用於把設備耦合到總線的方法和裝置的製作方法
2023-06-27 05:15:46
專利名稱：用於把設備耦合到總線的方法和裝置的製作方法
背景本發明涉及在電磁總線耦合中控制耦合強度。
電磁耦合器例如可以用來在電子設備和通信總線(例如，多點總線)之間耦合數據，代替更常規的直接電氣連接。美國專利US5638402中提出了這樣的裝置。
耦合器的耦合強度取決於構成耦合器的元件的物理特性。
說明
圖1是總線的方框圖。
圖2是耦合器的方框圖。
圖3和圖4是耦合器的頂視圖和側視圖。
圖5是耦合器的示意圖。
圖6是總線的示意側視圖。
如圖6中所示，在使用電磁耦合212，214，216來實現高速多點總線210的一種方法中，總線和通信設備224，226，228之間耦合的耦合強度都可以在目標範圍內被控制成均勻的。把耦合強度控制成均勻的一種方式是在與耦合相關聯的介電材料的尺寸和特性上實行嚴格的製造公差。另一方式是使用鋸齒形(zigzag)耦合器的幾何結構，所述鋸齒形耦合器幾何結構減少了耦合裝置的幾何精度變化對耦合強度的影響。2000年11月15日遞交的序列號為09/714,899的美國專利申請中描述了鋸齒形耦合裝置。
控制耦合強度均勻地落在特定範圍內實現了競爭的約束之間的折衷。過多的耦合器強度會沿著總線引起阻抗幹擾，從而降低信號完整性。高的耦合器強度也使太多的信號能量轉向更靠近總線主控器230的下接點(drop-off points)224，留下很少能量轉向到遠下接點228。另一方面，不足的耦合器強度使甚至最近的下接點從總線接收太少的能量或給予總線太少的能量。
由於具有不同強度範圍的耦合器成為有益的，沿著總線故意使用不同的耦合器強度降低了與嚴格製造公差相關聯的成本。產量增加而成本降低。
除了利用由寬的製造公差產生的尺寸和其他參數的自然變化之外，耦合器強度的變化可以更加有意地來實現，例如，通過控制總線和耦合器的耦合軌跡(trace)上的介電厚度、電容率、以及鋸齒形幾何結構交叉點的數量。在可能的機制之中的選擇可以根據成本。例如，如果關心的是設計和製造要被連接到總線的多種模塊的成本，則系統可以使用相同的子卡，並且只對母板的參數進行修改，所述母板的參數影響沿總線的不同點上的耦合強度。
母板的變化可以包括沿著總線的下接點位置上的不同高度的介電墊片，所述墊片被粘合在母板上。或者母板耦合軌跡的寬度在不同耦合器位置上可以是不同的。
例如，可能存在一些應用，在這些應用中，有益的是以這樣的順序排列不同耦合器，即使得沿總線的耦合強度隨著距離不是單調地上升和/或下降。
如圖1中所示，一連串電磁總線耦合器10，12，14的耦合強度也可以由耦合強度控制器16進行動態控制，以實現很多種目標。在圖1所示的實施例中，控制器在線18，20，22上給耦合器提供信號以控制耦合強度，並且在線24，26，28上從設備32，34，36接收有關耦合強度的信息，所述設備32，34，36由耦合器進行服務。例如，這些設備可以包括電路以測量輸入信號的幅度或者使用數據流內的錯誤檢測信息來測量位誤碼率(biterror rate)，所述位誤碼率可以是耦合器強度的複合函數(complex function)。控制器使用強度信息和關於耦合目標的信息30來給耦合器生成適當控制信號。因此，控制器可以作為反饋迴路來操作。耦合目標可以涉及總線或總線主控器42或設備32，34，36中的一個或多個設備的操作，所述設備通過耦合器連通到總線40。例如，耦合目標可以包括用於各個耦合器耦合強度的特定或相對值。在某些實施例中，總線主控器可以提供有關數據的信息33，所述數據將要傳遞給各個耦合器，並且控制器可以使用所述信息作為控制耦合強度的基礎。在某些實施例中，設備32，34，36可以提供信息或指令35，37，39，所述信息或指令表示要被控制器實施或考慮的耦合目標。控制器在判斷如何控制耦合強度時可以使用耦合目標的組合。
控制器可以包括微處理器或電路邏輯、存儲器、以及算法，所述算法使控制器能使用耦合策略、目標耦合強度、以及測量的耦合強度來生成控制信號。
如圖2中所示，每個耦合器都以耦合強度54為特性，所述耦合強度表示跨越兩個耦合元件之間的耦合器界面57的電磁耦合強度，所述耦合元件例如是兩個軌跡，兩個軌跡中的一個或兩個可以是鋸齒形軌跡。所述軌跡之一與總線相關聯，而另一軌跡與設備相關聯。兩個軌跡被隔開小間隙。耦合強度表示一邊上的總線和另一邊上的設備能分享跨越界面的能量的程度。除了彼此耦合之外，每個軌跡也可以與基準或接地面耦合。不同的耦合影響兩個軌跡之間的耦合強度。耦合強度由複合變量組確定，例如，所述變量包括在構造軌跡中使用的尺寸、形狀和材料，基準面，每個軌跡之間的墊片和每個軌跡的基準面，軌跡之間的墊片，以及與不同元件相關的電容性和電感性作用。構成耦合器的一個或多個元件具有表示耦合強度的可測特性56。一個或多個元件也具有可控特性58，所述可控特性58用來控制耦合器的耦合強度。可測特性可以由測量/驅動器電路59來確定，並且信息可以通過線20反饋回控制器。測量典型地出現在設備32，34，36的電路中。測量/驅動器電路的驅動器部分根據在線18上從控制器接收的指令可以改變可控特性。可選擇地，測量/驅動器電路可以是控制器的一部分。
可以通過檢測已經穿過耦合器的信號的電壓水平並且把它與電壓基準值進行比較來測量耦合器的耦合強度。在更複雜的方案中，已經穿過耦合器的數據誤碼率可以在校準期間被測量，並且可以調節耦合強度以把誤碼率驅動到可接受的低水平。為了節省時間，這個方案可以用耦合強度設置從相對短的校準周期中推斷誤碼率，所述耦合強度設置產生可以被快速測量的高誤碼率。
通過測量耦合器強度的效果並使用反饋迴路以電的方式調節耦合強度，可以更完全地實現非均勻耦合強度分布的好處。例如，代替用能實現的精度把沿總線的每個耦合器的平均耦合強度值作為目標，或者代替選擇寬的「箱櫃」(bins)，在所述箱櫃中對所製造的耦合器進行分類，每個耦合器可以以電的方式被調節到具有接近預定值的耦合器強度，從而減少製造公差的影響。另外，通過適當變化耦合器強度的目標，可以優化配置時(configuration-time)的條件(例如哪些總線位置被佔據)和運行時(run-time)的條件(例如溫度和電源電壓)。
例如，如果總線是存儲總線，所述存儲總線可以裝配有達到其最大容量的存儲卡，耦合強度可以以電的方式控制以適合在一個給定的系統內裝配的特定數量的存儲器槽。如果所有槽被插裝，則耦合強度可以被設定為沿總線的一個耦合強度分布，所述分布對那個配置來說是理想的。如果沒有控制耦合強度，這個最壞情況的分布在製造精度內必須總是被作為每個耦合器位置的指標。在控制耦合強度的情況下，如果只有部分槽位置被佔據，未被佔據的槽的耦合強度可以設定得極低，而被佔據的槽的耦合強度可以被設定為包括某個比所有槽被佔據時的強度分布更高的強度分布的耦合強度。對於具有較少被插裝的槽的系統而言，優點可以是更高的帶寬，更低的誤碼率，或更低的功耗。如果耦合強度可以被以電的方式調節以響應任何可測設備或系統條件，則在其他應用中可以獲得類似的優點。反饋控制可以被用來在運行時把總線系統優化成它自己的總線配置。傳感器可以被提供來確定槽在何時未被佔據，並且該信息可以被提供給控制器16。
動態控制也可以允許調節耦合器強度以響應對數據模式的改變，例如，從數據脈衝串(burst)到數據脈衝串或甚至從總線周期到總線周期。例如，如果總線主控器已經編址了特定的總線槽，用於即將到來的讀或寫操作，則不希望把相等量的信號能量路由給其他未編址的槽，所述未編址的槽將不使用所述信息。相反，未編址的槽可以通過在數據脈衝串期間急劇降低它們的耦合強度而被關閉。結果是使未編址的槽的存在對總線而言主要是不可見的，或者使總線有效地看起來似乎只被一個槽佔據，即相關的一個槽。這個方法再次可以導致增加的帶寬，較低的誤碼率，減少的功耗等等。
多種耦合器特性可以被用來以動態和電的方式控制耦合強度。
在一個實施例中，如圖3和圖4中所示，兩個耦合器的總線部分上的鋸齒形耦合軌跡62，64和兩個耦合器的設備部分上的鋸齒形耦合軌跡60，66被墊片70，72隔開。墊片由電氣非線性(並且可能是各向異性的)材料構成，在所述材料中，Z方向上的特性(例如電容率或導磁率)受形成在Y方向上的條件(例如磁場68的強度)的影響。例如，釔鐵石榴石(YIG)具有這樣的特性，即它在一個方向上的導磁率取決於另一方向上的DC磁場。這樣的材料已經被用來製造設備，例如隔離器(isolator)、循環器(circulator)、過濾器、以及電流控制的振蕩器。在圖3和圖4中，兩個附加電極A和B添加在總線的兩側上，其中耦合器在附加電極A和B之間。電極A和B被用來建立在Y方向上具有可選值的DC場68，以影響墊片70，72在Z方向上的電容率或導磁率特性。在電極A和B之間建立的場強由控制器16通過驅動器進行控制。墊片沿Z軸的合成導磁率確定耦合器的耦合強度。
另一實施方式是在與耦合相同的Z方向上產生場以改變耦合器的電氣性能。例如，如圖5中所示，無需圖3和圖4中所示的電極A和B，對於每個耦合器而言，Z方向上的特性可以直接受DC偏壓80的影響，並且受控制器16的控制，所述DC偏壓80被施加在Z方向上的軌跡60，62之間。例如，變抗器是這樣的結構，即由跨越變抗器的DC電壓確定其電容。這樣的DC偏壓對這樣的耦合器來說是有效的，即所述耦合器只使用信號的AC成分以在所述耦合器上傳送信息。通過把採用PN二極體(作為介電墊片)或液晶聚合物，可以製造包括變抗器的耦合器，PN二極體作為用於高切換速度的實施例，液晶聚合物作為用於低切換速度的實施例。
在其他實施例中，代替電氣特性的控制，墊片施加的Z分離的尺寸可以被控制。壓電材料改變它們的尺寸以響應電場，並且磁限制(magnetorestrictive)材料改變它們的尺寸以響應磁場。這樣的材料目前被用在這樣的不同的應用中，比如揚聲器、麥克風、電動機、以及甚至人造肌肉。電流變(electro-rheological)材料改變它們的粘度以響應所施加的場。這可以出現暫時軟化墊片材料的機會，同時另一場力設定間隙的Z尺寸，然後再次硬化墊片材料以固定和記憶Z尺寸的設定。這些機械變量可以提供比純電氣變量更慢的控制形式。
在另一實施例中，耦合器(例如，微帶(microstrip)、帶狀線(stripline)或共面波導)可以被製作在鐵電襯底上。然後，通過控制被耦合元件之間的DC電勢和被耦合元件與基準接地之間的平均DC電勢可以改變耦合強度。現有的鐵電物質(例如，LaAlO3或Ba(0.5)Sr(0.5)TiO3)將被限定到小的特徵尺寸(-0.5μm線寬/線間隔)和大於12GHz的操作頻率。
可以將關於測得的耦合器耦合強度的信號從耦合器本身而不是從耦合器所服務的設備發送給耦合強度控制器。
儘管已經在上文中論述了某些實施例和實施方案，但其他實施方案也在下列權利要求書的範圍內。
例如，控制器不需要接收關於所有耦合器或關於任何耦合器的強度信息。控制器可以根據預定控制方式以非反饋模式控制耦合強度。類似地，控制器不需要給所有耦合器發送控制信號。只有一個或幾個耦合器的強度可以被動態控制，而其他耦合器具有固定強度。
權利要求
1.一種裝置，包括控制器，所述控制器發送信號給與總線相關聯的電磁耦合器，所述信號被安排來設定所述耦合器的耦合強度。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述耦合器包括耦合特徵，所述耦合特徵是可控的，以改變所述耦合強度。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述耦合特徵是可電控的。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述耦合特徵包括墊片，所述墊片適合於分開所述耦合器的電磁耦合元件。
5.如權利要求2所述的裝置，其中所述耦合特徵包括電氣或電磁特性。
6.如權利要求5所述的裝置，其中所述特性包括導磁率和電容率。
7.如權利要求5所述的裝置，其中所述特性包括電容。
8.如權利要求5所述的裝置，其中所述特性包括鐵電特性。
9.如權利要求5所述的裝置，其中所述特性包括電流變特性。
10.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號把所述耦合器的耦合強度設定為具有預定值。
11.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號把所述耦合強度設定為顯著低於與所述總線相關聯的另一耦合器的耦合強度。
12.如權利要求11所述的裝置，其中所述信號把所述耦合強度本質上設定為零。
13.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號把所述耦合強度設定為與其他耦合器的耦合強度不同的值，所述其他耦合器與所述總線相關聯。
14.如權利要求1所述的裝置，其中所述信號還設定與所述總線相關聯的其他電磁耦合器的耦合強度。
15.如權利要求1所述的裝置，其中所述控制器還接收關於測得的所述耦合器的耦合強度的信息。
16.一種裝置，包括用於總線的電磁耦合器，所述耦合器包括具有可控特性的元件，所述特性影響所述耦合器的耦合強度，以及接收信號的埠，所述信號用於控制所述特性。
17.如權利要求16所述的裝置，其中所述耦合特徵是可電控的。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述耦合特徵包括墊片，所述墊片適合於分開所述耦合器的電磁耦合元件。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述耦合特徵包括電氣或電磁特性。
20.如權利要求19所述的裝置，其中所述特性包括導磁率和電容率。
21.如權利要求19所述的裝置，其中所述特性包括電容。
22.如權利要求19所述的裝置，其中所述特性包括鐵電特性。
23.如權利要求19所述的裝置，其中所述特性包括電流變特性。
24.一種裝置，包括母板，位於所述母板上的總線，位於沿總線的位置上的電磁耦合器，以及控制所述耦合器的耦合強度的控制器。
25.如權利要求24所述的裝置，其中所述控制器發送信號給所述耦合器以控制所述耦合強度。
26.如權利要求24所述的裝置，其中所述耦合器形成在鐵磁襯底上。
27.如權利要求24所述的裝置，其中所述耦合強度是可電控的。
28.一種方法，包括在總線上傳送數據，在所述總線和設備之間以電磁方式耦合所述數據，以及調節所述耦合強度，所述數據通過所述耦合強度被耦合在所述總線和至少一個所述設備之間。
29.如權利要求28所述的方法，其中所述調節步驟包括以電的方式改變耦合所述數據的耦合器的特性。
30.如權利要求28所述的方法，其中所述調節步驟包括改變耦合所述數據的耦合器元件的導磁率或電容率。
31.如權利要求28所述的方法，還包括測量耦合強度，並且其中所述調節是基於所述測量的結果。
32.如權利要求28所述的方法，還包括檢測沿總線的位置上的至少一個所述設備的存在或不存在，並且其中所述耦合強度的調節取決於所述檢測的結果。
全文摘要
控制器被用來調節沿總線的設備的耦合係數。當沿著總線發送數據信號時，不需要接收這個數據信號的設備可以通過把它們的耦合強度減少到幾乎為零而被有效地「切斷」。因此，可以避免任何不必要的從總線去除數據信號，並且沿著總線提供更強的信號。控制器可以通過電子設備調節耦合特性，例如導磁率、電容率、電容，以及鐵電和電流變特性。
文檔編號G06F3/00GK1675904SQ03818821
公開日2005年9月28日 申請日期2003年5月30日 優先權日2002年6月5日
發明者託馬斯·西蒙, 拉吉範·埃米爾薩拉賈, 約翰·貝納姆 申請人:英特爾公司