Contactless interconnection methods in mobile devices

Abstract

Kasvavat vaatimukset innovatiivisesti muotoilluista ja pienemmistä multimedialaitteista ovat tuoneet haasteita mobiililaitteiden liitinteknologialle. Langattomat teknologiat ovat vähentäneet johtojen määrää eri laitteiden välillä, ja seuraava askel onkin selvittää, onko mahdollista vähentää mobiililaitteiden sisäisiä liittimiä vastaavilla menetelmillä. Tähän pyritään, koska liittimet ovat mekaanisia komponentteja, joiden käyttöön liittyy tiettyjä rajoituksia. Tässä tutkimuksessa verrataan erilaisia langattomia teknologioita toisiinsa ja keskitytään selvittämään vaatimukset kapasitiivisesti kytkeytyvälle liitinvaihtoehdolle, jolla tavallisia galvaanisia liittimiä pystyttäisiin korvaamaan. Signalointi kapasitiivisen liitännän yli voidaan toteuttaa eri tavoin ja edut eri tapojen välillä on selvitetty.

Teknologiat, jotka eivät vaadi galvaanista liitäntää, ovat kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen, sekä optiset ja langattomat teknologiat. Kapasitiivista kytkeytymistä tutkitaan tarkemmin, kuten myös eroavaisuuksia induktiiviseen kytkeytymiseen. Kapasitiivisesti kytkeytyvän liitännän toiminnalliset vaatimukset, sekä ajurin ja vastaanottimen vaatimukset, on selvitetty. Asemointitarkkuuteen liittyviä toleransseja on tutkittu simuloimalla. Lopuksi testilaitteisto kapasitiivisesti kytkeytyvän liitännän toiminnallisuuden varmistamiseksi rakennettiin.

Vaihtoehtoisia ratkaisuja kapasitiivisesti kytkeytyvän liitännän toteuttamiseksi on esitetty, sekä niiden puutteita on tarkasteltu yksityiskohtaisesti. Eri toteutustapoihin on annettu suunnitteluohjeita, joihin kuuluu suosituksia kytkentäkapasitanssin suuruudesta, josta kontaktilevyjen geometriat pystytään selvittämään. Testiasetelma osoitti lisäksi korrelaation teorian ja todellisuudessa toimivan systeemin välillä.

Kapasitiivisesti kytkeytyvään liitäntään liittyy rajoituksia, mutta mikäli niistä selvitään, kapasitiivisessa liitännässä on etuja perinteiseen galvaaniseen liitäntään verrattuna. Kapasitiivinen liitäntä ei kuitenkaan rajoitustensa takia pysty täysin korvaamaan galvaanisia liittimiä, mutta se täydentää mahdollisia liitinvaihtoehtoja eri sovelluksissa käytettäväksi.