404实现的其他信号路径，所述圆弧段被划分成圆弧段402-1、402-2和404-1、404-2并分别通过层406-1、406-2和408-1、408-2彼此隔离。图4D和图4E示出了旋转开关450(也称为环形天线)形式的圆柱形波导400的另一个具体实施。可以这样的方式来布置旋转开关450，其中可使用电介质层456和458(以及中心气隙)使圆弧段452和454彼此屏蔽。然而，圆弧段452可以耦接至外层460，而圆弧段454可由外层460屏蔽。这样，外层
460处的信号S可从外层460传输至圆弧段452而不是圆弧段454(因为圆弧段454有效地与外层460隔离)。在所述实施例中，圆弧段452可将信号S传输至圆柱形波导450的截面462。

[0038] 图4F示出了同轴电缆/波导470形式的圆柱形波导布置的又一个实施例。具体地讲，同轴电缆472可被定位在中心位置并可被配置为输送直流电。波导474和476(由隔离层478分隔)可被配置为以从同轴电缆472径向向外的方式传播电磁能，该电磁能适于以上述方式用合适的数据来编码。此外，直流接地层480可从波导474和476径向向外地定位，继而其由外护套482形式的保护层围绕。因此，同轴电缆/波导470可具有多种用途，诸如在空间高效的构造中提供除了直流电力通道之外的高速数据通道。

[0039] 图4G示出了滚绕式波导485形式的圆柱形波导的另一个实施例，其中多个柔性波导以称为滚绕式波导的形式卷绕在保护层内。更具体地讲，滚绕式波导485可包括在外护套494形式的保护层内成卷绕构型的柔性波导486、488、490和492。可将波导嵌入隔离层496内，从而防止波导之间的串扰。然而，在一些实施例中，选择的波导能够以允许电磁能在其间传播的方式耦接。

[0040] 以下讨论涉及有利于在便携式计算设备中进行高速数据传输的柔性波导的特定具体实施。如下文所述，便携式计算设备采用膝上型计算机的形式。然而，应当指出的是，柔性波导的实施例可非常适用于任何需要高速数据传输的应用。

[0041] 图5示出了膝上型计算机500形式的代表性便携式计算设备500的实施例的正面透视图。膝上型计算机500可包括基部部分502。基部部分502可从经由视图中由装饰性壁隐藏的离合器组件506而能够枢转地连接到盖504。基部部分502可具有整体均匀的形状，其尺寸适于容纳离合器组件506。底部部分502可被配置为容纳各种用户输入设备诸如键盘508和触摸板510。盖504可在离合器组件506的帮助下从闭合位置移动以保持处于打开位置并再次闭合。盖504可包括显示器512和可为显示器512提供结构性支撑的后盖514。显示器512可呈现视觉内容诸如图形用户界面、静态图像诸如照片、以及视频媒体项目诸如电影。显示器512可采用任何合适的显示技术来显示图像。基部部分502可包括各种工作部件，所述工作部件中的至少一者可以提供图像数据以便由显示器512呈现。因此，被配置为提供图像数据(诸如高分辨率视频数据)的基部部分502内的这些电路可以电耦接至与显示器512相关联的显示器电路。

[0042] 例如，尽管并未示出，但基部部分502可包括被配置为生成像素数据形式的图像数据的图形处理单元(也称为GPU)。为了呈现图像形式的像素数据，可将像素数据提供至显示器支持电路(诸如定时控制器，或TCON)。为了以TCON所需的数据速率提供足够的像素数据以便由显示器512适当的呈现，可使用高速数据通信通道。在一个实施例中，高速数据通道可采用柔性波导的形式，该柔性波导被配置为提供用于电磁能的传输介质，该电磁能具有亚毫米至数毫米的范围内的波长。在另一个实施例中，高速数据通道可基于近场耦合效应，所谓近场耦合效应是指基部部分502处的天线结构可以通过自由空间发射电磁能，所述电磁能的传播距离为小于一个波长至几个波长以便由盖504处的接收器捕获。例如，高速数据通道可包括耦接至GPU的发射器天线和耦接至TCON的接收器天线，发射器天线和接收器天线通过介于基部单元502和盖504之间的气隙彼此分隔。

[0043] 接下来转到图6A，其以侧剖视图示出了根据本发明一个实施例的具有中空离合器的示例性铰链机构。铰链机构600可包括外部离合器筒602以及内部离合器604，从而允许波导606穿过其中的腔608。在一些实施例中，离合器604本质上可为圆柱形的，并且可具有环状外部区域和被环状外部区域围绕的中心孔区域。同样，中心孔区域适于允许一个或多个波导通过并为所述一个或多个波导提供支撑，所述一个或多个波导适于提供通信通道，所述通信通道被配置为将基部部分连接至便携式计算设备的盖。在一个示例中，圆柱形离合器的半径可为约六毫米。因此，应当指出的是，离合器604内存在足够的空间以容纳侧向尺寸最多至约5毫米的波导。在其中波导为圆柱形的这些实施例中，可以容纳约5毫米的直径。如上所述，可使用侧向尺寸为约5mm的波导来提供范围在约60GHz内的电磁能的传输介质。
应当指出的是，虽然盖的旋转和基部部分导致波导的轻微扭转，但这对通过波导的数据传输影响极小或没有不利影响。

[0044] 继续参见图6B，其以侧剖视图示出根据本发明一个实施例的图6A的示例性中空离合器。离合器604可由任何合适的材料形成，诸如具有外径R1和内径R2的不锈钢或合金钢。在所述实施例中，内径R2可以变化以提供足够的空间来容纳具有任何合适形状因数的波导。如上所述，波导606可包括以平面、堆叠或圆柱形形式(具有中心气隙或为实心的直圆柱或围绕轴线的螺旋)布置的多个层，以在盖(诸如显示器组件)以及基部部分中提供高速通信通道的电子元件。在一些实施例中，可以提供单独的电力线，而在其他情况下，可使用金属隔离层来提供电力管道和针对波导606的信号隔离两者。这样，电力和数据能够以统一的布置来在盖504和基部单元502之间传输。

[0045] 图7显示了便携式计算设备500的俯视图，该视图突出显示了波导606、离合器组件600，以及基部单元502和盖504内的工作部件之间的关系。更具体地讲，基部单元502内的代表性部件可包括主逻辑板(MLB)，可在该主逻辑板上定位视频源，诸如(一个或多个)GPU。如图所示，GPU可与具有发射器区域706的耦合器702通信，该发射器区域被布置为将用视频数据704编码的电磁能经由接收器区域708传输至波导606。在所述实施例中，耦合器706可包括尺寸小于波导606的间隙尺寸的间隙709。在一个实施例中，间隙709可有利于发射器区域
706和接收器区域708的近场耦合。在一些情况下，发射器区域702可相对于波导606沿轴向设置。视频数据704可在通过波导606传播至显示器电路710的载波中编码。在一个实施例中，可使用耦合器712将波导606耦接至显示器电路710。例如，显示器电路710可以采用定时控制器(TCON)710的形式，该定时控制器被布置为接收由GPU生成并在经由波导606传播的载波中编码的像素数据。TCON 710可随后处理视频数据704以便由显示器512呈现。还应当指出的是，在耦合器的发射器702和接收器706之间存在任何纵向重叠。

[0046] 图8示出了近场通信通道800形式的通信通道102，所述通信通道采用载波频率在亚太赫兹(s-THz)至太赫兹范围(例如60GHz以及更大)内的电磁能来传输在其中编码的视频数据704。更具体地讲，发射器单元802可以在气隙802中发射具有已编码视频数据704的电磁能。可使用任何数量的合适编码方案对视频数据704进行编码。编码方案可包括幅移键控、角调制(相位或频率)、矢量调制(幅度和相位相结合)以及本领域已知的其他调制方案。在任何情况下，都可在耦接至视频电路710(诸如TCON 710)的接收器单元808处接收具有已编码视频数据704的电磁能。

[0047] 除了提供非常适用于便携式计算设备的高速数据通道之外，可在固定式计算系统诸如台式计算机或相关联的电路中使用电磁能的近场传输。例如，图9示出了代表性近场连接方案900，其非常适用于通过气隙910将数据从印刷电路板(PCB)904上的电路902传输至印刷电路板908上的电路906。在一个实施例中，可通过载波频率在亚太赫兹至太赫兹范围内的载波来对数据进行编码，从而提供足够的带宽来支持高分辨率视频呈现。近场数据传输可用于为台式计算机提供更有效且耗时更少的组装过程。

[0048] 例如，如示出了系统1000的图10所示，可将PCB904组装为电路模块1002的一部分，该电路模块可与电子系统中的电路模块1004无线耦接。电路模块1002可包括各自具有相关联的发射器1006的电路902，所述发射器适用于发射载波频率为至少60GHz的电磁能。另一方面，电路模块1004可包括具有电路906的PCB 908，电路906各自具有相关联的接收器1008，所述接收器适用于接收由发射器1006发射的电磁能。在一个实施例中，电路模块1002可包括可提供视频数据的电路，诸如GPU，而电路模块1004可包括使用支持显示器1010的视频数据处理电路(诸如TCON)。在一些实施例中，可使用例如弹簧触件1012/1014使电力连接与近场高速数据连接分开建立。

[0049] 只需将电路模块1002相对于电路模块1004放置在预先设计的位置并将其固定到位，即可完成系统1000的组装。例如，在系统1000为固定式计算系统的情况下，可将显示器1010固定在壳体内。可通过以下方式来形成使用亚太赫兹至太赫兹范围内电磁能的近场数据传输通道：将电路模块1002放置在壳体内相对于电路模块1004的位置，使得在发射器
1006和接收器1008之间形成预定大小的气隙。因此，高速数据可从电路模块1002传输至电路模块1004，而无需耗时和昂贵的布线。然而，在需要电力通道与数据通道分离的那些情况下，可使电力触件1012与电力触件1014物理接触。在一个实施例中，电力触件1012(或电力触件1014，或两者)可以采用弹簧触件的形式，该弹簧触件在电路模块1002被放置在壳体内期间可以容易地接近电力触件1014。

[0050] 图11示出了详细显示根据所述实施例的组装过程1100的流程图。组装过程1100可用于通过减少或在一些情况下消除计算系统中的有线连接，来简化和减少制造计算系统所需的组装操作数量。可以消除的具体的有线连接是那些用于提供电子部件之间的高速数据连接的有线连接。有线连接可被近场耦合部件取代，载波频率为至少60GHz到至少数百GHz的电磁能可在所述近场耦合部件上传播而没有明显损耗。过程1100可体现第一制品和第二制品，其中第一制品具有连接至第一电介质耦合器部件的第一波导，第二制品具有连接至第二电介质耦合器部件的第二波导。应当指出的是，在使用近场耦合效应的情况下，第一电介质耦合器部件可被配置为在小于几个波长的距离内发射可由第二电介质耦合器部件捕获的电磁能(反之亦然)。可以在第一波导和第二波导之间形成通信通道。在一个实施例中，可通过将第一制品和第二制品接近于彼此放置，使第一电介质耦合器部件和第二电介质耦合器部件彼此相距小于几个波长，来形成通信通道。这样，可形成耦合器结构，该耦合器结构采用第一电介质耦合器部件和第二电介质耦合器部件的近场耦合来传播电磁能。因此，可以形成由第一波导和第二波导形成的通信通道而无需常规的布线。可使用这种方法来执行需要在第一制品和第二制品之间形成通信通道的组装过程，而无需单独布线，这使整体制造过程显著改善。

[0051] 过程1100可用于制品的组装。所述制品可包括可在组装过程期间组装在一起的多个部件。过程1100可体现第一制品和第二制品，其中第一制品具有连接至第一电介质耦合器部件的第一波导，第二制品具有连接至第二电介质耦合器部件的第二波导。可通过完成至少以下操作来执行过程1100。在1102处，接收第一制品，并且在1104处，接收第二制品。在1106处，使第一电介质耦合器部件和第二电介质耦合器部件彼此相距在几个波长内，从而形成耦合器结构。耦合器结构以这样的方式连接第一波导和第二波导：其中电磁能可在通信通道中的第一制品和第二制品之间传播。在一些情况下，在1108处形成与通信通道分开的电力通道。

[0052] 所述实施例具有多种优点。例如，可使用单个波导来实现通信路径(诸如上述的GPU和TCON之间)，即使使用需要高速数据速率的先进显示器也如此。这样，可以使用更为简单的组装方法。例如，可使用具有复杂CMOS的电路来发射(在GPU侧)和接收(在TCON侧)信号。此外，小于光学器件的发射物理层和接收物理层的集成(相比于光学器件)的额外好处是减少了非CMOS的元件数量，因而具有部件数量减少、成本降低、占地面积减小和电源要求降低的优势。例如，节约的电力可用于为发射器和接收器物理层提供额外的电力。还应当指出的是，例如可在运行时训练采用QAM调制的基于载波的系统，以优化通信通道(电介质波导、耦合器等)的使用，从而继续良好地工作，即使系统因其老化而有所变化，或在不同的环境条件下工作时也是如此。应当指出的是，正交模式可允许在给定结构上传输更多信息。同样可行的是，如果需要保持稳健的数据传输，则在使用期间对其进行调整。还应当指出的是，在与自由空间应用相比时，专用波导的使用限制了干涉暴露，从而允许根据需要使多个通道靠近，其中在通道之间采取适当的隔离措施(这对于自由空间技术而言不可行)。此外，可使用偏振方法来在相同介质中创建正交通道，其中波导支持偏振传播。

[0053] 可单独地或以任何组合方式来使用所述实施例的各方面、实施例、具体实施或特征。可由软件、硬件或硬件与软件的组合来实现所述实施例的各方面。所述实施例还可被实施为计算机可读介质上的用于控制生产操作的计算机可读代码或者被实施为计算机可读介质上的用于控制生产线的计算机可读代码。计算机可读介质为可存储数据的任何数据存储设备，所述数据其后可由计算机系统读取。计算机可读介质的示例包括只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、HDD、DVD、磁带和光学数据存储设备。计算机可读介质还可分布在网络耦接的计算机系统中使得计算机可读代码以分布式方式来存储和执行。

[0054] 在上述描述中，为了进行解释，使用了特定的命名以提供对所述实施例的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施例不需要这些具体细节。因此，出于说明和描述的目的呈现了对具体实施例的上述描述。这些描述不旨在被认为是穷举性的或将所述的实施例限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。