(57)【要約】コントローラを用いて、バスに沿ったデバイスの結合係数の調整が行われる。データ信号がバスに沿って送信されると、当該データ信号を受信する必要を有しないデバイスは、これらの結合強度を略ゼロに低下させることにより、効果的に「スイッチオフ」させることができる。これにより、当該データ信号のバスからの任意の不要な削除を回避することができ、バスに沿ってより強力な信号を供給することができる。コントローラは、電気手段により、誘電率、透磁率、キャパシタンス、強誘電性特性、電気粘性特性などの結合特性を調整することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスに関連付けされた電磁カプラに該カプラの結合強度を設定するよう構成される信号を送信するコントローラを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
前記カプラは、前記結合強度を変更するのに制御可能な結合構成を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、
前記結合構成は、電気的に制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、
前記結合構成は、前記カプラの電磁気的に結合された要素を離間させるよう調整されたスペーサを有することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項２記載の装置であって、
前記結合構成は、電気的または電磁気的特性を有することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、
前記特性は、誘電率あるいは透磁率から構成されることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５記載の装置であって、
前記特性は、キャパシタンスから構成されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項５記載の装置であって、
前記特性は、強誘電性特性から構成されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項５記載の装置であって、
前記特性は、電気粘性特性から構成されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置であって、
前記信号は、所定の値を有するよう前記カプラの結合強度を設定することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１記載の装置であって、
前記信号は、前記バスに関連付けされた他のカプラの結合強度より有意に低くなるよう前記結合強度を設定することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置であって、
前記信号は、前記結合強度を実質的にゼロに設定することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１記載の装置であって、
前記信号は、前記バスに関連付けされた他のカプラの結合強度と異なる値に前記結合強度を設定することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１記載の装置であって、
前記信号はまた、前記バスに関連付けされた他の電磁カプラの結合強度を設定することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の装置であって、
前記コントローラはまた、前記カプラの測定された結合強度に関する情報を受け取ることを特徴とする装置。
【請求項１６】
バスに対する電磁カプラを有する装置であって、
前記カプラは、
該カプラの結合強度に影響を与える制御可能な特性を有する要素と、
前記特性を制御する信号を受信するポートと、
を有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の装置であって、
前記結合構成は、電気的に制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置であって、
前記結合構成は、前記カプラの電磁気的に結合された要素を離間させるよう調整されたスペーサを有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置であって、
前記結合構成は、電気的または電磁気的特性を有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置であって、
前記特性は、誘電率あるいは透磁率から構成されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の装置であって、
前記特性は、キャパシタンスから構成されることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１９記載の装置であって、
前記特性は、強誘電性特性から構成されることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１９記載の装置であって、
前記特性は、電気粘性特性から構成されることを特徴とする装置。
【請求項２４】
マザーボードと、
前記マザーボード上のバスと、
前記バスに沿った位置に配置された複数の電磁カプラと、
前記複数のカプラの結合強度を制御するコントローラと、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置であって、
前記コントローラは、前記結合強度を制御するため、前記複数のカプラに信号を送信することを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２４記載の装置であって、
前記複数のカプラは、強誘電性基板上に形成されることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２４記載の装置であって、
前記結合強度は、電気的に制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項２８】
バス上でデータを通信するステップと、
前記バスと複数のデバイスとの間において、前記データを電磁的に結合するステップと、
前記データが前記バスと前記複数のデバイスの少なくとも１つとの間で結合されることによる結合強度を調整するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法であって、
前記調整するステップは、前記データを結合するカプラの特性を電気的に変更することからなることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８記載の方法であって、
前記調整するステップは、前記データを結合するカプラの要素の誘電率あるいは透磁率を変更することからなることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２８記載の方法であって、さらに、
結合強度を測定するステップを有し、
前記調整は前記測定の結果に基づき行われることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２８記載の方法であって、さらに、
前記バスに沿って配置される前記複数のデバイスの少なくとも１つの有無を検出するステップを有し、
前記結合強度の調整は、前記検出の結果に依存することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景］
本記載は、電磁的バス結合における結合強度の制御に関する。
【０００２】
電磁カプラは、例えば、より従来的な直接の電気接続の代わりに、電気デバイスと通信バス（例えば、マルチドロップバスなど）との間のデータの接続に利用可能である。このような構成は、米国特許第５，６３８，４０２号に提案されている。
【０００３】
カプラの結合強度は、当該カプラを構成する要素の物理的特性に依存する。
［説明］
図６に示されるように、電磁的結合２１２、２１４及び２１６を用いて高速マルチドロップバス２１０を実現する１つのアプローチでは、当該バス２１０と通信デバイス２２４、２２６及び２２８との間の結合の結合強度はすべて、目標とされる範囲内において一様となるよう制御されている。この結合強度を一様となるよう制御する１つの方法は、当該結合に関する誘電物質のサイズと特性に関する厳しい製造許容度を課すことである。他のアプローチとしては、結合強度に対する結合構成の位置的精度のばらつきの影響を低減させるジグザグのカプラ幾何的構成を利用するというものである。ジグザグ結合構成は、２０００年１１月１５日に出願された米国特許出願第０９/７１４，８９９号に記載されている。
【０００４】
結合強度を特定の範囲内に一様に収めるための制御は、競合する制約条件間の妥協により可能となる。過度の結合強度はバスに沿って大きなインピーダンス障害をもたらし、これにより、信号整合性を劣化させてしまう。高いカプラ強度はまた、過剰な信号エネルギーをバスマスタ２３０の近傍のドロップオフポイント２２４に向けさせ、離れたドロップオフポイント２２８に向かうエネルギーをほとんど残さなくしてしまう。他方、不十分な結合強度は、最近傍のドロップオフポイントでさえバスとやりとりするエネルギーの不足を発生させてしまう。
【０００５】
バスに沿って一様でない結合強度を慎重に利用することは、異なる強度範囲を有するカプラが有益となるため、厳格な製造許容度に関するコストを低減させることになる。これにより、歩留まりは向上し、コストは低減される。
【０００６】
広い製造許容度から生じるサイズ及び他のパラメータの自然的なばらつきを利用することとは別に、例えば、誘電体の厚さ、誘電体の制約、バスとカプラとの結合トレース上のジグザグの幾何学的交点の個数を制御することにより、結合強度のばらつきをより慎重に実現することができる。可能な機構の間の選択は、コストに基づき行うことができる。例えば、バスに付属される複数のカテゴリのモジュールの設計及び製造コストに関して、当該システムは、一様なドータカード（ｄａｕｇｈｔｅｒ  ｃａｒｄ）を使用することが可能であり、バスに沿ったさまざまな地点での結合強度に影響を与えるマザーボードのパラメータのみを変更することができる。
【０００７】
マザーボードの変形には、バスに沿ったドロップオフポイントの位置におけるマザーボードに接着された異なる高さの誘電体スペーサを含めることができる。あるいは、マザーボードの結合トレースの幅は、異なるカプラ位置において異なるものとすることができる。
【０００８】
例えば、結合強度がバスに沿って距離と共に単調以外に増減するような順序で、異なるカプラを配置することが有益である適用事例があるかもしれない。
【０００９】
図１に示されるように、連続する電磁バスカプラ１０、１２及び１４の結合強度はまた、様々な目標を達成するため、結合強度コントローラ１６により動的に制御することが可能である。図１に示される例では、コントローラ１６は、結合強度を制御するため、ライン１８、２０及び２２を介しカプラに信号を与え、当該カプラにより用いられるデバイス３２、３４及び３６からライン２４、２６及び２８を介して結合強度に関する情報を受け取る。例えば、これらのデバイスには、入力信号の振幅を測定する回路、あるいはカプラの強度の複合関数であるビットエラーレートを測定するため、データストリームのエラー検出情報を利用する回路を含んでいてもよい。コントローラ１６は、強度情報と結合対象に関する情報３０を利用して、カプラに対する適切な制御信号を生成する。このため、コントローラ１６は、フィードバックループとして機能することが可能となる。結合対象は、当該バス、バスマスタ４２あるいはカプラを介しバス４０と通信するデバイス３２、３４及び３６の１以上の動作に関するかもしれない。例えば、結合対象には、各カプラの結合強度に対する特定値あるいは相対値を含めることができる。いくつかの例では、バスマスタは各カプラと通信しようとするデータに関する情報３３を提供し、コントローラ１６は結合強度の制御に基づき当該情報を利用することができる。いくつかの例では、デバイス３２、３４及び３６は、コントローラ１６に実施あるいは考慮される結合対象を表す情報または指示３５、３７及び３９を提供することができる。コントローラ１６は、結合強度の制御方法を決定するのに、結合対象の組み合わせを利用することができる。
【００１０】
コントローラ１６は、マイクロプロセッサまたは回路論理、メモリ、及び制御信号の生成のため、結合方針、目標とする結合強度及び測定された結合強度の利用を可能にするアルゴリズムを有するものであってもよい。
【００１１】
図２に示されるように、各カプラは、一方あるいは両方がジグザグトレースであるような２つのトレースなどの２つの結合要素間のカプラインタフェース５７に沿って電磁的結合の強度を表す結合強度５４により特徴付けされる。これらトレースの一方がバスに関連付けされ、他方がデバイスに関連付けされている。２つのトレースは小さな隙間により分離されている。結合強度は、一方におけるバスと他方におけるデバイスがインタフェースを介してエネルギーを共有することができる程度を表すものである。各トレースまたは、互い同士の結合に加えて、基準面あるいは接地面に結合されてもよい。これら様々な結合は、２つのトレース間の結合強度に影響を与える。結合強度は、例えば、サイズ、形状、トレースの製造に用いられる材料、基準面、各トレースとそれに関する基準面との間のスペーサ、トレース間のスペーサ、及び異なる要素に関する要量及び誘導効果を含む複合的な変数集合により決定される。カプラを構成する要素の１以上が、結合強度を表す測定可能な特性５６を有する。この測定可能な特性は、測定/ドライバ回路により決定することが可能であり、当該情報はライン２０を介してコントローラ１６にフィードバックすることができる。この測定は、典型的には、デバイス３２、３４及び３６の回路において行われる。制御可能な特性は、コントローラ１６からライン１８を介し受信された指示に基づき、測定/ドライバ回路のドライバ部分により変更することができる。測定/ドライバ回路は、交互にコントローラ１６の一部となりうる。
【００１２】
カプラの結合強度は、当該カプラを通過した信号の電圧レベルを感知し、これを電圧基準値と比較することにより測定することができる。より複雑な方式では、カプラを通過したデータのエラーレートはカリブレーション期間中に測定可能であり、結合強度はエラーレートを許容可能な低いレベルにするよう調整することができる。時間の節約のため、この方式は、迅速な測定が可能な高いエラーレートを生成する結合強度設定により、相対的に短いカリブレーション期間からエラーレートを推定する。
【００１３】
カプラ強度の効果を測定し、結合強度を電気的に調整するためフィードバックループを利用することにより、一様でない結合強度の分布の効果をより十分に実現することができる。例えば、達成可能な精度によりバスに沿った各カプラに対する平均結合強度値を目標とする代わりに、あるいは製造されたカプラをカテゴリ化するのに広い「ｂｉｎｓ」を選択する代わりに、各カプラは所望の値に近いカプラ強度を有するよう電気的に調整することができ、これにより、製造許容度の効果を低減することができる。さらに、例えば、どのバス位置が用いられているかなどの設定時間条件、及び温度や供給電圧などのランタイム条件が、カプラ強度目標への適切な変更により最適化可能である。
【００１４】
例えば、バスが最大容量までメモリカードにより使用されるメモリバスである場合、結合強度は、与えられたシステムに存在するある個数のメモリスロットに適切なものとなるよう電気的に制御されてもよい。すべてのスロットが使用されている場合、結合強度は当該設定に理想的なバスに沿った結合強度のプロファイルに設定することができる。結合強度が制御されない場合、このワーストケースのプロファイルが、各カプラ位置に対して製造精度内に収まるよう常に目標とされねばならない。結合強度が制御される場合、これらスロットの一部のみが用いられていれば、使用されていないスロットの結合強度は極めて低く設定されるが、使用されているスロットはすべてのスロットが使用されている場合より高い強度のプロフィールを含む結合強度に設定することができる。より少数の使用されているスロットを備えるシステムの効果としては、より高い帯域幅、より低いエラーレート、あるいはより低いワット損があげられる。同様の効果は、結合強度が任意の測定可能装置またはシステム状態に応じて電気的に調整可能である場合、他の適用事例においてもまた得ることができる。フィードバック制御を利用して、自身のバス設定に対するランタイムでのバスシステムの最適化が可能である。スロットが使用されていないときを判断するのにセンサを備えることが可能であり、当該情報をコントローラ１６に提供することができる。
【００１５】
また、例えば、データバースト単位あるいはバスサイクル単位でのデータパターンの変更に応じて、動的制御によりカプラ強度の調整が可能になる。例えば、バスマスタが意向の読み出しあるいは書き込み動作のため特定のバススロットをアドレス指定している場合、この情報を利用していない他のアドレス指定されていないスロットに同様の信号エネルギーを与えることは望ましくない。代わりに、アドレス指定されていないスロットは、データバースト中においてその結合強度を急速に低下させることによりスイッチオフすることができる。これによる効果は、アドレス指定されていないスロットの存在をバスに見えなくすること、あるいはバスが唯一の該当するスロットにより用いられているかのように効果的に見せることである。このアプローチは、再び、増大した帯域幅、低下したエラーレート、低下したワット損などをもたらすかもしれない。
【００１６】
様々なカプラ特性が、結合強度の動的かつ電気的制御に利用可能である。
【００１７】
図３及び図４に示される一例では、２つのカプラのバス部分のジグザグ結合トレース６２と６４、及び２つのカプラのデバイス部分のジグザグ結合トレース６０と６６が、スペーサ７０と７２により離間されている。これらのスペーサは、Ｚ方向における誘電率あるいは透磁率などの性質が、Ｙ方向に形成される磁場６８の強度などの条件により影響を受ける電気的に非線形な（かつおそらく異方性の）材料から形成される。例えば、イットリウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ）は、一方向におけるそれの透磁率が他方向におけるＤＣ磁場に依存する。このような材料は、アイソレータ、サーキュレータ、フィルタ、電流制御オシレータなどのデバイスの構成にすでに利用されている。図３及び図４において、２つの追加的な電極ＡとＢが、それらの間にカプラを有するバスの両側に追加される。電極ＡとＢは、Ｚ方向におけるスペーサ７０と７２の誘電率あるいは透磁率特性に影響を与えるため、Ｙ方向において選択可能な値のＤＣ磁場６８を確立するのに利用される。電極ＡとＢとの間に確立された磁場の強度は、ドライバを介しコントローラ１６により制御される。結果として得られるＺ軸に沿ったスペーサの透磁率により、カプラの結合強度が決定される。
【００１８】
他の実現形態では、カプラの電気的動作を変更する結合と同じＺ方向に磁場が生成される。例えば、図３及び図４の電極Ａ及びＢなしの図５に示されるように、Ｚ方向における性質は、各カプラに対して、Ｚ方向のトレース６０と６２との間に印加されるＤＣバイアス８０により直接的に影響を受け、コントローラ１６により制御される。例えば、バラクタ（ｖａｒａｃｔｏｒ）は、キャパシタンスが当該バラクタにおけるＤＣ電圧により決定される構成を備える。このようなＤＣバイアスは、カプラ間に情報を伝達するため、当該信号のＡＣ要素のみを利用するカプラにより効果的である。バラクタを有するカプラは、一例として高速のスイッチングスピードまたは液晶ポリマのため、一例として低速なスイッチングスピードのため、誘電スペーサに対するＰＮダイオードを用いることにより製造することができる。
【００１９】
他の実現形態では、スペーサにより課されるＺ方向の離間のサイズは、電気的性質の代わりに制御可能である。圧電物質は電界に応じてその大きさを変化させ、磁気抵抗物質は磁場に応じてその大きさを変化させる。このような物質は、スピーカー、マイクロフォン、モータ、人工筋肉などの様々な用途で現在利用されている。電気粘性物質は、印加される電界に応じてその粘性を変化させる。これはスペーサ物質を容易に柔軟化させる機会を与えるが、他の電界の強さはギャップのＺ方向を設定し、このＺ方向の設定を凍結及び記憶するよう再び当該スペーサを硬化させる。これらの機械的変形は、純粋に電気的なものよりより低速な制御形態を提供することが可能である。
【００２０】
他の例では、強誘電性基板上にカプラ（例えば、マイクロストリップ、ストライプライン、コプレナ導波路など）を形成することができる。その後、結合強度は、結合された要素間のＤＣポテンシャルと、結合された要素と基準接地との間の中間ＤＣポテンシャルを制御することにより変動させることができる。既存の強誘電体（例えば、ＬａＡＬＯ３、Ｂａ（０．５）Ｓｒ（０．５）ＴｉＯ３など）は、小さ構成サイズ（−０．５ｕｍライン幅/ライン離間）及び１２ＧＨｚより高い動作周波数に限定されるであろう。
【００２１】
カプラの測定された結合強度に関する信号は、当該カプラにより用いられるデバイスからよりも、カプラ自身から結合強度コントローラに送信されてもよい。
【００２２】
特定の実施例及び実現形態が上述されたが、他の実施例もまた以下のクレームの範囲に属する。
【００２３】
例えば、コントローラは、上記カプラのすべてあるいはその何れかに関する強度情報を受け取る必要はない。コントローラは、所定の制御方針に基づき非フィードバックモードにより結合強度を制御することができる。同様に、コントローラは、制御信号をすべてのカプラに送信する必要はない。これらカプラの１つあるいは一部の強度は、その他のカプラが静的な強度を有する一方、動的に制御されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、バスのブロック図である。
【図２】図２は、カプラのブロック図である。
【図３】図３は、カプラの平面図である。
【図４】図４は、カプラの側面図である。
【図５】図５は、カプラの概略図である。
【図６】図６は、バスの概略側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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