專利名稱：一種用于頻譜感應(yīng)的裝置及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及認(rèn)知無線電技術(shù)領(lǐng)域(例如，在白空間設(shè)備，寬帶收發(fā)器，頻率使用監(jiān)控等中的使用)，相關(guān)方法，計算機程序和裝置。某些公開的方面/實施例涉及便攜式電子設(shè)備，特別是，所謂的可手持使用的手持電子設(shè)備(盡管它們在使用中可位于支架中)。這樣的手持電子設(shè)備包括所謂的個人數(shù)字助理(PDA)。根據(jù)一個或多個公開的方面/實施例的便攜式電子設(shè)備/裝置可提供一個或多個音頻/文本/視頻通信功能(例如，遠(yuǎn)程通信，視頻通信，和/或文本傳輸(短信息服務(wù)(SMS)/多媒體信息服務(wù)(MMS)/電子郵件)功能)，交互/非交互查看功能(例如，網(wǎng)頁瀏覽，導(dǎo)航，電視/節(jié)目觀看功能)，音樂錄制/播放功能(例如，MP3或其他格式和/或(FM/AM)無線電廣播錄制/播放)，數(shù)據(jù)的下載/發(fā)送功能，圖像捕捉功能(例如，使用內(nèi)置數(shù)字照相機)和游戲功能。
背景技術(shù)：
在認(rèn)知無線電技術(shù)中的頻譜感應(yīng)使用機械裝置/布置，例如掃描型分光儀或基于快速傅立葉變換(FFT)類型的數(shù)字轉(zhuǎn)換型的實時頻譜傳感器。這些方法例如具有高能量消耗，并同樣具有相對高的關(guān)聯(lián)花費和復(fù)雜性。在本說明書中列出或討論的在先公開的文件或任意背景技術(shù)不一定必須確認(rèn)文件或背景技術(shù)是目前技術(shù)水平的一部分或是一般公知的知識。本公開的一個或多個方面/實施例可能或不能解決一個或多個背景技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，提供有一種裝置，其包括被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵的納米級頻譜傳感器，該裝置被配置為能夠使用納米級頻譜傳感器的激勵來確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。納米級頻譜傳感器可被配置為在和/或鄰近其特定的預(yù)定頻率處能夠響應(yīng)于由接收到的電磁輻射的激勵產(chǎn)生激勵信令，并且其中該裝置被配置為基于產(chǎn)生的激勵信令，確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。納米級頻譜傳感器可包括一個或多個磁隧道結(jié)和/或一個或多個旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器。納米級頻譜傳感器可包括一個或多個磁隧道結(jié)。旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器可以物理地和/或電磁地調(diào)諧到不同的各個預(yù)定頻率。該裝置可包括石墨烯倍頻器，該石墨烯倍頻器被配置為先于納米級頻譜傳感器的檢測，倍增接收到的環(huán)境電磁輻射的一個或多個部分的頻率，使得將接收到的輻射部分的頻率范圍移位到納米級頻譜傳感器的特定預(yù)定頻率。石墨烯倍頻器可用作操作電磁輻射(例如，如電磁信令所代表的)的電子元件使用，其中所述電磁輻射由倍頻器接收(并因此由該裝置接收)并向頻譜傳感器中引入(但是仍由傳感器接收)。倍頻器可被配置為倍增接收到的環(huán)境電磁輻射的頻率(由該裝置接收，但是在給定的時刻不是納米級傳感器)從而增加分辨率并擴大檢測到的環(huán)境電磁輻射頻譜的可檢測的頻率范圍。納米級頻譜傳感器可被配置為能夠在和/或鄰近其特定預(yù)定頻率處響應(yīng)于由環(huán)境電磁輻射的激勵產(chǎn)生激勵信令，并且其中該裝置被配置為基于產(chǎn)生的激勵信令，確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。該裝置可被配置為在激勵信令上使用自相關(guān)的函數(shù)來確定頻譜使用。納米級頻譜傳感器可被配置為在各個傳感器的調(diào)諧頻率處實質(zhì)上選擇性地感應(yīng)環(huán)境電磁輻射。納米級頻譜傳感器可包括由第一傳感器，和耦接到第一傳感器的第二傳感器形成的傳感器對，其中將第一傳感器調(diào)諧到第一預(yù)定激勵頻率，將第二傳感器調(diào)諧到第二預(yù)定激勵頻率，并且傳感器對中的一個傳感器被配置作為參考傳感器。傳感器對被配置為能夠響應(yīng)于由環(huán)境電磁輻射的激勵產(chǎn)生激勵信令，基于接收的輻射頻率和傳感器對的參考傳感器的預(yù)定激勵頻率產(chǎn)生激勵信令。該裝置被配置為基于產(chǎn)生的激勵信令確定接收到的輻射頻率從而確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。納米級頻譜傳感器可包括由第一傳感器，和耦接到第一傳感器的第二傳感器組成的傳感器對，以定義外差/零差傳感器對，其中第一傳感器被配置為用作混頻器，第二傳感器被配置為用作本地振蕩器以為傳感器對提供參考頻率。傳感器對被配置為能夠響應(yīng)于由環(huán)境電磁輻射的激勵產(chǎn)生激勵信令，基于接收到的輻射頻率和傳感器對的第二傳感器的參考頻率產(chǎn)生激勵信令。該裝置被配置為基于產(chǎn)生的激勵信令確定接收的輻射頻率從而確定環(huán)境電磁輻射的頻譜使用。傳感器對可被配置為產(chǎn)生激勵信令，即接收到的輻射頻率和傳感器對的參考傳感器的經(jīng)調(diào)諧的頻率的產(chǎn)物，該裝置被配置為基于參考傳感器的經(jīng)調(diào)諧的頻率確定來自產(chǎn)生的激勵信令的環(huán)境電磁頻率使用。傳感器陣列可包括至少一個磁隧道結(jié)和至少一個旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器，其中它們每一個調(diào)諧到特定頻率以用作傳感器對，該傳感器對被配置為在特定頻率處由環(huán)境電磁輻射電磁可激勵。第一傳感器可以是/包括磁隧道結(jié)且第二傳感器可以是/包括旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器。參考傳感器可以是第二傳感器/旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器。傳感器對的激勵信令可以是輸入信號和旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器的經(jīng)調(diào)諧的頻率的產(chǎn)物。傳感器陣列可包括一個或多個傳感器對。該裝置可包括濾波器，該濾波器被配置為過濾傳感器對產(chǎn)生的激勵信令以在傳感器對的參考傳感器的預(yù)定激勵頻率處實質(zhì)上允許頻率的確定。濾波器可包括低通、高通或單一/復(fù)合帶通濾波器。裝置可包括在傳感器/傳感器對的預(yù)定頻率處過濾傳感器/傳感器對的輸出以實質(zhì)上確定頻率的低通濾波器。該裝置可包括處理器，該處理器被配置為檢測納米級頻譜傳感器的電磁激勵，并使用納米級頻譜傳感器的檢測到的激勵來確定環(huán)境電磁輻射頻譜使用。該裝置同樣可包括連接到傳感器/傳感器對的放大器，并被配置為放大由傳感器/傳感器對產(chǎn)生的激勵信令。該裝置同樣可使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以能夠?qū)碜詡鞲衅鞯哪M激勵信令采樣為數(shù)字信息。該裝置同樣利用響應(yīng)超過某一閾值(例如，電壓水平)的激勵信令的閾值檢測器。該裝置可包括或連接到寬帶/廣譜天線，其中該寬帶/廣譜天線被配置為接收電磁頻譜中的環(huán)境電磁輻射的一個或多個部分用于對至少一個納米級頻譜傳感器的提供。納米級頻譜傳感器可包括納米級傳感器陣列，該陣列被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在不同的預(yù)定頻率處電磁可激勵，該裝置被配置為使用傳感器陣列的激勵以確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解從陣列接收到的信令將用于檢測陣列的電磁激勵。該裝置同樣可以是/提供在白空間設(shè)備，便攜式電子設(shè)備，和用于白空間/便攜式電子設(shè)備的模塊。
在另一方面，提供有一種裝置，其包括至少一個處理器，和至少一個包括計算機程序代碼的存儲器，該至少一個存儲器和計算機程序代碼被配置為，采用該至少一個處理器，使該裝置基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處檢測適于電磁可激勵的納米級頻譜傳感器的電磁激勵，并使用納米級頻譜傳感器的檢測到的激勵來確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。在另一方面，提供有一種包括剛剛上述的裝置的便攜式電子設(shè)備。在另一方面提供有一種方法，其包括檢測納米級頻譜傳感器的電磁激勵，其中納米級頻譜傳感器被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵。該方法同樣包括使用納米級頻譜傳感器的檢測到的激勵確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。在另一方面，提供有一種裝置，其包括用于感測的納米級部件，該納米級部件被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵。該裝置同樣包括被配置為使用納米級頻譜傳感器的激勵來確定環(huán)境電磁輻射頻譜使用的確定器。本公開包括一個或多個相關(guān)方面，實施例或孤立的或以各種方式組合的特征，無論是否明確聲明(包括聲稱)了組合或孤立。用于執(zhí)行一個或多個上述功能的相應(yīng)部件同樣包含在本公開內(nèi)。用于實現(xiàn)一個或多個公開的方法的相應(yīng)計算機程序也包含在本公開內(nèi)并且由一個或多個所描述的實施例涵蓋。上面的概要僅僅用于示例性的和非限制性的。


現(xiàn)在僅通過示例的方式，參考附圖，給出說明，其中:圖1A圖示根據(jù)本公開的一個或多個實施例的裝置。圖1B圖示一個或多個實施例的倍頻器部件。圖1C圖示一個或多個實施例的旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器(STO)和頻譜分析儀。圖2圖示本公開的另一個實施例。圖3圖示用于檢測環(huán)境電磁輻射的傳感器對的示例性原理圖。圖4圖示本公開的進(jìn)一步實施例。圖5圖示本公開的裝置的操作方法。圖6示意性地圖示根據(jù)本公開實施例的提供程序的計算機可讀介質(zhì)。圖7圖示根據(jù)本公開的旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器的反饋回路。
具體實施例方式在此描述的一個或多個實施例中，提供有一種裝置。該裝置包括納米級頻譜傳感器(同樣涉及“納米級傳感器”或“納米級傳感器組”)，該納米級頻譜傳感器被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵。該裝置被配置為能夠使用納米級頻譜傳感器的該激勵從而確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。確定環(huán)境電磁輻射頻譜使用的操作可理解為涵蓋確定裝置附近的頻譜使用?！h(huán)境’電磁輻射可理解為涵蓋圍繞裝置和/或陣列的電磁輻射。傳感器有效地提供選擇性敏感的頻率功率/使用監(jiān)控。術(shù)語‘選擇性敏感’可理解為涵蓋給定傳感器，該傳感器被配置為特別敏感以接收在和/或鄰近傳感器經(jīng)調(diào)諧的指定頻率處的電磁輻射。本質(zhì)上，傳感器激勵的水平指示由該裝置在傳感器特定預(yù)定頻率處接收到的輻射功率頻譜。因此可經(jīng)由至少一個傳感器的調(diào)諧來檢測在和/或鄰近傳感器預(yù)定頻率處的環(huán)境電磁輻射。在下面討論的其他實施例中，可在傳感器陣列中提供多于一個的傳感器，隨著傳感器被調(diào)諧到不同的預(yù)定頻率以允許跨越電磁頻譜的頻率范圍在不同的電磁輻射頻率處的激勵。電磁輻射可理解為涵蓋一個或多個電磁頻譜的傳輸部分，例如無線電頻率，微波等。在一個實施例中，傳感器被配置為在不同的預(yù)定無線電頻率處電磁可激勵。因此傳感器(或陣列)將由該接收到的輻射激勵，盡管如果輻射在預(yù)定的調(diào)諧頻率處不存在則陣列不會激勵到相同的程度。因此根據(jù)入射輻射的頻率在傳感器響應(yīng)中的差別將指示環(huán)境電磁輻射，這反過來可以允許裝置確定環(huán)境頻譜使用。這樣的傳感器設(shè)置可具有許多好處。例如，上面提及的裝置不必需要快速傅立葉變換(FFT)的使用或其他計算密集型操作來確定頻譜使用。其他的好處在下面的描述中也將是顯而易見的。圖1A示出根據(jù)第一實施例的裝置100。該裝置100包括納米級頻譜傳感器(或傳感器)120，處理模塊130和輸入/輸出接口(I/O)。在圖1A的實施例的圖示中的傳感器120是能夠由電磁信令激勵的單個納米級頻譜傳感器。在這個實施例中，傳感器是磁隧道結(jié)(MTJ)，盡管其他類型的納米級頻譜傳感器，或磁隧道結(jié)的多個特定變型都在本公開的范圍內(nèi)(例如基于磁隧道結(jié)的旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器(ST0))。磁隧道結(jié)通常由兩層磁性金屬組成，例如鈷-鐵，通過具有大約I納米(nm)厚度的極其薄的絕緣層(例如氧化鋁)分開。圖1C示出與用于檢測從該傳感器的輸出的電路設(shè)計結(jié)合的磁隧道結(jié)和其他這樣的納米級頻譜傳感器的典型結(jié)構(gòu)。圖1C中，磁隧道結(jié)作為源無線電頻率(RF)信號工作。用于磁隧道結(jié)的操作的能量來自穿過偏置T (BT)的線圈部分的電源(V)。偏置T (BT)具有分離電路的直流電(DC)部分和交流電(AC)部分的功能，這樣網(wǎng)絡(luò)分析器(NA)僅看到由磁隧道結(jié)產(chǎn)生的無線電頻率信號。下面提供圖1C示出的元件。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括納米級頻譜傳感器，該納米級頻譜傳感器被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵，所述裝置被配置為能夠使用所述納米級頻譜傳感器的激勵來確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述納米級頻譜傳感器包括一個或多個磁隧道結(jié)和/或一個或多個旋轉(zhuǎn)扭矩振蕩器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括石墨烯倍頻器，該倍頻器被配置為先于所述納米級頻譜傳感器的檢測，倍增接收到的環(huán)境電磁輻射的一個或多個部分的頻率，以用來將所述接收到的環(huán)境電磁輻射的一個或多個部分的頻率范圍移位到所述納米級頻譜傳感器的特定的預(yù)定頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述納米級頻率傳感器被配置為能夠響應(yīng)于在和/或鄰近特定的預(yù)定頻率處由接收到的電磁輻射激勵而產(chǎn)生激勵信令，并且所述裝置被配置為基于所述產(chǎn)生的激勵信令來確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述裝置被配置為在激勵信令上使用自相關(guān)函數(shù)以確定頻譜的使用。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述納米級頻譜傳感器包括由如下構(gòu)成的傳感器對: 第一傳感器，和 第二傳感器，其耦接到所述第一傳感器， 其中將所述第一傳感器調(diào)諧到第一預(yù)定激勵頻率，將所述第二傳感器調(diào)諧到第二預(yù)定激勵頻率，并且所述傳感器對的所述第一和第二傳感器中的一個被配置為用作參考傳感器， 所述傳感器對被配置為響應(yīng)于由環(huán)境電磁輻射激勵而產(chǎn)生激勵信令，所述激勵信令基于接收到的輻射頻率和所述參考傳感器的預(yù)定激勵頻率而產(chǎn)生， 所述裝置被配置為基于產(chǎn)生的激勵信令確定接收到的輻射頻率從而確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述納米級頻譜傳感器包括由如下構(gòu)成的傳感器對: 第一傳感器，和 第二傳感器，其耦接到所述第一傳感器，以用來定義外差/零差傳感器對，其中所述第一傳感器被配置為用作混頻器，并且所述第二傳感器被配置為用作本地振蕩器以為所述傳感器對提供參考頻率， 所述傳感器對被配置為能夠響應(yīng)于由環(huán)境電磁輻射激勵而產(chǎn)生激勵信令，所述激勵信令基于接收到的輻射頻率和所述第二傳感器的參考頻率而產(chǎn)生， 所述裝置被配置為基于產(chǎn)生的激勵信令確定接收到的輻射頻率從而確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述傳感器對被配置為產(chǎn)生激勵信令，該激勵信令是接收到的輻射頻率和所述參考傳感器的所述調(diào)諧頻率的產(chǎn)物，所述裝置被配置為基于所述參考傳感器的所述預(yù)定激勵頻率從所述產(chǎn)生的激勵信令來確定所述環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括濾波器，該濾波器被配置為過濾所述傳感器對的所述產(chǎn)生的激勵信令以在所述參考傳感器的所述預(yù)定激勵頻率處實質(zhì)上允許頻率的確定。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括處理器，該處理器被配置為檢測所述納米級頻譜傳感器的電磁激勵，并使用所述納米級頻譜傳感器檢測到的激勵來確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括寬帶天線，該寬帶天線被配置為接收所述電磁頻譜中的環(huán)境電磁輻射的一個或多個部分用于對至少一個納米級頻譜傳感器的提供。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括納米級頻譜傳感器陣列，該陣列被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在不同的預(yù)定頻率處電磁可激勵，其中所述裝置被配置為使用所述傳感器陣列的激勵以確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置從由以下構(gòu)成的組中選擇: 白空間設(shè)備， 便攜式電子設(shè)備，和 用于白空間/便攜式電子設(shè)備的模塊。
14.一種裝置，包括: 至少一個處理器；和 至少一個包括計算機程序代碼的存儲器， 所述至少一個存儲器和所 述至少一個計算機程序代碼被配置為采用所述至少一個處理器使所述裝置執(zhí)行: 對被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵的納米級頻譜傳感器的電磁激勵的檢測，和 使用所述納米級頻譜傳感器的檢測的激勵對環(huán)境電磁輻射頻譜的使用的確定。
15.一種便攜式電子設(shè)備，包括權(quán)利要求14的裝置。
16.—種方法,包括: 檢測納米級頻譜傳感器的電磁激勵，該納米級頻譜傳感器被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定頻率處電磁可激勵；和 使用所述納米級頻譜傳感器的檢測的激勵確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
全文摘要
在一個實施例中，裝置包括被配置為基于接收到的環(huán)境電磁輻射在預(yù)定的頻率處電磁可激勵的納米級頻譜傳感器。該裝置同樣被配置為能夠使用該納米級頻譜傳感器的激勵從而確定環(huán)境電磁輻射頻譜的使用。
文檔編號G01R23/00GK103180987SQ201180051460
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者M·A·奧克撒寧, E·T·賽帕拉, V·A·葉爾莫洛夫, P·M·帕薩寧, J·揚圖寧 申請人:諾基亞公司