專利名稱：通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用了高頻寬帶的弱UWB通信方法在鄰近的距離中發(fā)送大容量數(shù)據(jù)的通信設(shè)備，更具體地，涉及采用使用了電場(chǎng)耦合的弱UWB通信并保證橫向的可通信范圍的通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
非接觸通信方法已被廣泛用作針對(duì)認(rèn)證信息或諸如電子貨幣之類的其他價(jià)值信息的傳送手段。另外，近年來，非接觸通信系統(tǒng)的新應(yīng)用的示例包括諸如下載或流傳輸視頻、音樂等之類的大容量數(shù)據(jù)傳送。大容量數(shù)據(jù)傳送同樣由單個(gè)用戶完成，并且最好利用與現(xiàn)有技術(shù)中的認(rèn)證和記賬處理相同感覺的訪問時(shí)間來完成，因此有必要提高通信速率。一般的RFID規(guī)范使用13. 56MHz頻帶并且是采用電磁感應(yīng)作為主要原理的鄰近型 (從0到IOcm)非接觸雙向通信，但是通信速率只有106kbps到424kbps。相比之下，作為適用于高速通信的鄰近無線傳送技術(shù)，存在TransferJet (例如，參見日本專利No. 4345849 和www. transfer jet. org/en/index. html (2010年3月2日搜索)。該鄰近無線傳送技術(shù) (TransferJet)采用如下方法，即通過使用電場(chǎng)耦合作用來發(fā)送信號(hào)的方法，其中通信設(shè)備的高頻耦合器包括處理高頻信號(hào)的通信電路單元、布置成以一定的高度與地間隔開的耦合電極以及有效地向耦合電極供應(yīng)高頻信號(hào)的諧振單元。使用弱UWB的鄰近無線傳送采用如下基本原理該原理主要使用在由耦合電極生成的電場(chǎng)中的不包括輻射電場(chǎng)的縱波分量& (稍后描述)，并且其具有2到3厘米的通信距離、不具有極化波、在縱向和橫向上具有幾乎相等的面積并且具有近似半球形的可通信范圍。為此，在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送的通信設(shè)備之間，有必要適當(dāng)?shù)貙Ⅰ詈想姌O彼此相向(face)并且使得足夠的電場(chǎng)耦合相互作用。如果鄰近無線傳送功能被以小尺寸制造，則它適合于內(nèi)建式用途，并且例如，它可以被裝載在諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜式電話之類的各種信息設(shè)備中。然而，如果高頻耦合器的耦合電極尺寸減小，則尤其存在橫向可通信范圍降低的問題。例如，如果指示其中植入了高頻耦合器的部分的目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)記被添加到信息設(shè)備的外殼的表面上，則用戶調(diào)整對(duì)準(zhǔn)該目標(biāo)點(diǎn)的位置是方便的。然而，在橫向可通信范圍窄的情況下，當(dāng)設(shè)備彼此靠近時(shí)，存在目標(biāo)點(diǎn)被隱藏在陰影中、從橫向的中心位置移開并且被觸碰(touch)的情況。為了提高鄰近無線傳送功能的實(shí)際用途，有必要擴(kuò)展橫向可通信范圍。然而，如果僅簡(jiǎn)單增加高頻耦合器的耦合電極的尺寸，則駐波在耦合電極的表面生成。另外，在駐波的幅度反相的部分，分布著具有不同極性的電荷，并且具有不同極性的相鄰電荷互相之間抵消彼此的電場(chǎng)，從而場(chǎng)強(qiáng)高的地方和場(chǎng)強(qiáng)低的地方被生成。場(chǎng)強(qiáng)低的地方成為不敏感點(diǎn) (空點(diǎn))，在該點(diǎn)處，即使通信伙伴的耦合電極靠得近，也難以獲得良好的電場(chǎng)耦合作用。另一方面，根據(jù)使用輻射電場(chǎng)的電波通信方法，可通信范圍可以被大大擴(kuò)展。然而，在一個(gè)設(shè)備靠近目標(biāo)點(diǎn)的行為中規(guī)定通信伙伴沒有鮮明的(sharp)可操作性。另外，有必要考慮傳送路徑上黑客的防止或機(jī)密性的確保。

發(fā)明內(nèi)容
希望提供能夠通過使用了高頻寬帶的弱UWB通信方法來在鄰近的距離處發(fā)送大容量數(shù)據(jù)的優(yōu)秀通信設(shè)備。還希望提供采用使用了弱UWB的不具有極化波的鄰近無線傳送并且能夠保證足夠的橫向可通信范圍的優(yōu)秀高頻耦合器和通信設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種通信設(shè)備，包括通信電路單元，該通信電路單元處理用于傳送數(shù)據(jù)的高頻信號(hào)；連接到通信電路單元的高頻信號(hào)傳送路徑；高頻耦合器，所述高頻耦合器接收高頻信號(hào)并輻射縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)；以及天線，所述天線接收高頻信號(hào)并輻射橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高頻耦合器包括耦合電極，所述耦合電極連接到傳送路徑的一端并積累電荷；地，所述地被布置成面向耦合電極并積累所述電荷的鏡像電荷；諧振單元，所述諧振單元通過在當(dāng)高頻信號(hào)被供應(yīng)時(shí)生成的駐波的電壓幅度變大的部分處安裝耦合電極來增大流入耦合電極的電流；以及支撐單元，所述支撐單元由在耦合電極的近似中心位置處連接到諧振單元的金屬線構(gòu)成，其中由將耦合電極中積累的電荷的中心連接到地中積累的鏡像電荷的中心的線段形成的微偶極子(microscopic dipole)被形成，并且其中，縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)被朝著通信伙伴側(cè)的耦合電極來輸出，其中所述通信伙伴側(cè)的耦合電極被布置成面向耦合電極以便在微偶極子的方向上形成的角度θ變成幾乎零度。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高頻耦合器主要在耦合電極的前側(cè)方向上輻射縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)，并且天線被布置成使得橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)在橫向上擴(kuò)展高頻耦合器的可通信范圍。在傳送路徑中，每個(gè)路徑的信號(hào)的總相位長(zhǎng)度可被調(diào)整以使得用于縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)的路徑和用于從天線輻射的橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)的路徑同相。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信設(shè)備還包括開關(guān)，所述開關(guān)選擇性地將用于高頻信號(hào)的傳送路徑連接到高頻耦合器或天線，其中開關(guān)分集(diversity)是通過連接到高頻耦合器和天線中具有較好的傳送狀態(tài)的那一個(gè)來執(zhí)行的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線是由具有用于對(duì)輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)進(jìn)行輻射的長(zhǎng)度的支撐單元的金屬線形成的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線是由安裝在由耦合電極輻射的感應(yīng)電場(chǎng)的方向上的金屬片(piece)形成的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金屬片被形成以具有長(zhǎng)度為半個(gè)波長(zhǎng)或半個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍的線狀，并且其本身作為天線獨(dú)立地諧振。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金屬片被形成以具有長(zhǎng)度為一個(gè)波長(zhǎng)或整數(shù)倍波長(zhǎng)的環(huán)狀， 并且其本身作為天線獨(dú)立地諧振。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金屬片被安裝在如下地點(diǎn)，在所述地點(diǎn)，從耦合電極輻射的強(qiáng)感應(yīng)電場(chǎng)到達(dá)金屬片諧振時(shí)的電壓幅度變成最大的部分。根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠通過使用了高頻寬帶的弱UWB通信方法在近距離處傳送大容量數(shù)據(jù)的優(yōu)秀通信設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，可以提供采用使用了弱UWB的不具有極化波的鄰近無線傳送并且能夠保證足夠的橫向可通信范圍的優(yōu)秀通信設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，通信設(shè)備通過將輻射縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)的高頻耦合器和輻射橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)的天線相結(jié)合而被配置，由此可以獲得適合于用戶調(diào)整和目標(biāo)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的位置并且在橫向上被擴(kuò)展的可通信范圍。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)通信被穩(wěn)定在目標(biāo)點(diǎn)附近的鮮明的可操作性和不含極化波(即，不依賴于天線方向)的易用性，而且能夠通過因在橫向上擴(kuò)展的可通信范圍而緩和與目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)精確性來實(shí)現(xiàn)方便的鄰近無線傳送。根據(jù)本發(fā)明，通過與用于遙遠(yuǎn)地點(diǎn)的天線的結(jié)合，用于鄰近地點(diǎn)的高頻耦合器的可通信范圍在橫向上被擴(kuò)展，因此，例如當(dāng)其中內(nèi)建了高頻耦合器的信息設(shè)備彼此相向時(shí)， 即使用戶不精確地使目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)記彼此靠近，也可以執(zhí)行穩(wěn)定的通信。根據(jù)本發(fā)明，雖然信號(hào)在從高頻耦合器輻射的感應(yīng)電場(chǎng)的范圍和輻射電磁場(chǎng)的范圍彼此重疊的區(qū)域中混合，但是由于每個(gè)路徑的信號(hào)的總相位長(zhǎng)度被調(diào)整，所以不存在信號(hào)由于彼此之間的干擾而抵消的情況。根據(jù)本發(fā)明，由于開關(guān)分集是通過連接到高頻耦合器和天線中具有較好傳送狀態(tài)的那一個(gè)來執(zhí)行的，因此信號(hào)從高頻耦合器或天線被輻射。因此，信號(hào)不彼此混合并且干擾可以被避免。根據(jù)本發(fā)明，天線可由支撐耦合電極并具有用于輻射橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)的長(zhǎng)度的金屬線形成。因此，單個(gè)高頻耦合器已結(jié)合了輻射縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)和對(duì)輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)進(jìn)行輻射的功能，并且因此，用于遙遠(yuǎn)地點(diǎn)的天線和用于鄰近地點(diǎn)的高頻耦合器可被集成在單個(gè)模塊中。根據(jù)本發(fā)明，由于被安裝在由耦合電極輻射的感應(yīng)電場(chǎng)的方向上的金屬片作為天線來工作，因此用于遙遠(yuǎn)地點(diǎn)的天線和用于鄰近地點(diǎn)的高頻耦合器可以被集成在單個(gè)模塊中。可以通過接收從耦合電極輻射的感應(yīng)電場(chǎng)并對(duì)電波進(jìn)行再輻射來增大耦合強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，由于金屬片具有導(dǎo)致諧振的尺寸，因此金屬片本身可以作為天線的諧振元件來單獨(dú)工作(諧振)。根據(jù)本發(fā)明，由于從耦合電極輻射的強(qiáng)感應(yīng)電場(chǎng)到達(dá)金屬片諧振時(shí)的電壓幅度變?yōu)樽畲蟮牟糠?，因此可以在金屬片?nèi)部感應(yīng)出電流。本發(fā)明的其他目的、特征或優(yōu)點(diǎn)將通過基于本發(fā)明實(shí)施例或附圖的更詳細(xì)的說明而變得明顯。


圖1是示出借助弱UWB通信方法的鄰近無線傳送系統(tǒng)的配置的示意圖；圖2是示出分別被布置在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)中的高頻耦合器的基本配置的示圖；圖3是示出其中圖2所示的高頻耦合器被安裝的示例的示圖；圖4是示出微偶極子的電場(chǎng)的示圖；圖5是示出將圖4所示的電場(chǎng)映射到耦合電極上的示圖；圖6是示出電容加載天線(capacity loaded antenna)的配置示例的示圖；圖7是示出其中分布常數(shù)電路(distributed constant circuit)被用在諧振單元中的高頻耦合器的配置示例的示圖8是示出其中駐波在圖7所示的高頻耦合器中的分支(stub)上生成的狀態(tài)的示圖；圖9是示出其中用戶令設(shè)備彼此靠近以對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的狀態(tài)的示圖；圖10是示出其中設(shè)備的目標(biāo)點(diǎn)未充分地彼此靠近的狀態(tài)的示圖；圖11是示出其中設(shè)備的目標(biāo)點(diǎn)未充分地彼此靠近的狀態(tài)的示圖；圖12是示出適于用戶調(diào)整與目標(biāo)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的位置的可通信范圍的示圖；圖13是示出從耦合電極生成的感應(yīng)電場(chǎng)的范圍的示圖；圖14是示出從天線生成的輻射電磁場(chǎng)的范圍的示圖；圖15是示出通過組合高頻耦合器和天線而形成的通信設(shè)備的配置示例的示圖；圖16是示出其中信號(hào)的總長(zhǎng)度被調(diào)整以使得用于從高頻耦合器輻射的信號(hào)的路徑和用于從天線輻射的信號(hào)的路徑同相的通信設(shè)備的配置示例的示圖；圖17是示出其中高頻耦合器和天線使用RF開關(guān)構(gòu)成開關(guān)分集的通信設(shè)備的配置示例的示圖；圖18是示出其中感應(yīng)電場(chǎng)的信號(hào)在前側(cè)方向上被從高頻耦合器的耦合電極輻射并且輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)在橫向上被從支撐耦合電極的金屬線輻射的狀態(tài)的示圖；以及圖19是示出其中作為天線的輻射元件來工作的金屬片被安裝在耦合電極的前方的通信設(shè)備的配置示例的示圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示意性地示出借助使用了電場(chǎng)耦合作用的弱UWB通信方法的鄰近無線傳送系統(tǒng)的配置。在圖中，分別被包含在發(fā)送機(jī)10和接收機(jī)20中用于發(fā)送和接收的耦合電極14 和M被布置成以例如大約3厘米(或者大約所使用的頻帶中的波長(zhǎng)的一半)的間隙彼此相向并且實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)耦合。如果接收到來自高層應(yīng)用的傳送請(qǐng)求，則發(fā)送側(cè)的發(fā)送電路單元 11基于所發(fā)送的數(shù)據(jù)生成諸如UWB信號(hào)之類的高頻發(fā)送信號(hào)，并且所生成的信號(hào)被從發(fā)送電極14傳播到接收電極M作為電場(chǎng)信號(hào)。接收機(jī)20的接收電路單元21解調(diào)并解碼接收到的高頻電場(chǎng)信號(hào)并將再生的數(shù)據(jù)發(fā)送到高層應(yīng)用。如果UWB被用于鄰近無線傳送，則可以實(shí)現(xiàn)約IOOMbps的超高速數(shù)據(jù)傳送。另夕卜， 在鄰近無線傳送中，如稍后所述，不是輻射電場(chǎng)而是靜電場(chǎng)或感應(yīng)電場(chǎng)耦合作用被使用。由于場(chǎng)強(qiáng)與距離的立方或平方成反比，因此離無線設(shè)備3米距離內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)被限制在預(yù)定水平或更低，從而鄰近無線傳送系統(tǒng)可以執(zhí)行不必進(jìn)行無線電臺(tái)站的許可的弱無線通信。因此， 鄰近無線傳送系統(tǒng)可以以低成本來配置。另外，由于鄰近無線傳送中數(shù)據(jù)通信是通過電場(chǎng)耦合方法來進(jìn)行的，因此優(yōu)點(diǎn)在于來自外圍反射物體的反射波的數(shù)目小，從而來自干擾的影響很少，并且不必考慮傳送路徑上黑客的防止或機(jī)密性的確保。在無線通信中，傳播損失與相對(duì)于波長(zhǎng)的傳播距離成比例地增長(zhǎng)。在使用像UWB 信號(hào)之類的高頻寬帶信號(hào)的鄰近無線傳送時(shí)，約3厘米的通信距離對(duì)應(yīng)于半個(gè)波長(zhǎng)。換言之，即使通信距離近，通信距離也不可以被忽視，并且有必要將傳播損失抑制在足夠低的程度。具體地，特征阻抗問題在高頻電路中比在低頻電路中更嚴(yán)重，因此發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的電極之間的耦合點(diǎn)中的阻抗不匹配的影響被突顯。
例如，在圖1所示的鄰近無線傳送系統(tǒng)中，即使當(dāng)將發(fā)送電路單元11連接到發(fā)送電極14的用于高頻電場(chǎng)信號(hào)的傳送路徑是具有與例如50歐姆相匹配的阻抗的同軸線纜時(shí)，如果發(fā)送電極14和接收電極M之間的耦合部分中的阻抗不匹配，則電場(chǎng)信號(hào)也被反射并且傳播損失由此出現(xiàn)。因此，通信效率降低。因此，如圖2所示，分別被包含在發(fā)送機(jī)10和接收機(jī)20中的高頻耦合器經(jīng)由分別包含盤狀電極14和24、串行感應(yīng)器12和22以及并行感應(yīng)器13和23的諧振單元連接到高頻信號(hào)傳送路徑。這里描述的高頻信號(hào)傳送路徑可包括同軸線纜、微帶線、共面線等等。如果高頻耦合器被布置成彼此相向，則耦合部分在以準(zhǔn)靜電場(chǎng)為主導(dǎo)的非常鄰近的距離處作為帶通濾波器來工作并因此能夠發(fā)送高頻信號(hào)。另外，即使在以感應(yīng)電場(chǎng)為主導(dǎo)并且相對(duì)于波長(zhǎng)不可以被忽視的距離處，高頻信號(hào)也可以經(jīng)由從由分別在耦合電極和地中收集的電荷和鏡像電荷形成的微偶極子(稍后描述)生成的感應(yīng)電場(chǎng)在兩個(gè)高頻耦合器之間被有效地傳送。這里，在發(fā)送機(jī)10和接收機(jī)20之間，即在耦合部分中，如果目的僅是拾取阻抗匹配并抑制反射波，則即使使用其中盤狀電極14和M以及串行感應(yīng)器12和22在針對(duì)每個(gè)耦合器的高頻信號(hào)傳送路徑上串聯(lián)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，也可以進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得耦合部分中的阻抗連續(xù)。然而，耦合部分前后的特征阻抗沒有變化，因此電流大小不改變。相比之下，并行感應(yīng)器13和23的安裝使得更大的電荷被發(fā)送到耦合電極14并且強(qiáng)電場(chǎng)耦合作用在耦合電極 14和M之間生成。當(dāng)大電場(chǎng)在耦合電極14表面附近被感應(yīng)出時(shí)，所生成的電場(chǎng)是在行進(jìn)方向(微偶極子的方向稍后描述)上振蕩的縱波電場(chǎng)信號(hào)并從耦合電極14的表面?zhèn)鞑ァ?由于該電場(chǎng)波，即使當(dāng)耦合電極14和M之間的距離(相位長(zhǎng)度)相對(duì)大時(shí)，電場(chǎng)信號(hào)也可傳播。作為以上描述的總結(jié)，在借助弱UWB通信方法的鄰近無線傳送系統(tǒng)中，高頻耦合器所具有的條件如下。(1)存在面向地的、要通過電場(chǎng)耦合的、以相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)可以被忽視的高度彼此間隔開的耦合電極。(2)存在用于通過較強(qiáng)的電場(chǎng)來耦合的諧振單元。(3)在通信所使用的頻帶中，當(dāng)耦合電極被布置成彼此相向時(shí)，分支的長(zhǎng)度或電容器的常數(shù)由串行和并行的感應(yīng)器和耦合電極設(shè)置以便拾取阻抗匹配。如果補(bǔ)足上述條件(1)，則從高頻耦合器的地到耦合電極的高度被設(shè)計(jì)成波長(zhǎng)的二十分之一或更少。隨著耦合電極的高度增加，即連接耦合電極和諧振單元的金屬線加長(zhǎng)， 水平方向上從金屬線輻射的電波增加。在圖1所示的鄰近無線傳送系統(tǒng)中，如果發(fā)送機(jī)10和接收機(jī)20的耦合電極14和 24以適當(dāng)?shù)木嚯x彼此相向，則兩個(gè)高頻耦合器作為允許希望的高頻帶中的電場(chǎng)信號(hào)通過的帶通濾波器來工作，單個(gè)高頻耦合器作為放大電流的阻抗轉(zhuǎn)換電路來工作，并且具有大幅度的電流流向耦合電極。另一方面，當(dāng)高頻耦合器獨(dú)立地位于自由空間中時(shí)，由于高頻耦合器的輸入阻抗不匹配高頻信號(hào)傳送路徑的特征阻抗，因此進(jìn)入高頻信號(hào)傳送路徑的信號(hào)在高頻耦合器內(nèi)部被反射并且不被輻射到外部，因此對(duì)其附近存在的其他通信系統(tǒng)沒有影響。也就是說，與現(xiàn)有技術(shù)中的天線不同，當(dāng)通信伙伴不存在時(shí)，發(fā)送側(cè)不釋放電波，并且僅當(dāng)通信伙伴靠近發(fā)送側(cè)時(shí)，阻抗匹配才取得，從而發(fā)送高頻電場(chǎng)信號(hào)。
圖3示出其中圖2所示的高頻耦合器被安裝的示例。發(fā)送機(jī)10和接收機(jī)20的任何高頻耦合器可以通過相同的方式來配置。在同一附圖中，耦合電極14被安裝在由絕緣體構(gòu)成的間隔物(spacer) 15上并且經(jīng)由穿透間隔物15的通孔16被電連接到印刷板17上的高頻信號(hào)傳送路徑。在同一附圖中，間隔物15大致為柱形，并且耦合電極14大致為圓形， 但是這些不限于擁有特定的形狀。例如，在通孔16以希望的高度在絕緣體中形成之后，通孔16被填充導(dǎo)體，并且將成為耦合電極14的導(dǎo)體圖案通過例如電鍍技術(shù)被布置在絕緣體的上端面。作為高頻信號(hào)傳送路徑的導(dǎo)線圖案形成在印刷板17上。間隔物15通過回流焊接等被安裝在印刷板17 上，從而高頻耦合器能夠被制造。從含有印刷板17的電路的表面(或地)到耦合電極14 的高度、即通孔16的長(zhǎng)度根據(jù)所使用的波長(zhǎng)被適當(dāng)調(diào)整，從而通孔16具有電感并因此能夠代替圖2所示的串行感應(yīng)器12。另外，高頻信號(hào)傳送路徑經(jīng)由片狀并行感應(yīng)器13被連接到地18。這里，從發(fā)送器10那一側(cè)的耦合電極14生成的電磁場(chǎng)將被觀測(cè)。如圖1和2所示，連接到高頻信號(hào)傳送路徑的一端的、其中流入了從發(fā)送電路單元 11輸出的高頻信號(hào)的耦合電極14在其中積累電荷。此時(shí)，通過由串行感應(yīng)器12和并行感應(yīng)器13構(gòu)成的諧振單元中的諧振作用，經(jīng)由傳送路徑流入耦合電極14的電流被放大并且更大的電荷被積累。地18被布置成以相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)能夠被忽視的高度為間隔面向耦合電極14。如上所述，如果電荷在耦合電極14中積累，則鏡像電荷在地18中積累。如果點(diǎn)電荷Q被放置在平面導(dǎo)體之外，則如本領(lǐng)域所公知地，鏡像電荷-Q (虛擬地代替面電荷分布)被布置在平面導(dǎo)體之內(nèi)，如 Tadashi Mizoguchi 所著“Electromagnetics” (SH0KAB0 PUBLISHINGCo.，Ltd.第 54-57 頁)中公開的那樣。如上所述，作為點(diǎn)電荷Q和鏡像電荷-Q被積累的結(jié)果，由將在耦合電極14中積累的電荷的中心連接到在地18中積累的鏡像電荷的中心的線段形成的微偶極子被形成。嚴(yán)格來講，電荷Q和鏡像電荷-Q具有體積，并且微偶極子被形成以便將電荷的中心連接到鏡像電荷的中心。這里描述的“微偶極子”意味著“電偶極子的電荷之間的距離非常短”。例如，“微偶極子”也在 Yasuto Mushiake 所著的 “Antenna and electric wave propagation" (CORONA PUBLISHING Co.，Ltd.第 16-18 頁)中被公開。此外，微偶極子生成電場(chǎng)的橫波分量E θ、電場(chǎng)的縱波分量&和微偶極子周圍的磁場(chǎng)H41。圖4示出由微偶極子生成的電場(chǎng)。另外，圖5示出其中電場(chǎng)被映射到耦合電極上的狀態(tài)。如圖所示，電場(chǎng)的橫波分量E0在與傳播方向垂直的方向上振蕩，并且電場(chǎng)的縱波分量&在與傳播方向平行的方向上振蕩。磁場(chǎng)H41在微偶極子周圍生成。以下公式(1)到 (3)指示由微偶極子生成的電磁場(chǎng)。在相同的公式中，與距離R的立方成反比的分量指示靜電磁場(chǎng)，與距離R的平方成反比的分量指示感應(yīng)電磁場(chǎng)，并且與距離R成反比的分量指示輻射電磁場(chǎng)。
廠 pe-jkR ( 1 jk k2^ .,
Ee= ^--τ + 1 ——sin...(Λ
θ 4πε [r3 R2 R J⑴
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權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備，包括通信電路單元，所述通信電路單元處理用于傳送數(shù)據(jù)的高頻信號(hào)； 高頻信號(hào)傳送路徑，所述高頻信號(hào)傳送路徑連接到所述通信電路單元； 高頻耦合器，所述高頻耦合器接收高頻信號(hào)并輻射縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)；以及天線，所述天線接收高頻信號(hào)并輻射橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中所述高頻耦合器包括 耦合電極，所述耦合電極連接到所述傳送路徑的一端并積累電荷； 地，所述地被布置成面向所述耦合電極并積累所述電荷的鏡像電荷；諧振單元，所述諧振單元通過在當(dāng)高頻信號(hào)被供應(yīng)時(shí)生成的駐波的電壓幅度變大的部分處安裝所述耦合電極來增大流入所述耦合電極的電流；以及支撐單元，所述支撐單元由在所述耦合電極的近似中心位置處連接到所述諧振單元的金屬線構(gòu)成，其中由將所述耦合電極中積累的電荷的中心連接到所述地中積累的鏡像電荷的中心的線段形成的微偶極子被形成，并且其中，所述縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)被朝著通信伙伴側(cè)的高頻耦合器來輸出，其中所述通信伙伴側(cè)的高頻耦合器被布置成面向所述耦合電極以便在所述微偶極子的方向上形成的角度θ變成幾乎零度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中所述高頻耦合器主要在所述耦合電極的前側(cè)方向上輻射所述縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)，并且所述天線被布置成使得所述橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)在橫向上擴(kuò)展所述高頻耦合器的可通信范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中在所述傳送路徑中，每個(gè)路徑的信號(hào)的總相位長(zhǎng)度被調(diào)整以使得用于從所述高頻耦合器輻射的所述縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)的路徑和用于從所述天線輻射的橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)的路徑同相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，還包括開關(guān)，所述開關(guān)選擇性地將用于所述高頻信號(hào)的傳送路徑連接到所述高頻耦合器或所述天線，其中開關(guān)分集是通過連接到所述高頻耦合器或所述天線中具有較好的傳送狀態(tài)的那一個(gè)來執(zhí)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中所述天線是由具有用于對(duì)所述輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)進(jìn)行輻射的長(zhǎng)度的支撐單元的金屬線形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中所述天線是由安裝在由所述耦合電極輻射的感應(yīng)電場(chǎng)的方向上的金屬片形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信設(shè)備，其中所述金屬片被形成以具有長(zhǎng)度為半個(gè)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)的半整數(shù)倍的線狀，并且其本身作為天線獨(dú)立地諧振。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信設(shè)備，其中所述金屬片被形成以具有長(zhǎng)度為一個(gè)波長(zhǎng)或整數(shù)倍波長(zhǎng)的環(huán)狀，并且其本身作為天線獨(dú)立地諧振。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信設(shè)備，其中所述金屬片被安裝在如下地點(diǎn)，在所述地點(diǎn)，從所述耦合電極輻射的強(qiáng)感應(yīng)電場(chǎng)到達(dá)金屬片諧振時(shí)的電壓幅度變成最大的部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了通信設(shè)備。該通信設(shè)備包括通信電路單元，所述通信電路單元處理用于傳送數(shù)據(jù)的高頻信號(hào)；高頻信號(hào)傳送路徑，所述高頻信號(hào)傳送路徑連接到所述通信電路單元；高頻耦合器，所述高頻耦合器接收高頻信號(hào)并輻射縱波的感應(yīng)電場(chǎng)信號(hào)；以及天線，所述天線接收高頻信號(hào)并輻射橫波的輻射電磁場(chǎng)或電波信號(hào)。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK102195688SQ201110062410
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
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