專利名稱：能夠與寄生電容產(chǎn)生串聯(lián)諧振的收發(fā)信機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過利用電場傳播介質(zhì)中感應(yīng)的電場實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射和接待的收發(fā)信機，尤其是涉及一種利用能夠穿在人身上的可穿著計算機而用于數(shù)據(jù)通信的收發(fā)信機。
背景技術(shù)：
隨著減小尺寸并改良便攜式終端性能的發(fā)展，能夠穿在身體上的可穿著計算機引起關(guān)注。
照慣例，為了在此類可穿著計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，已經(jīng)有建議通過把收發(fā)信機連接到計算機并且通過傳播在作為電場傳播媒體的身體內(nèi)的這些收發(fā)信機所感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射(例如，參見日本專利申請公開號2001-352298)。
圖1示出了一個傳統(tǒng)收發(fā)信機的結(jié)構(gòu)。如圖1所示的收發(fā)信機5通過一個實現(xiàn)信號輸入和輸出的I/O電路501而被連接到一個可穿著計算機7，并且具有通過絕緣體513提供于身體9附近的發(fā)射接收電極511。從可穿著計算機7發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制由振蕩器507產(chǎn)生的作為調(diào)制器505中載波的交流信號。調(diào)制信號通過絕緣體513從發(fā)射接收電極511感應(yīng)身體9中的電場，并且這些電場在身體9內(nèi)傳播，以便把從可穿著計算機7發(fā)射的數(shù)據(jù)傳播給在身體9其它部分上提供的收發(fā)信機5或者通過接點與身體9電連接的收發(fā)信機5。
當(dāng)另一收發(fā)信機5接收到通過收發(fā)信機5傳播的電場時，由發(fā)射接收電極511通過絕緣體513接收的電場被電場檢測光單元515轉(zhuǎn)換成電信號，然后電信號被提供給信號處理電路517。信號處理電路517把諸如濾波和放大之類的一個信號處理應(yīng)用到來自電場檢測光單元515的電信號上。在信號處理之后，分別由解調(diào)電路523和波形整形電路525對數(shù)據(jù)執(zhí)行解調(diào)和波形整形，然后被應(yīng)用了該系列處理的信號作為可穿著計算機7的接收數(shù)據(jù)從I/O電路501被發(fā)射。
用這種方式，用于可穿著計算機7之間數(shù)據(jù)通信的收發(fā)信機5基于將被發(fā)射的數(shù)據(jù)在作為電場傳播媒體的身體9中感應(yīng)電場并且通過利用這些感應(yīng)電場實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射，同時在接收數(shù)據(jù)的時刻使用在身體9中的感應(yīng)電場接收信號。
圖2示出了通過把此類可穿著計算機穿在人身上來使用它們的示范情況，人身體是身體9的一個示例。如圖2所示，可穿著計算機7a、7b和7c通過分別連接的收發(fā)信機5a、5b和5c被放在人體的手臂、雙肩、軀干等等上來執(zhí)行相互的數(shù)據(jù)發(fā)射和接收。另外，當(dāng)手和腿尖接觸到通過電纜90連接到外部終端80上的收發(fā)信機5a′和5b′時，則在可穿著計算機7a、7b和7c與外部終端80之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射和接收是可能的。
如圖3所示，不必使用上述收發(fā)信機5中的AC交流電源就可激勵的發(fā)射電路503與大地接地51分離，因此在發(fā)射電路41的接地和大地接地51之間出現(xiàn)一個寄生電容43。同樣，在身體9和大地接地51之間存在寄生電容53，并且從調(diào)制電路505的觀察點看，(含有的虛擬電容)這兩個寄生電容表現(xiàn)為串聯(lián)連接。
由于這個原因，在發(fā)射電路503和發(fā)射電路41的接地之間的電壓Vs通過這兩個寄生電容43和53分開應(yīng)用。在這里，通過分別把寄生電容43和53的值表示為Cg和Cb，應(yīng)用到身體9的電壓Vb可以由下列方程式(1)表示Vb=Vs·1jωCb1jωCb+1jωCg=Vs·CgCb+Cg---(1)]]>其中，j是虛數(shù)單位(-1)1/2，ω是外加電壓的角頻率。
在利用交流電源的情況下，寄生電容43可以被認為是無窮的，所以從等式(1)很明顯變成Vb＝Vs并且信號將被應(yīng)用到身體9而沒有任何衰減。另一方面，在不利用AC交流電源的情況下，根據(jù)等式(1)變成Vb＜Vs，因而出現(xiàn)一個問題，即應(yīng)用到身體9的信號將被衰減。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種通過防止應(yīng)用到電場傳播媒體的電壓減少而改良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的是提供一種根據(jù)被發(fā)射的數(shù)據(jù)在電場傳播媒體中感應(yīng)電場并通過使用感應(yīng)電場至少實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的收發(fā)信機，該收發(fā)信機包括一個發(fā)射單元，用于通過產(chǎn)生具有規(guī)定頻率的交流信號來調(diào)制要被發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且發(fā)射通過調(diào)制要被發(fā)射的數(shù)據(jù)而獲得的調(diào)制信號；和一個諧振產(chǎn)生單元，用于與在所述發(fā)射單元的接地與大地接地之間出現(xiàn)的寄生電容和在電場傳播媒體與大地接地之間出現(xiàn)的寄生電容引起串聯(lián)諧振。
結(jié)合附圖和以下詳細說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點變得顯而易見。


圖1是示出傳統(tǒng)收發(fā)信機結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是示出通過收發(fā)信機由人穿著的可穿著計算機的示范方法圖表；圖3是示出傳統(tǒng)收發(fā)信機的示意框圖，用于解釋應(yīng)用到身體的電壓；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機基本結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖5是更詳細地示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機基本結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖6是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機第一特定結(jié)構(gòu)的框圖；圖7是示出圖6所示的收發(fā)信機的更詳細結(jié)構(gòu)的框圖；圖8是在一個增益調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機第二特定結(jié)構(gòu)的框圖；圖9是示出在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻圖8所示的收發(fā)信機結(jié)構(gòu)的框圖；
圖10是示出在一個數(shù)據(jù)接收時刻圖8所示的收發(fā)信機結(jié)構(gòu)的框圖；圖11是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機第三特定結(jié)構(gòu)的框圖；圖12是示出圖11收發(fā)信機的更詳細結(jié)構(gòu)的框圖；圖13是示出在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻圖12所示的收發(fā)信機結(jié)構(gòu)的框圖；圖14A和14B是示出在一個增益調(diào)整時刻按照本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機中的振幅監(jiān)視單元的各個組份單元和控制信號產(chǎn)生單元中輸出的信號的信號波形圖；圖15是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)框圖；圖16是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第一實施例的收發(fā)信機的第五特定結(jié)構(gòu)框圖；圖17是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第二實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)框圖；圖18是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第二實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)框圖；圖19是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第二實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)框圖；圖20是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第二實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)框圖；圖21A和21B是示出對于執(zhí)行相位調(diào)整的情況和不執(zhí)行相位調(diào)整的情況按照本發(fā)明第二實施例的收發(fā)信機中的振幅監(jiān)視單元各個組份單元中輸出的信號的信號波形圖；圖22A和22B是示出在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻按照本發(fā)明第二實施例在收發(fā)信機中的振幅監(jiān)視單元的各個組份單元和積分器中輸出的信號的信號波形圖；圖23是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)框圖；圖24是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)框圖；圖25是在一個基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)框圖；圖26是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)框圖；圖27是在一個數(shù)據(jù)接收時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)框圖；圖28是在一個基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)框圖；圖29是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第三實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)框圖；圖30A和30B是示出按照本發(fā)明第三實施例在收發(fā)信機中的信號處理電路、振幅監(jiān)視單元的各個組份單元和積分器中輸出的信號的信號波形圖；圖31是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機基本結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖32是更詳細示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機基本結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖33是在一個阻抗調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)框圖；圖34是在一個數(shù)據(jù)發(fā)射時刻根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)框圖；圖35是在一個數(shù)據(jù)接收時刻根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)框圖；圖36是示出電壓振幅作為阻抗的一個函數(shù)的圖形，用于解釋在按照本發(fā)明第四實施例的第一特定結(jié)構(gòu)中收發(fā)信機中的可變阻抗單元的阻抗值調(diào)整；
圖37是示出在一個阻抗調(diào)整時刻按照本發(fā)明第四實施例在收發(fā)信機中的振幅監(jiān)視單元的各個組份單元和控制信號產(chǎn)生單元中輸出的信號的信號波形的一個示例圖；圖38是示出在阻抗調(diào)整時刻按照本發(fā)明第四實施例在收發(fā)信機中的振幅監(jiān)視單元的各個組份單元和控制信號產(chǎn)生單元中輸出的信號的信號波形的另一示例圖；圖39是在一個振蕩頻率調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)框圖；圖40是示出電壓振幅作為振蕩頻率的一個函數(shù)的圖形，用于解釋在按照本發(fā)明第四實施例的第二特定結(jié)構(gòu)中收發(fā)信機中的可變頻率振蕩器的振蕩頻率的調(diào)整；圖41是在一個阻抗調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)框圖；圖42是在一個振蕩頻率調(diào)整時刻根據(jù)本發(fā)明第四實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)框圖；具體實施方式
現(xiàn)在將參見圖4到圖16詳細描述根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)信機的第一實施例。
在下列說明中，可穿著計算機通過一個收發(fā)信機由身體中的感應(yīng)電場發(fā)射數(shù)據(jù)的這種情況將被稱為”數(shù)據(jù)發(fā)射時間”，而可穿著計算機通過一個收發(fā)信機接收從身體中的感應(yīng)電場檢測到的數(shù)據(jù)的情況將被稱為”數(shù)據(jù)接收時間”。
圖4示出了根據(jù)第一實施例的收發(fā)信機主要部分的結(jié)構(gòu)。注意圖4只是示出根據(jù)第一實施例的收發(fā)信機所有實現(xiàn)所公共的結(jié)構(gòu)，而各個實現(xiàn)中整個收發(fā)信機的更詳細結(jié)構(gòu)將在下面描述。
如圖4所示的收發(fā)信機具有至少一個I/O電路11，用于在接收到接收信號時輸出從可穿著計算機7中收到的數(shù)據(jù)；一個發(fā)射電路13，用于發(fā)射調(diào)制信號的信號；一個發(fā)射接收電極21，它由傳導(dǎo)材料形成用于感應(yīng)作為電場傳播媒體的身體9中的電場；和提供于發(fā)射接收電極21與身體9之間的一個絕緣體23，用于防止電流流過身體9并且消除由于發(fā)射接收電極21而由身體9引起的金屬反感(metal allergy)的可能性。
在這里，發(fā)射電路13包括一個振蕩器17，用于產(chǎn)生規(guī)定頻率的交流信號；和一個調(diào)制電路15，用于通過使用振蕩器17產(chǎn)生的作為載波的交流信號來調(diào)制來自I/O電路11中的信號。
此實施例的收發(fā)信機的特征是引起諧振的一個阻抗單元19被插入在發(fā)射電路13與發(fā)射接收電極21之間。注意“阻抗單元”在這里表示通過連接諸如電感(線圈)、電容等之類的多個電路元件所形成的一個電路網(wǎng)絡(luò)。從調(diào)制電路15的觀察點看，這個阻抗單元19是串聯(lián)連接，從而，這個阻抗單元19形成一個串聯(lián)諧振電路并且在發(fā)射電路41的接地和大地接地51之間出現(xiàn)寄生電容43，因此防止由于寄生電容43的變化而使應(yīng)用到身體9的電壓衰減變成可能。
接下來，將描述此實施例收發(fā)信機的操作。從可穿著計算機7中發(fā)射并從I/O11電路中輸出的數(shù)據(jù)在調(diào)制電路15中對交流信號進行調(diào)制，該交流信號作為載波由振蕩器17產(chǎn)生并通過阻抗單元19被提供給發(fā)射接收電極21，然后作為身體9中感應(yīng)的電場通過絕緣體23被傳播。
由于阻抗單元19，從調(diào)制電路15的觀察點看，在身體9和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容43和寄生電容53是串聯(lián)連接，寄生電容43和53的值分別被表示為Cg和Cb，調(diào)制電路15的輸出電壓被表示為Vs，而阻抗單元19的阻抗被表示為阻抗單元19的阻抗虛數(shù)部分為X，所以提供到身體9的電壓Vb可以由下列方程式(2)來表示
Vb=Vs·1jωCb1jωCb+1jωCg+jX]]>=Vs·CgCbCgCb+1-ωXCg]]>=Vs·1Cb1Cb+1Cg-ωX---(2)]]>在此，j是虛數(shù)單位(-1)1/2，ω是外加電壓的角頻率。
從這個方程式(2)中，當(dāng)阻抗單元19的阻抗X滿足下列方程式(3)時它接著變成Vb＝VsX=1ωCg=12πfCg---(3)]]>在此，f是振蕩器17的振蕩頻率，π是圓周率，因此信號將無任何衰減地被提供到身體上。
注意也可單獨從一個電感器中形成阻抗單元19。在這種情況下通過把電感器的電感(阻抗)表示為L，應(yīng)用到身體9的電壓Vb可以被下列方程式(4)表示。
Vb=Vs·1jωCb1jωCb+1jωCg+jωL]]>=Vs·CgCbCgCb+1-ω2LCg]]>=Vs·1Cb1Cb+1Cg-ω2L---(4)]]>從這個方程式(4)中，當(dāng)阻抗單元19的電感L滿足下列方程式(5)時它接著變成Vb＝VsX=1ω2Cg=1(2πf)2Cg---(5)]]>如此信號將毫無衰減地被應(yīng)用到身體9。
進一步詳細地，如圖5所示，由于阻抗單元19，從調(diào)制電路15的觀察點看，在身體9和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容43和寄生電容53是串聯(lián)連接，把應(yīng)用到身體9的電壓表示為Vb，寄生電容43和53的值分別表示為Cg和Cb，調(diào)制電路15的輸出電壓表示為Vs，阻抗單元19的阻抗，它是阻抗單元19的阻抗的虛數(shù)部分，表示為X，流過阻抗單元19的電流表示為I1而流過寄生電容53的電流表示為I2，下列方程式(6)的關(guān)系成立。
Vs=jXI1+Vb+1jωCgI2---(6)]]>因為電流I2＝j(luò)ωCbVb，通過把它代入方程式(6)，可以獲得下列方程式(7)的關(guān)系。
Vs=jXI1+Vb+jωCbjωCgVb=jXI1+(1+CbCg)Vb---(7)]]>
同樣，因為應(yīng)用到寄生電容43和寄生電容53的總電壓等于應(yīng)用到在發(fā)射電路41的接地和身體9之間的寄生電容Csb33的電壓，把流過寄生電容33的電流表示為I3，則可以獲得下列方程式(8)和(9)的關(guān)系。
1jωCsbI3=(1jωCb+1jωCg)I2---(8)]]>1CsbI3=(1Cb+1Cg)I2---(9)]]>同樣，因為電流I1等于電流I2和I3的總和，所以電流I1可以通過下列方程式(10)來表示。
I1=I2+I3=I2+1Csb(1Cb+1Cg)I2]]>=jωCbVb(1+1Csb(1Cb+1Cg))---(10)]]>通過把等式(10)代入等式(7)，可以獲得下列等式(11)的關(guān)系。
Vs=-XωCbVb(1+1Csb(1Cb+1Cg))+(1+CbCg)Vb---(11)]]>從這個等式(11)中，應(yīng)用到身體9的電壓Vb可以由如下等式(12)來表示。
Vb=11+CbCg-ωXCb(1+1Csb(1Cb+1Cg))Vs]]>=CgCbCbCg+1-ωXCg(1+1Csb(1Cb+1Cg))Vs---(12)]]>從這個等式(12)中，當(dāng)阻抗單元19的阻抗X滿足如下等式(13)時它接著變成Vb＝VsX=1ωCg(1+Csb(1Cb+1Cg))]]>=12πfCg(1+Csb(1Cb+1Cg))---(13)]]>從而，信號將毫無衰減地被應(yīng)用到身體9。
在單獨從一個電感器中形成阻抗單元19的情況下，把電感器的電感(阻抗)表示為L，則應(yīng)用到身體9的電壓Vb可以由如下等式(14)來表示Vb=11+CbCg-ω2LCb(1+1Csb(1Cb+1Cg))Vs]]>=CgCbCgCb+1-ω2LCg(1+1Csb(1Cb+1Cg))Vs---(14)]]>從這個等式(14)中，當(dāng)阻抗單元19的電感L滿足如下等式(15)時，它接著變成Vb＝Vs
X=1ω2Cg(1+Csb(1Cb+1Cg))]]>=1(2πf)2Cg(1+Csb(1Cb+1Cg))---(15)]]>從而，信號將毫無衰減地被應(yīng)用到身體9。
如上所述，通過使此實施例的基本結(jié)構(gòu)中的振蕩頻率f或阻抗X變化，則可能實現(xiàn)適當(dāng)?shù)目刂?，從而由阻抗單?9和寄生電容43引起串聯(lián)諧振，因此，通過防止應(yīng)用到身體9上的電壓降低來改善通信質(zhì)量。
接下來，將描述第一實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)。
圖6示出了第一實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)。在圖6的收發(fā)信機1中，I/O電路101、發(fā)射電路103、調(diào)制電路105、振蕩器107、發(fā)射接收電極111以及絕緣體113具有與上面參考圖4描述的相應(yīng)元件相同的功能。相同的描述同樣適用于在下面描述的全部特定結(jié)構(gòu)。注意也可把發(fā)射接收電極111分開成為一個發(fā)射電極和一個接收電極。在這種情況下，與分別的電極對應(yīng)，將提供兩個絕緣體。同樣，期望從振蕩器107中產(chǎn)生的交流信號的頻率取值范圍為大約10kHz到100MHz，并且取值為大約10MHz是更好，在此1kHz＝103Hz而1MHz＝106Hz。
用于引起諧振的阻抗單元被提供于收發(fā)信機1中，它是一個能夠改變阻抗以便保持諧振的可變阻抗單元109。在這個可變阻抗單元109和發(fā)射電路103之間有一個開關(guān)SW1，用于在通過身體9接收數(shù)據(jù)時防止信號引入到發(fā)射端電路。在圖6中，開關(guān)SW1具有連在一起的兩端a1和a2，這樣開關(guān)閉合時，它是從可穿著計算機7發(fā)射數(shù)據(jù)的時刻。
另外，收發(fā)信機1具有一個電場檢測光單元515，用于接收身體9中感應(yīng)的電場，光學(xué)地檢測這些電場，并且把它們轉(zhuǎn)換成為電信號；和一個信號處理電路117，用于執(zhí)行諸如低噪聲放大、降噪和波形整形之類的處理。這些單元構(gòu)成一個電場檢測單元。
電場檢測光單元515通過電光方法使用激光和電光晶體來檢測電場，并且至少具有一個構(gòu)成激光源的激光二極管(未示出)和由諸如LiNbO3、LiTaO3等這類電光晶體形成的電光元件(未示出)。這個電光元件可以如此以使它只對在與激光二極管中發(fā)射的激光傳播方向垂直的方向上的電場分量敏感，并且它具有由電場強度改變的光學(xué)特性，即它的雙折射性，如此以使激光的極化隨著雙折射的變化而變化。極化變化還可以包含由于相反壓電效應(yīng)引起的極化變化，由此，在某些情況下電光元件的電光晶體被電場失真。
當(dāng)激光經(jīng)過這樣一個電光元件時它的極化被改變，因此使用一個波板來使該激光受到一個極化狀態(tài)調(diào)整，然后把它射入極化射束分離器如此以使它被分開成P波和S波以便把它轉(zhuǎn)換成光強度改變。分開的激光被瞄準(zhǔn)儀(聚光透鏡)瞄準(zhǔn)，然后被提供到分別提供的兩個光二極管以便把光轉(zhuǎn)換成為電信號。然后，它們之間的一個差值被差分放大器放大并例如作為與接收電場相關(guān)的一個電信號被輸出。
注意上述的電場檢測光單元515的結(jié)構(gòu)和操作只是一個例子，而不一定是實際情況，使用于此實施例的收發(fā)信機1中的電場檢測光單元只是在此示范情況中具有特殊效果。相同的描述也適用于在下面描述的其它特定結(jié)構(gòu)。
從信號處理電路117輸出的信號根據(jù)緊跟在信號處理電路117之后提供的開關(guān)SW2的連接狀態(tài)而被發(fā)送給不同電路。在如圖6所示的數(shù)據(jù)發(fā)射時間情況下，在開關(guān)SW2的三個端子之中的端子b1和端子b3被連接在一起，因此來自信號處理電路117的輸出信號被發(fā)送給一個振幅監(jiān)視單元119，用于監(jiān)視來自信號處理電路117的輸出信號。在振幅監(jiān)視單元119處，信號處理電路117的輸出信號和從發(fā)射電路103中發(fā)射的一個基準(zhǔn)信號之間的一個差值被提取，并且它的提取結(jié)果被發(fā)送給控制信號產(chǎn)生單元121。控制信號產(chǎn)生單元121產(chǎn)生一個控制信號，用于根據(jù)振幅監(jiān)視單元119的輸出信號來控制可變阻抗單元109的阻抗。用這種方式，在數(shù)據(jù)發(fā)射時間，通過使用振幅監(jiān)視單元119和控制信號產(chǎn)生單元121形成一個負反饋電路。
另一方面，在數(shù)據(jù)接收時間，開關(guān)SW2中的端子b2和端子b3被連接。在這種情況下，來自信號處理電路117的輸出信號在解調(diào)電路123中被解調(diào)，并且在波形整形電路125中被應(yīng)用波形整形。然后它到達I/O電路101，從I/O電路101把數(shù)據(jù)發(fā)送給可穿著計算機7。在此數(shù)據(jù)接收時刻，開關(guān)SW1中端子a1和a2之間的連接被切斷，使得防止把數(shù)據(jù)引入發(fā)射電路103。
注意在上述的數(shù)據(jù)發(fā)射時刻和數(shù)據(jù)接收時刻，開關(guān)SW1和SW2中的端子之間的連接協(xié)調(diào)切換。圖6示出了一個結(jié)構(gòu)，其中，用于控制此切換的一個控制電路141被連接到I/O電路101如此以使控制信號被發(fā)送給每個開關(guān)。在圖6中，圓圈中的A表示的位置由導(dǎo)線連接在一起。由控制電路141發(fā)出的用于切換的控制信號可以從可穿著計算機7中發(fā)射或者可以從收發(fā)信機1中提供的輸入裝置中發(fā)射，但是應(yīng)當(dāng)指出，開關(guān)和控制電路的結(jié)構(gòu)不一定局限為上面所描述的。
圖7示出了圖6的振幅監(jiān)視單元119的示范性詳細結(jié)構(gòu)。除了振幅監(jiān)視單元119的詳細結(jié)構(gòu)被包括并且積分器121被使用作為控制信號產(chǎn)生單元之外，圖7的收發(fā)信機1具有與圖6相同的結(jié)構(gòu)。因此，如圖7所示的收發(fā)信機1示出了在從可穿著計算機7發(fā)射數(shù)據(jù)時的連接狀態(tài)。
振幅監(jiān)視單元119包括一個放大器127，用于放大并在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻輸出信號處理電路117的輸出信號；一個差分放大器129，用于提取并輸出從發(fā)射電路103產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號與放大器127的輸出信號之間的差值；一個乘法器131，用于把差分放大器129的輸出信號與基準(zhǔn)信號相乘并輸出相乘結(jié)果；以及一個濾波器133，用于從乘法器131的輸出信號中消除高次諧波分量。
在消除高次諧波分量之后來自濾波器133中的輸出信號被輸入到提供作為控制信號產(chǎn)生單元的積分器121中。在積分器121處，濾波器133的輸出信號被積分并且控制信號被輸出到可變阻抗單元109。更明確地，通過控制信號向可變阻抗單元109補償已經(jīng)隨著寄生電容Cg43的改變而改變的一個部分，則可在振蕩頻率f處保持阻抗X和在發(fā)射電路41的接地與大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容Cg43的串聯(lián)諧振狀態(tài)。
因此，這些振幅監(jiān)視單元119和控制信號產(chǎn)生單元(積分器)121構(gòu)成一個控制機構(gòu)，用于控制阻抗，該阻抗是可變阻抗單元109所具有的特性。
接下來，將詳細描述具有上述結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機1的操作。從I/O電路101輸出的數(shù)據(jù)在調(diào)制電路105處被調(diào)制，并通過可變阻抗單元109和發(fā)射接收電極111而被應(yīng)用到身體9。從調(diào)制電路105的觀察點看，可變阻抗單元109和寄生電容43和53被串聯(lián)連接，因此被應(yīng)用到身體9的電壓Vb通過調(diào)制電路105的輸出電壓Vs以及可變阻抗單元109的阻抗X由等式(2)表示。因此，用于調(diào)整可變阻抗單元109的阻抗X的控制信號(參見等式(3))被發(fā)送以便按照等式(2)保持Vb＝Vs的關(guān)系。
圖14A和14B示范性地示出了直到在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻產(chǎn)生控制信號以前從振幅監(jiān)視單元119和積分器121的每一個各個組份單元中輸出的信號波形。
圖14A示出了當(dāng)發(fā)射電路和大地接地之間的寄生電容43減少時的信號波形改變。根據(jù)等式(2)，應(yīng)用到身體9的電壓Vb也減少，因此，差分放大器129的輸出信號61與從發(fā)射電路103中發(fā)射的基準(zhǔn)信號63同相。因此，通過把它們相乘而獲得的乘法器131的輸出信號65的波形只在正方向上具有數(shù)值。通過濾波器133消除高次諧波分量，則從此輸出信號65中獲得信號67。從濾波器133中輸出的信號67被積分器121積分，并且從等式(3)很顯然，用于增加可變阻抗單元109阻抗X的控制信號69從積分器121輸出到可變阻抗單元109以使它變成Vb＝Vs，結(jié)果，Vb＝Vs的狀態(tài)被保持。
圖14B示出了當(dāng)寄生電容43增加時信號波形的改變。在這里，應(yīng)用到身體9的電壓Vb也隨著寄生電容43的增加而增加，因此，差分放大器129的輸出信號71與基準(zhǔn)信號73不同相。因此，通過把它們相乘而獲得的乘法器131的輸出信號75的波形只在反方向上具有數(shù)值。通過濾波器133消除高次諧波分量，則從此輸出信號75中獲得信號77。從濾波器133中輸出的信號77被積分器121積分，并且用于減少可變阻抗單元109阻抗X的控制信號79從積分器121輸出到可變阻抗單元109，以使它變成Vb＝Vs。
注意在這個第一特定結(jié)構(gòu)中，假設(shè)放大器127的增益被預(yù)先調(diào)整如此以使當(dāng)Vb＝Vs時放大器127的輸出變成Vs。
按照上述的第一特定結(jié)構(gòu)，從信號處理電路117輸出并被放大器127放大的信號與來自發(fā)射電路103中的基準(zhǔn)信號之間的一個差值被獲得，并且依據(jù)這差值發(fā)射用于控制可變阻抗單元109的阻抗的控制信號，并且保持串聯(lián)諧振的一個負反饋電路由振幅監(jiān)視單元119和控制信號產(chǎn)生單元121形成，如此以使阻止應(yīng)用到身體9的電壓降低并從而改善通信質(zhì)量成為可能。
很顯然，實際上可以按照與在上面參考圖2描述的傳統(tǒng)收發(fā)信機類似的方式來利用根據(jù)此實施例的收發(fā)信機1。
接下來，將描述第一實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)。
在上述第一特定結(jié)構(gòu)中，假設(shè)提供于收發(fā)信機1中的放大器127的增益已經(jīng)被預(yù)先調(diào)整。可是，也可使這個放大器127的增益可變并提供一個自動控制增益的功能。
圖8示出了在調(diào)整增益的時刻按照第一實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)，它是第一特定結(jié)構(gòu)的一個修改。除了振幅監(jiān)視單元119的詳細結(jié)構(gòu)被修改、用于直接連接調(diào)制電路105和電場檢測光單元115的在增益調(diào)整時刻不經(jīng)過可變阻抗單元109的導(dǎo)線被提供、以及在此導(dǎo)線上提供一個新的開關(guān)SW3之外，圖8的收發(fā)信機1類似于圖7的收發(fā)信機1。換句話說，在增益調(diào)整時刻開關(guān)SW3的端子c1和端子c2被連接如此以使調(diào)制電路105和電場檢測光單元115直接連接而不經(jīng)過可變阻抗單元109，如此以使調(diào)制電路105的輸出電壓Vs可以被應(yīng)用到電場檢測光單元115而沒有任何衰減。在這種情況下，很顯然，開關(guān)SW1中端子a1和a2連接。
振幅監(jiān)視單元119另外具有一個可變增益放大器127；一個積分器135，用于向該可變增益放大器127輸出控制此增益的一個控制信號；和一個恒壓電源137，用于輸出一個信號，該信號使積分器135的輸出固定以便在增益調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射或接收時刻保持固定的增益。恒壓電源137通常輸出一個零信號。差分放大器129、乘法器131和濾波器133與圖7中的功能相同。
振幅監(jiān)視單元119還被提供兩個新的開關(guān)SW4和SW5，它們構(gòu)成第四連接。在如圖8所示的增益調(diào)整時刻，開關(guān)SW4中的端子d1和d2連接而開關(guān)SW5中的端子e1和e2連接。結(jié)果，通過在乘法器131處把基準(zhǔn)信號獲得的信號和差分放大器129的輸出信號相乘并在濾波器133中消除高次諧波分量而獲得的信號，在積分器135中被積分，以產(chǎn)生可變增益放大器127的控制信號，從而使增益可以改變。在這一點上的增益被如此調(diào)整以使在電壓Vs被應(yīng)用到電場檢測光單元115時可變增益放大器127的輸出變成Vs。注意數(shù)據(jù)信號被設(shè)置為恒定以使來自振蕩器107中的信號在增益調(diào)整時刻將不被調(diào)制。
接下來，將參考圖14A和14B描述在增益調(diào)整時刻的操作。在增益很小的情況下，基準(zhǔn)信號和差分放大器129的輸出信號同相，因此作為對從乘法器131中輸出并被濾波器133消除高次諧波分量的信號進行積分的結(jié)果，從積分器135中輸出用于增加可變增益放大器127的增益的控制信號(增益控制信號)。因此，在這種情況下，振幅監(jiān)視單元119的組成單元的輸出波形本質(zhì)上類似于如圖14A所示輸出波形。在這里，控制信號69是用于增加增益的一個信號直到從差分放大器129中輸出的輸出信號(基準(zhǔn)信號63和可變增益放大器127的輸出信號之間的差值)變成零為止。
另一方面，如圖14B所示的信號波形對應(yīng)于增益很大的情況下從振幅監(jiān)視單元119的組份單元中輸出的信號波形。在這種情況下，基準(zhǔn)信號73和差分放大器129的輸出信號71不同相，因此從積分器135中輸出用于在來自差分放大器129中的輸出信號變成零以前減少增益的控制信號79。
接下來，將描述在增益調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射或接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)。
圖9示出了在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻開關(guān)的連接狀態(tài)。在開關(guān)SW1中，端子a2和a3連接如此以使來自發(fā)射電路103中的輸出通過可變阻抗單元109被應(yīng)用到身體9，類似于上述的第一特定結(jié)構(gòu)。通過連接端子b1和b3，開關(guān)SW2連接到可變增益放大器127側(cè)來形成一個負反饋電路，類似于增益調(diào)整時刻。通過連接端子c2和c3，開關(guān)SW3連接到發(fā)射接收電極111側(cè)以便接收來自身體9的信號。通過連接端子d1和d3，開關(guān)SW4連接到積分器121側(cè)以便通過對來自濾波器133中的信號進行積分來控制可變阻抗單元109的阻抗。通過連接端子e2和e3，開關(guān)SW5連接積分器135和恒壓電源137。
另一方面，圖10示出了在數(shù)據(jù)接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)。如圖10所示，開關(guān)SW1被切斷以免在數(shù)據(jù)接收時刻向發(fā)射電路103回流，類似于第一特定結(jié)構(gòu)中的情形。在開關(guān)SW2中，端子b2和b3連接如此以使從信號處理電路117中輸出的信號被發(fā)射給解調(diào)電路123。其他的開關(guān)SW3、SW4和SW5的連接與上述的數(shù)據(jù)發(fā)射時刻中的相同。
注意與第一特定結(jié)構(gòu)中的類似，取決于是否是增益調(diào)整時刻、數(shù)據(jù)發(fā)射時刻或數(shù)據(jù)接收時刻，由來自控制電路141中的切換控制信號協(xié)調(diào)切換這些開關(guān)的連接。
很顯然，上述依據(jù)第二特定結(jié)構(gòu)具有增益調(diào)整功能的收發(fā)信機1具有與第一特定結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機1相同的效果。另外，依據(jù)第二特定結(jié)構(gòu)，通過自動調(diào)整提供于振幅監(jiān)視單元119中的可變增益放大器127的增益來設(shè)置按照該情形的最佳增益，以便能夠?qū)崿F(xiàn)電壓更穩(wěn)定應(yīng)用到身體9上。
接下來，將描述第一實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)。
通過使振蕩器的振蕩頻率f可變代替提供在發(fā)射電路和發(fā)射接收電極111之間的阻抗單元的阻抗可變，收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)能夠防止應(yīng)用到身體9的電壓降低。
從等式(2)中很顯然，通過改變振蕩器的振蕩頻率f代替上述第一特定結(jié)構(gòu)中的使阻抗單元的阻抗X可變，則按照寄生電容Cg43的變化而變化的應(yīng)用到身體9的電壓Vb還可以被設(shè)置成等于來自發(fā)射電路的輸出電壓Vs。
圖11示出了第一實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)。在圖11的收發(fā)信機2中，具有恒定阻抗的一個阻抗單元209被提供在發(fā)射電路203與發(fā)射接收電極211之間，而能夠改變將被產(chǎn)生的交流信號頻率的一個可變頻率振蕩器207被提供于發(fā)射電路203中。會同這些，用于根據(jù)從振幅監(jiān)視單元119中輸出的信號來產(chǎn)生控制信號的一個控制信號產(chǎn)生單元211被連接到可變頻率振蕩器207。即，在這里控制信號用于控制可變頻率振蕩器207的頻率。剩余部分的功能結(jié)構(gòu)與上述的第一特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
圖11示出了在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻收發(fā)信機2中的開關(guān)的連接狀態(tài)。在圖11中，從信號處理電路217中輸出的信號通過振幅監(jiān)視單元219被發(fā)射給控制信號產(chǎn)生單元221，然后依據(jù)這個信號的控制信號被發(fā)送給可變頻率振蕩器207，如此以使應(yīng)用到身體9的電壓Vb被控制為等于發(fā)射電路203的輸出電壓Vs。更明確地，開關(guān)的連接狀態(tài)如此以使開關(guān)SW1中的端子a1和a2連接而在開關(guān)SW2中端子b1和b3連接。
雖然這張圖中未示出，但是在數(shù)據(jù)接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)如此以使當(dāng)開關(guān)SW2中的連接被切換為端子b2和b3之間的連接時開關(guān)SW1中端子a1和a2被切斷，類似于第一特定結(jié)構(gòu)中的情況。通過來自控制電路241中的切換控制信號來執(zhí)行這兩個開關(guān)的切換，也類似于第一特定結(jié)構(gòu)中的情況。
振幅監(jiān)視單元219的詳細結(jié)構(gòu)與圖7中振幅監(jiān)視單元119的結(jié)構(gòu)相同。即，來自信號處理電路217中的輸出信號被輸出到提供于振幅監(jiān)視單元219中的放大器227，并且來自放大器227中的輸出信號和來自調(diào)制電路205中的基準(zhǔn)信號被差別放大并在乘法器231中一起相乘，而在濾波器233中消除了高次諧波分量的相乘信號被作為控制信號產(chǎn)生單元的積分器221積分，如此以便產(chǎn)生用于控制可變頻率振蕩器207頻率的控制信號。
在這里，還要假定放大器227的增益已經(jīng)被預(yù)先調(diào)整，但是也可使用這樣一個結(jié)構(gòu)在其中，放大器227被制成具有自動調(diào)整增益功能的一個可變增益放大器。圖12示出了在增益調(diào)整時刻振幅監(jiān)視單元219的詳細結(jié)構(gòu)和開關(guān)的連接狀態(tài)，該圖使用了具有調(diào)整增益功能的可變增益放大器227。
構(gòu)成振幅監(jiān)視單元219的組份單元和用于不經(jīng)過阻抗單元209就直接連接發(fā)射電路203和電場檢測光單元215的一條導(dǎo)線與圖8的第二特定結(jié)構(gòu)的相同。同樣，附在每一開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4和SW5中的端子上的符號與使用于第二特定結(jié)構(gòu)中的那些相同。更明確地，為了把輸出信號從發(fā)射電路203直接發(fā)射到電場檢測光單元215而不經(jīng)過阻抗單元209，開關(guān)SW1中的端子a1和a2連接，并且開關(guān)SW3中的端子c1和c2連接。在開關(guān)SW2中，端子b1和b3連接以便把來自信號處理電路217中的輸出發(fā)送到可變增益放大器227。在開關(guān)SW4和SW5中，端子d1和d2連接同時端子e1和e2連接，以便把來自消除高次諧波分量的濾波器233中的輸出發(fā)射到積分器235。
結(jié)果，從組份單元中輸出的信號波形類似于圖14A和14B中示出的那些?？墒牵谶@里很顯然，在此第三特定結(jié)構(gòu)中，來自作為控制信號產(chǎn)生單元的積分器221中的控制信號被輸出到可變頻率振蕩器207如此以便頻率改變?yōu)榕c阻抗單元209的串聯(lián)諧振出現(xiàn)的那個頻率。
圖13示出了在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻收發(fā)信機2中的開關(guān)的連接狀態(tài)。在開關(guān)SW1中，端子a2和a3連接以便把來自發(fā)射電路203中的輸出發(fā)射到阻抗單元209。在開關(guān)SW3中，端子c2和c3連接以便接收來自發(fā)射接收電極211中的信號。開關(guān)SW2與增益調(diào)整時刻中的相同。在開關(guān)SW4中，端子d1和d3連接以便把來自濾波器233的輸出發(fā)送到積分器221。在開關(guān)SW5中，端子e2和e3連接以便把來自恒壓電源237的信號發(fā)送到積分器235以便在增益調(diào)整之后在可變增益放大器227中保持恒定的增益。
雖然在這張圖中未示出，但是在數(shù)據(jù)接收時刻，在開關(guān)SW1中的端子之間的連接被切斷以免回流。在開關(guān)SW2和SW3中，端子b2和b3連接同時端子c2和c3連接以便把從身體9中感應(yīng)的電場中轉(zhuǎn)換的電信號作為接收數(shù)據(jù)發(fā)射到可穿著計算機7。開關(guān)SW4和SW5與數(shù)據(jù)發(fā)射時刻中的相同。
按照上述的第三特定結(jié)構(gòu)，通過使振蕩器的頻率可變代替第一特定結(jié)構(gòu)中使阻抗單元的阻抗可變，則可以獲得與第一特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
同時很明顯，在使用可變增益放大器并且增加增益調(diào)整功能的情況下，可以獲得與第二特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
接下來，將描述第一實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)。
圖15示出了第一實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)。在圖15的收發(fā)信機3中，一個轉(zhuǎn)換器319被串聯(lián)連在調(diào)制電路305與發(fā)射接收電極311之間，而一個可變阻抗單元309被并聯(lián)連接到此轉(zhuǎn)換器319。這個可變阻抗單元309的一端連接到大地接地51。由于這個原因，在阻抗值是X＝1/(ωCg)＝1/(2πfCg)的情況下，變成Vb＝Vs，所以節(jié)點A處電勢變成零。通過監(jiān)視這個節(jié)點A并改變阻抗X以形成一個負反饋電路用于把節(jié)點A處電勢保持為零，則可保持Vb＝Vs的狀態(tài)。注意通過提供轉(zhuǎn)換器319，還可在發(fā)射時刻獲得增加身體9中感應(yīng)的電場強度的效果。
接下來，將描述提供于收發(fā)信機3中的三個開關(guān)的連接狀態(tài)。在如圖15所示的數(shù)據(jù)發(fā)射時刻，開關(guān)SW1中的端子a1和a2連接。通過連接端子b1和b3則開關(guān)SW2被連接到乘法器331側(cè)以便形成一個負反饋電路。在開關(guān)SW3中端子c1和c2連接以便直接連接轉(zhuǎn)換器319和電場檢測光單元315。
另一方面，雖然在這張圖中未示出，但是在數(shù)據(jù)接收時刻，開關(guān)SW1中的端子之間的連接被切斷以免從身體9中回流。通過連接端子c2和c3則開關(guān)SW3被連接到發(fā)射接收電極311以便接收來自身體9中的信號，并且通過連接端子b2和b3則開關(guān)SW2被連接到解調(diào)電路323側(cè)以便接收來自電場檢測光單元315中的信號，通過信號處理電路317在可穿著計算機7處被接收作為接收數(shù)據(jù)。
除了指示差分放大器輸出的輸出信號61和71被認為是信號處理電路317中的輸出波形之外，從組份單元中輸出的直到控制信號產(chǎn)生的信號波形本質(zhì)上與圖14A和14B所示的那些相同。即，如圖14A所示的情況是在發(fā)射電路和大地接地51之間的寄生電容Cg43降低的情況。在這種情況下，按照等式(2)變成Vb＜Vs，并且節(jié)點A處的電勢變得低于零。結(jié)果，來自轉(zhuǎn)換器319中通過電場檢測光單元315和信號處理電路317被輸入到乘法器331中的輸出信號61引起與基準(zhǔn)信號63同相的阻尼振蕩。因此，乘法器331的輸出變成正。在濾波器333中消除輸出信號65的高次諧波分量，而從濾波器67中輸出的信號67被積分器321積分，從而，用于使阻抗X滿足Vb＝Vs的控制信號(用于增加阻抗X的信號)在可變阻抗單元309中被產(chǎn)生并被發(fā)射到可變阻抗單元309。
圖14B示出了在寄生電容43增加的情況下從組份單元中輸出直到控制信號產(chǎn)生的信號波形。在圖14B的情況下，情形與圖14A的情況相反。換句話說，來自轉(zhuǎn)換器319中通過電場檢測光單元315和信號處理電路317被輸入到乘法器331中的輸出信號71引起與基準(zhǔn)信號73不同相的阻尼振蕩。結(jié)果，輸出信號75、信號77以及來自后續(xù)組份中的控制信號79將具有與如圖14A所示那些相反的標(biāo)記。從積分器321中輸出的控制信號79是用于使可變阻抗單元309中的阻抗X滿足Vb＝Vs的一個信號(用于減少阻抗X的信號)。
用這種方式，在第四特定結(jié)構(gòu)中，第一到第三特定結(jié)構(gòu)中的差分放大器角色基本上由轉(zhuǎn)換器扮演。同樣，在第一到第三特定結(jié)構(gòu)中使差分放大器的輸出為零的增益調(diào)整對應(yīng)于在節(jié)點A處電勢的監(jiān)視以及使那個電勢為零的阻抗X的調(diào)整。因此，當(dāng)節(jié)點A處的電勢變成零時滿足Vb＝Vs，不需要調(diào)整在使用差分放大器情況下與基準(zhǔn)信號相比較的放大器增益。
很顯然，收發(fā)信機3的剩余部分的功能基本上與上述第一到第三特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同，所以將在這里省略對它們的說明。
根據(jù)如上所述第一實施例的第四特定結(jié)構(gòu)，能夠獲得與第一到第三特定結(jié)構(gòu)中相同的效果，并且另外，與第一到第三特定結(jié)構(gòu)中相比較，簡化收發(fā)信機內(nèi)的電路變成可能。
同樣，根據(jù)第四特定結(jié)構(gòu)，不需要增益調(diào)整，所以在利用收發(fā)信機的時刻一個準(zhǔn)備操作變得不必要，所以還可獲得更便于使用收發(fā)信機的這樣一個效果。
接下來，將描述第一實施例的收發(fā)信機的第五特定結(jié)構(gòu)。
圖16示出了第一實施例的收發(fā)信機的第五特定結(jié)構(gòu)。在圖16的收發(fā)信機4中，一個轉(zhuǎn)換器16被串聯(lián)連接在發(fā)射電路403與發(fā)射接收電極411之間，并且具有恒定阻抗的一個阻抗單元409被并聯(lián)連接到此轉(zhuǎn)換器419，而作為振蕩器的一個能夠改變載波頻率的可變頻率振蕩器407被提供在發(fā)射電路403中，所述載波(交流信號)用于攜帶來自可穿著計算機7中的數(shù)據(jù)。由于這個原因，為了產(chǎn)生用于控制可變頻率振蕩器407的頻率的控制信號，用于把基準(zhǔn)信號和從信號處理電路417中輸出的信號相乘的乘法器431、用于消除乘法器431輸出信號的高次諧波分量的濾波器433、以及用于對濾波器433的輸出信號進行積分以便產(chǎn)生控制信號的積分器421，被連接到可變頻率振蕩器407。收發(fā)信機4的剩余結(jié)構(gòu)與第四特定結(jié)構(gòu)中的相同。
第五特定結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機4的操作本質(zhì)上與第四特定結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機3相同。即，通過調(diào)整作為載波的交流信號的頻率以使阻抗單元409中節(jié)點A處的電勢變成零，用于控制頻率的控制信號由積分器421產(chǎn)生如此以使應(yīng)用到身體9的電壓Vb變得等于調(diào)制電路405的輸出電壓Vs。因此，組份單元的輸出信號波形與第四特定結(jié)構(gòu)中的相同，除了實際的控制信號被輸出到可變頻率振蕩器407來把頻率改變?yōu)榘l(fā)生串聯(lián)諧振的頻率。
注意在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻和數(shù)據(jù)接收時刻，三個開關(guān)SW1、SW2和SW3的連接狀態(tài)都與第四特定結(jié)構(gòu)中的相同。即，如圖16所示，在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻，開關(guān)SW1中的端子a1和a2連接，開關(guān)SW2中的端子b1和b3連接，開關(guān)SW3中的端子c1和c2連接。同樣，雖然在這張圖中未示出，但是在數(shù)據(jù)接收時刻，在開關(guān)SW1中的端子之間的連接被切斷，開關(guān)SW2中的端子b2和b3連接，開關(guān)SW3中的端子c2和c3連接，如此以使在身體9中感應(yīng)的電場被檢測到然后數(shù)據(jù)被發(fā)送給可穿著計算機7。
很顯然，第五特定結(jié)構(gòu)具有與第四特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
注意在上面對于使用身體作為電場傳播媒體已經(jīng)描述了第一實施例，但是在第一實施例的收發(fā)信機發(fā)射或接收時刻用于產(chǎn)生并傳播電場的電場傳播媒體不一定限制為身體。
根據(jù)上述的第一實施例，可提供一種能夠避免應(yīng)用到電場傳播媒體的電壓減少并從而改良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
作為結(jié)果，此收發(fā)信機能夠使可穿著計算機的實現(xiàn)更加合理。
現(xiàn)在將參見圖17到圖22A和22B詳細描述根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)信機的第二實施例。
第一實施例的收發(fā)信機假定從發(fā)射電路輸出的基準(zhǔn)信號的相位與信號處理電路的輸出信號的相位一致?？墒牵谂c載波周期比較時由電場檢測光單元或信號處理電路引起的延遲不可忽略的情況下，存在可能會在基準(zhǔn)信號和信號處理電路的輸出信號之間引起相位差。實際上，在載波頻率變高并導(dǎo)致不可忽略的影響的情況下，這個相位差問題有可能變得明顯。
由于這個原因，這個第二實施例提供一種甚至在使用高頻載波的情況下也能夠避免應(yīng)用到電場傳播介質(zhì)的電壓降低并從而保持優(yōu)良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
圖17示出了第二實施例的收發(fā)信機1001的第一特定結(jié)構(gòu)。如圖17所示的收發(fā)信機1001具有一個I/O電路1101，用于輸出從可穿著計算機7中收到的數(shù)據(jù)并且接收通過作為電場傳播媒體的身體9的信號；一個發(fā)射電路1102，用于發(fā)射通過對從I/O電路1101中輸出的數(shù)據(jù)進行調(diào)制的信號；一個由傳導(dǎo)材料形成的發(fā)射接收電極1105，用于感應(yīng)作為電場傳播媒體的身體9中的電場；和一個提供在發(fā)射接收電極1105與身體9之間的絕緣體1106，用于防止電流流過身體9并且消除由于發(fā)射接收電極1105引起的身體9的金屬反感可能性。
在這里，發(fā)射電路1102包括一個振蕩器1103，用于產(chǎn)生規(guī)定頻率的交流信號；和一個調(diào)制電路1104，用于通過使用振蕩器1103產(chǎn)生的作為載波的交流信號來調(diào)制來自I/O電路1101中的信號。
一個引起諧振的可變阻抗單元1111被提供在發(fā)射電路1102與發(fā)射接收電極1105之間。在這里，可變阻抗單元1111是通過連接諸如電感器(線圈)、電容等之類的多個電路元件所形成的一個電路網(wǎng)絡(luò)，它被設(shè)計以在即使寄生電容Cg變化時還保持寄生電容Cg和阻抗X在振蕩頻率f處的串聯(lián)諧振。
一個開關(guān)SW1被提供在可變阻抗單元1111和發(fā)射電路1102之間，并且在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻和數(shù)據(jù)接收時刻，端子之間的連接狀態(tài)被改變。更明確地，如圖17所示，在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻，兩個端子1a和1b連接，而在數(shù)據(jù)接收時刻，端子之間的連接被切斷以免來自身體9的信號被引入發(fā)射電路1102。
注意也可把發(fā)射接收電極1105分開成為一個發(fā)射電極和一個接收電極。在這種情況下，與分別的電極對應(yīng)，將提供兩個絕緣體。
另外，收發(fā)信機1001具有一個電場檢測光單元1107，用于光學(xué)地檢測通過絕緣體1106與發(fā)射接收電極1105從身體9中收到的電場，并且把它們轉(zhuǎn)換成為電信號；和一個信號處理電路1108，用于執(zhí)行諸如低噪聲放大、降噪和波形整形之類的處理。這些單元構(gòu)成一個電場檢測單元。電場檢測單元由電場檢測光單元和信號處理電路形成的這一點還應(yīng)用到下面描述的其他特定結(jié)構(gòu)中。
電場檢測光單元1107例如通過電光方法使用激光和電光晶體來檢測電場。在這種情況下，由構(gòu)成激光源、諸如LiNbO3、LiTaO3等之類的電光晶體的激光二極管形成電場檢測光單元1107，并且它還可以通過使用至少一個電光元件、一個波板和一個光二極管來形成，其中電光元件的雙折射根據(jù)接收到的電場強度而變化，波板用于調(diào)整激光極化狀態(tài)(當(dāng)激光經(jīng)過電光元件時極化狀態(tài)被改變)，光二極管把經(jīng)過波板的激光強度轉(zhuǎn)換成為電信號。
信號處理電路1108在一側(cè)被連接到電場檢測光單元1107，而在另外一側(cè)被連接到開關(guān)SW2。在這個開關(guān)SW2中，在數(shù)據(jù)接收時刻端子2b和2c連接。在這種情況下，來自信號處理電路1108的信號輸出在解調(diào)電路1109中被解調(diào)，并且在波形整形電路1110中被應(yīng)用波形整形。然后它到達I/O電路1101，從I/O電路1101把數(shù)據(jù)發(fā)送給可穿著計算機7。另一方面，在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻，如圖17所示，SW2中的端子2a和端子2c被連接。
另外，第一特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機1001還具有一個相位調(diào)整單元1115，用于比較從發(fā)射電路1102中輸出的基準(zhǔn)信號與從信號處理電路1108中輸出的信號的相位并且調(diào)整兩個信號之間的相位差；一個振幅監(jiān)視單元1121，用于提取兩個信號(從發(fā)射電路1102中輸出的基準(zhǔn)信號和從信號處理電路1108中輸出的信號)之間的差值，它們的相位差已被相位調(diào)整單元1151調(diào)整；作為控制信號產(chǎn)生單元的一個積分器1131，用于根據(jù)來自振幅監(jiān)視單元1121中的輸出信號來產(chǎn)生控制信號，控制信號用于控制可變阻抗單元1111的阻抗X。
相位調(diào)整單元1151具有一個相位比較器1152，用于把從發(fā)射電路1102中發(fā)射的基準(zhǔn)信號的相位與從振幅監(jiān)視單元1121中輸出的相位比較信號進行比較，并且當(dāng)這兩個信號相位不同時(當(dāng)存在一個相位差時)產(chǎn)生一個用于對準(zhǔn)相位的調(diào)整信號；和一個移相器1153(a phaseshifter)，用于根據(jù)來自相位比較器1152中的調(diào)整信號來實際調(diào)整基準(zhǔn)信號的相位如此以使它與相位比較信號的相位對準(zhǔn)，并且輸出基準(zhǔn)信號到振幅監(jiān)視單元1121。
振幅監(jiān)視單元1121包括一個放大器1122，用于放大來自信號處理電路1108中的信號；一個差分放大器1123，用于獲得來自發(fā)射電路1102通過相位調(diào)整單元1151輸入的基準(zhǔn)信號和放大器1122放大的輸出信號之間的一個差值，并放大此差值；一個乘法器1124，用于把差分放大器1123的輸出信號與基準(zhǔn)信號相乘；以及一個濾波器1125，用于通過消除乘法器1124的輸出信號中的高次諧波分量來平滑乘法器1124的輸出信號。
在這里，假定放大器1122的放大系數(shù)(增益)被預(yù)先調(diào)整如此以使當(dāng)應(yīng)用到身體9的電壓等于發(fā)射電路1102的輸出電壓時放大器1122的輸出變成等于發(fā)射電路1102的輸出電壓。
積分器1131通過對來自振幅監(jiān)視單元1121的濾波器1125中的輸出信號進行積分來產(chǎn)生用于控制可變阻抗單元1111阻抗X的控制信號。更明確地，由于由在發(fā)射電路41的接地和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容Cg43的變化而引起的一個改變部分被可變阻抗單元1111的控制信號補償，則可在振蕩頻率f處保持阻抗X和在發(fā)射電路41的接地和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容Cg43的串聯(lián)諧振。
通過使用這些振幅監(jiān)視單元1121和積分器1131在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻形成負反饋電路的一個結(jié)構(gòu)，提供一種機構(gòu)，用于控制阻抗X的數(shù)值，該阻抗X的數(shù)值是可變阻抗單元1111所擁有的特性。
注意上述的振幅監(jiān)視單元1121和相位調(diào)整單元1151的詳細結(jié)構(gòu)只是一個示例，并且可以在不偏離本發(fā)明本質(zhì)的范圍內(nèi)適當(dāng)修改。
注意開關(guān)SW1和SW2中的端子之間的連接協(xié)調(diào)切換。圖17示出了一個結(jié)構(gòu)，其中，用于控制此切換的一個控制電路1141被連接到I/O電路1101如此以使控制信號被發(fā)送給每個開關(guān)。在圖17中，圓圈A表示的位置由導(dǎo)線連接在一起。由控制電路1141發(fā)出的用于切換的控制信號可以從可穿著計算機7中發(fā)射或者可以從收發(fā)信機1001中提供的輸入裝置中發(fā)射，但是應(yīng)當(dāng)指出，開關(guān)和控制電路的結(jié)構(gòu)不一定局限為上面所描述的。
接下來，將詳細描述具有上述結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機1001的操作。
首先，將描述由相位調(diào)整單元1151執(zhí)行的相位差調(diào)整處理。在這里，為了集中說明調(diào)整相位差的處理，側(cè)假設(shè)應(yīng)用到身體9的電壓Vb不變化。
從發(fā)射電路1102中輸出的信號和從放大器1122中輸出的信號都被輸入相位比較器1152中，并且比較這兩個信號的相位。作為比較結(jié)果，當(dāng)在它們之間有相位差時，則用于通過消除那個相位差而對準(zhǔn)它們相位的調(diào)整信號被輸出到移相器1153。
在移相器1153中，根據(jù)調(diào)整信號把來自發(fā)射電路1102的輸出信號的相位與來自放大器1122的輸出信號的相位對準(zhǔn)，并且這個相位調(diào)整了的信號作為基準(zhǔn)信號被輸出到振幅監(jiān)視單元1121。
注意上述的相位差調(diào)整處理被有規(guī)則地執(zhí)行。
圖21A示出了當(dāng)執(zhí)行相位調(diào)整時從振幅監(jiān)視單元1121的各個組份單元和積分器1131中輸出的輸出信號波形。在圖21A中，還假定應(yīng)用到身體9的電壓等于發(fā)射電路1102的輸出電壓(Vb＝Vs)。
在這種情況下，放大器1122的輸出信號1061的相位和基準(zhǔn)信號1063對準(zhǔn)，所以來自差分放大器1123中的輸出信號1065變成零。因此，通過把輸出信號1065與基準(zhǔn)信號1063相乘并平滑該相乘結(jié)果而獲得的濾波器1125的輸出信號1067也變成零。因此，從積分器1131中只產(chǎn)生恒值的輸出信號1069而不產(chǎn)生用于改變阻抗X的控制信號。
相反，圖21B示出了當(dāng)不執(zhí)行相位調(diào)整時從振幅監(jiān)視單元1121的各個組份單元和積分器1131中輸出的輸出信號波形。在這種情況下，在放大器1122的輸出信號1071和基準(zhǔn)信號1073之間的相位差未被消除所以差分放大器的輸出信號1075將不變成零，并且通過平滑輸出信號1075相乘結(jié)果而獲得的濾波器1125的輸出信號1077和基準(zhǔn)信號1073也將不變成零。因此，來自積分器1131中的輸出信號1079也將不變成零，并且用于改變阻抗X的控制信號將被輸出。結(jié)果，在不執(zhí)行相位調(diào)整的情況下，出現(xiàn)一個需要即使當(dāng)寄生電容43中沒有變化時也執(zhí)行控制。
從上面的說明從很顯然，在這個實施例中，因為提供于收發(fā)信機1001中的相位調(diào)整單元1151執(zhí)行相位調(diào)整，所以可變阻抗單元1111的阻抗X變成恒量并且可實現(xiàn)正常的控制，只要應(yīng)用到身體9的電壓等于發(fā)射電路1102的輸出電壓。
接下來，將描述當(dāng)應(yīng)用到身體9的電壓Vb變化時收發(fā)信機1001中的振幅監(jiān)視單元1121和積分器1131的控制。在這里，由于在相位調(diào)整單元1151由相位差調(diào)整處理來調(diào)整相位，所以假定輸入到差分放大器1123和乘法器1124中的基準(zhǔn)信號具有與放大器1122的輸出信號相位對準(zhǔn)的相位。
圖22A和22B示范性地示出了直到在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻產(chǎn)生控制信號以前從振幅監(jiān)視單元1121的每一個各個組份單元中和積分器1131輸出的信號波形。
圖22A示出了當(dāng)發(fā)射電路和大地接地之間的寄生電容43減少時的信號波形改變。在這種情況下，應(yīng)用到身體9的電壓Vb根據(jù)等式(2)也減少，所以差分放大器1123的輸出信號1081與從發(fā)射電路1102發(fā)射的基準(zhǔn)信號1083同相。由于這個原因，通過把它們相乘而獲得的乘法器1124的輸出信號1085的波形只在正方向上具有數(shù)值。通過濾波器1125消除高次諧波分量，則從此輸出信號1085中獲得信號1087。從濾波器1125中輸出的信號1087被積分器1131積分，并且用于增加可變阻抗單元1111的阻抗X的控制信號1089從積分器1131中輸出到可變阻抗單元1111如此以使變成Vb＝Vs，結(jié)果，Vb＝Vs的狀態(tài)被保持。
圖22B示出了當(dāng)寄生電容43增加時信號波形的改變。在這種情況下，應(yīng)用到身體9的電壓Vb也隨著寄生電容43的增加而增加，因此，差分放大器1123的輸出信號1091與基準(zhǔn)信號1093不同相。由于這個原因，通過把它們相乘而獲得的乘法器1124的輸出信號1095的波形只在反方向上具有數(shù)值。通過濾波器1125消除高次諧波分量，則從此輸出信號1095中獲得信號1097。從濾波器1125中輸出的信號1097被積分器1131積分，并且用于減少可變阻抗單元1111阻抗X的控制信號1099從積分器1131輸出到可變阻抗單元1111以使它變成Vb＝Vs。
通過執(zhí)行這樣一種控制，防止由于寄生電容43的變化引起應(yīng)用到身體9的電壓Vb的降低成為可能。
根據(jù)如上所述的第一特定結(jié)構(gòu)，通過執(zhí)行相位調(diào)整來調(diào)整在電場檢測光單元或信號處理電路處的延遲相對于載波周期而不可忽略的情況下出現(xiàn)的相位差，從而，即使當(dāng)使用高頻載波時也可感應(yīng)身體中的強烈電場，并且因此可保持優(yōu)良的通信質(zhì)量。
注意期望此實施例相位差調(diào)整功能具有特別明顯效果的高頻帶寬是比大約100MHz更高的頻帶寬度(1MHz＝106Hz)。這一點通常適用于這個實施例的全部特定結(jié)構(gòu)。
很顯然，實際上可以按照與在上面參考圖2描述的傳統(tǒng)收發(fā)信機類似的方式來利用根據(jù)此實施例的收發(fā)信機1001。這一點通常也適用于這個實施例的全部特定結(jié)構(gòu)。
接下來，將描述第二實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)。
第二特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機具有這樣一個特征即，通過調(diào)整從信號處理電路中輸出的信號的相位，則信號處理電路的輸出信號和基準(zhǔn)信號的相位被設(shè)置為一致。
圖18示出了在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻第二實施例的收發(fā)信機1002的第二特定結(jié)構(gòu)。在圖18的收發(fā)信機1002中，相位調(diào)整單元1151被提供在開關(guān)SW2和振幅監(jiān)視單元1121之間。
在這種情況下，來自相位比較器1252中的調(diào)整信號被輸出到移相器1253用于調(diào)整信號處理電路1208的輸出信號的相位，如此以使此輸出信號的相位被調(diào)整為與從發(fā)射電路1202中輸出的基準(zhǔn)信號的相位一致。換句話說，與上述的第一特定結(jié)構(gòu)不同，相位調(diào)整不被應(yīng)用到基準(zhǔn)信號。
移相器1253的輸出信號被輸出到振幅監(jiān)視單元1121的放大器1222。從放大器1222輸出的信號被發(fā)送給差分放大器1223，并且作為相位比較信號被輸出到相位比較器1252。
除了放大器的輸出信號之外，從發(fā)射電路1202中發(fā)送的基準(zhǔn)信號被輸入到差分放大器1223中并且在這些信號之間的差值被提取之后，這個差值提取結(jié)果和基準(zhǔn)信號在乘法器1224中一起相乘然后在濾波器1225處平滑并輸出到積分器1231。這個積分器1231產(chǎn)生用于控制可變阻抗單元1211的阻抗X的控制信號。在這種意義上講，積分器1231和振幅監(jiān)視單元1121構(gòu)成與第一特定結(jié)構(gòu)中類似的一種控制機構(gòu)。
收發(fā)信機1002剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與第一特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
從各個組份單元中輸出的信號波形與如圖21A(對于這種情況，應(yīng)用到身體9的電壓沒有由于寄生電容43的變化而變化)、圖22A和圖22B(對于在相位調(diào)整之后當(dāng)應(yīng)用到身體9的電壓改變時產(chǎn)生控制信號的情況)所示的相同。
很顯然，這個第二特定結(jié)構(gòu)具有與上述的第一特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
接下來，將描述第二實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)。
第三特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機有這樣一個特征即，通過使振蕩器的振蕩頻率f可變同時使提供在發(fā)射電路與發(fā)射接收電極之間的阻抗單元的阻抗X恒定來防止應(yīng)用到身體9的電壓降低。
從等式(2)中很顯然，通過改變產(chǎn)生交流信號的振蕩器的振蕩頻率f代替上述第一和第二特定結(jié)構(gòu)中的使阻抗單元的阻抗X可變，則按照寄生電容Cg43的變化而變化的應(yīng)用到身體9的電壓Vb還可以被設(shè)置等于來自發(fā)射電路的輸出電壓Vs。
圖19示出了第二實施例的收發(fā)信機1003的第三特定結(jié)構(gòu)。在圖19的收發(fā)信機1003中，具有恒定阻抗X的一個阻抗單元1311被提供在發(fā)射電路1302與發(fā)射接收電極1305之間，而一個能夠改變將被產(chǎn)生的交流信號頻率的可變頻率振蕩器1303被連接到調(diào)制電路1304。
會同這些，用于根據(jù)從振幅監(jiān)視單元1321中輸出的信號來產(chǎn)生控制信號的一個積分器1331被連接到可變頻率振蕩器1303。即，在這里控制信號用于控制可變頻率振蕩器1303的頻率。
從信號處理電路1308中輸出的信號通過振幅監(jiān)視單元1321被發(fā)射給積分器1331，然后依據(jù)這個信號的控制信號被發(fā)送給可變頻率振蕩器1303，如此以使應(yīng)用到身體9的電壓Vb被控制為等于發(fā)射電路1302的輸出電壓Vs。更明確地，在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻開關(guān)連接狀態(tài)如此以使開關(guān)SW1中的端子1a和1b連接而開關(guān)SW2中的端子2a和2c連接。
雖然這張圖中未示出，但是在數(shù)據(jù)接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)如此以使開關(guān)SW1中的端子1a和1b之間的連接被切斷同時開關(guān)SW2中的連接被切換為端子2b和2c之間的連接。通過來自控制電路1341中的切換控制信號來執(zhí)行這兩個開關(guān)的切換，類似于上述的第一和第二特定結(jié)構(gòu)中的情況。
相位調(diào)整單元1351和振幅監(jiān)視單元1321的詳細結(jié)構(gòu)與圖17的相位調(diào)整單元1151和振幅監(jiān)視單元1121的結(jié)構(gòu)相同，但是不一定限制為這個結(jié)構(gòu)。
在上述結(jié)構(gòu)中的相位調(diào)整單元1351和振幅監(jiān)視單元1321的操作在相位調(diào)整時刻與第一特定結(jié)構(gòu)中的相同。即，來自信號處理電路1308中的輸出信號被輸出到提供于振幅監(jiān)視單元1321中的放大器1322，在那里被放大然后被發(fā)送給差分放大器1323以及相位調(diào)整單元1351中的相位比較器1352。
相位比較器1352比較從放大器1322中收到的信號和從調(diào)制電路1304中收到的信號的相位，并且把用于對準(zhǔn)這些信號相位的調(diào)整信號輸出到移相器1353。移相器1353調(diào)整從調(diào)制電路1304中收到的信號的相位并把它輸出到振幅監(jiān)視單元1321。
振幅監(jiān)視單元1321使用從相位調(diào)整單元1351中收到的相位調(diào)整了的信號作為基準(zhǔn)信號來執(zhí)行與第一特定結(jié)構(gòu)中類似的處理，并把信號輸出到積分器1331。在這里，還假定提供于振幅監(jiān)視單元1321中的放大器1322的放大系數(shù)被預(yù)先調(diào)整。
積分器1331通過對振幅監(jiān)視單元1321的輸出信號進行積分來產(chǎn)生用于控制交流信號頻率的控制信號，該交流信號被用作可變頻率振蕩器1303的載波。
結(jié)果，從以整體而言構(gòu)成控制機構(gòu)的振幅監(jiān)視單元1321的各個組份單元和積分器1331中輸出的信號波形與如圖21A(對于由于寄生電容43的變化應(yīng)用到身體9的電壓沒有變化的情況)與圖22A和22B(對于當(dāng)在相位調(diào)整之后應(yīng)用到身體9的電壓變化時產(chǎn)生控制信號的情況)所示的那些相同?？墒牵谶@個第三特定結(jié)構(gòu)中，積分器1331產(chǎn)生的控制信號被輸出到可變頻率振蕩器1303如此以使頻率被改變?yōu)槌霈F(xiàn)與阻抗單元1311串聯(lián)諧振的那個頻率f。
收發(fā)信機1003剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與第一和第二特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
按照上述的第三特定結(jié)構(gòu)，通過使從振蕩器中輸出的交流信號頻率可變同時使阻抗單元的阻抗恒定，則可以獲得與第一特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
接下來，將描述第二實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)。
第四特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機具有這樣一個特征即，信號處理電路的輸出信號的相位被調(diào)整以便執(zhí)行有關(guān)可變頻率振蕩器的控制。
圖20示出了在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻第二實施例的收發(fā)信機1004的第四特定結(jié)構(gòu)。在圖20的收發(fā)信機1004中，相位調(diào)整單元1451被提供在開關(guān)SW2和振幅監(jiān)視單元1421之間，并且類似于上述的第二特定結(jié)構(gòu)，輸出到提供于振幅監(jiān)視單元1421中的放大器1422去的輸出信號的相位被調(diào)整為與從調(diào)制電路1404中產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號的相位一致，并且相位調(diào)整不被應(yīng)用到基準(zhǔn)信號。
放大器1422的輸出信號和基準(zhǔn)信號被輸入到差分放大器1423中，并且提取在這些信號之間的差值之后，這個差值提取結(jié)果和基準(zhǔn)信號在乘法器1424中一起相乘然后在濾波器1425處平滑，并且被輸出到積分器1431。這個積分器1431產(chǎn)生用于控制可變頻率振蕩器1403的頻率f的控制信號如此以使與阻抗單元1411的諧振出現(xiàn)。
在這個第四特定結(jié)構(gòu)中，從以整體而言構(gòu)成控制機構(gòu)的振幅監(jiān)視單元1421的各個組份單元和積分器143 1中輸出的信號波形與如圖21A(對于由于寄生電容43的變化應(yīng)用到身體9的電壓沒有變化的情況)與圖22A和22B(對于當(dāng)在相位調(diào)整之后應(yīng)用到身體9的電壓變化時產(chǎn)生控制信號的情況)所示的那些相同?？墒牵谶@個第四特定結(jié)構(gòu)中，類似于第三特定結(jié)構(gòu)中的情況，控制信號控制可變頻率振蕩器1403的振蕩頻率。
同時，在數(shù)據(jù)接收時刻開關(guān)SW1和開關(guān)SW2的連接狀態(tài)與上述的第一到第三特定結(jié)構(gòu)中的相同。
通過來自控制電路1441中的切換控制信號來執(zhí)行這兩個開關(guān)的切換，類似于上述的第一到第三特定結(jié)構(gòu)中的情況。
收發(fā)信機1004剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與第三特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
很顯然，這個第四特定結(jié)構(gòu)具有與上述的第一到第三特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
在上述的第一到第四特定結(jié)構(gòu)中，假定提供于收發(fā)信機中的放大器的放大系數(shù)(增益)已經(jīng)預(yù)先被調(diào)整，但是也可使放大器的這個放大系數(shù)可變，并且增加一個用于自動調(diào)整放大系數(shù)的功能。
也可通過使用兩個電極板來形成提供于收發(fā)信機中的電場檢測光單元，這兩個電極板通過導(dǎo)線、激光和磁光晶體連接以便成為短路狀態(tài)。
注意在上面對于使用身體作為電場傳播媒體已經(jīng)描述了第二實施例，但是在第二實施例的收發(fā)信機發(fā)射或接收時刻用于產(chǎn)生并傳播電場的電場傳播媒體不一定限制為身體。
根據(jù)上述的第二實施例，可提供一種即使在使用高頻載波的情況下也能夠避免應(yīng)用到電場傳播媒體的電壓減少并從而保持良好通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
作為結(jié)果，此收發(fā)信機能夠使可穿著計算機的實現(xiàn)更加合理。
現(xiàn)在將參見圖23到圖30A和30B，詳細描述根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)信機的第三實施例。
在第一實施例的收發(fā)信機中，把發(fā)射電路的輸出電壓Vs和應(yīng)用到身體9的電壓Vb二者的瞬時值進行比較以便能夠應(yīng)用任何調(diào)制方案，但是這種比較方法存在一個問題即，易受到可能在電路中發(fā)生的延遲或信號失真的影響。由于這個原因，為了執(zhí)行沒有信號延遲或波形失真的處理，不僅振幅監(jiān)視單元需要而且使用于信號處理電路中的放大器等也需要寬帶寬和高線性，并且這些電路接著需要昂貴的組件。
由于這個原因，這個第三實施例提供一種可以廉價實現(xiàn)的能夠避免應(yīng)用到電場傳播媒體的電壓減少并從而改良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
圖23示出了第三實施例的收發(fā)信機2001的第一特定結(jié)構(gòu)。如圖23所示的收發(fā)信機2001具有一個I/O電路2101，用于輸出從可穿著計算機7中收到的數(shù)據(jù)并且接收通過作為電場傳播媒體的身體9的信號；一個發(fā)射電路2102，用于發(fā)射通過對從I/O電路2101中輸出的數(shù)據(jù)進行調(diào)制的信號；一個由傳導(dǎo)材料形成的發(fā)射接收電極2105，用于感應(yīng)作為電場傳播媒體的身體9中的電場；和一個提供在發(fā)射接收電極2105與身體9之間的絕緣體2106，用于防止電流流過身體9并且消除由于發(fā)射接收電極2105引起的身體9的金屬反感可能性。
在這里，發(fā)射電路2102包括一個振蕩器2103，用于產(chǎn)生規(guī)定頻率的交流信號；和一個調(diào)制電路2104，用于通過使用振蕩器2103產(chǎn)生的作為載波的交流信號來調(diào)制來自I/O電路2101中的信號。
期望從振蕩器2103中產(chǎn)生的交流信號取值范圍為大約10kHz到100MHz，并且取值為大約10MHz是更好。可是，這只是一個例子，它也可產(chǎn)生比100MHz更高的高頻或比3GHz更高的超高頻的信號。在這里，1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz，而1GHz＝109Hz。
一個引起諧振的可變阻抗單元2111被提供在發(fā)射電路2102與發(fā)射接收電極2105之間。在這里，可變阻抗單元2111是通過連接諸如電感器(線圈)、電容等等之類的多個電路元件所形成的一個電路網(wǎng)絡(luò)，它被設(shè)計以在即使寄生電容Cg變化時還保持寄生電容Cg和阻抗X在振蕩頻率f處的串聯(lián)諧振。
一個開關(guān)SW11被提供在可變阻抗單元2111和發(fā)射電路2102之間，并且在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻和數(shù)據(jù)接收時刻，端子之間的連接狀態(tài)被改變。更明確地，如圖23所示，在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻，兩個端子11a和11b連接，而在數(shù)據(jù)接收時刻端子之間的連接被切斷以免來自身體9的信號被引入發(fā)射電路2102。
注意也可把發(fā)射接收電極2105分開成為一個發(fā)射電極和一個接收電極。在這種情況下，與分別的電極對應(yīng)，將提供兩個絕緣體。
另外，收發(fā)信機2001具有一個電場檢測光單元2107，用于光學(xué)地檢測通過絕緣體2106與發(fā)射接收電極2105從身體9中收到的電場，并且把它們轉(zhuǎn)換成為電信號；和一個信號處理電路2109，用于執(zhí)行諸如低噪聲放大、降噪和波形整形之類的處理。這些單元構(gòu)成一個電場檢測單元。電場檢測單元由電場檢測光單元和信號處理電路形成的這一點還應(yīng)用到下面描述的其他特定結(jié)構(gòu)中。
電場檢測光單元2107例如通過電光方法使用激光和電光晶體來檢測電場。在這種情況下，由構(gòu)成激光源、諸如LiNbO3、LiTaO3等之類的電光晶體的激光二極管形成電場檢測光單元1107，并且它還可以通過使用至少一個電光元件、一個波板和一個光二極管來形成，其中電光元件的雙折射根據(jù)接收到的電場強度而變化，波板用于調(diào)整激光極化狀態(tài)(當(dāng)激光經(jīng)過電光元件時極化狀態(tài)被改變)，光二極管把經(jīng)過波板的激光強度轉(zhuǎn)換成為電信號。
信號處理電路2108在一側(cè)被連接到電場檢測光單元2107，而在另外一側(cè)被連接到開關(guān)SW12。在這個開關(guān)SW12中，在數(shù)據(jù)接收時刻端子12b和12c連接。在這種情況下，從信號處理電路2108輸出的信號在解調(diào)電路2109中被解調(diào)，并且在波形整形電路2110中被應(yīng)用波形整形。然后它到達I/O電路2101，從I/O電路2101把數(shù)據(jù)發(fā)送給可穿著計算機7。另一方面，在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻，如圖23所示，SW12中的端子12a和端子12c被連接。
另外，第一特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機2001還具有一個振幅監(jiān)視單元2121，用于提取從信號處理電路2108中輸出的信號和內(nèi)部產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號之間的一個差值；一個作為控制信號產(chǎn)生單元的積分器2131，用于根據(jù)來自振幅監(jiān)視單元2121的輸出信號來產(chǎn)生控制信號，該控制信號用于控制可變阻抗單元2111的阻抗X。
振幅監(jiān)視單元2121包括一個通過使用二極管、電阻等所形成的包絡(luò)檢波器2122，用于檢測來自信號處理電路2108的信號的振幅；一個濾波器2123，通過對于包絡(luò)檢波器2122的輸出信號消除包絡(luò)檢波器2122的輸出信號中高次諧波分量；一個恒壓電源2124，用于產(chǎn)生一個恒定的參考信號；一個差分放大器2125，用于獲得濾波器2123的輸出信號和基準(zhǔn)信號之間的一個差值并放大這個差值。
在這里，假定當(dāng)發(fā)射電路2102的輸出電壓Vs和應(yīng)用到身體9的電壓Vb相等時，從恒壓電源2124中輸出的基準(zhǔn)信號被預(yù)先調(diào)整變成等于從濾波器2123中輸出的信號振幅。
積分器2131通過對來自振幅監(jiān)視單元2121(差分放大器2125在其中)的濾波器1125中的輸出信號進行積分來產(chǎn)生用于控制可變阻抗單元2111阻抗X的控制信號。更明確地，由于由在發(fā)射電路41的接地和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容Cg43的變化而引起的一個改變部分被可變阻抗單元2111的控制信號補償，則可在振蕩頻率f處保持阻抗X和在發(fā)射電路41的接地和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容Cg43的串聯(lián)諧振。
通過使用這些振幅監(jiān)視單元2121和積分器2131在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻形成負反饋電路的一個結(jié)構(gòu)，提供一種機構(gòu)，用于控制可變阻抗單元2111所擁有的特性的阻抗X的數(shù)值。
注意開關(guān)SW11和SW12中的端子之間的連接協(xié)調(diào)切換。圖23示出了一個結(jié)構(gòu)，其中，用于控制此切換的一個控制電路2141被連接到I/O電路2101如此以使控制信號被發(fā)送給每個開關(guān)。在圖23中，圓圈A表示的位置由導(dǎo)線連接在一起。由控制電路2141發(fā)出的用于切換的控制信號可以從可穿著計算機7中發(fā)射或者可以從收發(fā)信機2001中提供的輸入裝置中發(fā)射，但是應(yīng)當(dāng)指出，開關(guān)和控制電路的結(jié)構(gòu)不一定局限為上面所描述的。
還要注意振幅監(jiān)視單元2121和在其中所提供的包絡(luò)檢波器2122的詳細結(jié)構(gòu)不一定限制為如圖23所示。
接下來，將詳細描述具有上述結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機2001的操作。
圖30A和30B示范性地示出了直到按照從信號處理電路2108中輸出的信號來產(chǎn)生控制信號以前從每一個各個組份單元中輸出的信號波形。
圖30A示出了在應(yīng)用到身體9的電壓Vb的振幅在寄生電容電導(dǎo)43改變時即時變小的情況下從各個組份單元中輸出的信號波形(波形2061)。在這種情況下，只有正方向上的分量在包絡(luò)檢波器2122中被提取(波形2062)，然后具有高次諧波分量在濾波器2123中被平滑的信號(波形2063)被輸入差分放大器2125中。濾波器2123的輸出信號作為一個負輸入信號被輸入差分放大器2125中，因此通過提取與來自恒壓電源2124中的恒定信號的一個差值所獲得的來自差分放大器2125中的輸出信號(波形2064)是在電壓Vb振幅變小時構(gòu)成正輸出的一個信號波形。
在積分器2131處，控制信號繼續(xù)增加(波形2065)直到差分放大器2125的輸出信號變成零，即直到發(fā)射電路2102的輸出電壓和應(yīng)用到身體9的電壓變成相等為止，結(jié)果，可變阻抗單元2111的阻抗X被控制來獲得一個最佳值。
圖30B示出了在應(yīng)用到身體9的電壓Vb的振幅在寄生電容電導(dǎo)43改變時即時變大的情況下從各個組份單元中輸出的信號波形(波形2071)。在這種情況下，只有正方向上的分量在包絡(luò)檢波器2122中被提取(波形2072)，然后具有高次諧波分量在濾波器2123中被平滑的信號(波形2073)被輸入差分放大器2125中。濾波器2123的輸出信號作為一個負輸入信號被輸入差分放大器2125中，因此通過提取與來自恒壓電源2124中的恒定信號的一個差值所獲得的來自差分放大器2125中的輸出信號(波形2074)是在電壓Vb振幅變大時構(gòu)成負輸出的一個信號波形。
在積分器2131處，控制信號繼續(xù)降低(波形2075)直到差分放大器2125的輸出信號變成零，即直到發(fā)射電路2102的輸出電壓和應(yīng)用到身體9的電壓變成相等為止，結(jié)果，可變阻抗單元2111的阻抗X被控制來獲得一個最佳值。
根據(jù)上述的第一特定結(jié)構(gòu)，通過提供于振幅監(jiān)視單元中的包絡(luò)檢波器足以僅檢測振幅，所以信號延遲沒有引起任何問題，并且關(guān)于波形失真所需要的精確性也可以很寬松。
因此，通過使用這樣一個異步檢測，對于振幅監(jiān)視單元和信號處理電路使用相對便宜的組件構(gòu)造收發(fā)信機變成可能。
注意能夠使用異步檢測來執(zhí)行控制的該方案包括比如PSK(相移鍵控)，F(xiàn)SK(移頻鍵控)等。這一點通常也適用于這個實施例的全部特定結(jié)構(gòu)。
很顯然，實際上可以按照與在上面參考圖2描述的傳統(tǒng)收發(fā)信機類似的方式來利用根據(jù)此實施例的收發(fā)信機2001。這一點通常也適用于這個實施例的全部特定結(jié)構(gòu)。
接下來，將描述第三實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)。
第二特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機有這樣一個特征即，通過使振蕩器的振蕩頻率f可變同時使提供在發(fā)射電路與發(fā)射接收電極之間的阻抗單元的阻抗X恒定來防止應(yīng)用到身體9的電壓降低。
從等式(2)中很顯然，通過改變產(chǎn)生交流信號的振蕩器的振蕩頻率f代替上述第一和第二特定結(jié)構(gòu)中的使阻抗單元的阻抗X可變，則按照寄生電容Cg43的變化而變化的應(yīng)用到身體9的電壓Vb還可以被設(shè)置等于來自發(fā)射電路的輸出電壓Vs。
圖24示出了第三實施例的收發(fā)信機2002的第二特定結(jié)構(gòu)。在圖24的收發(fā)信機2002中，具有恒定阻抗X的一個阻抗單元2211被提供在發(fā)射電路2202與發(fā)射接收電極2205之間，而一個能夠改變將被產(chǎn)生的交流信號頻率的可變頻率振蕩器2203被連接到調(diào)制電路2204。
同樣，在圖24的收發(fā)信機2002中，一個積分器2231被提供在振幅監(jiān)視單元2221和能夠改變振蕩頻率f的可變頻率振蕩器2203之間，并且根據(jù)來自這個積分器2231中的控制信號來控制從可變頻率振蕩器2202中產(chǎn)生的交流信號的振蕩頻率f同時阻抗單元2211的阻抗采用一個恒值，如此以防止應(yīng)用到身體9的電壓變化。
在差分放大器2225中，從恒壓電源2224中輸入采用恒值的基準(zhǔn)信號，并且在這個基準(zhǔn)信號和來自濾波器2223中的輸出信號之間的一個差值被提取并輸出到積分器2231。
在這里，還假定當(dāng)發(fā)射電路2102的輸出電壓Vs和應(yīng)用到身體9的電壓Vb相等時從恒壓電源2124中輸出的基準(zhǔn)信號被預(yù)先調(diào)整變成等于從濾波器2123中輸出的信號振幅。
積分器223 1通過對振幅監(jiān)視單元2221的輸出信號進行積分來產(chǎn)生用于控制可變頻率振蕩器2203的控制信號。這些振幅監(jiān)視單元2221和積分器2231構(gòu)成控制機構(gòu)。
結(jié)果，當(dāng)應(yīng)用到身體9的電壓Vb的振幅由于寄生電容43的變化而改變時，直到控制信號從積分器2231中輸出到可變頻率振蕩器2203之前在各個組份單元中的信號波形(按照從信號處理單元2208中輸出的信號經(jīng)過振幅監(jiān)視單元2221的各個組份單元)本質(zhì)上與圖30A和30B示出的那些相同?？墒?，在這個第二特定結(jié)構(gòu)中，積分器2231產(chǎn)生的控制信號被輸出到可變頻率振蕩器2203如此以使頻率被改變?yōu)槌霈F(xiàn)與阻抗單元2211串聯(lián)諧振的那個頻率。
在如圖24所示的數(shù)據(jù)發(fā)射時刻開關(guān)的連接狀態(tài)如此以使開關(guān)SW21中的端子21a和21b連接并且開關(guān)SW22中的端子22a和22c連接。
雖然這張圖中未示出，但是在數(shù)據(jù)接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)如此以使開關(guān)SW21中的端子21a和21b之間的連接被切斷同時開關(guān)SW22中的連接被切換為端子22b和22c之間的連接。通過來自控制電路2241中的切換控制信號來執(zhí)行這兩個開關(guān)的切換，類似于上述的第一特定結(jié)構(gòu)中的情況。
收發(fā)信機2002剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與第一特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
很顯然，這個第二特定結(jié)構(gòu)具有與上述的第一特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
接下來，將描述第三實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)。
第三特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機具有這樣一個特征即，具有對從提供于振幅監(jiān)視單元中的恒壓電源中輸出的基準(zhǔn)信號進行自動調(diào)整的功能。
圖25示出了在基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻第三實施例的收發(fā)信機2003的第三特定結(jié)構(gòu)。除了振幅監(jiān)視單元2321的詳細結(jié)構(gòu)被修改、用于在基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻不經(jīng)過可變阻抗單元2311而直接連接調(diào)制電路2304和電場檢測光單元2307的導(dǎo)線被提供、以及在此導(dǎo)線上提供一個新的開關(guān)SW33之外，圖25的收發(fā)信機2003類似于圖23的收發(fā)信機。換句話說，在基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻開關(guān)SW33的端子33a和33b被連接如此以使調(diào)制電路2304和電場檢測光單元2307直接連接，如此以使調(diào)制電路2304的輸出電壓Vs可以被應(yīng)用到電場檢測光單元2307而沒有任何衰減。
通過在這種情況下使用從濾波器2323中輸出的電信號的尺寸，可以控制阻抗數(shù)值如此以使在控制可變阻抗單元2311阻抗值的時刻調(diào)制電路2304的輸出電壓Vs和應(yīng)用到身體9的電壓Vb變成相等。在這個基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻，開關(guān)SW31中的端子31a和31b連接，而開關(guān)SW32中的端子32a和32c連接。
除了包絡(luò)檢波器2322、濾波器2323、恒壓電源2324和差分放大器2325之外，振幅監(jiān)視單元2321具有一個提供在差分放大器2325和積分器2331之間的開關(guān)SW34；一個提供在開關(guān)SW34和恒壓電源2324之間的開關(guān)W35；和一個提供在開關(guān)SW35和差分放大器2325之間的積分器2326。
提供于振幅監(jiān)視單元2321中的兩個開關(guān)SW34和SW35構(gòu)成第四連接。在如圖25所示的基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻，開關(guān)SW34中的端子34b和34c連接，開關(guān)SW35中的端子35a和35c連接。結(jié)果，來自差分放大器2325中的輸出信號在積分器2326被積分。然后，與來自濾波器2323中的輸出信號相等的控制信號從積分器2326中被輸出，如此以便執(zhí)行最終使來自差分放大器2325中的輸出信號等于零的那個調(diào)整。
接下來，將描述在基準(zhǔn)信號調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射或接收時刻的操作。
圖26示出了在基準(zhǔn)信號調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻開關(guān)的連接狀態(tài)。如圖26所示，在開關(guān)SW31中，端子31b和31c連接如此以使來自發(fā)射電路2302中的輸出通過可變阻抗單元2311被應(yīng)用到身體9。通過連接端子32a和32c，開關(guān)SW32連接到振幅監(jiān)視單元2321側(cè)來形成一個負反饋電路，類似于基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻。通過連接端子33b和33c，開關(guān)SW33連接到發(fā)射接收電極2305側(cè)以便接收來自身體9的信號。通過連接端子34a和34c，開關(guān)SW34連接到積分器2331側(cè)以便通過對來自濾波器差分放大器2325中的輸出信號進行積分來控制可變阻抗單元2311的阻抗X。通過連接端子35b和35c，開關(guān)SW35連接積分器2326和恒壓電源2324以便把基準(zhǔn)信號保持在調(diào)整值上。
然后，當(dāng)應(yīng)用到身體9的電壓Vb的振幅由于寄生電容43的變化而改變時，由于作為可變阻抗單元2311特征的阻抗X被來自積分器2331的控制信號所控制所以應(yīng)用到身體9的電壓的改變被防止。在這種情況下，從信號處理電路2308中的各個組份單元中通過振幅監(jiān)視單元2321輸出到積分器2331的信號波形本質(zhì)上與圖30A和30B所示的那些相同。
圖27示出了在基準(zhǔn)信號調(diào)整之后在數(shù)據(jù)接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)。如圖27所示，在開關(guān)SW31中的端子之間的連接被切斷以免回流到發(fā)射電路2302。在開關(guān)SW32中，端子32b和32c連接如此以使從信號處理電路2308中輸出的信號被發(fā)射給解調(diào)電路2309。在數(shù)據(jù)接收時刻，從電路觀察點看，振幅監(jiān)視單元2321是無意義的，因此在開關(guān)SW34和SW35中的連接是任意的。
注意與第一和第二特定結(jié)構(gòu)中的類似，取決于是否是基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻、數(shù)據(jù)發(fā)射時刻或數(shù)據(jù)接收時刻，由來自控制電路2341中的切換控制信號協(xié)調(diào)切換這些開關(guān)的連接。
收發(fā)信機2003剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與上述的第一和第二特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
很顯然，這個第三特定結(jié)構(gòu)具有與上述的第一和第二特定結(jié)構(gòu)相同的效果。另外，在第三特定結(jié)構(gòu)中，通過使用提供于振幅監(jiān)視單元2321中的積分器2326自動調(diào)整基準(zhǔn)信號來設(shè)置本情形的最佳基準(zhǔn)信號，因此可實現(xiàn)電壓更穩(wěn)定應(yīng)用到身體9。
接下來，將描述第三實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)。
第四特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機具有這樣一個特征即，使從提供于發(fā)射電路中的振蕩器中輸出的交流信號的振蕩頻率f可變，同時使所提供的阻抗單元阻抗X恒定，并且具有自動調(diào)整從提供于振幅監(jiān)視單元中的恒壓電源中輸出的基準(zhǔn)信號的功能。
圖28示出了在基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻第三實施例的收發(fā)信機2004的第四特定結(jié)構(gòu)。在圖28的收發(fā)信機2004中，振幅監(jiān)視單元2421的詳細結(jié)構(gòu)以及提供一條導(dǎo)線用于不經(jīng)過可變阻抗單元2411就直接連接發(fā)射電路2402和電場檢測光單元2407的特征與第三特定結(jié)構(gòu)中的相同。
類似于如上所述的特定結(jié)構(gòu)，將描述由控制電路2441切換的開關(guān)連接狀態(tài)，開關(guān)SW41中的端子41a和41b連接同時開關(guān)SW43中的端子43a和43b連接如此以致來自發(fā)射電路2402中的輸出信號不經(jīng)過阻抗單元2411就直接輸出到電場檢測光單元2407。在開關(guān)SW42中，端子42a和42c連接以便把來自信號處理電路2408中的輸出發(fā)送給振幅監(jiān)視單元2421。在開關(guān)SW44和SW45中，端子44b和44c連接而端子45a和45c連接以便把從差分放大器2425中的輸出輸出到積分器2426。
通過這些連接，當(dāng)從積分器2425中輸出用于使來自差分放大器2425中的輸出信號為零的控制信號之時調(diào)整基準(zhǔn)信號。
圖29示出了在基準(zhǔn)信號調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻開關(guān)的連接狀態(tài)。如圖29所示，在開關(guān)SW41中，端41b和41c連接如此以致來自發(fā)射電路2402中的輸出被發(fā)射到阻抗單元2411。在開關(guān)SW42中，類似于基準(zhǔn)信號調(diào)整時刻的情況，端子42a和42c連接。在開關(guān)SW43中，端子43b和43c連接以便接收來自發(fā)射接收電極2405中的信號。在開關(guān)SW44中，端子44a和44c連接以便把來自差分放大器2425的輸出發(fā)送到積分器2431。通過連接端子45b和45c，開關(guān)SW35連接積分器2426和恒壓電源2424以便把基準(zhǔn)信號保持在調(diào)整值上。
然后，由于來自提供在振幅監(jiān)視單元2421和能夠改變振蕩頻率f的可變頻率振蕩器2403之間的積分器2431中的控制信號控制從可變頻率振蕩器2403中輸出的交流信號的振蕩頻率f，所以應(yīng)用到身體9的電壓的變化被防止，同時阻抗單元2411的阻抗采用一個恒值。
在這個第四特定結(jié)構(gòu)中，當(dāng)應(yīng)用到身體9的電壓Vb的瞬時值隨著寄生電容43的變化而變化時，從信號處理電路2408中的各個組份單元中通過振幅監(jiān)視單元2421輸出到積分器2431的信號波形本質(zhì)上與如30A和30B所示的那些相同。
在數(shù)據(jù)接收時刻，類似于上述的特定結(jié)構(gòu)中的情況，在開關(guān)SW41中的端子之間的連接被切斷以免回流。在數(shù)據(jù)接收時刻，在開關(guān)SW42和SW43中，端子42b和42c連接而端子43b和43連接以便把從身體9中感應(yīng)的電場中轉(zhuǎn)換的電信號作為接收數(shù)據(jù)發(fā)射到可穿著計算機7。在這種情況下，從電路觀察點看，振幅監(jiān)視單元2421是無意義的，因此在開關(guān)SW44和SW45中的連接是任意的。
收發(fā)信機2004剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與上述的第一到第三特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
很顯然，這個第四特定結(jié)構(gòu)具有與上述的第一到第三特定結(jié)構(gòu)(尤其是第三特定結(jié)構(gòu))相同的效果。
注意可提供一個放大器，用于放大從上述第一到第四特定結(jié)構(gòu)的振幅監(jiān)視單元中的信號處理電路中輸出的信號，并且把此放大器放大的信號輸出到包絡(luò)檢波器，例如，此放大器的放大系數(shù)(增益)可以被預(yù)先調(diào)整，但是也可使放大器的這個放大系數(shù)可變，并且向收發(fā)信機增加一個自動調(diào)整放大系數(shù)的功能。
也可通過使用兩個電極板來形成提供于收發(fā)信機中的電場檢測光單元，這兩個電極板通過導(dǎo)線、激光和磁光晶體連接以便成為短路狀態(tài)。
注意在上面對于使用身體作為電場傳播媒體已經(jīng)描述了第三實施例，但是在第二實施例的收發(fā)信機發(fā)射或接收時刻用于產(chǎn)生并傳播電場的電場傳播媒體不一定限制為身體。
根據(jù)上述的第三實施例，可提供一種可以廉價實現(xiàn)的能夠避免應(yīng)用到電場傳播媒體的電壓減少并從而保持優(yōu)良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
作為結(jié)果，此收發(fā)信機能夠使可穿著計算機的實現(xiàn)更加合理。
現(xiàn)在將參見圖31到圖42詳細描述根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)信機的第四實施例。
這個第四實施例提供一種能夠避免應(yīng)用到電場傳播介質(zhì)的電壓降低并從而保持優(yōu)良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
圖31示出了根據(jù)第四實施例的收發(fā)信機主要部分的結(jié)構(gòu)。注意圖31只是示出根據(jù)第四實施例的收發(fā)信機所有實現(xiàn)的所公共的結(jié)構(gòu)，而各個實現(xiàn)中整個收發(fā)信機的更詳細結(jié)構(gòu)將在下面描述。
如圖31所示的收發(fā)信機具有至少一個I/O電路11，用于在接收到接收信號時輸出從可穿著計算機7中收到的數(shù)據(jù)；一個發(fā)射電路13，用于發(fā)射通過調(diào)制數(shù)據(jù)從I/O電路11中輸出的數(shù)據(jù)；一個發(fā)射接收電極21，它由傳導(dǎo)材料形成來用于感應(yīng)作為電場傳播媒體的身體9中的電場；和提供于發(fā)射接收電極21與身體9之間的一個絕緣體23，用于防止電流流過身體9并且消除由于發(fā)射接收電極21引起身體9的金屬反感的可能性。
在這里，發(fā)射電路13包括一個振蕩器17，用于產(chǎn)生規(guī)定頻率的交流信號；和一個調(diào)制電路15，用于通過使用振蕩器17產(chǎn)生的交流信號作為載波來調(diào)制來自I/O電路11中的信號；和一個輸出電阻18，它從發(fā)射接收電極21的觀察點看使用一個數(shù)值Rs。
此實施例的收發(fā)信機的一個特性是引起諧振的一個阻抗單元19被插入在發(fā)射電路13與發(fā)射接收電極21之間。注意″阻抗單元”在這里表示通過連接諸如電感(線圈)、電容等之類的多個電路元件所形成的一個電路網(wǎng)絡(luò)，在簡單的情況下它可以僅僅由一個電感器形成。
接下來，將描述此實施例收發(fā)信機的操作。從可穿著計算機7中發(fā)射并從I/O電路中輸出的數(shù)據(jù)在調(diào)制電路15中對交流信號進行調(diào)制，該交流信號由振蕩器17產(chǎn)生作為載波并通過阻抗單元19被提供給發(fā)射接收電極21，然后作為身體9中感應(yīng)的電場通過絕緣體23被傳播。
由于阻抗單元19，從調(diào)制電路15的觀察點看，出現(xiàn)在大地接地51和發(fā)射電路41的接地之間的寄生電容Cg43，和出現(xiàn)在身體9和大地接地51之間的寄生電容Cb53被串聯(lián)連接，把調(diào)制電路15的輸出電壓表示為Vs，阻抗單元19的阻抗其虛數(shù)部分表示為X，而振蕩器17的振蕩頻率表示為f(＝(2π)-1ω，在此，π是圓周率而ω是外加電壓的角頻率)，應(yīng)用到身體9的電壓Vb可以通過如下等式(16)表示Vb=Vs1j(2πf)Cb1j(2πf)Cb+1j(2πf)Cg+jX+Rs]]>=VsCgCbCgCb+1-2πfXCg+j(2πf)RsCg---(16)]]>在這個等式(16)中(Cg/Cb)＞2τfXCg的情況下，當(dāng)由滿足如下表示的關(guān)系時2πfXCg=CgCb+1----(17)]]>應(yīng)用到身體9的電壓Vb的絕對值(電壓振幅)產(chǎn)生由如下等式(18)表示的最大值。
|Vb|max=|Vs2πfRsCb|---(18)]]>此最大值|Vb|max根據(jù)寄生電容Cb的變化而變化，但是如果1＞|2πfRsCb|則它變得比|Vs|更大。因此，在寄生電容Cb小并且它的變化很溫和的情況下，通過調(diào)整阻抗X或振蕩頻率f如此以使等式(17)的關(guān)系被滿足，則可改善通信質(zhì)量，即，可防止應(yīng)用到身體9的電壓的降低。在這里，“寄生電容的變化很溫和的情況”隱含寄生電容的變化的大致頻率比將被發(fā)射或接收數(shù)據(jù)的頻率小，如此以便，例如，區(qū)別它們。
進一步詳細地，如圖32所示，由于阻抗單元19，從調(diào)制電路15的觀察點看，在身體9和大地接地51之間出現(xiàn)的寄生電容Cg43和寄生電容Cb53是串聯(lián)連接，把應(yīng)用到身體9的電壓表示為Vb，調(diào)制電路15的輸出電壓表示為Vs，阻抗單元19的阻抗，它是阻抗單元19的阻抗的虛數(shù)部分表示為X，流過阻抗單元19的電流表示為I1，而流過寄生電容Cb53的電流表示為I2，下列等式(19)的關(guān)系成立。
Vs=(Rs+jX)I1+Vb+1jωCgI2---(19)]]>因為電流I2＝j(luò)ωCbVb，通過把它代入等式(19)，可以獲得下列等式(20)的關(guān)系。
Vs=(Rs+jX)I1+Vb+jωCbjωCg]]>=(Rs+jX)I1+(1+CbCg)Vb---(20)]]>而且，因為應(yīng)用到寄生電容Cg43和寄生電容Cb53的總電壓等于應(yīng)用到在發(fā)射電路41的接地和身體9之間的寄生電容Csb33，把流過寄生電容Csb33的電流表示為I3，則可以獲得下列等式(21)和(22)的關(guān)系。
1jωCcbI3=(1jωCb+1jωCg)I2---(21)]]>1CcbI3=(1Cb+1Cg)I2---(22)]]>同樣，因為電流I1等于電流I2和I3的總和，所以電流I1可以通過下列等式(23)來表示。
I1=I2+I3=I2+1Csb(1Cb+1Cg)I2]]>=jωCbVb(1+1Csb(1Cb+1Cg))---(23)]]>通過把等式(23)代入等式(20)，可以獲得下列等式(24)的關(guān)系。
Vs=(jωRsCb-XωCbVb)(1+1Csb(1Cb+1Cg))+(1+CbCg)Vb---(24)]]>從這個等式(24)中，應(yīng)用到身體9的電壓Vb可以由如下等式(25)來表示。
Vb=11+CbCg-ωXCb(1+1Csb(1Cb+1Cg))+jωRsCb(1+1Csb(1Cb+1Cg))Vs]]>=CgCbCgCb+1-ωXCg(1+1Csb(1Cb+1Cg))+jωRsCg(1+1Csb(1Cb+1Cg))Vs---(25)]]>從這個等式(25)中，在Cg/Cb＞jωRsCg{1+Csb[(1/Cb)+(1/Cg)]}的情況下，當(dāng)如下等式(26)表示的關(guān)系被滿足時應(yīng)用到身體9的電壓Vb獲得最大值。
1+CgCb=ωXCg(1+Csb(1Cb+1Cg))]]>=2πfXCg(1+Csb(1Cb+1Cg))---(26)]]>在這種情況下最大值的絕對值(振幅)通過如下等式(27)給出。
|Vb|max=|Vs2πfRsCb|---(27)]]>此最大值|Vb|max根據(jù)寄生電容Cb的變化而變化，但是如果1＞|2πfRsCb|則它變得比|Vs|更大。因此，在寄生電容Cb小并且它的變化很緩慢的情況下，通過調(diào)整阻抗X或振蕩頻率f如此以使等式(26)的關(guān)系被滿足，則可改善通信質(zhì)量，即，可防止應(yīng)用到身體9的電壓的降低。在這里，“寄生電容的變化很溫和的情況”隱含寄生電容的變化的大致頻率比將被發(fā)射或接收數(shù)據(jù)的頻率小的情況，如此以便，例如，區(qū)別它們。
如上所述，通過使此實施例的基本結(jié)構(gòu)中的振蕩頻率f或阻抗X變化，則可能實現(xiàn)適當(dāng)?shù)目刂迫绱艘允棺杩箚卧?9與寄生電容Cg和Cb的串聯(lián)諧振發(fā)生，從而通過防止應(yīng)用到身體9上的電壓降低來改善通信質(zhì)量。
接下來，將描述第四實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)。
圖33示出了第四實施例的收發(fā)信機的第一特定結(jié)構(gòu)。在圖33的收發(fā)信機3001中，I/O電路3011、(類似于圖3 1由振蕩器、調(diào)制電路和輸出電阻形成的)發(fā)射電路3012、發(fā)射接收電極3015和絕緣體3016具有與在上面參考圖31描述的相應(yīng)元件相同的功能。注意也可把發(fā)射接收電極分開成為一個發(fā)射電極和一個接收電極。在這種情況下，與分別的電極對應(yīng)，將提供兩個絕緣體。同樣，期望從發(fā)射電路3012中的振蕩器中產(chǎn)生的交流信號的頻率取值范圍為大約10kHz到100MHz，并且最好取值為大約10MHz，在此1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz。
提供于收發(fā)信機3001中用于引起諧振的阻抗單元是一個可變阻抗單元3031x，它能夠改變阻抗以便把與寄生電容Cg和Cb的串聯(lián)諧振保持在固定的振蕩頻率上。圖33示出了在可變阻抗單元3031x的阻抗調(diào)整的情況下(在阻抗調(diào)整時刻)收發(fā)信機3001的結(jié)構(gòu)。
在可變阻抗單元3031x與發(fā)射電路3012之間，一個開關(guān)SW1用于防止信號在數(shù)據(jù)接收時刻通過身體9引入到發(fā)射端電路。在如圖33所示的阻抗調(diào)整時刻，開關(guān)SW1兩個端子1a和1b連接在一起。
另外，收發(fā)信機3001具有一個電場檢測光單元3017，用于接收身體9中感應(yīng)的電場，光學(xué)地檢測這些電場，并且把它們轉(zhuǎn)換成為電信號；和一個信號處理電路3018，用于執(zhí)行諸如低噪聲放大、降噪和波形整形之類的處理。這些單元構(gòu)成一個電場檢測單元。
電場檢測光單元3017通過電光方法使用激光和電光晶體來檢測電場，并且至少具有一個構(gòu)成激光源的激光二極管(未示出)和由諸如LiNbO3、LiTaO3等這類電光晶體形成的電光元件(未示出)。這個電光元件可以如此以使它只對在與激光二極管中發(fā)射的激光傳播方向垂直的方向上的電場分量敏感，并且它具有由電場強度改變的光學(xué)特性，即它的雙折射性，如此以使激光的極化隨著雙折射的變化而變化。極化變化還可以包含由于相反壓電效應(yīng)引起的極化變化，由此，在某些情況下電光元件的電光晶體被電場失真。
當(dāng)激光經(jīng)過這樣一個電光元件時它的極化被改變，因此使用一個波板來使該激光受到一個極化狀態(tài)調(diào)整，然后把它射入極化射束分離器如此以使它被分開成P波和S波以便把它轉(zhuǎn)換成光強度改變。分開的激光被瞄準(zhǔn)儀(聚光透鏡)瞄準(zhǔn)，然后被提供到分別提供的兩個光二極管以便把光轉(zhuǎn)換成為電信號。然后，它們之間的一個差值被差分放大器放大并且，例如，作為與接收電場相關(guān)的一個電信號被輸出。
注意上述的電場檢測光單元3017的結(jié)構(gòu)和操作只是一個例子，而不一定是實際情況，使用于此實施例的收發(fā)信機3001中的電場檢測光單元只是在此示范情況中具有特殊效果。相同的備注也適用于在下面描述的其它特定結(jié)構(gòu)。
在收發(fā)信機3001中，從信號處理電路3018中輸出的信號按照緊跟在信號處理電路3018之后提供的開關(guān)SW2的連接狀態(tài)而被發(fā)送給不同電路。在如圖33所示阻抗調(diào)整時刻的情況下，在開關(guān)SW2的三個端子之中的端子2a和端子2b被連接在一起，因此來自信號處理電路3018的輸出信號被發(fā)送給一個振幅監(jiān)視單元3041，用于監(jiān)視輸出信號并檢測輸出信號的振幅。
在振幅監(jiān)視單元3041處，按照信號處理電路3018的輸出信號所獲得的信號，從調(diào)整信號源3022中輸出的一個調(diào)整信號被輸出到控制信號產(chǎn)生單元3023，它產(chǎn)生用于控制可變阻抗單元3031x所擁有的特性的阻抗X的控制信號。
接下來，將描述振幅監(jiān)視單元3041的詳細結(jié)構(gòu)。在振幅監(jiān)視單元3041中，從調(diào)整信號源3022中輸出的調(diào)整信號可以被發(fā)射到兩個開關(guān)SW3和SW4。
每一開關(guān)SW3和SW4由兩個端子(分別為3a和3b，4a和4b)形成，并且它們被控制以使當(dāng)在他們中之一的端子被連接時它們中的另外一個的端子被切斷，并且對于兩個開關(guān)端子被連接的連接時間相同。這些開關(guān)SW3和SW4分別連接到由二極管等形成的包絡(luò)檢波器3043和3044。在這種意義上講，圖33只是描述了在阻抗調(diào)整時刻的一個瞬時處的狀態(tài)，因此，在另一瞬時處，當(dāng)開關(guān)SW3中的端子被切斷時則開關(guān)SW4中的端子被連接。這兩個開關(guān)SW3和SW4以整體而言構(gòu)成第三連接。
包絡(luò)檢波器3043和3044分別連接到用于消除高次諧波分量的濾波器3045和3046。然后，來自兩個濾波器的輸出被輸出到差分放大器3047，在那里獲得這兩個輸出之間的一個差值。
在差分放大器3047和控制信號產(chǎn)生單元3023之間，提供具有三個端子的開關(guān)SW5，在此，當(dāng)端子5a和5b連接時來自差分放大器3047的輸出信號被輸出到控制信號產(chǎn)生單元3023。
控制信號產(chǎn)生單元3023具有一個積分器3024，用于輸出通過對振幅監(jiān)視單元3041的輸出信號進行積分所獲得的信號；和一個加法器3025，用于把從這個積分器3024中輸出的信號和從調(diào)整信號源3022中產(chǎn)生的調(diào)整信號相加并且輸出所獲得的信號。在這個控制信號產(chǎn)生單元3023處，在積分器3024處通過對振幅監(jiān)視單元3041的輸出信號進行積分并與調(diào)整信號源3022中輸出的調(diào)整信號相加獲得該信號作為控制信號。通過用這種方式相加調(diào)整信號，在電壓振幅達到最大值|Vb|max之后，用于僅僅定期引起細微變化的尺寸幾乎恒定的控制信號將被輸出到可變阻抗單元3031x。
圖34示出了在阻抗調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻收發(fā)信機3001的結(jié)構(gòu)。圖34與圖33示出的阻抗調(diào)整時刻的區(qū)別在于開關(guān)SW5中的端子5a和5c被連接如此以使積分器3024被連接到用于輸出恒壓的一個恒壓電源3048以便在阻抗調(diào)整之后保持恒定的控制信號。通過用這種方式使用恒壓電源3048，可消除調(diào)整信號的影響。
注意在相位調(diào)制或頻率調(diào)制的情況下，載波振幅不改變，振幅不攜帶任何信息，因此振幅的數(shù)值可以改變。因此，在這樣一種情況下，可同時實現(xiàn)阻抗調(diào)整和數(shù)據(jù)發(fā)射。
圖35示出了在數(shù)據(jù)接收時刻收發(fā)信機3001的結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)接收時刻，開關(guān)SW2中的端子2b和端子2c被連接，并且來自信號處理電路3018中的輸出信號在解調(diào)電路3019處被解調(diào)，并且在波形整形電路3020處被應(yīng)用波形整形。然后它到達I/O電路3011，從I/O電路3011把數(shù)據(jù)發(fā)送給可穿著計算機7。并且，開關(guān)SW1中端子1a和1b之間的連接被切斷，使得防止把數(shù)據(jù)引入發(fā)射電路3012。
注意五個開關(guān)中的端子之間的連接按照收發(fā)信機3001操作狀態(tài)協(xié)調(diào)切換。作為用于控制此切換的一個機構(gòu)，可使用這樣一個機構(gòu)，在其中，在收發(fā)信機3001內(nèi)提供與I/O電路3011連接的一個控制電路(未示出)并且控制信號從那里被發(fā)射到每個開關(guān)。從這樣一個控制電路中發(fā)出來用于切換的控制信號可以從可穿著計算機7中發(fā)射或者可以從收發(fā)信機處提供的一個輸入裝置中發(fā)射。
接下來，將詳細描述在阻抗調(diào)整時刻具有上述結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機3001的操作。
圖36概念性地示出了可變阻抗單元3031x的阻抗X的調(diào)整。圖36是一個示出曲線3091的圖形，曲線3091表示從等式(16)中獲得的一個電壓振幅|Vb|(縱軸)，電壓振幅|Vb|(縱軸)是阻抗X(橫軸)的函數(shù)。在上述的等式(16)中，電壓振幅|Vb|變成最大值(點B)處的阻抗值滿足等式(17)，并且這個數(shù)值XB通過如下等式(28)給出。
XB=12πfCg(CgCb+1)---(28)]]>圖37示出了在阻抗調(diào)整時刻從調(diào)整信號源3022、振幅監(jiān)視單元3041的各個組份單元以及積分器3024中輸出的信號波形。在如圖37所示的情況中，頻率低于振蕩頻率f的一個矩形波3022z被使用作為調(diào)整信號。并且，振幅監(jiān)視單元3041中開關(guān)SW3和SW4的連接(開)和斷開(關(guān))如此以使在時間上以一個恒定的周期以相等的時間間隔并且交替地重復(fù)開/關(guān)，如波形3003w和波形3004w中很明顯示出的，波形3003w表示開關(guān)SW3中的端子3a和3b之間的連接狀態(tài)，波形3004w表示開關(guān)SW4中的端子4a和4b之間的連接狀態(tài)。此開/關(guān)操作的周期被如此設(shè)置以使當(dāng)矩形波3022w在H電平(最大值)時開關(guān)SW3被連接而當(dāng)矩形波3022w在L電平時開關(guān)SW4被連接，但是這個設(shè)置只是一種權(quán)宜之計，它也可交換矩形波3022w的H和L電平之間的對應(yīng)關(guān)系以及兩個開關(guān)的連接狀態(tài)。
圖37示出了初始狀態(tài)在點A并且產(chǎn)生用于把阻抗X的值增加直到等式(28)給出的那個數(shù)值為止的控制信號的情況。
注意，如圖36所示的曲線3091上在點A附近地區(qū)描述了一個”阻抗變化范圍”，并且這意味著在點A附近地區(qū)，實際上被發(fā)送給可變阻抗單元3031x的信號是在加法器3025中加上調(diào)整信號3022w所獲得的信號。換句話說，阻抗變化范圍的右端對應(yīng)于調(diào)整信號3022w為H電平的一個定時而左端對應(yīng)于調(diào)整信號3022w為L電平的一個定時。在這個點A附近地區(qū)中的曲線3091相對于X的導(dǎo)數(shù)為正，因此當(dāng)阻抗的瞬時值更大時則電壓振幅更大。
因此，在同一周期內(nèi)，當(dāng)矩形波3022w為H電平時來自信號處理電路3018中的輸出信號3018w的振幅變得比矩形波3022w為L電平時輸出信號3018w的振幅更大。
當(dāng)振幅監(jiān)視單元3041收到來自信號處理電路3018中的輸出信號3018w時，開關(guān)SW3中的端子3a和3b連接時連接到開關(guān)SW3的包絡(luò)檢波器3043的輸出信號3043w具有數(shù)值，而在端子之間的連接被切斷時變成零。類似地，當(dāng)開關(guān)SW4中的端子4a和4b連接時連接到開關(guān)SW4的包絡(luò)檢波器3044的輸出信號3044w具有數(shù)值而當(dāng)端子之間的連接被切斷時輸出信號3044w變成零。
通過分別在濾波器3045和3046處消除高次諧波分量，則來自包絡(luò)檢波器3043和3044中的輸出信號3043w和3044w被平滑，并且被輸出到差分放大器3047(信號3045w和3046w)。然后，在這些信號之間的一個差值在差分放大器3047被提取(信號3047w)，并被發(fā)送給積分器3024。如上所述，在初始狀態(tài)在點A的情況下，當(dāng)矩形波3022w為H電平時輸出信號3018w的振幅變大，以使從積分器3024中輸出由如圖36所示的曲線3091上箭頭I指示的方向上用于增加阻抗X的信號3024w。在矩形波3022w加到輸出信號3024w上并在加法器3025處被輸出的情況下，當(dāng)由于矩形波3022w的細微變化引起數(shù)值的變化停止并且阻抗值達到如圖36所示的點B時差分放大器3047的輸出變成零。其后，阻抗值將不被改變(除了細微變化之外)。執(zhí)行阻抗X的控制直到它變成這樣一種狀態(tài)為止即，電壓振幅|Vb|變成最大值的那個狀態(tài)。
注意通過在加法器3025處相加調(diào)整信號來獲得作為控制信號產(chǎn)生單元3023輸出的控制信號，并且此控制信號的波形外形除了細微變化之外幾乎與積分器3024的輸出信號相同，其中該調(diào)整信號對積分器3024中的輸出信號定期地重復(fù)細微變化。由于這個原因，在圖37中沒有描述這個波形。
圖38示出了初始狀態(tài)在點C的情況。在圖38中，作為調(diào)整信號的矩形波3022w和這個矩形波3022w的振動狀態(tài)與開關(guān)SW3和SW4中的端子之間的連接定時之間的相關(guān)性與初始狀態(tài)在點A的情況中的相同。在如圖38所示的情況中，點C附近地區(qū)中圖36的曲線3091相對于X的導(dǎo)數(shù)是負的，所以當(dāng)阻抗瞬時值為大時電壓振幅較小。因此，當(dāng)矩形波3022w為L電平時來自信號處理電路3018中的輸出信號3018w的振幅變得比矩形波3022w為H電平時輸出信號3018w的振幅更大。因此，從積分器3024中輸出的信號3024w是控制信號，用于減少在如圖36所示曲線3091上箭頭II指示的方向上的阻抗X。在該情況中，阻抗X被降低直到差分放大器3047的輸出變成零并且阻抗X變成按照等式(28)的一個數(shù)值，即直到電壓振幅|Vb|變成最大值為止。
在圖38中，因為與上述圖37有關(guān)解釋相同的原因?qū)⒉幻枋隹刂菩盘柋旧淼牟ㄐ巍?br> 按照上述的第一特定結(jié)構(gòu)，如此調(diào)整阻抗值以使在在發(fā)射電路與發(fā)射接收電極之間提供的阻抗單元的阻抗數(shù)值被精密改變時應(yīng)用到身體的電壓振幅的改變變成零，所以可防止應(yīng)用到身體的電壓的降低并從而改善通信質(zhì)量。
很顯然，實際上可以按照與在上面參考圖2描述的傳統(tǒng)收發(fā)信機類似的方式來利用根據(jù)此實施例的收發(fā)信機3001。這一點通常適用于這個實施例的全部特定結(jié)構(gòu)。
接下來，將描述第四實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)。
通過使發(fā)射電路中振蕩器的振蕩頻率f可變代替使提供在發(fā)射電路和發(fā)射接收電極之間的阻抗單元的阻抗可變，則收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)能夠防止應(yīng)用到身體9的電壓降低。
從等式(17)中很顯然，通過改變從振蕩器中產(chǎn)生的交流信號的振蕩頻率f，則按照寄生電容Cg和Cb的變化而變化的應(yīng)用到身體9的電壓Vb的電壓振幅還可以產(chǎn)生最大值。
圖39示出了第四實施例的收發(fā)信機的第二特定結(jié)構(gòu)。在圖39中，具有與上述第一特定結(jié)構(gòu)中相應(yīng)元件功能相同的那些元件被給出相同的參考數(shù)字。在如圖39所示的收發(fā)信機3002中，具有恒定阻抗的一個阻抗單元3031被提供在發(fā)射電路3012f與發(fā)射接收電極3015之間，而一個能夠改變將被產(chǎn)生的交流信號頻率的可變頻率振蕩器3013f被提供于發(fā)射電路3012f中。會同這些，一個控制信號產(chǎn)生單元3023被連接到可變頻率振蕩器3013f，控制信號產(chǎn)生單元3023用于根據(jù)從振幅監(jiān)視單元3041中輸出的信號來產(chǎn)生控制信號，該控制信號用于控制將被從發(fā)射電路3012f輸出的交流信號的頻率。即，在這里控制信號用于控制可變頻率振蕩器3013f的頻率f。剩余部分的功能結(jié)構(gòu)與上述的第一特定結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)部分相同。
注意在收發(fā)信機3002中振蕩頻率調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射或接收時刻開關(guān)的連接狀態(tài)與如圖34和圖35所示的第一特定結(jié)構(gòu)中的相同，所以在這里將省略它們的說明。
圖40概念性地示出了可變頻率振蕩器3013f的振蕩頻率f的調(diào)整。圖40是一個示出曲線3093的圖形，曲線3093表示從等式(16)中獲得的一個電壓振幅|Vb|(縱軸)，電壓振幅|Vb|(縱軸)是振蕩頻率f(橫軸)的函數(shù)。從上述的等式(17)中，電壓振幅|Vb|變成最大值(點B)處的振蕩頻率值fe通過如下等式(29)給出。
fB=12πXCg(CgCb+1)---(29)]]>結(jié)果，從調(diào)整信號源3022、振幅監(jiān)視單元3041的各個組份單元以及積分器3024中輸出的信號波形類似于圖37(在圖40中初始狀態(tài)為點A的情況中)和圖38(在圖40中初始狀態(tài)為點C的情況中)中示出的那些?？墒?，在第二特定結(jié)構(gòu)中，來自積分器3024中的輸出信號3024w被輸出到可變頻率振蕩器3013f，并且頻率被改變?yōu)橛傻仁?29)給出的頻率。因此，如圖40所示的“頻率變化范圍”表示由于調(diào)整信號(的矩形波)引起的細微變化范圍，類似于圖36的“阻抗變化范圍”。
按照上述的第二特定結(jié)構(gòu)，通過使振蕩器的振蕩頻率可變代替使第一特定結(jié)構(gòu)中的阻抗單元阻抗可變，則可獲得與第一特定結(jié)構(gòu)相同的效果。
接下來，將描述第四實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)。
收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)具有這樣一個特征即，通過控制與第一特定結(jié)構(gòu)中那樣的能夠改變阻抗數(shù)值的可變阻抗單元來使應(yīng)用到身體的電壓振幅達到最大值，但是另外與能夠獲得的所有阻抗相應(yīng)的電壓振幅的數(shù)值被檢查并儲存，然后在控制之前從儲存的結(jié)果中得到電壓振幅的最大值，然后執(zhí)行對于電壓振幅變成最大值的阻抗值控制。
圖41示出了第四實施例的收發(fā)信機的第三特定結(jié)構(gòu)。如圖41所示的收發(fā)信機3003具有一個振幅監(jiān)視單元3051，用于監(jiān)視從信號處理電路3018中輸出的信號的振幅；一個信號處理單元3061，用于處理來自此振幅監(jiān)視單元3051中的輸出信號，振幅監(jiān)視單元3051能夠發(fā)射或接收相對于可穿著計算機7的信號；和一個控制信號產(chǎn)生單元3071，用于根據(jù)來自此信號處理單元3061中的一個命令信號來產(chǎn)生可變阻抗單元3031x的控制信號。其他的組成元件與第一特定結(jié)構(gòu)中的收發(fā)信機3001相同。
振幅監(jiān)視單元3051包括由二極管、電阻等所形成的一個包絡(luò)檢波器3053；和一個濾波器3055，用于消除來自此包絡(luò)檢波器3053中的輸出信號的高次諧波分量?？墒牵私Y(jié)構(gòu)只有一個例子。
信號處理單元3061具有一個模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換單元3063，用于把振幅監(jiān)視單元3051的輸出(模擬信號)轉(zhuǎn)換成為一個數(shù)字信號；一個命令處理單元3065，用于通過接收控制的命令執(zhí)行一個處理以及來自可穿著計算機7中的信號處理，并且發(fā)送關(guān)于將由控制信號產(chǎn)生單元3071產(chǎn)生的控制信號的一個命令信號；和一個存儲單元3067，用于把在查找最佳阻抗數(shù)值X的時刻與每個阻抗值相應(yīng)的振幅監(jiān)視單元3051的輸出存儲在存儲器區(qū)域中。
命令處理單元3065通過I/O電路3011與可穿著計算機7連接，并且能夠根據(jù)從可穿著計算機7中發(fā)射的命令來執(zhí)行各個類型的處理。命令處理單元3065具有控制信息發(fā)射單元的一個功能，用于把在產(chǎn)生從控制信號產(chǎn)生單元3071中將被產(chǎn)生的控制信號時所需要的信息(控制信息)發(fā)射給控制信號產(chǎn)生單元3071。命令處理單元3065和A/d轉(zhuǎn)換單元3063構(gòu)成最大值相關(guān)信息提取單元，用于提取作為可變阻抗單元3031x特性的電抗X(最大值相關(guān)信息)，那是與儲存在存儲單元3067中的振幅的最大值相關(guān)地設(shè)置之。
接下來，將詳細描述在阻抗調(diào)整時刻收發(fā)信機3003的操作。
首先，來自振幅監(jiān)視單元3051中的輸出信號的所有可能振幅被檢測由阻抗數(shù)值(可變范圍)產(chǎn)生的值。為這目的，通過根據(jù)來自命令處理單元3065中的命令信號發(fā)送來自控制信號產(chǎn)生單元3071中的控制信號，在可變阻抗單元3031x處實現(xiàn)所有可能的阻抗值X，并且由于監(jiān)視在振幅監(jiān)視單元3051處通過身體9接收的信號，通過使用每個實現(xiàn)的阻抗值，獲得輸出信號的振幅被刪除。在這個檢測中，振幅監(jiān)視單元3051的輸出信號首先在A/D轉(zhuǎn)換單元3063處被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后數(shù)字信號作為數(shù)據(jù)通過命令處理單元3065被儲存到存儲單元3067中。存儲單元3067為每個阻抗值保證一個存儲器區(qū)域(地址)，并且通過對應(yīng)于振幅監(jiān)視單元3051的輸出信號進行設(shè)置來存儲并管理阻抗值。
也可在上面的處理完成時把檢測結(jié)果輸出到可穿著計算機7的一個輸出設(shè)備。當(dāng)檢測導(dǎo)致這種情況時，在圖36中示出的曲線3091，例如，可以被顯示。
然后，通過參考儲存在存儲單元3067中的數(shù)據(jù)，命令處理單元3065獲得振幅監(jiān)視單元3051的輸出信號的振幅最大值，從存儲單元3067中讀出這個值，通過控制確定要達到的等式(28)的最佳阻抗值Xe，并把根據(jù)那個數(shù)據(jù)的命令信號(控制信息)發(fā)射到控制信號產(chǎn)生單元3071。另外，也可把那個數(shù)據(jù)本身發(fā)射到可穿著計算機7。
控制信號產(chǎn)生單元3071把用于根據(jù)命令信號把阻抗X設(shè)置到最佳值的控制信號發(fā)射到可變阻抗單元3031x。
在通過上面的處理把阻抗X設(shè)置為最佳值之后，控制信號產(chǎn)生單元3071發(fā)射把此阻抗值保持為恒量的信號，并且進行能轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)發(fā)射狀態(tài)的一個轉(zhuǎn)換。因此，在這種第三特定結(jié)構(gòu)中，兩個開關(guān)SW1和SW2的連接狀態(tài)在阻抗調(diào)整時刻和后續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)射時刻都是相同的。
同時，在數(shù)據(jù)接收時刻，開關(guān)SW2中的端子2b和2c連接如此以使信號處理電路3018的輸出信號被發(fā)送給解調(diào)電路3019，而開關(guān)SW1中的端子1a和1b之間的連接被切斷。
根據(jù)上述的第三特定結(jié)構(gòu)，可獲得與上述的第一和第二特定結(jié)構(gòu)中相同的效果。
接下來，將描述第四實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)。
收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)具有這樣一個特征即，通過控制與第二特定結(jié)構(gòu)中那樣的能夠改變振蕩頻率數(shù)值的可變頻率振蕩器來使應(yīng)用到身體的電壓振幅達到最大值，但是另外與能夠獲得的所有振蕩頻率相應(yīng)的電壓振幅的數(shù)值被檢查并儲存，然后，在控制之前從儲存的結(jié)果中得到電壓振幅的最大值，然后執(zhí)行對于電壓振幅變成最大值的振蕩頻率值控制。
圖42示出了第四實施例的收發(fā)信機的第四特定結(jié)構(gòu)。如圖42所示的收發(fā)信機3004具有提供于發(fā)射電路3012f中的可變頻率振蕩器3013f，并且，用于產(chǎn)生控制信號(用于控制頻率)的控制信號產(chǎn)生單元3071連接到此可變頻率振蕩器3013f。會同這些，類似于第二特定結(jié)構(gòu)中的情形，阻抗單元3031具有恒定阻抗，因此，圖42示出了在頻率調(diào)整時刻的收發(fā)信機3004。收發(fā)信機3004剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與第三特定結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機3003的相應(yīng)部分相同。
在第四特定結(jié)構(gòu)中，對于可變范圍內(nèi)的每一個振蕩頻率檢測來自振幅監(jiān)視單元3051中的輸出信號，并且通過從控制信號產(chǎn)生單元3071中輸出用于設(shè)置頻率的控制信號來執(zhí)行調(diào)整，該頻率引出檢測輸出信號之中具有最大振幅的那個輸出信號。振幅變成最大值的那個頻率fB數(shù)值通過等式(29))給出。收發(fā)信機3004剩余部分的結(jié)構(gòu)和操作與第三特定結(jié)構(gòu)的收發(fā)信機3003的相應(yīng)部分相同。在41和圖42中相應(yīng)的組份元件被給出相同的參考數(shù)字并且在這里將省略它們的說明。
注意在頻率調(diào)整之后在數(shù)據(jù)發(fā)射時刻兩個開關(guān)SW1和SW2的連接狀態(tài)就如圖42(在頻率調(diào)整時刻)所示的一樣，并且在數(shù)據(jù)接收時刻，當(dāng)開關(guān)SW1中的端子1a和1b之間的連接被切斷時開關(guān)SW2中的端子2b和2c被連接。
根據(jù)上述的第四特定結(jié)構(gòu)，可獲得與上述的第三特定結(jié)構(gòu)中相同的效果。
也可通過使用兩個電極板來形成提供于收發(fā)信機中的電場檢測光單元，這兩個電極板通過導(dǎo)線、激光和磁光晶體連接以便成為短路狀態(tài)。
注意在上面對于使用身體作為電場傳播媒體已經(jīng)描述了第四實施例，但是在第二實施例的收發(fā)信機發(fā)射或接收時刻用于產(chǎn)生并傳播電場的電場傳播媒體不一定限制為身體。
根據(jù)上述的第四實施例，可提供一種能夠避免應(yīng)用到電場傳播媒體的電壓減少并從而保持優(yōu)良通信質(zhì)量的收發(fā)信機。
作為結(jié)果，此收發(fā)信機能夠使可穿著計算機的實現(xiàn)更加合理。
還應(yīng)當(dāng)指出，除上面所提及的之外，可以做出上面實施例的許多修改和變化而不偏離本發(fā)明新穎的以及有利的特征。因此，所有這樣的修改和變化是被包括在附加權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)將被發(fā)射的數(shù)據(jù)在電場傳播媒體中感應(yīng)電場并通過使用感應(yīng)電場至少實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的收發(fā)信機，包括一個發(fā)射單元，被配置用來通過產(chǎn)生具有規(guī)定頻率的交流信號來調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且發(fā)射通過調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)獲得的調(diào)制信號；和一個諧振產(chǎn)生單元，被配置用來與在發(fā)射單元的接地與大地接地之間出現(xiàn)的寄生電容和在電場傳播媒體與大地接地之間出現(xiàn)的寄生電容引起串聯(lián)諧振。
2.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機還要通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個控制單元，被配置用來輸出用于通過使用所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的一個基準(zhǔn)信號來控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
3.如權(quán)利要求2的收發(fā)信機，其中所述控制單元包括一個放大器，被配置用來放大電信號；一個差分放大器，被配置用來獲得基準(zhǔn)信號和所述放大器的輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；一個乘法器，被配置用來獲得所述差分放大器的輸出信號和基準(zhǔn)信號的乘積；一個濾波器，被配置用來消除用于表示所述乘法器所獲得的乘積的一個信號的高次諧波分量；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述濾波器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
4.如權(quán)利要求3的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過所述發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述放大器，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
5.如權(quán)利要求3的收發(fā)信機，其中，所述控制單元還包括另一個積分器，被配置用來產(chǎn)生用于控制所述放大器增益的一個增益控制信號；和一個恒壓電源，它能夠把一個恒定電壓應(yīng)用到所述放大器以便保持由所述另一個積分器中產(chǎn)生的增益控制信號所控制的放大器的增益。
6.如權(quán)利要求5的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在調(diào)整所述放大器增益的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元而不經(jīng)過所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻沒有連接；第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在調(diào)整放大器增益的時刻連接所述電場檢測單元和所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；第三連接單元，被配置用來在調(diào)整放大器增益的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元，并且在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述發(fā)射接收電極和所述電場檢測單元；和第四連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述濾波器和所述積分器同時連接所述另一個積分器和所述恒壓電源，并且在調(diào)整放大器增益的時刻連接所述濾波器和所述另一個積分器。
7.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來通過所述發(fā)射接收電極根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把每個檢測到的電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個控制單元，被配置用來輸出用于通過使用所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的一個基準(zhǔn)信號來控制所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
8.如權(quán)利要求7的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個放大器，被配置用來放大電信號；一個差分放大器，被配置用來獲得基準(zhǔn)信號和所述放大器的輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；一個乘法器，被配置用來獲得所述差分放大器的輸出信號和基準(zhǔn)信號的乘積；一個濾波器，被配置用來消除用于表示所述乘法器所獲得的乘積的一個信號的高次諧波分量；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述濾波器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
9.如權(quán)利要求8的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述放大器，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
10.如權(quán)利要求8的收發(fā)信機，其中，所述控制單元還包括另一個積分器，被配置用來產(chǎn)生用于控制所述放大器增益的一個增益控制信號；和一個恒壓電源，它能夠把一個恒定電壓應(yīng)用到放大器以便保持由所述另個一積分器中產(chǎn)生的增益控制信號所控制的放大器的增益。
11.如權(quán)利要求10的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在調(diào)整放大器增益的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元而不經(jīng)過所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻沒有連接；第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和調(diào)整放大器增益的時刻連接所述電場檢測單元和所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；第三連接單元，被配置用來在調(diào)整放大器增益的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元，并且在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述發(fā)射接收電極與所述電場檢測單元；和第四連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述濾波器和所述積分器同時連接所述另一個積分器和所述恒壓電源，并且在調(diào)整放大器增益的時刻連接所述濾波器和所述另一個積分器。
12.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場；一個與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器，所述諧振產(chǎn)生單元被并聯(lián)連接到所述轉(zhuǎn)換器；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個控制單元，被配置用來輸出用于通過使用電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的一個基準(zhǔn)信號來控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
13.如權(quán)利要求12的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個乘法器，被配置用來獲得基準(zhǔn)信號和電信號的乘積；一個濾波器，被配置用來消除用于表示所述乘法器所獲得的乘積的一個信號的高次諧波分量；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述濾波器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
14.如權(quán)利要求13的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述轉(zhuǎn)換器，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述轉(zhuǎn)換器之間的連接；第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所樹乘法器，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；和第三連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述諧振產(chǎn)生單元和所述電場檢測單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述發(fā)射接收電極和所述電場檢測單元。
15.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場；一個與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接的轉(zhuǎn)換器，所述諧振產(chǎn)生單元被并聯(lián)連接到所述轉(zhuǎn)換器；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個控制單元，被配置用來輸出用于通過使用電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的一個基準(zhǔn)信號來控制發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
16.如權(quán)利要求15的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個乘法器，被配置用來獲得基準(zhǔn)信號和電信號的乘積；一個濾波器，被配置用來消除用于表示所述乘法器所獲得的乘積的一個信號的高次諧波分量；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述濾波器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
17.如權(quán)利要求16的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述轉(zhuǎn)換器，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述轉(zhuǎn)換器之間的連接；第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述乘法器，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；和第三連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述諧振產(chǎn)生單元和所述電場檢測單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述發(fā)射接收電極和所述電場檢測單元。
18.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個相位調(diào)整單元，被配置用來調(diào)整所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的基準(zhǔn)信號二者中之一的相位，以便與所述電信號和基準(zhǔn)信號的另一個相位一致；一個控制單元，被配置用來輸出用于通過使用由所述相位調(diào)整單元將相位調(diào)整一致了的電信號和基準(zhǔn)信號來控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
19.如權(quán)利要求18的收發(fā)信機，其中，所述相位調(diào)整單元包括一個相位比較器，被配置用來產(chǎn)生一個調(diào)整信號，當(dāng)由于比較所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的基準(zhǔn)信號的相位而在電信號和基準(zhǔn)信號之間存在相位差時所述調(diào)整信號用于調(diào)整一個相位差；和一個移相器，被配置用來接收由所述相位比較器產(chǎn)生的調(diào)整信號，并且調(diào)整電信號和基準(zhǔn)信號二者之一的相位。
20.如權(quán)利要求18的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個放大器，被配置用來放大電信號；一個差分放大器，被配置用來獲得基準(zhǔn)信號和放大器輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；一個乘法器，被配置用來獲得所述差分放大器的輸出信號和基準(zhǔn)信號的乘積；一個濾波器，被配置用來消除用于表示所述乘法器所獲得的乘積的一個信號的高次諧波分量；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述濾波器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
21.如權(quán)利要求18的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所電場檢測單元和所述相位調(diào)整單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
22.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來通過所述發(fā)射接收電極根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把每個檢測到的電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個相位調(diào)整單元，被配置用來調(diào)整電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的基準(zhǔn)信號二者中之一的相位，以便與所述電信號和基準(zhǔn)信號的另一個相位一致；一個控制單元，被配置用來輸出用于通過使用由所述相位調(diào)整單元將相位調(diào)整一致了的電信號和基準(zhǔn)信號來控制所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
23.如權(quán)利要求22的收發(fā)信機，其中，所述相位調(diào)整單元包括一個相位比較器，被配置用來產(chǎn)生一個調(diào)整信號，當(dāng)由于比較所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號和根據(jù)調(diào)制信號的基準(zhǔn)信號的相位而在電信號和基準(zhǔn)信號之間存在相位差時所述調(diào)整信號用于調(diào)整一個相位差；和一個移相器，被配置用來接收由所述相位比較器產(chǎn)生的調(diào)整信號，并且調(diào)整電信號和基準(zhǔn)信號二者之一的相位。
24.如權(quán)利要求22的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個放大器，被配置用來放大電信號；一個差分放大器，被配置用來獲得基準(zhǔn)信號和放大器輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；一個乘法器，被配置用來獲得所述差分放大器的輸出信號和基準(zhǔn)信號的乘積；一個濾波器，被配置用來消除用于表示所述乘法器所獲得的乘積的一個信號的高次諧波分量；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述濾波器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
25.如權(quán)利要求22的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述相位調(diào)整單元或所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
26.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個控制單元，被配置用來產(chǎn)生一個具有固定振幅的基準(zhǔn)信號，并且輸出用于通過使用所述基準(zhǔn)信號和電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號來控制諧振產(chǎn)生單元特性的一個控制信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
27.如權(quán)利要求26的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個包絡(luò)檢波器，被配置用來檢測所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號的振幅；一個濾波器，被配置用來消除所述包絡(luò)檢波器的輸出信號的高次諧波分量；一個恒壓電源，被配置用來產(chǎn)生基準(zhǔn)信號；一個差分放大器，被配置用來獲得由恒壓電源產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號和濾波器的輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述差分放大器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
28.如權(quán)利要求27的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
29.如權(quán)利要求27的收發(fā)信機，其中，所述控制單元還包括另一個積分器，被配置用來產(chǎn)生用于調(diào)整基準(zhǔn)信號的另一控制信號。
30.如權(quán)利要求29的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元而不經(jīng)過所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻沒有連接；第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述電場檢測單元和所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；第三連接單元，被配置用來在調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元，并且在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述發(fā)射接收電極和所述電場檢測單元；和第四連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述差分放大器和所述積分器同時連接所述另一個積分器和所述恒壓電源，并且在調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述差分放大器和所述另一個積分器。
31.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來通過所述發(fā)射接收電極根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把每個檢測到的電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個控制單元，被配置用來產(chǎn)生一個具有固定振幅的基準(zhǔn)信號，并且輸出一個控制信號，用于通過使用所述基準(zhǔn)信號和由所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號來控制發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號的頻率；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
32.如權(quán)利要求31的收發(fā)信機，其中，所述控制單元包括一個包絡(luò)檢波器，被配置用來檢測所述電場檢測單元轉(zhuǎn)換的電信號的振幅；一個濾波器，被配置用來消除所述包絡(luò)檢波器的輸出信號的高次諧波分量；一個恒壓電源，被配置用來產(chǎn)生基準(zhǔn)信號；一個差分放大器，被配置用來獲得由所述恒壓電源產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號和所述濾波器的輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；和一個積分器，被配置用來根據(jù)對來自所述差分放大器中的輸出信號進行積分的結(jié)果產(chǎn)生控制信號。
33.如權(quán)利要求32的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
34.如權(quán)利要求32的收發(fā)信機，其中，所述控制單元還包括另一個積分器，被配置用來產(chǎn)生用于調(diào)整基準(zhǔn)信號的另一控制信號。
35.如權(quán)利要求34的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元而不經(jīng)過所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻沒有連接；第二連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述電場檢測單元和所述控制單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；第三連接單元，被配置用來在調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述發(fā)射單元和所述電場檢測單元，并且在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述發(fā)射接收電極和所述電場檢測單元；和第四連接單元，被配置用來在實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻和在實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述差分放大器和所述積分器同時連接所述另一個積分器和所述恒壓電源，并且在調(diào)整基準(zhǔn)信號的時刻連接所述差分放大器和所述另一個積分器。
36.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個調(diào)整信號產(chǎn)生單元，被配置用來輸出一個調(diào)整信號，所述調(diào)整信號用于定期地改變從所述電場檢測單元中輸出的電信號的振幅；一個振幅檢測單元，被配置用來通過使用從所述調(diào)整信號產(chǎn)生單元中輸出的調(diào)整信號來檢測從所述電場檢測單元中輸出的電信號的振幅；一個控制信號產(chǎn)生單元，被配置用來根據(jù)所述振幅檢測單元檢測到的振幅產(chǎn)生一個控制信號，所述控制信號用于控制所述諧振產(chǎn)生單元的特性；和一個解調(diào)單元，被配置用來對電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
37.如權(quán)利要求36的收發(fā)信機，其中，所述振幅檢測單元包括第一和第二包絡(luò)檢波器，被配置用來以一個規(guī)定時間間隔交替地檢測電信號；第一和第二濾波器，被配置用來分別消除從所述第一和第二包絡(luò)檢波器中輸出的信號高次諧波分量；一個差分放大器，被配置用來獲得來自所述第一和第二濾波器中的輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；和一個恒壓電源，被配置用來產(chǎn)生一個恒壓信號。
38.如權(quán)利要求37的收發(fā)信機，其中，所述控制信號產(chǎn)生單元包括一個積分器，被配置用來通過對來所述自差分放大器中的輸出信號進行積分來產(chǎn)生一個信號；和一個加法器，被配置用來把所述積分器產(chǎn)生的信號和從所述調(diào)整信號產(chǎn)生單元中輸出的調(diào)整信號相加。
39.如權(quán)利要求38的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；第二連接單元，被配置用來在控制所述振幅檢測產(chǎn)生單元特性的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述檢測單元和所述振幅檢測產(chǎn)生單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；第三連接單元，被配置用來在控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的時刻來交替地連接所述第一和第二包絡(luò)檢波器之一和所述電場檢測單元；和第四連接單元，被配置用來在控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的時刻來連接所述差分放大器和所述積分器，并且在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述恒壓電源和所述積分器。
40.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個調(diào)整信號產(chǎn)生單元，被配置用來輸出一個調(diào)整信號，所述調(diào)整信號用于定期地改變從所述電場檢測單元中輸出的電信號的振幅；一個振幅檢測單元，被配置用來通過使用從所述調(diào)整信號產(chǎn)生單元中輸出的調(diào)整信號來檢測從所述電場檢測單元中輸出的電信號的振幅；一個控制信號產(chǎn)生單元，被配置用來根據(jù)所述振幅檢測單元檢測到的振幅產(chǎn)生一個控制信號，所述控制信號用于控制由所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號的頻率；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
41.如權(quán)利要求40的收發(fā)信機，其中，所述振幅檢測單元包括第一和第二包絡(luò)檢波器，被配置用來以一個規(guī)定時間間隔交替地檢測電信號；第一和第二濾波器，被配置用來分別消除從所述第一和第二包絡(luò)檢波器中輸出的信號高次諧波分量；一個差分放大器，被配置用來獲得來自所述第一和第二濾波器中的輸出信號之間的一個差值，并放大所述差值；和一個恒壓電源，被配置用來產(chǎn)生一個恒壓信號。
42.如權(quán)利要求41的收發(fā)信機，其中，所述控制信號產(chǎn)生單元包括一個積分器，被配置用來通過對來自所述差分放大器中的輸出信號進行積分來產(chǎn)生一個信號；和一個加法器，被配置用來把所述積分器產(chǎn)生的信號和從所述調(diào)整信號產(chǎn)生單元中輸出的調(diào)整信號相加。
43.如權(quán)利要求42的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在控制所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；第二連接單元，被配置用來在控制所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述檢測單元和所述振幅檢測產(chǎn)生單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元；第三連接單元，被配置用來在控制所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的時刻來交替地連接所述第一和第二包絡(luò)檢波器之一和所述電場檢測單元；和第四連接單元，被配置用來在控制所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率的時刻來連接所述差分放大器和所述積分器，并且在通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述恒壓電源和所述積分器。
44.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同樣通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個振幅檢測單元，被配置用來檢測從所述電場檢測單元中輸出的電信號的振幅；一個存儲單元，被配置用來存儲由所述振幅檢測單元檢測到的與所述諧振產(chǎn)生單元特性有關(guān)的振幅；一個最大值相關(guān)信息提取單元，被配置用來提取與儲存在所述存儲單元中的振幅最大值有關(guān)的特性組；一個控制信號產(chǎn)生單元，被配置用來產(chǎn)生一個控制信號，所述控制信號用于控制所述諧振產(chǎn)生單元以便保持所述最大值相關(guān)信息提取單元提取的特性；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
45.如權(quán)利要求44的收發(fā)信機，其中，所述最大值相關(guān)信息提取單元包括一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，被配置用來把從所述振幅檢測單元中輸出的振幅轉(zhuǎn)換成為一個數(shù)字信號；和一個控制信息發(fā)送單元，被配置用來把與所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的振幅相關(guān)的數(shù)字信號存儲到所述存儲單元中，讀出與儲存在所述存儲單元中的振幅的最大值相關(guān)的特性組，并且把根據(jù)讀出的特性在執(zhí)行一個控制時所需要的一個控制信息發(fā)送給所述控制信號產(chǎn)生單元。
46.如權(quán)利要求44的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在控制所述諧振產(chǎn)生單元特性的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述振幅檢測單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
47.如權(quán)利要求1的收發(fā)信機，其中，收發(fā)信機同時通過根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收在電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，并且進一步包括一個發(fā)射接收電極，被配置用來根據(jù)要被發(fā)射的數(shù)據(jù)感應(yīng)電場并且根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)接收電場，所述諧振產(chǎn)生單元與所述發(fā)射單元以及所述發(fā)射接收電極串聯(lián)連接；一個電場檢測單元，被配置用來根據(jù)要被接收的數(shù)據(jù)檢測電場，并且把檢測到的每一電場轉(zhuǎn)換成為一個電信號；一個振幅檢測單元，被配置用來檢測從所述電場檢測單元中輸出的電信號的振幅；一個存儲單元，被配置用來存儲由所述振幅檢測單元檢測到的與所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號頻率有關(guān)的振幅；一個最大值相關(guān)信息提取單元，被配置用來提取與儲存在所述存儲單元中的振幅最大值有關(guān)的頻率組；一個控制信號產(chǎn)生單元，被配置用來產(chǎn)生一個控制信號，所述控制信號用于控制所述發(fā)射單元以便產(chǎn)生具有由所述最大值相關(guān)信息提取單元提取的那個頻率的交流信號；和一個解調(diào)單元，被配置用來對所述電場檢測單元所轉(zhuǎn)換的電信號進行解調(diào)。
48.如權(quán)利要求47的收發(fā)信機，其中，所述最大值相關(guān)信息提取單元包括一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，被配置用來把從所述振幅檢測單元中輸出的振幅轉(zhuǎn)換成為一個數(shù)字信號；和一個控制信息發(fā)送單元，被配置用來把與所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的振幅相關(guān)的數(shù)字信號存儲到所述存儲單元中，讀出與儲存在所述存儲單元中的振幅的最大值相關(guān)的頻率組，并且把根據(jù)讀出的頻率在執(zhí)行一個控制時所需要的一個控制信息發(fā)送給所述控制信號產(chǎn)生單元。
49.如權(quán)利要求47的收發(fā)信機，進一步包括第一連接單元，被配置用來在控制由所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號的頻率的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元，并且在通過發(fā)射接收電極接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻斷開在所述發(fā)射單元和所述諧振產(chǎn)生單元之間的連接；和第二連接單元，被配置用來在控制由所述發(fā)射單元產(chǎn)生的交流信號的頻率的時刻和通過感應(yīng)電場傳播媒體中的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的時刻連接所述電場檢測單元和所述振幅檢測單元，并且在通過接收電場傳播媒體中感應(yīng)的電場來實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的時刻連接所述電場檢測單元和所述解調(diào)單元。
全文摘要
一種根據(jù)將被發(fā)射的數(shù)據(jù)在電場傳播媒體中感應(yīng)電場并通過使用感應(yīng)電場至少實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射的收發(fā)信機，包括一個發(fā)射單元，被配置用來通過產(chǎn)生具有規(guī)定頻率的交流信號來調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且發(fā)射通過調(diào)制將被發(fā)射的數(shù)據(jù)獲得的調(diào)制信號；和一個諧振產(chǎn)生單元，被配置用來與在發(fā)射單元的接地與大地接地之間出現(xiàn)的寄生電容和在電場傳播媒體與大地接地之間出現(xiàn)的寄生電容引起串聯(lián)諧振。
文檔編號H04B13/00GK1499737SQ20031011420
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者美濃谷直志, 佐佐木愛一郎, 柴田信太郎, 品川滿, 太郎, 愛一郎 申請人:日本電信電話株式會社