高速データ転送速度能力を有する短距離通信に向けた、指定された周波数で信号を送信および受信するためのワイヤレスインターコネクトであって、送信機と受信機との間の高速データ転送速度能力を有する短距離通信に向けた、ミリメートル波周波数で無線周波数RF信号を送信および受信する短距離ミリメートル波ワイヤレスmillimeterwavewirelessM2W2インターコネクトのための、該送信機と該受信機とに結合された一つまたは複数の周期的近接場導波器periodicnearfielddirectorPNFDを含む前記ワイヤレスインターコネクト。周期的近接場導波器の各々が、一つまたは複数の周期的結合構造periodiccouplingstructurePSCから構成されている、請求項1記載のワイヤレスインターコネクト。周期的結合構造が、長手方向の寸法が送信機と受信機との間の無線周波数信号の伝搬方向に対して実質的に直角になるように位置決めされた金属片から構成されている、請求項2記載のワイヤレスインターコネクト。周期的結合構造の各々が、隣接する周期的結合構造に対して平行に位置決めされており、各周期的結合構造間の分離距離が、無線周波数信号の1波長以内である、請求項2記載のワイヤレスインターコネクト。周期的近接場導波器が、第1の周期的近接場導波器と第2の周期的近接場導波器との間で無線周波数信号を送信および受信するための、互いに結合している該第1の周期的近接場導波器および該第2の周期的近接場導波器を含む、請求項1記載のワイヤレスインターコネクト。第1の周期的近接場導波器と第2の周期的近接場導波器との間にエアギャップがある、請求項5記載のワイヤレスインターコネクト。送信機が搬送波信号を入力データストリームで変調し、変調された該搬送波信号が次いで、変調された該搬送波信号を放射する送信機アンテナへ供給され、受信機が、放射された該搬送波信号を受信機アンテナで受信し、かつ受信した該搬送波信号を出力データストリームとしてのフルスイングデジタル信号へ変換し、かつ該送信機および該受信機が、集積回路チップ間またはプリント回路基板間での通信に非同期変調および差動信号方式を使用する、請求項1記載のワイヤレスインターコネクト。送信機アンテナまたは受信機アンテナがオンチップ差動ダイポールアンテナを含む、請求項7記載のワイヤレスインターコネクト。ワイヤレスインターコネクトを使用した高速データ転送速度能力を有する短距離通信に向けた、指定された周波数で信号を送信および受信するための方法であって、送信機と受信機との間の高速データ転送速度能力を有する短距離通信に向けた、ミリメートル波周波数で無線周波数RF信号を送信および受信する短距離ミリメートル波ワイヤレスM2W2インターコネクトのために、一つまたは複数の周期的近接場導波器PNFDを該送信機と該受信機とに結合する段階を含む前記方法。周期的近接場導波器の各々が、一つまたは複数の周期的結合構造PSCから構成されている、請求項9記載の方法。周期的結合構造が、長手方向の寸法が送信機と受信機との間の無線周波数信号の伝搬方向に対して実質的に直角になるように位置決めされた金属片から構成されている、請求項10記載の方法。周期的結合構造の各々が、隣接する周期的結合構造に対して平行に位置決めされており、各周期的結合構造間の分離距離が、無線周波数信号の1波長以内である、請求項10記載の方法。周期的近接場導波器が、第1の周期的近接場導波器と第2の周期的近接場導波器との間で無線周波数信号を送信および受信するための、互いに結合している該第1の周期的近接場導波器および該第2の周期的近接場導波器を含む、請求項9記載の方法。第1の周期的近接場導波器と第2の周期的近接場導波器との間にエアギャップがある、請求項13記載の方法。送信機が搬送波信号を入力データストリームで変調し、変調された該搬送波信号が次いで、変調された該搬送波信号を放射する送信機アンテナへ供給され、受信機が、放射された該搬送波信号を受信機アンテナで受信し、かつ受信した該搬送波信号を出力データストリームとしてのフルスイングデジタル信号へ変換し、かつ該送信機および該受信機が、集積回路チップ間またはプリント回路基板間での通信に非同期変調および差動信号方式を使用する、請求項9記載の方法。送信機アンテナまたは受信機アンテナがオンチップ差動ダイポールアンテナを含む、請求項15記載の方法。発明の詳細な説明好ましい態様の以下の説明では、本出願の一部を形成し、本発明が実施され得る具体的態様を例として示す添付の図面を参照する。他の態様が利用されてもよく、本発明の範囲を逸脱することなく構造的変更が加えられてもよいことを理解すべきである。概説本発明は、短距離ミリメートル波ワイヤレスM2W2インターコネクトのための周期的近接場導波器PNFDを記述し、PNFDは短距離ワイヤレス通信でのミリメートル波周波数のチャネル損失を著しく低減させ、高速データ転送速度能力を有する高度に電力効率的なM2W2インターコネクト技術を可能にする。一態様では、本発明のPNFDは、超短距離10cm未満チップ間またはボード間マルチギガビット通信に使用される。ミリメートル波ワイヤレスインターコネクトM2W2インターコネクト上記の、参照により本明細書に組み入れられる、相互参照される関連出願出願第13377124号、出願番号PCTUS2010038033、および出願第61185946号に記載されている、図1Aの概略図に示す一般的なミリメートル波ワイヤレスインターコネクトM2W2インターコネクトは、損失が大きくかつ不十分な機械的特性を有する従来の高速ボード間コネクタとは対照的に、いかなる物理的接触もなしで非常に短い距離にわたって無線周波数RF信号を使用して電波でデータを送信する。普通、M2W2インターコネクトは、オンチップアンテナを利用して開放型無線openairチャネル上でRF信号を受信または送信する。残念ながら、損失の大きいシリコン基板のために、オンチップアンテナの放射効率はきわめて低く、普通は5未満である。測定結果によれば、5mmエアギャップ間でのチャネル損失は60dBの高さになり得る。この厳しいチャネル損失は全体のリンクバジェットを著しく逼迫させ、高度に電力効率的なM2W2送受信機アーキテクチャを設計することの困難性をさらに増大させる。図1Aの単チャネルワイヤレスM2W2インターコネクト100を考察する。M2W2インターコネクト100は、送信機を含む第1のチップチップ1102を、受信機を含む第2のチップチップ2104に結合し、第1のチップ102は、短いリーチまたは長さ106で第2のチップ104から物理的に隔てられている。非同期変調および差動信号方式が、同じ、または異なるプリント回路基板printedcircuitboardPCB上の集積回路integratedcircuitICチップまたはダイ102と104との間での通信に使用される。第1のチップ102は、無線周波数RF搬送波信号を生成する電圧制御発振器voltagecontrolledoscillatorVCO108と、入力データストリームを含むデータ入力信号112を使用してRF搬送波信号を変調する送信機Tx110とを含み、変調されたRF搬送波信号は次いで、変調されたRF搬送波信号を放射するオンチップ差動ダイポールアンテナ114へ供給されるボンドワイヤダイポールアンテナも使用されてもよい。第2のチップ104は、放射されたRF搬送波信号を受信するオンチップ差動ダイポールアンテナ116を含み、RF搬送波信号は次いで、増幅されたRF搬送波信号を生成するために低雑音増幅器lownoiseamplifierLNA118へ供給される。増幅されたRF搬送波信号は、ベースバンド信号を生成するために、増幅されたRF搬送波信号をそれ自体122と自己混合することによる自己混合器120での復調によって変換される。ベースバンド信号は、フルスイングデジタル信号である出力データストリームを含むデータ出力信号126を生成するために、ベースバンド増幅器124によって増幅される。送信機110は、データ入力信号112を使用してRF搬送波信号を直接変調する一対のオンオフスイッチを使用して、非同期変調方式であるASK変調を実施する。送信機110の出力は次いで、それ以上増幅されずにアンテナ114へ供給される。二相位相偏移変調binaryphaseshiftkeyingBPSKといった他の同期変調方式とは異なり、非同期ASK変調システムの受信機は、RF搬送波信号の振幅の変化を検出するにすぎず、RF搬送波信号の位相または周波数変動の変化を検出しない。したがって受信機は、電力消費の大きい位相ロックループphaselockloopPLLなしで非同期的に動作することができる。またASK変調は、差動回路アーキテクチャおよび差動相互混合技術differentialmutualmixingtechniqueを使用して、追加の構成要素を必要とせずにRF搬送波信号を自動的に除去することにより、受信機でのRF搬送波信号再生も不要にする。したがって、M2W2インターコネクトは、送信Tx機能と受信Rx機能との間のプロセス誘起の搬送波変動によって損なわれない。差動ダイポールアンテナ114は入力インピーダンスを上げることができ、送信機110のASK変調とアンテナ114との間のより良い電力整合を可能にする。さらに、オンチップアンテナ114を使用するこの設計は、ミリメートル波周波数で動作するいかなるパッケージングも、静電気放電electrostaticdischargeESD保護回路も不要にする。PNFD構造を使用したM2W2インターコネクト図1AのM2W2インターコネクトの性能を改善するために、本発明はM2W2インターコネクトに一つまたは複数のPNFDを含み、PNFDは、チャネル損失を大幅に低減させるために、場の結合を提供する。原則として、2種類の結合、すなわち、近接場結合と遠方場結合とがある。近接場結合の範囲は、普通、1波長以内である。ミリメートル波周波数においては、1波長は数ミリメートル程度であり、したがって、近接場結合の範囲は非常に限られている。さらに、近接場結合の大部分は等方性であり、これは結合指向性および分離の性能が低いことを意味する。M2W2といった多くの用途で、隣接する送受信機間の分離に優れていることは、高帯域幅密度を達成するための鍵である。PNFD構造を使用したM2W2インターコネクトが図1Bに示されており、このM2W2インターコネクトは一対のミリメートル波送受信機とPNFD構造とを含む。すなわち図1Bは、図1Aと同じであるが、チップ1102とチップ2104との間にオフチップPNFD128が位置決めされている単チャネルワイヤレスM2W2インターコネクトの概略図である。PNFD128は、長手方向の寸法がチップ1102とチップ2104との間のRF信号の伝搬方向に対して実質的に直角になるように位置決めされた金属片から構成された一つまたは複数の周期的結合構造PSC130周期的誘導構造または周期的導波器構造ともいうから構成されている。さらにPSC130は、隣接するPSC130に対して平行に位置決めされており、各PSC130間の分離距離132は、送信されるRF信号の1波長以内であるすなわち、送信されるRF信号の1波長未満またはこれと等しい。PNFD128は、隣接する送受信機間の結合距離を有効に延長することができるのみならず、隣接する送受信機間の優れた分離も達成することができる。PNFD128の基本概念は、PSC130における近接場結合を利用することである。PNDF128内の各PSC130間の分離距離132が1波長以内である限り、2つの連続したPSC間の結合132は強いままであり、近接場結合をカスケード式に有効に延長することができる。図1Bは単なる例示であり、縮尺通り描かれておらず、いかなる意味でも制限するためのものではないことに留意されたい。PNFD128およびPSC130は、図示されているものと異なる寸法、構造および位置で構成されていてよい。さらに、PNFD128およびPSC130は、様々な組成物を含んでいてよく、任意の数の周知の製造技術を使用して製造されてよい。図1Cに示すように、本発明のPNFDの概念は、2つのPNFD128a、128b間にエアギャップ134を挿入して通信距離をさらに延長することによってさらに拡張することができる。この場合、チップ1102はまず変調されたRF信号を生成し、オンチップアンテナ114はこの信号を、近接場結合によって第1のPNFD128aに結合する。2つのPNFD128a、128b間のエアギャップ134の分離が近接場結合距離範囲以内である限り、チップ1102のPNFD128aは、変調されたRF信号をチップ2104のPNFD128bにやはり有効に結合することができ、PNFD128bは続いて、変調されたRF信号をチップ2104のオンチップアンテナ116に結合する。この概念は、損失の大きいミリメートル波パッケージングを事実上不要にし、M2W2インターコネクト全体の複雑さを低減させる。PNFDシミュレーションモデル図2A、図2Bおよび図2Cに、HFSS商標として知られている、3次元3D全波電磁EM場シミュレーションのためのシミュレーションツールにおいて作成された本発明の3Dシミュレーションモデルを示す。このモデルにおいて、PNFD200は、誘電率ε=42の、45mm×2mmのRoger商標プリント回路基板PCB202で構成されている。PSC204はRoger商標PCB202の上に配置されており、12mmの長さを有し、連続するPSC204間に1125mmの分離距離を有する。加えて、オンチップダイポールアンテナ210、212を備える2つのシリコン基板またはチップ206、208もRogerボード202の両端に配置されており、Roger商標PCB202は05mmの厚さまたは高さを有し、2つのシリコン基板またはチップ206、208は07mmの厚さまたは高さを有し、アンテナ210、212は09mmの長さを有する。このモデルでは、シミュレートされたチャネル損失は、図3に記載するように約30dBである。図3は、図2A、図2Bおよび図2CのHFSSシミュレーションモデルと同じ寸法を有するPNFDの測定結果を示す周波数GHz対チャネル損失dBのグラフである。青色太線の曲線300は、いかなるPSCもなしのPNFDを表し、測定されたチャネル損失は5mmの分離間で約50dBである。赤色細線の曲線302は、PSCありのPNFDを表し、測定されたチャネル損失は5mmの分離間で約30dBである。これらの測定結果によれば、PNFDは、チャネル損失を約20dB改善することができ、これによりM2W2インターコネクトのリンクバジェットが大幅に緩和される。実験結果短距離通信でのM2W2インターコネクトの方法のためのPNFDを設計し、製造し、測定結果によって検証した。これらの実装形態は、65nmの市販のCMOSプロセスおよびRoger商標プリント回路基板PCBを使用して実現した。一例では、PNFD概念を実証するために、異なるPSCの寸法および形状を有するPNFDの5×5アレイを設計し、Roger商標PCBに実装した。これを図4の顕微鏡写真に示す。別の例では、本発明の高速アイソレータ応用例を例示するために、PNFDを備える高速M2W2インターコネクトをデモボード上に実装した。この高速M2W2インターコネクトは、オンチップアンテナを備えるASK送信機、Roger商標PCB上の5mmPNFD、およびオンチップアンテナを備えるASK受信機を含む。図5Aは、高速アイソレータのデモボードの写真である。図5Bは、デモボードで使用された、送信機TXチップ500、PNFD中央502、および受信機RXチップ504を示す図5Aの拡大図である。図6Aは、図5Aおよび図5Bの高速アイソレータ応用例のデモボードで使用された送信機TXチップの顕微鏡写真である。図6Bは、図5Aおよび図5Bの高速アイソレータ応用例のデモボードで使用された受信機RXチップの顕微鏡写真である。図7に、図5Aおよび図5Bの高速アイソレータ応用例のデモボードの、測定された57Gbit秒のアイダイアグラムを示す。図8は、図5Aおよび図5Bの高速アイソレータ応用例のデモボードについての測定されたBERビット誤り率を示すデータ転送速度Gbps対BERのグラフである。図9に、図5Aおよび図5Bの高速アイソレータ応用例のデモボードで使用されたRXチップ上の5Gbit秒271PRBS擬似ランダム2進シーケンスを示す。図10に、図5Aおよび図5Bの高速アイソレータ応用例のデモボードのRXチップにおける5Gbit秒271PRBS波形の測定されたアイダイアグラムを示す。図11は、BER<1010を有するワイヤレスコネクタデータ最大転送速度を示す分離距離mm対データ転送速度Gbpsのグラフである。本発明の利点本発明は以下の利点を提供する。低チャネル損失PNFDはチャネル損失を約20dB改善し、これによりM2W2インターコネクトのリンクバジェットが大幅に緩和される。優れた分離PNFDは、隣接するチャネル間の分離を20dBの高さまで増加させる。超広帯域PNFDの帯域幅はきわめて広い10GHzにわたる。簡単なパッケージングこの概念は、損失の大きいミリメートル波パッケージングの問題を事実上取り除き、システム全体の複雑さを低減させる。高速データ転送速度将来においては、複数のチャネルを同時に送ることによって何十Gbpsもの高い速度が可能である。低電力従来の光アイソレータと比べて、M2W2ベースのアイソレータは、その消費電力をわずか約3分の1で済ませることができる。スケーラブルCMOS技術が拡張し続けているため、より多くのチャネルが利用可能になる。PNFDを備える高速M2W2インターコネクトは、ハイブリッド車、高性能電力計、光アイソレータの代替などといった超高速高電圧アイソレータにおいて適用することができる。またこの技術は、高速非接触コネクタにも適用可能である。結論これで本発明の好ましい態様の説明を終了する。本発明の一つまたは複数の態様の以上の記述は、例示と説明のための提示したものである。網羅的であることも、本発明を開示の厳密な形に限定することも意図するものではない。上記の開示に照らして多くの改変および変形が可能である。本発明の範囲はこの詳細な説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されるべきものである。