用于极高频（EHF）近距离无线连接的容忍未对准的高密度多发送器/接收器模块

摘要

对接设备使用30GHz至300GHz的极高频(EHF)信号的多个发送器无线和近距离通信。在对接时设备有可能未精确地对准。未对准的容忍度通过添加具有小于四分之一EHF波长的间距的诸如实心金属块或成排的填充有金属的通孔等的阻挡件来提高。阻挡件使EHF辐射反射并阻止EHF辐射穿透阻挡件。被放置在邻近的发送器与接收器之间的阻挡件阻挡杂散电磁辐射引起串扰。阻挡件可以被放置得与靠近接收器相比更靠近发送器以允许较宽区域用于接收，准许了较宽的未对准。被以四分之一波长间隔开的诸如接地平面等的EHF反射特征可以被添加至基板的在连接边缘附近的端部以充当阻挡件并且使电磁辐射朝向预期接收器往回反射。

说明书

相关申请

本申请要求2013年10月18日提交的针对“EHF FieldsPropagation Methods and Systems”的美国临时申请号61/893,061和2014年3月13日提交的针对“Misalignment-Tolerant High-DensityMulti-Transmitter/Receiver Modules For Extremely-High Frequency(EHF)Close-Proximity Wireless Connections”的共同待决的美国申请号14/207,775的权益，两个申请通过引用全部合并于此。

技术领域

本申请涉及近距离收发器，并且更特别地涉及通过使电磁辐射重新指向而提高未对准的容忍度。

背景技术

无线连接设备典型地以驱动天线的发送器芯片为特征。天线可以被集成在发送器芯片内侧，但是更常见的是发送器芯片和天线被集成到模块或其他设备上。

具有较长波长的较低频率与较高频率信号相比具有较大的近场区。因此与射频识别(RFID)一起常用的无线电波具有大约几米的近场区，但是数据速率由于射频被限制为也许数kHz至几MHz。因此RFID系统趋向于发送小量数据，诸如识别符数据。

期望无线发送要求高数据数量的视频和其他数据。RFID太受低频无线电波的限制。受让人已开发了使用极高频(EHF)电磁辐射而不是使用射频(RF)电磁辐射的无线通信系统。EHF辐射具有在30GHz至300GHz的范围中的频率。该较高频率允许数据速率比用RF快高达1,000倍。然而，辐射的波长比用于RF的小得多。较小EHF波长 将近场包络降低至也许1cm或2cm。

由发明人发明的美国序列号61/799,605的相关申请示出了多个EHF设备的在共用基板上的放置，以便使辐射从一个设备到相邻设备隔离并且以便建立共用PCB结构以限定诸如设备之间的工作距离和串扰等最终产品特性。基板内和包围基板的结构的使用允许电磁辐射的重新指向。从换能器(具有与天线类似的发送和/或接收性质，但可用多个物理配置实现)发出的电磁辐射可以通过这样的结构被向上指向以允许接收器被放置在发送器的上方。这被称为电磁辐射的竖直发射。可替代地，来自发送换能器的电磁辐射可以通过这样的结构被向一侧指向以允许接收器被放置在发送器的旁边。这被称为电磁辐射的边缘发射。来自发送换能器的电磁辐射也可以被平行于基板或垂直于基板指向。

虽然基板结构在将电磁辐射从单个发送器重新指向至单个接收器时是有用的，但还期望在相同设备或基板结构上具有多个发送器。例如，单个发送器-接收器对的信号传递带宽可能小于期望的带宽。具有两个发送器-接收器对可以使可用带宽成双倍，而具有四个发送器-接收器对可以使可用带宽成四倍。

因此，有时期望在各配合的设备上具有多个发送器和接收器。例如，平板计算设备可以具有处于近距离时与对接或基站设备上的两个接收器和两个发送器通信的两个发送器和两个接收器。然而，来自多个发送器的电磁辐射的包络可能彼此叠加，潜在地引起了干扰、串扰、驻波、节点、空值和/或其他现象。该干扰可以导致在接收器处的受损的信号完整性和接收，和不稳定的载波与信号传递。

当配合的设备彼此未确切对准时，干扰现象可能会随着两个配合的设备的未对准的量而变化。信号劣化的量可能会随着位置和对准而变化。因为电磁辐射包络的大小可能相当小，诸如1cm至2cm或更小，并且由两个或多个干扰的包络所引起的节点可能仅以毫米间隔开，所以仅几毫米的小的未对准可能会引起信号强度上的巨大改变。接收换能器可以通过稍微重新定位而被从干扰包络内的最大量移动 至包络内的最小量。对未对准的该灵敏度是不期望的。

期望的是对与配合的设备的未对准容忍的近距离通信设备。具有基板结构以反射、吸收或指向电磁辐射的近距离通信设备是期望的，以阻止或降低来自从相互靠近的多个发送器发出的多个电磁辐射包络的叠加的多路径干扰。使一个发送器的电磁辐射包络与另一发送器的电磁辐射包络隔离的结构是期望的。

附图说明

图1示出近距离通信的多发送器和多接收器设备。

图2示出具有多个发送器/接收器的未对准近距离设备。

图3A至图3B示出在基板中具有电磁辐射阻挡件以提高未对准容忍度的设备中的多发送器和多接收器。

图4A至图4C示出在基板中具有非对称电磁辐射阻挡件以进一步提高未对准容忍度的设备中的多发送器和多接收器。

图5示出与反向带宽相比具有较高向前带宽的配合的设备。

图6A至图6B示出在基板中具有电磁辐射阻挡件的偏移以进一步提高未对准容忍度的非对称带宽设备。

图7A至图7B示出容忍未对准的边缘射出设备。

图8A至图8B突出了用于垂直连接设备的容忍未对准的近距离通信。

图9A至图9C突出了用于近距离垂直连接设备的提高未对准容忍度的对接阻挡件。

图10A至图10C突出了用于近距离垂直连接设备的提高未对准容忍度的对准键和对接阻挡件。

具体实施方式

本发明涉及在容忍对准的近距离收发器上的改进。以下描述被呈现以使得本领域技术人员能够如特定应用及其要求的上下文中所提供地做出和使用发明。对优选实施例做出的各种修改对于本领域技术 人员来说是显而易见的，并且这里所限定的一搬原理可以应用于其他实施例。因此，本发明不意在限于所示出和描述的特定实施例，而是要符合与这里所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

图1示出近距离通信的多发送器和多接收器设备。每个设备具有多个发送器-接收器对增加了可用数据带宽。设备102与配合的设备104处于近距离，通过空气间隙18分开，空气间隙在设备102、104接触时接近或者是零。发送器和接收器可以通过在辐射的包络中生成/从辐射的包络接收电磁辐射的换能器使用电磁信号传递来通信。发送器10和接收器26中的换能器12可以是当处于近距离时彼此处于0.1mm至2cm的距离。接收器26可以在发送器10的近场区内时更好地操作，但是当在过渡区中或者在远场区中时也可以接收充分强的信号。

由EHF发送器设备产生的辐射的包络可以通过许多因素进行修改，包括但不限于在设备内或设备的外侧的EHF换能器的类型、结构和定位、用来封装设备的模制化合物的类型和厚度、包围发送器设备的金属和电介质结构、设备下方的PCB类型和结构、PCB上的金属迹线、接地平面、波导及EHF发送器设备附近的其他类似结构。类似地，在EHF接收器设备附近延伸的辐射包络受到类似因素的影响。为了获得EHF发送器与EHF接收器之间的良好连接，包围EHF发送器和EHF接收器两者的结构的放置和类型必须加以考虑。如该发明中所示，这些结构的正确使用可以提高这些设备之间的连接。

设备102具有各生成电磁辐射包络14的两个发送器10。配合的设备104上的接收器26具有可以在由设备102上的发送器12的发送换能器12所发出的包络14内的换能器12。

配合的设备104具有各生成电磁辐射包络24的两个发送器20。设备102上的接收器16具有在由设备104上的发送器20的发送换能器12所发出的包络24内的换能器12。因此存在有从设备102到配合的设备104的两个向前通道，和从配合的设备104往回到设备102的两个反向通道。

包络14是更复杂的电磁辐射场的简化或抽象化。包络14指示出接收器可以接收充分强的信号以取回通信数据所在的区域。当接收器26被移动到包络14的外侧时，信号可能无法强到足够数据的通信的良好接收。当接收器26被移动到包络14内时，信号强度可以强到足够数据的通信的良好接收。电磁辐射场的实际形状比示出为包络14的更复杂，但包络14是用于说明近距离通信的有用的简化。还有，信号强度在包络14的边界逐渐减小。

发送器10可以以使得包络14被远离设备102指向的指向方式发出辐射。虽然邻近的接收器16可能与预期的接收器26相比更靠近发送器10，但包络14的指向本质使电磁辐射中的大多数远离邻近的接收器16并朝向预期的接收器26指向。

然而，一些辐射可能存在于包络14的外侧。该泄漏辐射可以引起与非预期的接收器的串扰。例如，设备102中的发送器10可能将辐射泄漏至也在设备102中的邻近的接收器16。因此接收器16可能通过包络24从配合的设备104的发送器20接收预期信号，并且还从邻近的发送器10接收一些非预期的辐射。当接收器16邻近于两个发送器16、诸如用于设备102中的上接收器16时，所接收的泄漏辐射可能成双倍。来自相同设备上的邻近发送器的该泄漏辐射(如图1中箭头所示)是不期望的。泄漏辐射的问题对于以类似或相同频带(例如，约60GHz)通过极高频(EHF)信号传递进行通信的发送器和接收器更加显著。EHF带是在30GHz至300GHz之间。这决定相同设备上的发送器/接收器的放置被进一步隔开或者在相同设备上的发送器与接收器中间具有专门的隔离结构，增加了复杂性和/或成本。使用不同频带的在多个发送器/接收器对之间的EHF信号传递可以减轻归因于物理放置的泄漏的问题但可能增加发送器和接收器解决方案的复杂性、功率和成本。在多个设备上具有多个发送器/接收器提供了大大提高带宽的益处，但是提出了针对可靠通信的增加的成本和复杂性的问题。因此，需要可以使得能够通过减轻泄漏和/或串扰实现近距离通信(通过EHF信号传递)以提高用于多个通道解决方案的有效带 宽的低成本/低复杂性基板解决方案。这些解决方案需要具有针对不同实际情形的一致性能，包括但不限于设备之间的合理的未对准和基板配置中的非对称。该公开中所呈现出的实施例被指向于打算在设备或系统中提供这些解决方案的基板解决方案。

如这里所使用的设备的对准是指使得来自发送器的电磁辐射能够由预期接收器最大限度地检测到的基板结构或换能器的相对物理放置。

基板表面(多个)上的EHF反射材料可以是指被添加(或放置)至或者顶表面、基板内的层中、穿过基板或者在基板周围的材料。

图2图示出具有多个发送器/接收器的未对准近距离设备。在图2中，设备102与配合的设备104未确切对准。该未对准引起接收器26中的换能器12不再在包络14内居中。而是，接收器26中的换能器12中的一些在包络14的外侧。因此由接收器26所接收到的信号在与图1的对准设备相比时被降低。

同样，接收器16不再在来自发送器20的包络24内居中。由接收器16从包络24接收到的信号强度被降低。因此近距离设备的未对准可以降低接收到的信号强度。

虽然接收到的信号归因于未对准而较弱，但来自相同设备上的邻近发送器的泄漏的辐射没有受到未对准的影响，因为设备102上的发送器10与接收器16之间的间距是固定的。因此来自邻近发送器的非预期的辐射没有被降低，而来自未对准设备的预期信号因为未对准而被降低。预期辐射与非预期辐射的比率因此由于未对准而降低。因此串扰相对较强并且当设备未对准时更是个问题。

图3A至图3B示出了在基板中具有电磁辐射阻挡件以提高未对准容忍度的设备中的多发送器和多接收器。阻挡件32是填充有金属的通孔行、诸如在印刷电路板(PCB)中的孔。通孔正常情况下用来连接PCB上的不同金属层上的金属迹线。填充有金属的通孔在这里被用来形成针对电磁辐射的基本阻挡件。电磁辐射倾向于反射离开阻挡件32的通孔中的金属、使电磁辐射重新指向并且减轻来自越过阻挡 件32的电磁辐射。通孔是阻挡件的一个示例。阻挡件32可以用基板的顶部、内部和底部上的其他结构或材料来加强或替换。这些结构可以反射、指向或吸收EHF辐射以便减轻串扰并提高两个设备之间的连接。

阻挡件32中的邻近通孔之间的间距应该比目标电磁辐射的波长小得多，诸如波长的四分之一。例如，从发送器10、20发出的EHF辐射可以具有在空气中具有5mm的波长的60GHz的信号，并且当它穿过诸如基板等的介电材料时可以被进一步降低。为了阻止辐射的穿过基板的泄漏，将会要求阻挡件32中的邻近通孔之间的0.5mm或更小的间距，以便反射EHF辐射。这些通孔可以基板的顶部、内部和底部上的其他结构或材料来加强或替换。

阻挡件32被放置在设备102上的各对邻近的发送器10与接收器16之间，并且在配合的设备104上的各对邻近的发送器20与接收器26之间。包围接收器16的两个阻挡件32趋向于将来自包络24的预期辐射指向往回到接收器16内。还有，来自发送器10的杂散辐射通过阻挡件32被朝向发送器10往回指向，阻止了来自发送器10的杂散辐射到达接收器16。因此阻挡件32降低了从邻近发送器到接收器上的杂散辐射和串扰，并且也可以通过使这些辐射朝向预期接收器16往回反射或指向而增强来自包络24的预期辐射。

在图3B中，配合的设备104与设备102未对准。阻挡件32仍然降低或阻止来自相同设备102上的发送器10的杂散辐射到达接收器16。另外，阻挡件32有助于将由发送器20作为包络24发出的预期辐射朝向预期接收器16重新指向。设备102、104的未对准引起包络14、24不再在预期接收器26、16上居中。而是，更多的来自包络14、24的电磁辐射到达阻挡件32。阻挡件32使该电磁辐射指向或反射往回到包络14、24内并朝向接收器26、16。由阻挡件32进行的该反射引起包络14、24的形状被朝向预期接收器26、16歪斜。包络14、24的边缘或边界接触阻挡件32但是不可以延伸超过阻挡件32或者可以最小限度延伸。

因此作为反射离开阻挡件32的结果，更多的发送出的辐射到达预期接收器16、26。接收不太依赖于设备102、104之间的确切对准。阻挡件32增加了对设备102、104的未对准的容忍度。

然而，在未对准的量增加时，发送出的辐射中的一些可能最终撞击在阻挡件32的另一侧上，该侧远离预期接收器26、16面对。到达阻挡件32的错误一侧的该辐射可能被反射远离预期接收器26、16，降低了接收到的信号强度。包络14、25可以接着由阻挡件32分裂，形成了分叉的形状。还有，发送出的辐射中的一些可能撞击在阻挡件32中的第一通孔上并接着被向后朝向发送器反射或者被以一些其他角度反射远离预期接收器26、16。这是不期望的，但是仅在具有较大未对准时发生。

图4A至图4C示出在基板中具有非对称电磁辐射阻挡件以进一步提高未对准容忍度的设备中的多发送器和多接收器。在图4A中，阻挡件32不像图3A所示那样在邻近的发送器与接收器之间居中。而是，阻挡件32被更靠近发送器10、20并且进一步远离接收器16、26偏移和放置。阻挡件32仍然使来自发送器10、20的杂散辐射朝向发送器往回反射，并且阻止杂散辐射到达相同设备上的邻近接收器16、26。

如图4B所示，当设备102、104以与图3B所示相同的量未对准时，阻挡件32仍然使包络14、24中的电磁辐射朝向预期接收器26、16往回反射。然而，与图3B相比，图4B中从接收器26、16到阻挡件32的最大距离可能会降低用于包络14、24的反射的程度。因此图3B的居中阻挡件32针对小量未对准可以提供与图4B相比大的信号强度。

如图4C所示，当设备102、104以与图3B中相比较大的量未对准时，与利用图3B的居中阻挡件32相比较大量的未对准被容忍。从接收器16、26到阻挡件32的附加偏移提供了附加量的容忍的未对准，大概等于附加偏移的量。

对于较大量的未对准，包络14、24中的辐射中的一些撞击在阻挡件32的面对接收器26、16的一侧上。阻挡件32使该电磁辐射往 回反射到包络14、24内并朝向接收器26、16。由阻挡件32进行的该反射可以引起包络14、24的形状朝向预期接收器26、16歪斜。包络14、24的边缘或边界接触阻挡件32但不可以延伸超过阻挡件32。

当未对准的量进一步增加时，发送出的辐射中的一些最终可以撞击在阻挡件32的另一侧上，该侧远离预期接收器26、16面对。还有，发送出的辐射中的一些可以撞击在阻挡件32中的第一通孔上并且被向后朝向发送器反射或者被以一些其他角度反射远离预期接收器26、16。这在利用图4的偏移阻挡件32时与利用图3的居中阻挡件32时相比以较大量的未对准发生。因此偏移的阻挡件32进一步增加了对设备102、104的未对准的容忍度。

图5示出具有与反向带宽相比较高向前带宽的配合的设备。设备102具有三个发送器10和仅一个接收器16。配合的设备104具有三个接收器26和仅一个发送器20。因此，与在从配合的设备104回到设备102的反向方向中相比(假设可以在所有通道中采用类似的电磁信号传递特性)，在从设备102到配合的设备104的向前方向中每单位时间可以发送三倍多的数据。这样的非对称通道可能对于一些应用是期望的，诸如当设备104是由来自设备102的介质驱动的媒体播放器或者大显示屏时。这样的非对称设备可以不太易于发生在相同设备上的串扰，因为接收器可以被放置在与邻近的发送器相距较大的距离处，并且单个接收器具有与两个邻近的发送器相比的仅一个邻近的发送器。然而，在设备104处，接收器可能更易于发生来自设备102的发送器的串扰。102与104之间的未对准可以引起来自设备102上的一个或多个发送器的辐射被设备104上的超过一个的接收器拾取。

图6A至图6B示出在基板中具有偏移电磁辐射阻挡件以进一步提高未对准容忍度的非对称带宽设备。在图6A中，阻挡件32被放置在邻近的发送器10之间的中央。然而在邻近的发送器10与接收器16之间，阻挡件32被靠近发送器10并进一步远离接收器16偏移地放置。

同样，对于配合的设备104，阻挡件32被放置在邻近的接收器 26之间的中央，但是在发送器20与接收器26彼此邻近的地方被更靠近发送器20并且进一步远离接收器26放置。

在图6B中，当设备102、104未对准时，阻挡件32使包络14中的预期电磁辐射往回朝向预期接收器26反射。容忍度可以对于配合的设备104中的两个上侧接收器26是最紧的，因为阻挡件32在这些接收器之间居中。附加间距由设备102底部的发送器10与接收器16之间和配合的设备104底部的接收器26与发送器20之间的阻挡件32的偏移提供。该附加间距与利用两个上侧发送器-接收器对相比提供了更多的未对准容忍度。

当未对准增加时，接收可能首先在配合的设备104的上侧两个接收器26中失败，而下侧两个发送器-接收器对中的接收可以继续良好。由上侧两个发送器-接收器对提供的附加带宽可能首先失败，仍然允许由下侧两个发送器-接收器对进行的一些接收，虽然处于较低的向前带宽。

不是所有通信同时失败，虽然处于较低带宽但维持一些通信是发生未对准时相当期望的。因此未对准容忍度对于非对称带宽设备被提高。

图7A至图7B示出容忍未对准的边缘射出设备。设备92、94具有近距离放置用于通信并且如图7A所示对准的其边缘。基板58可以是印刷电路板(PCB)(垂直于示出的图纸布置)、柔性载体或其上安装有发送器50和接收器54并且提供布线迹线、线、通孔或其他种类的电互连的其他基板。类似地，下侧设备94具有其上安装有发送器40和接收器44的基板48(垂直于示出的图纸布置)。

当上侧设备92和下侧设备94使它们的连接边缘彼此处于近距离并且通信被启用时，发送器50生成极高频(EHF)信号给发送换能器52，其将包络51中的电磁辐射向下朝向下侧设备94指向。下侧设备94中的接收换能器46位于包络51内并接收发给接收器44的EHF信号，用于来自时钟或载波的信号的检测、感测、提取、放大或其他信号处理。接收到且经过处理的数据可以被跨越基板48的布线迹线 发给下侧设备94的其他部件，诸如发给中央处理单元(CPU)(未示出)。

同样，在下侧设备94中发送器40生成EHF信号给发送换能器42，其将包络41中的电磁辐射向上朝向上侧设备92指向。上侧设备92中的接收换能器56位于包络41内并且接收发给接收器54的EHF信号，用于来自时钟或载波的信号的检测、感测、提取、放大或其他信号处理。接收到且经过处理的数据可以被跨越基板58的布线迹线发给上侧设备92的其他部件，诸如发给处理器或控制器(未示出)。

在图7B中，上侧设备92稍微脱离与下侧设备94的对准。发送换能器52未在接收换能器46的确切上方，使得接收换能器46未在包络51内居中。然而，下侧设备94中的基板48可以在连接边缘附近包含金属面，或者使电磁辐射远离基板48的表面重新指向的其他基板特征。未对准的包络51通过基板48中的反射特征被往回朝向接收换能器46重新指向或歪斜。因此包络51通过在基板48的表面(面对换能器46)附近的EHF反射特征而被朝向接收换能器46移位。

类似地，上侧设备92中的基板58的下侧端部包含可以使EHF辐射重新指向的特征。通过发送换能器42由发送器40发出的EHF电磁辐射形成包络41。该电磁辐射撞击在基板58的左侧表面上并且被反射回到左侧、朝向接收换能器56用于由上侧设备92中的接收器54进行感测。包络41通过基板58中的EHF反射特征而被移位至左侧。因此一些未对准由基板48、58的表面中的EHF反射特征容忍。

基板58的左侧表面中的EHF重新指向特征也可能阻挡来自包络41的EHF电磁辐射穿过基板58并到达发送换能器52并且很可能阻挡与由发送器50作为包络51发送出的信号干涉。同样，基板48的左侧表面阻挡辐射干涉，诸如通过阻止来自发送换能器42的辐射到达下侧设备94中的接收换能器46。

图8A至图8B突出了对于垂直连接的设备的容忍未对准的近距离通信。边缘连接设备96被带到对接设备98的顶表面附近。当通信被启用时，边缘连接设备96中的发送器50生成EHF信号给发送换能 器52，其将包络51中的电磁辐射向下朝向对接设备98指向。对接设备98中的接收换能器66位于包络51内并接收发给接收器64的EHF信号用于来自时钟或载波的信号的检测、感测、提取、放大或其他信号处理。接收到且经过处理的数据可以被跨越基板68的布线迹线发给对接设备98的其他部件，诸如发给处理器(未示出)。

同样，在对接设备98中发送器60生成EHF信号给发送换能器62，其将包络61中的电磁辐射向上朝向边缘连接设备96指向。边缘连接设备96中的接收换能器56位于包络61内并接收发给接收器54的EHF信号用于来自时钟或载波的信号的检测、感测、提取、放大或其他信号处理。接收到且经过处理的数据可以被跨越基板58的布线迹线发给边缘连接设备96的其他部件，诸如发给处理器或控制器(未示出)。

发送换能器62可以将电磁辐射向上指向以便以多种方式创建包络61。基板68中的在发送器60下方的一个或多个金属面可以使电磁辐射向上反射并且阻止包络61在发送器60下方在向下方向上形成。发送换能器62可以被物理上定位以使电磁辐射向上指向。在发送器60周围的反射金属壁或吸收材料可以进一步使包络61成形。

类似地，边缘连接设备96中的发送换能器52可以位于发送器60的底部附近，并且金属反射器或吸收材料可以被放置在发送器50的周围和/或上方，而充当EMF电磁辐射的透镜或窗口的高折射率材料被放置在期望将包络51指向所在的发送器50的下方。形成基板58中或上方的弯曲反射器的一系列金属指向棒或金属层的台阶(terraces)也可以用于将形成包络51的电磁辐射指向。多种这样的基板被示出在这里通过引用并入的2013年10月18日提交的针对“EHF场传播方法和系统”的申请人的临时申请号61/893,061中。

在图8B中，边缘连接设备96稍微脱离与对接设备98的对准。基板58未确切地在接收器64和发送器60上方和之间居中。

EHF反射材料可以被添加至基板58的表面(面对发送器50)，引起了从发送器50和发送换能器52发出的电磁辐射被向下朝向接收 器64反射，并且未穿过(或最小程度地穿过)基板58以到达接收换能器56。包络61的区域中的边缘连接设备96中的高反射率材料(未示出)可以将包络61中的电磁辐射朝向接收换能器56指向。因此，边缘连接设备96的对于对接设备98的一些未对准被容忍。

图9A至图9C突出了用以提高用于近距离垂直连接设备的未对准容忍度的对接阻挡件。阻挡件72在发送器60与接收器64之间被添加至对接设备98。阻挡件72可以是一系列通孔或者充分减轻设备之间的串扰的其他材料，诸如早期针对图3至图5中的阻挡件32所描述的。阻挡件72也可以是实心的或者以大约四分之一波长或更小地间隔开的一个或多个反射金属结构。

在图9A中，阻挡件72起作用以阻挡来自发送器60的杂散电磁辐射，否则该杂散电磁辐射可能会到达接收器64的接收换能器66。因此发送换能器62和接收换能器66可以更紧地放置到一起，并且当设备96、98被对准时更直接在边缘连接设备96的分别的发送器60和接收器54的下方。

在图9B中，边缘连接设备96和对接设备96未对准，其中边缘连接设备96向右侧未对准。来自发送器50的EHF电磁辐射被反射离开包含诸如接地平面等的反射特征的基板58的表面(面对换能器52)。包络51的一部分到达对接设备98中的接收器64的接收换能器66，尽管未对准。来自发送器60的包络61的一部分到达边缘连接设备96中的接收器54的换能器56。阻挡件72可以帮助将包络61向上朝向接收器54指向，尤其如果包络61与示出的相比较大的话。

在图9C中，边缘连接设备96和对接设备98未对准，其中边缘连接设备96向左侧未对准。来自发送器50的EHF电磁辐射被反射离开包含诸如接地平面等的反射特征的基板58的表面(面对换能器52)，并且也被对接设备98中的阻挡件72反射、吸收或重新指向。由阻挡件72进行的该反射、吸收或重新指向使包络51向右侧并朝向接收器64歪斜。这引起包络51的较大部分(与没有阻挡件72时相比)到达用于对接设备98中的接收器64的接收换能器66，尽管未对 准。

基板58的表面(面对换能器56)也使来自包络61的电磁辐射向右侧并朝向接收换能器56和接收器54反射、吸收或重新指向。离开基板58的表面的反射引起来自发送器60的包络61的较大部分(与没有反射时相比)到达用于边缘连接设备96中的接收器54的接收换能器56。因此一些未对准通过阻挡件72和基板58的表面上的反射特征的添加被容忍。

图10A至图10C突出了用以提高用于近距离垂直连接设备的未对准容忍度的对准键和对接阻挡件。弯曲凹陷80形成在对接设备98的顶表面上，其中边缘连接设备96的连接边缘应该被放置为最佳对准。弯曲凹陷80可以具有当边缘连接设备96被带到靠近对接设备98时帮助将边缘连接设备96引导到正确位置内的多种形状。

在图10A中，边缘连接设备96正被降低到对接设备98上方的位置内，但尚未完全降低到位置内。包络61尚未充分到达用于接收器54的接收换能器56，而来自发送器50的包络51只是勉强到达接收器64中的接收换能器66。

阻挡件72在弯曲凹陷80的下方并且在发送器60与接收器64之间被添加至对接设备98。阻挡件72可以是一系列通孔，诸如早期针对图3至图6中的阻挡件32所描述的，或者充分减轻设备之间的串扰的其他材料，或者一个或多个反射金属线。阻挡件72中的发射特征可以以大约四分之一波长或更小地间隔开。因为阻挡件72归因于弯曲凹陷80而在图10中比在图9中略低，所以阻挡件72可能在降低杂散电磁辐射和反射预期信号方面效果稍差。

在图10B中，边缘连接设备96已被降低到位。边缘连接设备96的弯曲底部边缘被成形为装配到弯曲凹陷80内。边缘连接设备96的底部与弯曲凹陷80的匹配曲线帮助用户将边缘连接设备96放置成与对接设备98对准。边缘连接设备96的弯曲底部边缘可以在弯曲凹陷80内滑动直到到达弯曲凹陷80的底部，提高了对准。

当边缘连接设备96被放置在弯曲凹陷80内时，包络61能够到 达用于接收54的接收换能器56，并且来自发送器50的包络51能够到达接收器64中的接收换能器66。阻挡件72使包络51的电磁辐射中的一部分朝向接收换能器66往回反射，增加了接收器64处的信号强度。基板58的表面(面对换能器66)上的反射特征使包络51中的电磁辐射中的一些朝向接收换能器56往回反射，使得接收器54的接收到的信号强度被增加。因此当边缘连接设备96和对接设备98被正确对准时信号强度被提高。

在图10C中，边缘连接设备96对于对接设备98被成角度地倾斜，而不是垂直。外部引导、支撑、保持或其他机构(未示出)可以存在以成角度地支撑边缘连接设备96。边缘连接设备96上的显示屏的观察可以通过非垂直角度来增强。

边缘连接设备96的底部边缘装配到弯曲凹陷80内，帮助对准设备。带角度的连接引起接收换能器56更靠近发送器60，允许包络61更加完全地围住接收换能器56，增加了接收器54处的信号强度。然而，带角度的连接引起接收器64进一步远离发送器50，引起来自包络51的较少辐射到达接收换能器66，导致用于接收器64的较低信号强度。然而，一些反射发生在基板58的表面(面对换能器52)，并且该反射可以通过所使用的钝角而被稍微增强。

可替代的实施例

由发明人设想到几个其他实施例。例如，虽然已示出了具有一个发送器-接收器对和四个发送器-接收器对的设备，但可以用每个设备不同数量的发送器和接收器代替，诸如每个设备8个发送器或接收器。设备可以处于其他布置，诸如各设备上的栅格。在栅格布置中，当务之急是减轻设备之间的串扰并且设想诸如该发明中所描述的等的结构可以用来减轻任何串扰效应。其他布置是可能的并且类似技术可以用于许多应用。

在图7至图10中，可以有未示出的被安装至基板58的其他相对的成对发送器50和接收器54，诸如在图7A的平面的上方或下方，并且仍然沿着设备92的与设备94处于近距离的边缘。有可能是与接 收器相比更多的发送器，诸如通过具有两个相对的发送器作为一对。可以使用设备之间的其他定向、角度和连接，因为有很多可能的变化和组合。

接收换能器46可以与接收器44一起被集成在相同基板上，诸如在硅或砷化镓或用于集成电路(IC)芯片的其他半导体基板上，或者在多芯片模块上，或者可以与IC接收器芯片分开但被包含在某种接收器模块内。该计算器模块可以包含金属反射器、电介质透镜或吸收器以使EHF辐射指向和聚焦到接收换能器46上。类似地，发送器50可以与发送换能器52一起集成在或者相同半导体基板上或者模块基板上，或者可以是单独的。模块或其基板可以包含金属反射器、平面、透镜或吸收器以使由发送换能器52指向的EHF电磁辐射朝向接收换能器46指向。其他发送器和接收器也可以是类似的。包含发送器和发送换能器或接收器和接收换能器或者其他组成部件的多芯片模块可以通过球栅阵列(BGA)、焊盘、引脚或其他电连接件被连接至基板48、58、68。诸如电容器、电阻器、驱动器IC、处理器、逻辑IC、电压控制器等等的各种其他组成部件可以存在但未示出。

阻挡件72可以是金属或其他反射材料的实心块，或者可以是通过电磁波的波长的四分之一或更小地间隔开的一排填充有金属的通孔。阻挡件32同样可以是一排填充有金属的通孔，或者可以是金属的实心块。阻挡件32、72中或者基板58的端部处的接地平面、金属块、通孔或其他金属特征可以被连接到一起并且连接至诸如大地等的固定电压，或者可以被浮置。阻挡件72也可以是辐射吸收材料、电介质或者可以吸收、指向或反射EHF辐射的其他物质。

虽然已描述了在基板48、58的表面上和在阻挡件32、72中的诸如金属面或填充有金属的通孔等的EHF反射特征，但是可以用EHF吸收特征代替阻挡串扰，尽管信号强度可能不会被增加，因为会有很少或者没有信号反射。高介电性材料也可以作为透镜使用以使EHF辐射聚焦。诸如图8A中的发送器50等的边缘发射发送器可以使用弯曲反射器，而诸如图8A的发送器60等的竖直发射发送器可以使用具 有材料的组合的夹层结构。

这些材料的各种组合可以被用来重新指向和引导EHF辐射。例如，用于发送器60和发送换能器62的夹层结构可以由下面的材料的组合包围：被相对于发送器60与包络61的期望方向相反地放置的反射表面，以使电磁辐射朝向预期接收器往回反射；发送器60的另一侧上的非导电材料，以使包络61进一步成形并提供其他组成部件的结构完整性或支撑；和电磁吸收材料及低介电常数材料，以降低杂散电磁辐射。

术语向上、向下、水平、竖直等等是相对术语并且可以随着或取决于观察者的参考框架而改变。虽然已描述了单独的发送器50和接收器54的芯片或模块，但单个收发器芯片或模块可以既用于驱动发送换能器52又用于处理来自接收换能器56的信号。

形成基板58中或上方的弯曲反射器的一系列金属指向棒或金属层的台阶也可以用于将形成包络51或其他包络的电磁辐射指向。球形或弯曲反射表面或者平坦的反射表面可以被形成以使电磁辐射在期望的方向上聚焦和指向，而屏蔽件可以被添加以阻挡杂散辐射。多种这样的基板结构被示出在这里通过引用并入的2013年10月18日提交的针对“EHF场传播方法和系统”的申请人的临时申请号61/893,061中。

设备的外壳、壳体、壳或其他包封物也可以被用于使电磁辐射包络成形。当基板中的金属接地平面与外壳中的金属之间的间距小于波长的一半时，波传播可以被抑制。多个平行的接地平面可以被用于抑制电磁辐射传播，其中各平面以小于波长的一半或更小地与邻近平面间隔开，或者四分之一波长或更小。平面表面可以被定向为平行于电场极化。平面或其他阻挡件自身可以具有是波长的一半或更大的尺寸，并且可以与基板的宽度或其他宏观特征一样大。波长是诸如EHF等的期望或不期望的电磁辐射的波长，并且波长可以针对诸如塑料材料而不是空气的介质的介电常数或电容率进行调节。

金属阻挡件、棒、成排通孔或者平面可以包括间隙、开口或孔以 允许电磁辐射在期望方向上逸出。

基板48、58、68或其他基板可以是印刷电路板(PCB)、柔性载体或其上安装有发送器、接收器或其他组成部件并且提供布线迹线、线、通孔或其他种类的电互连的其他基板。以四分之一波长或更小地间隔开的数个平行的金属面可以被包括在基板中以抑制穿过基板自身的电磁辐射的传播。各基板可以由可接合到一起的一个或多个部分或分段组成。因此单个基板可以是连续的基板或者可以具有诸如通过电连接件被连接到一起的数个部分。

电磁辐射包络14、24、41、51、61的大小可以大于所示出的，使得诸如包络14、24等的一些包络彼此重叠。可能会发生来自包络的电磁辐射波的叠加，引起驻波、最大量和最小量的节点，使信号强度劣化并且产生串扰。还有，电磁辐射不会在电磁辐射包络的边界处突然下降至零，因为这些只是复杂得多的电磁辐射场的抽象化。

附图中示出的诸如包络51等的近距离辐射包络的形状和定向被简化了。实际辐射图案可以在强度、节点、相对最大量和最小量上具有变化、可以围绕物体或穿过物体弯折并且可以散开或以不寻常的方式变窄。实际包络可以是非对称的并且具有奇怪的形状。包络可以利用各种仪器和/或软件工具进行模拟或测量。

很多无线连接应用要求非常小的形式因素，诸如对于无线连接至对接的智能手机或平板。发送器50或类似的发送器或接收器可能需要每边小于1cm，而边缘连接设备96可能需要在其最长尺寸上是5cm。一些应用可能要求发送器50在最长尺寸上仅0.5cm。包络51和其他包络可以在大小是上非常小，诸如在近场效应消失之前小于2cm。

虽然在设备之间、诸如在图10C中的设备96、98之间示出了微小的空气间隙，但诸如设备96、98等的配合的设备可以物理上彼此接触。附加的引导、保持、夹子、通道或其他特征可以存在以将设备96保持与配合的设备98的适当位置，或者以当设备96、98被带到更靠近到一起时将设备96引导进入更好的对准。

可以添加周期性近距离指向器。可以在基板48、58、68中形成金属微带。这些金属微带可以充当八木指向器(Yagi director)。金属微带被彼此平行地并且具有从发送换能器52发出的电磁辐射的载波的一个波长的一小部分的间距放置。包络51到达第一个金属微带，其接着沿着金属微带的阵列携带被发出的电磁波。在图8A的示例中当微带被形成在基板58的端部附近时，被反射的电磁波接着被从最后的金属微带发向接收换能器66。金属微带垂直于电磁辐射波的传播方向。这些波可以在微带的帮助下行进比包络51的距离大的距离。

发明部分的背景可以包含关于发明的问题或环境的背景信息，而不是描述由别人做出的现有技术。因此背景部分中的材料的包括不是由申请人做出的对现有技术的承认。

这里所描述的任何方法或过程都是机器实施或计算机实施的，并且意在由机器、计算机或其他设备来执行且不意在由人类独自地执行而没有这样的机器辅助。所生成的有形结果可以包括在诸如计算机监测器、投影设备、音频发生设备和相关媒体设备等的显示设备上的报告或其他机器生成的显示，并且可以包括也是机器生成的硬拷贝打印输出。其他机器的计算机控制是另一有形结果。

所描述的任何优点和益处可以不应用于发明的所有实施例。当权利要求元素中叙述了词语“装置”时，申请人意在针对该权利要求元素落入35USC第112部分第6段内。往往一个或多个词语的标签在词语“装置”之前。在词语“装置”之前的词语或多个词语是意在使权利要求元素的引用容易并且不意在传达结构限制的标签。这样的装置加上功能的权利要求意在不仅覆盖用于执行功能的这里所描述的结构及其结构等效物，而且覆盖等效结构。例如，虽然钉子和螺钉具有不同结构，但它们是等效结构，因为它们都执行紧固的功能。未使用词语“装置”的权利要求不意在落入35USC第112部分第6段内。信号典型地是电信号，但可以是诸如可跨越波导或通过介电材料携带等的电磁信号。

发明的实施例的前述描述被呈现用于图示和描述的目的。不意在 穷举性的或将发明限制为所公开的精确形式。很多修改和变化鉴于以上教导是可能的。意在发明的范围不是由该详细描述而是由随附权利要求限制。