无线设备、无线通信系统及方法

摘要

本发明涉及无线设备、无线通信系统及方法。一种无线设备包括：射频(RF)接口；被配置为接收射频信号并且被配置为提供从所述射频信号获取的输出数据信号；逻辑电路，被配置为接收输出数据信号并且基于输出数据信号提供输出模拟信号；电源电路，被耦接至射频接口并且被配置为将从射频信号获取的DC操作功率提供至射频接口和逻辑电路；第一阻抗匹配变压器，被配置为从逻辑电路接收输出模拟信号并将输出模拟信号转换为具有比输出模拟信号低的电压和比输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号；以及第一变换器被配置为从第一变压器输出接收转换的输出模拟信号并基于输出模拟信号产生音频信号。

权利要求

1.一种无线设备，包括：

射频(RF)接口，被配置为接收射频信号并且被配置为提供从所述射频信号获取的输出数据信号；

逻辑电路，被配置为接收所述输出数据信号并且基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；

电源电路，被耦接至所述射频接口并且被配置为将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；

第一阻抗匹配变压器，包括配置为调节所述第一阻抗匹配变压器的匝数比的多个开关并具有耦接至所述逻辑电路的输入端且具有输出端，其中，所述第一阻抗匹配变压器被配置为从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号；以及第一变换器，被耦接至所述第一阻抗匹配变压器的所述输出端并且被配置为从所述第一阻抗匹配变压器输出接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生输出音频信号。

2.根据权利要求1所述的无线设备，进一步包括：第二变换器，被配置为接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；其中，所述逻辑电路进一步被配置为接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；并且其中，所述射频接口进一步被配置为接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

3.根据权利要求2所述的无线设备，进一步包括具有输入端和输出端的第二阻抗匹配变压器，所述输入端耦接至所述第二变换器，所述输出端耦接至所述逻辑电路。

4.根据权利要求3所述的无线设备，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的模数转换器。

5.根据权利要求2所述的无线设备，其中：

所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；

所述第一变换器包括耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；

以及

所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

6.根据权利要求1所述的无线设备，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输入端的输出端的数模转换器。

7.根据权利要求1所述的无线设备，进一步包括被配置为捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路的图像传感器。

8.根据权利要求1所述的无线设备，其中，所述无线设备被配置为：接收文本数据；以及

将与所述文本数据相关的数据提供至基站。

9.根据权利要求1所述的无线设备，其中：

所述无线设备具有唯一地址；以及

所述无线设备被配置为利用后向散射通信将数据发送到基站。

10.根据权利要求9所述的无线设备，其中，所述基站被配置为利用所述射频信号将数据发送至所述无线设备。

11.一种无线通信系统，包括：

无线设备，所述无线设备包括：

射频(RF)接口，被配置为接收射频信号并且被配置为提供从所述射频信号获取的输出数据信号；

逻辑电路，被配置为接收所述输出数据信号并且基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；

电源电路，被耦接至所述射频接口并且被配置为将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；

第一阻抗匹配变压器，包括配置为调节所述第一阻抗匹配变压器的匝数比的多个开关并具有耦接至所述逻辑电路的输入端且具有输出端，其中，所述第一阻抗匹配变压器被配置为从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号；以及第一变换器，被耦接至所述第一阻抗匹配变压器的所述输出端并且被配置为从所述第一阻抗匹配变压器输出接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生输出音频信号；以及基站，具有至少一个网络连接和射频收发器，其中：所述射频收发器被配置为生成所述射频信号并且从所述无线设备接收后向散射通信；

以及

所述无线设备被配置为使用后向散射通信将数据传递至所述基站。

12.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中，所述无线设备进一步包括第二变换器，被配置为接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；其中：所述逻辑电路进一步被配置为接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；并且所述射频接口进一步被配置为接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

13.根据权利要求12所述的无线通信系统，其中，所述无线设备包括具有输入端和输出端的第二阻抗匹配变压器，所述输入端耦接至所述第二变换器，所述输出端耦接至所述逻辑电路。

14.根据权利要求13所述的无线通信系统，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的模数转换器。

15.根据权利要求12所述的无线通信系统，其中：所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；

所述第一变换器包括耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；

以及

所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

16.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输入端的输出端的数模转换器。

17.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中，所述无线设备进一步包括被配置为捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路的图像传感器。

18.根据权利要求11所述的无线通信系统，进一步包括多个无线设备，每个无线设备具有唯一地址，其中：每个无线设备被配置为提供从所述射频信号获取的DC操作功率；以及所述基站被配置为从多个所述无线设备中的每个接收后向散射通信。

19.根据权利要求18所述的无线通信系统，其中，所述基站被配置为利用所述射频信号将数据发送至所述无线设备中的每个。

20.根据权利要求11所述的无线通信系统，其中，所述无线设备进一步被配置为：接收文本数据；以及

将与所述文本数据相关的数据提供至所述基站。

21.一种无线通信方法，包括：

通过无线设备的射频(RF)接口接收射频信号并提供从所述射频信号获取的输出数据信号；

通过所述无线设备的逻辑电路接收所述输出数据信号并基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；

通过所述无线设备的电源电路，将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；

通过所述无线设备的第一阻抗匹配变压器从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号，所述第一阻抗匹配变压器包括配置为调节所述第一阻抗匹配变压器的匝数比的多个开关；并且通过所述无线设备的第一变换器从所述第一阻抗匹配变压器接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生输出音频信号。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：通过所述无线设备的第二变换器接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；

通过所述无线设备的逻辑电路，接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；以及通过所述无线设备的射频接口接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述无线设备包括具有输入端和输出端的第二阻抗匹配变压器，所述输入端耦接至所述第二变换器的输出端，所述输出端耦接至所述逻辑电路。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的模数转换器。

25.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；

所述第一变换器包括耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；

以及

所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输出端的数模转换器。

27.根据权利要求21所述的方法，进一步包括，通过所述无线设备的图像传感器捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路。

28.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：通过所述无线设备接收文本数据；以及

通过所述无线设备将与所述文本数据相关的数据提供至基站。

29.根据权利要求21所述的方法，其中，所述无线设备具有唯一地址，以及进一步包括：通过所述无线设备利用后向散射通信将数据发送到基站。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述基站被配置为利用所述射频信号将数据发送至所述无线设备。

31.一种无线通信方法，包括：

通过基站生成射频(RF)信号；

通过无线设备的射频接口接收射频信号并提供从所述射频信号获取的输出数据信号；

通过所述无线设备的逻辑电路接收所述输出数据信号并基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；

通过所述无线设备的电源电路，将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；

通过所述无线设备的第一阻抗匹配变压器从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号，所述第一阻抗匹配变压器包括配置为调节所述第一阻抗匹配变压器的匝数比的多个开关；

通过所述无线设备的第一变换器从所述第一阻抗匹配变压器接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生输出音频信号；

通过所述无线设备使用后向散射通信将数据传递至所述基站；

以及

通过所述基站从所述无线设备接收所述后向散射通信。

32.根据权利要求31所述的方法，进一步包括：通过所述无线设备的第二变换器接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；

通过所述无线设备的逻辑电路，接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；以及通过所述无线设备的射频接口接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述无线设备包括具有输入端和输出端的第二阻抗匹配变压器，所述输入端耦接至所述第二变换器的输出端，所述输出端耦接至所述逻辑电路。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的模数转换器。

35.根据权利要求32所述的方法，其中

所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；

所述第一变换器包括耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；

以及

所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

36.根据权利要求31所述的方法，其中，所述逻辑电路包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输出端的数模转换器。

37.根据权利要求31所述的方法，进一步包括：通过所述无线设备的图像传感器捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路。

38.根据权利要求31所述的方法，进一步包括：通过所述无线设备接收文本数据；以及

通过所述无线设备将与所述文本数据相关的数据提供至所述基站。

39.根据权利要求31所述的方法，进一步包括：通过所述基站选择多个所述无线设备中的一个，每个无线设备具有唯一地址并被配置为提供从所述射频信号获取的DC操作功率；

以及

通过所述基站从多个所述无线设备中的一个接收后向散射通信。

40.根据权利要求39所述的方法，进一步包括通过所述基站利用所述射频信号将数据从所述基站发送至所述无线设备的每一个。

说明书

无线设备、无线通信系统及方法

[0001] 本申请是国际申请日为2012年5月30日、国际申请号为PCT/US2012/039951，发明名称为“双模式无线通信设备”的PCT申请的进入国家阶段日为2014年1月27日、申请号为201280037635.8、发明名称为“双模式无线通信设备”的中国国家阶段申请的分案申请。

[0002] 相关申请的交叉引用

[0003] 本申请要求于2011年5月31由Yael Maguire提交的题为“无源供电无线通信设备”的美国专利申请第13/118,693号的优先权，将其全部内容结合于此以供参考。本专利申请还要求于2011年5月31日由Yael Maguire提交的题为“双模式无线通信设备”的美国专利申请第13/118,700号的优先权，将其全部内容结合于此以供参考。

背景技术

[0004] 诸如移动电话和蓝牙耳机的目前的通信设备需要电池功率来操作。用户必须频繁地对电池进行再充电以操作设备。射频识别(RFID)技术使无线RFID标签无需使用电池便可使用后向散射通信技术发送简单的识别数据。RFID读卡器供应功率并且通过使用射频(RF)电波与所述RFID标签通信。RFID标签将少量的数据传输给RFID读卡器以传送该标签的识别。

发明内容

[0005] 根据一个方面，提供了一种无线设备，包括：射频(RF)接口，被配置为接收射频信号并且被配置为提供从所述射频信号获取的输出数据信号；逻辑电路，被配置为接收所述输出数据信号并且基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；电源电路，被耦接至所述射频接口并且被配置为将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；第一阻抗匹配变压器，包括配置为调节所述第一变压器的匝数比的多个开关并具有耦接至所述逻辑电路的输入端且具有输出端，其中，所述第一变压器被配置为从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号；以及第一变换器，被耦接至所述第一阻抗匹配变压器的所述输出端并且被配置为从所述第一变压器输出接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生音频信号。

[0006] 所述无线电设备进一步包括：第二变换器，被配置为接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；其中，所述逻辑电路进一步被配置为接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；并且其中，所述射频接口进一步被配置为接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

[0007] 所述无线电设备进一步包括：进一步包括具有耦接至所述第二变换器的输入端和耦接至所述逻辑电路的输出端的第二阻抗匹配变压器。

[0008] 所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的数模转换器。

[0009] 所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；所述第一变换器包括耳机、头戴耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；以及所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

[0010] 所述逻辑电路进一步包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输入端的输出端的模数转换器。

[0011] 所述无线电设备进一步包括：被配置为捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路的图像传感器。

[0012] 所述无线设备被配置为：接收文本数据；以及将与所述本文数据相关的数据提供至基站。

[0013] 所述无线设备具有唯一地址；以及所述无线设备被配置为利用后向散射通信将数据发送到基站。

[0014] 所述基站被配置为利用所述射频信号将数据发送至所述无线设备。

[0015] 根据本发明的另一方面，提供了一种无线通信系统，包括：无线设备，所述无线设备包括：射频(RF)接口，被配置为接收射频信号并且被配置为提供从所述射频信号获取的输出数据信号；逻辑电路，被配置为接收所述输出数据信号并且基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；电源电路，被耦接至所述射频接口并且被配置为将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；第一阻抗匹配变压器，包括配置为调节所述第一变压器的匝数比的多个开关并具有耦接至所述逻辑电路的输入端且具有输出端，其中，所述第一变压器被配置为从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号；以及第一变换器，被耦接至所述第一阻抗匹配变压器的所述输出端并且被配置为从所述第一变压器输出接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生音频信号；以及基站，具有至少一个网络连接和射频收发器，其中：所述射频收发器被配置为生成射频信号并且从所述无线设备接收后向散射通信；以及所述无线设备被配置为使用后向散射通信将数据传递至所述基站。

[0016] 所述无线设备进一步包括：第二变换器，被配置为接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；其中，所述逻辑电路进一步被配置为接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；并且其中，所述射频接口进一步被配置为接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

[0017] 所述无线设备包括具有耦接至所述第二变换器的输入端和耦接至所述逻辑电路的输出端的第二阻抗匹配变压器。

[0018] 所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的数模转换器。

[0019] 所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；所述第一变换器包括耳机、头戴耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；以及所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

[0020] 所述逻辑电路进一步包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输入端的输出端的模数转换器。

[0021] 所述无线设备进一步包括被配置为捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路的图像传感器。

[0022] 所述无线通信系统进一步包括多个无线设备，每个无线设备具有唯一地址，其中：每个无线设备被配置为提供从所述射频信号获取的DC操作功率；以及所述基站被配置为从多个所述无线设备中的每个接收后散射通信。

[0023] 所述基站被配置为利用所述射频信号将数据发送至所述无线设备中的每个。

[0024] 所述无线设备进一步被配置为：接收文本数据；以及将与所述本文数据相关的数据提供至基站。

[0025] 根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：通过无线设备的射频(RF)接口接收射频信号并提供从所述射频信号获取的输出数据信号；通过所述无线设备的逻辑电路接收所述输出数据信号并基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；通过所述无线设备的电源电路，将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；通过所述无线设备的第一阻抗匹配变压器从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号，所述第一变压器包括配置为调节所述第一变压器的匝数比的多个开关；并且通过所述无线设备的第一变换器从所述第一变压器接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生输出音频信号。

[0026] 所述方法进一步包括：通过所述无线设备的第二变换器接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；通过所述无线设备的逻辑电路，接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；以及通过所述无线设备的射频接口接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

[0027] 所述无线设备包括具有耦接至所述第二变换器的输出端的输入端和耦接至所述逻辑电路的输出端的第二阻抗匹配变压器。

[0028] 所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的数模转换器。

[0029] 所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；所述第一变换器包括耳机、头戴耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；以及所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

[0030] 所述逻辑电路包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输出端的模数转换器。

[0031] 所述方法进一步包括，通过所述无线设备的图像传感器捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路。

[0032] 所述方法进一步包括：通过所述无线设备接收文本数据；以及通过所述无线设备将与所述本文数据相关的数据提供至基站。

[0033] 所述无线设备具有唯一地址，以及进一步包括：通过所述无线设备利用后向散射通信将数据发送到基站。

[0034] 所述基站被配置为利用所述射频信号将数据发送至所述无线设备。

[0035] 根据本发明的再一个方面，提供了一种方法，包括：通过基站生成射频(RF)信号；通过无线设备的射频接口接收射频信号并提供从所述射频信号获取的输出数据信号；通过所述无线设备的逻辑电路接收所述输出数据信号并基于所述输出数据信号提供输出模拟信号；通过所述无线设备的电源电路，将从所述射频信号获取的DC操作功率提供至所述射频接口和所述逻辑电路；通过所述无线设备的第一阻抗匹配变压器从所述逻辑电路接收所述输出模拟信号并将所述输出模拟信号转换为具有比所述输出模拟信号低的电压和比所述输出模拟信号高的电流的转换的输出模拟信号，所述第一变压器包括配置为调节所述第一变压器的匝数比的多个开关；通过所述无线设备的第一变换器从所述第一变压器接收所述转换的输出模拟信号并基于所述输出模拟信号产生输出音频信号；通过所述无线设备使用后向散射通信将数据传递至所述基站；以及通过所述基站从所述无线设备接收所述后向散射通信。

[0036] 所述方法进一步包括：通过所述无线设备的第二变换器接收输入音频信号并且基于所述输入音频信号将输入模拟信号提供至所述逻辑电路；通过所述无线设备的逻辑电路，接收所述输入模拟信号并且基于所述输入模拟信号将输入数据信号提供至所述射频接口；以及通过所述无线设备的射频接口接收所述输入数据信号并且基于所述输入数据信号调制所述射频信号。

[0037] 所述无线设备包括具有耦接至所述第二变换器的输出端的输入端和耦接至所述逻辑电路的输出端的第二阻抗匹配变压器。

[0038] 所述逻辑电路包括具有耦接至所述第二阻抗匹配变压器的输出端的输入端的数模转换器。

[0039] 所述无线设备被配置为可佩带的头戴装置；所述第一变换器包括耳机、头戴耳机或所述可佩带的头戴装置的扬声器；以及所述第二变换器包括所述可佩带的头戴装置的麦克风。

[0040] 所述逻辑电路包括具有耦接至所述第一阻抗匹配变压器的输出端的模数转换器。

[0041] 通过所述无线设备的图像传感器捕获图像并且将有关所述图像的数据提供至所述逻辑电路。

[0042] 所述方法进一步包括：通过所述无线设备接收文本数据；以及通过所述无线设备将与所述本文数据相关的数据提供至基站。

[0043] 所述方法进一步包括：通过所述基站选择多个所述无线设备中的一个，每个无线设备具有唯一地址并被配置为提供从所述射频信号获取的DC操作功率；以及通过所述基站从多个所述无线设备中的一个接收后散射通信。

[0044] 所述方法进一步包括：通过所述基站利用射频信号将数据从所述基站发送至所述无线设备的每一个。

附图说明

[0045] 附图并不旨在按比例绘制。在附图中，各个附图中示出的每个相同或几乎相同的部件均通过相同的标记表示。为了清楚的目的，并未将每个部件标注在每个附图中。在附图中：

[0046] 图1是根据本发明的方面的基站与多个无线通信设备的示图；

[0047] 图2是根据本发明的方面的无线通信设备的操作方法的流程图；

[0048] 图3是示出根据本发明的方面的无线通信设备的几个部件的框图；

[0049] 图4是根据本发明的方面的连接至耳机的电路的示意图；

[0050] 图5是根据本发明的方面的对音频输出设备供电的方法的流程图；

[0051] 图6是根据本发明的方面的连接至麦克风的电路的示意图；

[0052] 图7是根据本发明的方面的接收音频输入的方法的流程图；

[0053] 图8A是根据本发明的方面的变压器的顶视图的示意图；

[0054] 图8B是根据本发明的方面的变压器的侧立体图；

[0055] 图8C是根据本发明的方面的变压器铁芯和绕组的分解图；

[0056] 图9是根据本发明的方面的示出至接收器的传输信号的路径的基站的示意图；

[0057] 图10是根据本发明的方面的无线通信设备的框图；以及

[0058] 图11是在根据本发明的方面的在双模式无线通信设备中发送和接收数据的方法的流程图。

具体实施方式

[0059] 本发明的实施方式并不局限于在下列描述中阐述的或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明的实施方式能够以各种方式来实践或实施。此外，此处使用的措辞和术语是用于描述的目的并且不应被视为限制。此处，“包括”、“由…组成”或“具有”、“包含”、“涉及”以及在本文中其变形的使用旨在包括之后列出的项及其等价物以及另外的项。

[0060] 本发明的至少某些实施方式提供了在某些实施例中无需电池便可操作的低功率无线通信设备以及在其他实施例中包括电池但具有其中至少某些模式不需要或较少地需要从电池提取功率的多种操作模式的无线通信设备。不同实施例中的无线通信设备包括具有麦克风和/或扬声器的利用多种不同类型设备(诸如，无线电话系统、蜂窝或有线电话、诸如对讲机的RF通信系统、音频播放器、远程控制、包括桌上型电脑、膝上型电脑以及平板电脑的计算机系统)可操作的无线耳机和耳机。在其他实施例中，提供可操作为蜂窝电话、照相机、视频游戏控制器、智能电话、平板电脑以及经由无线网络与可包括至一个或多个有线或无线网络的连接的基站通信的其他设备的无线通信设备。在至少某些实施例中，从可能或可能不包括用于无线设备的输入数据的RF信号对无线设备供电。此外，在至少某些实施例中，无线通信设备利用后向散射通信技术与基站或其他无线设备通信。

[0061] 图1是根据本发明的一种实施方式的通信系统100的示图。通信系统100包括基站102和多个无线通信设备104a、104b、104c和104d。基站102传输通过无线通信设备接收的RF信号106。

[0062] 根据一种实施方式，基站102连接到电源。电源可以是电源插座。基站102还可包括用于耦接至包括例如局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、蜂窝网络或公共交换电话网(PSTN)的一个或多个有线或无线网络的一个或多个网络接口。

[0063] 根据各种实施方式，无线通信设备104a-104d可包括一个或多个移动电话、iPhone、头戴装置、头戴式耳机组(包括麦克风和耳机)、音乐播放器、iPod、个人数字助理、iPad、膝上型电脑、计算机或照相机。

[0064] 根据一种实施方式，无线通信设备104a-104d将接收的RF信号转换为DC电压以对无线设备104a-104d的内部部件供电。在一种实施例中，无线通信设备104a-104d并不包括电池并且RF信号是唯一的电源。

[0065] 根据另一种实施方式，基站102包括RF收发器并且使用后向散射调制技术与无线通信设备104a-104d通信。收发器使用幅度调制或相位调制传输至无线通信设备104a-104d。在某些实施方式中，幅度调制是DSB-ASK(双边带幅移键控)、PRASK(反相幅移键控)或SSB-ASK(单边带幅移键控)。无线通信设备104a-104d经由后向散射调制进行反向通信。在不同的实施方式中，基站102可根据包括GS1第2代的一个或多个RFID通信标准来操作。

[0066] 图2是根据一种实施方式的无线通信设备的操作150的方法的流程图。在方框152处，诸如图1中的无线通信设备104a-104d的无线通信设备被放置成靠近基站。在方框154处，无线通信设备接收来自基站的RF信号。在方框156处，无线通信设备将RF信号转换成DC电压以对无线通信设备的部件供电。在方框158处，无线通信设备从来自基站的RF信号中接收数据。

[0067] 在方框152处，无线通信设备与基站足够近，这使得由基站发射的RF信号的强度足以对无线通信设备供电，并且根据具体通信设备的功能，它能够开始从基站接收数据或向基站发送数据。根据一种实施例，无线通信设备可距基站约两英尺与约六英尺之间。在其他实施例中，无线通信设备与基站之间的距离在约一英寸与五英尺之间、在约一英尺与约十英尺之间、在约两英尺与约十英尺之间、在约两英尺与约二十英尺之间、在约五英尺与约二十英尺之间以及在约五英尺与约三十英尺之间。在其他实施方式中，根据使用的RF通信技术，其他距离是可以的。

[0068] 如上所述，在方框154处，无线通信设备从基站接收RF信号。在一种实施例中，基站连续地发射RF信号，并且当无线通信设备进入足以靠近基站的区域时，无线通信设备开始接收RF信号。

[0069] 在方框156处，无线通信设备将RF信号转换为至少一个DC电压。在一种实施方式中，在方框158处，当无线通信设备已经接收到足够用于启动的能量时，它还可开始从RF信号中接收数据。包括数据的RF信号可具有与提供功率的RF信号不同的来源，或者它可从同一基站被传输。根据一种特性，无线通信设备操作在包括多个基站的区域中，并且来自多个基站的RF信号为无线通信设备提供功率。无线通信设备可使用后向散射通信来应答数据传输基站。在一种实施方式中，发射对无线通信设备供电的RF信号的基站也是数据传输基站，并且它包括利用出现在给定时间、一个方向上的数据通信来同步操作的发送器和接收器。

[0070] 根据一种实施方式，以在约840MHz与约960MHz之间的频率发送RF信号。在另一种实施方式中，以在约2.403GHz与约2.483GHz(用于WiFi)之间的ISM-带频发送RF信号。在进一步的实施方式中，以在约4915MHz与约5825MHz(用于WiFi)之间的5个GHz U-NII带频发送RF信号。根据另一种实施方式，以可为约800MHz、约850MHz、约900MHz、约1500MHz、约1700MHz、约1800MHz、约1900MHz或约2100MHz的UMTS/LTE带频发送RF信号。

[0071] 图3是示出了根据本发明的一种实施方式的无线通信设备的几个部件的框图200。部件包括模拟RF接口202、数字控制块204以及传感器块206。

[0072] 模拟RF接口202包括天线垫片210a和210b、电压调节器212、整流器214、解调器216和调制器218。如果诸如电池的另外的DC电源包括在无线设备中，则模拟RF接口202还可包括电压输入220a。

[0073] 数字控制块204包括来自模拟RF接口202的电压输入222，并且如果诸如电池的另外的DC电源包括在无线设备中，则数字控制块204还可包括电压输入220b。在各种实施方式中，数字控制块204可包括反冲突技术、读/写控制、访问控制、传感器接口控制以及RF接口控制。在一种实施例中，数字控制块204包括有限状态机。在另一种实施例中，数字控制块204包括处理器。在其他实施方式中，数字控制块可包括被配置为和/或被编程为执行本文所描述的功能的多个逻辑电路和处理器。根据一种特性，数字控制块204将从基站接收的数字数据包转换为模拟信号。根据另一特性，数字控制块204将模拟信号转换为用于传输至基站的数字数据包。

[0074] 传感器块206包括音频输出部230和音频输入部250。在其他实施方式中，传感器块206可不包括音频输出部230和音频输入部250。在其他实施方式中，传感器块206可包括一个或多个照相机部240、视频游戏控制器部以及文本接口。如果诸如电池的另外的DC电源包括在无线设备中，则传感器块206还可包括电压输入220c。

[0075] 音频输出部230包括数模转换器232、电压和电流转化模块234以及音频输出设备236。将参照图4更为详细地描述音频输出部。在其他实施方式中，音频输出部230的部件可位于其他功能块中。

[0076] 音频输入部250包括银音频输入设备260、电压和电流转化模块254、以及模数转换器(ADC)252。根据一种实施方式，采样保持电路254被集成到ADC 252中。根据另一种实施方式，音频输入部250不包括采样保持电路254。将参照图6更为详细地描述音频输入部250。在其他实施方式中，音频输出部230的部件可位于其他功能块中。

[0077] 根据一个方面，传感器块206从数字控制块204接收数字数据。例如，传感器块206可从数字控制块204接收数字音频输出数据。根据一种实施方式，传感器块206将数字数据发送给数字控制块204。例如，传感器块206可将数字化的音频输入数据发送给数字控制块204。在另一实施例中，传感器块206将诸如数字照片的数字化光学数据发送给数字控制块
204。

[0078] 根据一种实施方式，传感器块206接收压缩格式的数字音频输出数据并且使用本地状态机或处理器对其进行解码。数字控制块204可接收数字化音频输入并且使用状态机或者处理器对数据进行压缩或编码。RF协议可具有特定的命令或状态机操作以允许压缩或未压缩数据的传递。编码/解码算法的各种实例包括LPC(线性预测编码)、CELP(代码激励线性预测)、SADVQ(串行自适应差分矢量量化)、ACELP(代数码激励线性预测)以及压缩感测技术。还可使用其他算法。

[0079] 根据一种特性，模拟RF接口202为数字控制块204提供DC电压222以对数字控制块204的部件供电。根据某些实施方式，模拟RF接口202将从基站接收的数据发送给数字控制块204。

[0080] 根据另一特性，数字控制块204将数据从传感器块206发送给模拟RF接口202。在各种实施例中，数据可表示来自麦克风260的音频输入数据、来自照相机244的光学数据以及来自键盘或键板的文本输入。

[0081] 根据一个方面，模拟RF接口202、数字控制块204以及传感器块206被设计成使用最少量的功率。例如，在一种实施方式中，数字控制块204包括提取最小功率的有限状态机。类似地，传感器块206的部件被设计成使功率使用最小化。典型的模拟RF接口202和数字控制块204使用约10μW的功率或更小。

[0082] 图4是音频输出部230的一种实施方式的示意图。音频输出部230包括数模转换器(DAC)272、阻抗匹配器278、变压器274以及耳机276。DAC 272连接到阻抗匹配器278，这使得DAC 232的输出被输入至阻抗匹配器278。阻抗匹配器278连接至变压器274，这使得阻抗匹配器278的输出被输入至变压器274。DAC 272、阻抗匹配器278以及变压器274被设计成通过将互补型金属氧化物半导体(CMOS)或子阈值CMOS所需的高压转换成磁驱动耳机的低压要求而在将音频输出信号传输给耳机276时消耗最小的功率。

[0083] 在一种实施方式中，DAC 272包括脉冲宽度调制器、低通或带通低损耗滤波器、电压输入280以及数字控制282。根据一种特性，包括脉冲宽度调制器的DAC 272具有等于至少约Nyquist频率的两倍的时钟频率。当时钟频率大于约Nyquist频率的两倍时，存在过采样因素来描述脉冲。在一种实施例中，具有8比特时间分辨率的8kHz音频信号每秒将具有2.048消息采样的采样速率MSPS(Fs×2N)。LC振荡电路或高阶滤波器将被调谐为约8kHz。该滤波器可以是低通或带通滤波器。

[0084] 在另一种实施方式中，DAC 272包括△-∑调制器和低通或带通低损耗滤波器。根据一种特性，DAC 272包括△-∑调制器，并且过采样比率是以比特为单位的动态范围的平方根。在一种实施例中，每秒8比特千采样(kSPS)△-∑DAC将使用64kSPS 1比特采样以及被调谐为约8kHz的一阶、二阶或三阶低通滤波器。在某些实施方式中，△-∑调制器可以是一阶、二阶或三阶。在一种实施方式中，低损耗低通滤波器可利用单极电感器-电容器对来实施。在另一种实施方式中，电感器可以是变压器的一个支路。

[0085] 在其他实施例中，DAC 272可以是另一低功率数模转换器。在一种实施例中，DAC 272在约0.7V的最大操作电压处具有在约5.7nA与约180nA之间的最大电流。可使用公式1定义音频功率对耳机或头戴耳机(如头戴耳机276)供电的音频功率。

[0086]

[0087] 其中，P音频是音频功率，SPL转换是会话的声压级，以及SPL头戴耳机是从1mW功率产生的SPL。在一种实施例中，SPL头戴耳机为124dB SPL/mW，并且因此，头戴耳机将使用1μW来产生94dB SPL。可以使用公式(2)来确定头戴耳机的电压。

[0088]

[0089] 其中，V头戴耳机是头戴耳机的最大电压，并且R头戴耳机是头戴耳机的阻抗。在一种实施方式中，可使用公式(3)确定用于变压器234的匝数比。

[0090]

[0091] 其中，N匝是电感器的主线圈的匝数与电感器的副线圈的匝数的比例，以及D2AVmax是DAC 272的最大电压。在一种实施方式中，可使用公式(4)确定DAC 272上的电流。

[0092]

[0093] 其中，D2AImax是DAC 272的电流。注意，这些公式假设变压器是100％有效的。在其他实施方式中，D2AVmax和D2AImax可高于将从这些公式中计算出的值。

[0094] 根据另一实施例，DAC 272包括降压转换器或者使用脉冲宽度调制的步降DC至DC转换器。在该实施例中，能量存储在电感器中，允许来自源数码电器的大部分能量被传输至音频生成耳机236，从而提高了系统的效率。

[0095] 根据一种实施，DAC 272包括被充电至选定电平并且然后放电至比较器中的另外的电容器。比较器确定电压脉冲的时序并且允许高脉冲宽度调制切换频率。在一种实施例中，DAC 272使用具有8kHz切换频率和32过采样比率的∑-△调制。在另一实施例中，DAC在一个比特处使用具有256kHz切换频率的∑-△调制。

[0096] 变压器274是阻抗变压器，阻抗变压器274将从DAC 272接收的模拟信号转换成低压、高电流信号。在各种实施例中，变压器274具有约410:1、约840:1或在约410:1与约840:1之间的匝数比。变压器274的具体设计是基于耳机的特征来选择的并且提供与耳机的输入阻抗匹配的输出阻抗。

[0097] 变压器274的一种实施方式是一种具有铁素体磁芯的非专业化设计的微型化变压器。根据一种特性，具有铁素体磁芯的微型化变压器的效率高。在另一实施方式中，使用在衬底上具有平面磁性材料并且在DAC侧提供大量匝数的蚀刻多层线圈的半导体制造技术来制造变压器274。例如，DAC侧上的匝数可为约400、约500、约600、约700、约800、约850或约900。另一侧上的多层线圈在电声压设备(耳机)上提供较小的匝数(例如，一匝、二匝或更多匝)。

[0098] 在半导体变压器274的一种实施方式中，具有馈电给变压器274、分别具有CMOS开关的多个支臂。CMOS开关可用于在DAC侧上切换在选定的匝数中。根据一种特性，CMOS开关可被用于使耳机的固定阻抗效率最大化。在一种实施方式中，可在供电时确定匝数比并且将开关配置存储在非易失性存储器中。在另一种实施方式中，开关配置被预配置。

[0099] 根据某些实施方式，耳机276可包括耳机或包括头戴耳机、扬声器或另一音频输出设备的其他电至音频变换器。通常，对于在1米处的人类会话级别，耳机的功率要求在约5nW与约300nW之间变化。例如，Ultimate Ears 7Pro耳机使用约8nW的功率，Klipsch X5耳机使用约32nW的功率，以及苹果(Apple)入耳式耳机使用约260nW的功率。这些计算基于功率要求以产生适当的声压级。压力与阻抗和速度有关：

[0100] p＝Zv  (5)

[0101] 其中，p是从20℃的标准大气压力改变的压力，Z是大气在标准温度和压力下的特征阻抗，以及v是大气介质中颗粒的均方根速度。速度v与压力p和声音强度J(单位W/m2)有关：

[0102] v＝J/pv  (6)

[0103] 并且因此：

[0104] J＝p2/ZJ  (7)

[0105] 约一米距离的正常会话具有在约40dB与约60dB SPL之间的声压级。如果声音穿过具有0.7×0.7cm2孔径的耳道，则耳机将使用约480pW来产生70dB的声压级(至少为在一米距离处的正常会话声压级的十倍)。在一种实施例中，Ultimate Ears 7Pro(UE7Pro))头戴耳机在1kHz处具有124dBSPL/mW输入功率的灵敏度和17.5Ω的阻抗。因此，这些头戴耳机使用4.0nW的功率来操作每个声道并且产生260μVrms的电压。此外，根据公式(1)-(4)，对于Ultimate Ears 7Pro头戴耳机，变压器的一次绕组将具有2652匝，并且0.7V DAC 272将具有5.68nA的最大电流。在另一实施例中，诸如模型MA850G/B的苹果(Apple)入耳式头戴耳机在1kHz处具有109dBSPL/mW的灵敏度和23Ω的阻抗。因此，这些头戴耳机的每个声道使用130nW并且产生1.70mV rms的电压。此外，根据公式(1)-(4)，对于苹果(Apple)入耳式头戴耳机，变压器的一次绕组将具有411匝，并且0.7V DAC 272将具有180nA的最大电流。

[0106] 图5是根据本发明的实施方式的对音频输出设备供电的方法的流程图。在一种实施例中，音频输出设备是图4的耳机276。在块302，无线通信设备的模拟RF接口从基站接收RF信号。模拟RF接口可以是图3的接口202。模拟RF接口调制RF信号以产生输入数据信号并且将输入数据信号发送给数字控制块204。在块304，数字控制块例如通过解码压缩格式的数据来选择性地处理信号。在块306，数模转换器将数字信号转换成模拟信号。数模转换器可以是参照图4描述的DAC 272。根据一种实施方式，模拟信号具有从约零伏特至CMOS逻辑或子阈值逻辑电平变化的动态电压范围。在各种实施方式中，电压可为约0.7V、约1.8V或在约0.7V与约1.8V之间。在块308，变压器将模拟信号转换成具有更高电流的低压模拟信号。根据一种特性，变压器转换具有最小功率损失的信号。对于传统的大型变压器，功率损失通常是10％-20％。从而使得80％-90％有效。根据各种实施例，变压器约99％有效、约95％有效、约90％有效、约80％有效或约90％与约99％之间有效。变压器可以是参照图4描述的变压器274。在块310，低压模拟信号被输出至音频输出设备。在块312，输出电信号被转换成声压。

[0107] 在一种实施方式中，接收的信号为无线通信设备提供功率并且包括数据。在另一种实施方式中，接收的信号是被设计成专门用于经由信道传输音频数据的数据包。在另一种实施方式中，接收的信号为无线通信设备提供功率，并且不同的信号提供数据。

[0108] 图6是根据本发明的实施方式的音频输入部250的示意图并且包括麦克风290、缓冲器298、变压器296、采样保持电路294以及模数转换器(ADC)292。根据一种实施方式，音频输出部250还可包括例如连接到缓冲器298和变压器296的可变增益放大器。根据一种实施方式，采样保持电路294是ADC 292的一部分，并且在另一种实施方式中，音频输入部250不包括采样保持电路294。在另一种实施方式中，缓冲器298可以是低噪声放大器。在一种实施例中，变压器296是阻抗变压器并且通过降低电流来放大电压。在另一种实施方式中，音频输出部250不包括缓冲器298，并且在变压器296中实现缓冲器298功能。在一种实施例中，变压器是半导体变压器，诸如图8A中示出的变压器370或图8B和图8C中示出的变压器390。在一种实施方式中，变压器是在音频输出部230中使用的变压器274。在一种实施例中，诸如图8A中示出的变压器370的单个变压器被用于音频输出设备230和音频输入设备250，并且一个或多个开关可被用于将变压器的匝数比重复地调节为对每个设备都合适。

[0109] 模数转换器292具有输出信号262。麦克风290、缓冲器298、可变增益放大器296、采样保持电路294、以及模数转换器292是无线通信设备元件并且被设计成在将音频输入信号从麦克风290传输至无线通信设备的数字控制块时消耗最小的功率。

[0110] 麦克风290包括将声压差转换成电能的音频变换器。在一种实施例中，麦克风290是驻极体麦克风，并且其可以是驻极体MEMS麦克风。在另一实施例中，麦克风290是动态麦克风。根据一种特性，可以零伏特偏压操作麦克风290。麦克风的功率使用可以介于约10pW与约200pW之间，并且可以使用公式8-11来计算。具体地，使用公式8可以定义压力场中的功率。

[0111] P＝Ap2/Z  (8)

[0112] 其中，p是压力，Z是大气的声阻抗，以及A是麦克风的孔径面积。可使用公式9定义大气的声阻抗Z。

[0113] Z＝ρ·c  (9)

[0114] 其中，p是介质(此处，大气)的密度，并且c是声音速度。根据一种实施例，对于20℃时温度下的大气，大气密度是1.184kg/m3，声音速度时346.1m/s，并且阻抗Z约为409.8Pa s/m。注意，60dB SPL在1m距离(r1)处为2.010-3Pa。在一种实施例中，麦克风与嘴(r2)之间的距离仅为约1/3米，因此传输信号的SPL较大。具体地，通过比例r1/r2增加压力。也可使用公式10定义电容传感器的功率。

[0115]

[0116] 其中，C是电容，V是电压，以及f是频率。如公式11所示，假定进入该孔的所有声音功率被转换成电能，则公式10可被用于计算电压/压力比。

[0117]

[0118] 根据一种实施例，如通过T.Y.Hsu,W.H.Hsieh,Y.-C.Tai和K.Furutani在“A Thin Film Teflon Electret Technology for Microphone Applications”(A Solid State Sensor,Actuator and Microsystems Workshop,Hilton Head,1996,pp.235-238)(http://www.audiocircuit.com/A-PDF/AA-Materials-MAT/M embranes-ME/941-PUP-
2Teflon-elect-A-A01.pdf)中所述，麦克风是Caltech MEMS麦克风。麦克风的孔径面积A是
12x10m(每侧3.5mm)。如果输入频率f是250Hz，使用公式8-11，麦克风被估计为使用约13pW的功率。

[0119] 在另一实施例中，麦克风是Bruel和Kjasr 4953驻极体2麦克风。麦克风的孔径面-6 2积A是127x10 m (1/2"直径)。如果输入频率f是250Hz，使用公式8-11，麦克风被估计为使用约140pW的功率。

[0120] 根据一种实施方式，由麦克风产生的峰值电压在约900μV与约1.0mV之间。

[0121] 来自麦克风290的信号被发送至低噪声放大器298。低噪声放大器298对信号进行放大并且将它传输至变压器296。根据一种实施方式，缓冲器298是操作互补金属氧化物半导体(CMOS)电压电平的低噪声转移阻抗放大器。CMOS电压电平可以为约0.7V、约1.8V或在约0.7V与约1.8V之间。

[0122] 在一种实施方式中，可变增益放大器可用于放大信号的幅度，并且将该信号输出至模数转换器292。在一种实施方式中，模数转换器是跟随有ADC 292的采样保持电路294。在另一种实施方式中，模数转换器292可以是诸如Σ-△模数转换器的脉冲密度转换器。在另一种实施方式中，模数转换器292可以是△编码的ADC。在另一种实施方式中，模数转换器
292是连续近似ADC。采样保持电路294对信号的电压进行采样并且保持其在一定时间段内处于恒定电平。该时间段可介于约100ns与约100μs之间，并且该时间段可为约100ns、约
250ns、约500ns、约750ns、约1μs、约10μs、约25μs、约50μs、约75μs或约100μs。采样保持电路
294将信号输出至ADC 292。

[0123] 根据一种实施例，缓冲器298、变压器296以及模数转换器298基于1lfJ/阶公制使用约247毫微瓦特的功率。根据其他实施例，缓冲器298和可变增益放大器使用约337nW的功率或约584nW的功率。在其他实施例中，缓冲器298和可变增益放大器的功率使用为约200nW、约250nW、约300nW、约350nW、约400nW、约450nW、约500nW、约550nW、约600nW、约750nW或约1000nW。

[0124] 根据一种实施方式，输入至ADC 292的信号具有在约90μV与约1.0mV之间的电压，并且ADC 292的前端增益约为40dB或大于约40dB。在一种实施方式中，ADC 292使用开关-电容器直接转换二进制搜索阵列。根据一种特性，这使ADC 292的功率消耗最小化。在一种实施例中，ADC292是连续近似ADC，并且ADC 292可以是使用约3.6μW功率的450nW、12比特、1kS/s SAR ADC以捕获高达8kS/s的语音。在另一实施例中，ADC292是具有约46.92dB的信号噪声动态范围的7.5比特ENOB(有效的比特数)7.75μW设计。该设计可在以约500kS/s运行的并且具有86fJ/转换步骤的优异指标数(FOM)的0.18μm CMOS(互补金属氧化物半导体)中实施。

[0125] 图7是根据本发明的实施方式的接收音频输入的方法350的流程图。在方框352，例如，通过麦克风接收音频输入。音频输入可以是声压差。在块354，声压差被转换成电能。可选地，在块356，可以对信号进行缓冲以产生电压和电流。可选地，在块358，传入的信号可被转换成具有高电压和低电流的信号。在一种实施方式中，例如，通过可变增益放大器还可放大信号的幅度。根据一种实施方式，阻抗变换电路转换电流和电压(在块356)并且放大电压s在块362，模拟信号被转换成数字信号。在块360，可选地对信号的电压进行采样并且将其保持一段时间。在块362，将模拟信号转换成数字信号。根据一种实施方式，在块362，将模拟信号转换成数字信号包括对信号的电压进行采样并且将其保持一段时间。数字信号被输出至无线通信设备的数字控制块。可选地，在块364，通过处理器处理输出信号。在块366，输出信号被发送至可以例如是基站或另一RF接收器的后向散射收发器。图8A是根据本发明的实施方式的包括的一次绕组372、二次绕组374、开关模块376以及铁芯378的变压器370的示意图。根据一种特性，变压器370是微型制造的变压器，并且用于该制造的衬底可以是硅或适用于微型制造的另一种选择材料。一次绕组372和二次绕组374环绕铁芯378卷绕。一次绕组372具有主电流384。一次电流384通过开关模块376并且通过一次绕组372。二次绕组374具有二次电流386。

[0126] 根据一种特性，通过一次绕组372的电流384建立磁场并且变化的磁场引起跨一次绕组372的端部的电压380。通过二次绕组374的电流386引起跨二次绕组374的端部的电压388。根据一种特性，跨一次绕组372的电压380大于跨二次绕组386的电压388。

[0127] 开关模块376被连接至一次绕组372并且可包括一个或多个开关382a-382i。开关模块376可用于调节一次绕组372中的匝数。在一种实施例中，当开关模块376的最左侧的开关382a关闭时，一次绕组372具有840匝。在另一实施例中，当仅最右侧的开关382i关闭时，一次绕组372具有410匝。在典型的实施方式中，仅开关382a-382i中的一个在某一时间关闭。根据一种实施方式，开关376是SP9T开关。

[0128] 根据一种特性，铁芯378由磁性材料构造。例如，铁芯378可以是硅表面上的铁磁合金。在另一实施例中，铁芯378可以是诸如由Mino等人在“A new planar microtransformer for use in microswitching convertiers”(Magnetics,IEEE,Transactions,vol.28(4),pp.1969-73(2002))中描述的CoZrRe合金。图8B是根据本发明的实施方式的包括一次绕组392、二次绕组394以及铁芯398的变压器390的侧立体图。一次绕组392和二次绕组394环绕铁芯398卷绕。图8C是根据本发明的实施方式的示出部分一次绕组392的变压器390的铁芯
398的分解图。在一种实施例中，一次绕组392具有840匝，并且二次绕组394具有一匝。在另一实施例中，一次绕组392具有410匝，并且二次绕组394具有一匝。根据一种特性，铁芯378构造于硅上并且由铁磁合金制成。

[0129] 图9是可与上述的无线通信设备结合使用的基站400的示意图。基站400包括接收器、调制解调器和微处理器402、解调器404、功率检测器406、微处理器408、耦接器410、开关412、天线端口414a-414c以及数字控制块416。该示图示出了后向散射信号420从一个或多个无线通信设备到接收器402的路径。当基站400开启时，它为在其范围内的无线通信设备供电。功率检测器406连接到微处理器408并且监控进入到基站上的接收器级别的RF功率。
在另一种实施方式中，另一功率检测器监控传输信号的RF功率电平。

[0130] 耦接器410在数字控制块的控制下用于通过开关412将基站400的发送器和接收器耦接至天线端口。耦接器将后向散射RF信号提供至包括解调输入RF信号以从该信号中移出数据的解调器404的接收器。发送器包括来自数模转换器和低通滤波器以及产生AM调制的RF信号以经由天线导向至无线通信设备的调制器(I&Q混合器)的模拟基带信号。

[0131] 图10是根据本发明的实施方式的包括RF收发器452和音频输出设备454的无线通信设备450的框图。通信设备450还可包括音频输入设备456、照相机458、处理器464、存储器466、电池460以及用户接口462。用户接口可包括键盘和显示器。无线通信设备还包括处理部。根据一种特性，无线通信设备450无源地由RF信号供电。例如，RF信号可无源地对RF收发器452以及一个或多个音频输出设备454、音频输入设备456和照相机458供电。

[0132] 在一种实施方式中，无线通信设备450是诸如蜂窝电话或智能电话的双模式无线通信设备并且包括电池460。在第一模式中，无线通信设备450使用RF信号无源地操作并且并不从电池460提取DC功率。无线通信设备450的功能限制在第一模式下，并且在第一模式下的一种实施方式中，双模式无线通信设备与基站通信并且能够在不从电池提取功率的情况下继续接收消息，例如，电子邮件消息、网页内容、文本消息和电话。在第二模式中，无线通信设备450从电池提取功率并且能够执行其典型类型的无线通信设备的所有功能。

[0133] 在另一种实施方式中，在第一模式中，无线通信设备450使用RF信号操作并且从电池460提取最小的DC功率。这可被视为电池辅助无源模式。无线通信设备450的功能被限制在第一模式，并且在第一模式下的一种实施方式中，双模式无线通信设备与基站通信并且在不从电池提取功率的情况下能够继续接收消息，例如，电子邮件消息、网页内容、文本消息和电话。在第二模式中，无线通信设备450从电池提取功率并且能够执行其典型类型的无线通信设备的所有功能。

[0134] 根据一种实施方式，无线通信设备是移动电话，并且RF信号向移动电话提供其正在接收来电电话的指示。接收移动电话正在接收来电电话的指示能够唤醒移动电话并且移动电话能够接收该电话。

[0135] 图11是在根据本发明的实施方式的双模式无线通信设备中发送和接收数据的方法500的流程图。方法500包括能够在不从电池提取功率的情况下执行的后向散射方法502。也可使用少许电池功率但明显低于当前通信设备的电池功率来执行后向散射方法502。在块504，无线通信设备通过搜索RF信号来确定是否有可用的后向散射连接。如果没有可用的后向散射连接，无线通信设备在使用诸如WiFi、3G、4G或其他WLAN\WAN连接的另一种连接的其电池供电模式下操作。如果后向散射连接为可用的，在块506，无线通信设备建立与基站的连接并且确定是否有可用的数据。在一种实施例中，数据表示一个或多个电子邮件消息。
数据可从服务器下载或可从无线通信设备上传到服务器。在各种实施方式中，可通过修改诸如TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)或UDP/IP(用户数据包协议/互联网协议)的协议来发送数据。在另一种实施方式中，数据作为例如SMTP(简单邮件传输协议)、HTML(超文本标记语言)、SMS(短消息服务)、IM(瞬时消息)、电话信息或语音邮件的打包数据直接经由无线信道发送。

[0136] 在块508，无线通信设备接收或发送数据，从而填充或清空先进先出(FIFO)队列。根据一种实施方式，在块510，无线通信设备确定FIFO接收数据是否已满。如果FIFO接收数据已满，则在块518，无线通信设备唤醒处理器以清空FIFO。如果FIFO接收数据不满，则在块
512，无线通信设备确定数据传输是否完成。如果数据传输未完成，则该方法返回块508并且接收更多的数据。根据一种实施例，FIFO中的数据量是FIFO的填充状态。在该实施例中，如果FIFO为空的，则填充状态指示FIFO为空，并且如果FIFO为满的，则填充状态指示FIFO已满。在一种实施例中，填充状态指示FIFO中剩余空间的量或百分比。

[0137] 在另一种实施方式中，在块510，无线通信设备确定FIFO发送数据是否为空的。如果FIFO发送数据为空的，则在块518，无线通信设备唤醒处理器以填充FIFO。如果FIFO接收数据不是空的，则在块512，无线通信设备确定数据传输是否完成。如果数据传输未完成，该方法返回到块508并且发送更多的数据。FIFO可用于完全无源的音频模式或其可用于其他类型的数据。根据一种实施方式，完全无源的音频模式无需FIFO即能运作。

[0138] 根据一种特性，方法500通过使用后向散射方法502(当可用时)将电池功率保存在双模式无线通信设备中。无线通信设备可处于睡眠模式并且在不从电池提取功率的情况下在执行方法502的同时继续接收消息，从而极大地延长了电池的寿命。

[0139] 在上述实施方式中，无线通信设备与本地基站通信。在一种实施方式中，设施可包括贯穿设施分布的多个基站，并且无线设备的用户可贯穿基于用户的位置连接到不同基站的设施移动。基站可使用诸如WiFi、3G和4G的有线或无线技术彼此通信以协调与多个无线通信设备的每一个的通信。此外，每个基站均可利用一个以上的无线通信设备来操作。

[0140] 如上所述，本发明的实施方式通过允许设备在无需电池电源的情况下或在某些操作模式下操作来提供无线通信设备中的重要优点。

[0141] 因此，具有了至少一种实施方式的所述的几个方面，将认识到，各种变更、变形和改进对本领域技术人员都将是显而易见的。这些变更、变形和改进旨在是本公开的一部分并且旨在落在本发明的范围内。因此，上述描述和附图仅是作为实例，并且本发明的范围应通过对所附权利要求及其等价物进行的适当的解释来确定。