專利名稱：通信裝置和通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及通過使用微弱UWB信號的近程無線傳送來進(jìn)行通信的通信裝置和通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及通過與利用電磁感應(yīng)、磁場共振等的非接觸供電組合的近程無線傳送來進(jìn)行通信的通信裝置和通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
適用于高速通信的非接觸通信技術(shù)的示例包括近程無線傳送技術(shù)“ TransferJet，，(商標(biāo))(例如，見 www. transfer jet. org/ ja/ index, html (2011 年 6 月 23日))。近程無線傳送技術(shù)基本上使用通過感應(yīng)電場的耦合作用來傳送信號的方案。使用近程無線傳送技術(shù)的通信裝置包括處理高頻信號的通信電路單元、設(shè)置成與接地部分隔給定·高度的耦合電極和向耦合電極有效地供給高頻信號的共振單元。在本說明書中，將耦合電極或者包括耦合電極和共振單元的單元稱為“高頻耦合器”或者“耦合器”。作為近程無線傳送技術(shù)的特性之一，使用微弱的超寬帶(UWB)信號實(shí)現(xiàn)了約IOOMbps的高速數(shù)據(jù)傳送。此外，作為近程無線傳送技術(shù)的另一特性，發(fā)送電力低。因此，由于在距離無線設(shè)備3米位置處電場強(qiáng)度(無線電波強(qiáng)度)小于或等于預(yù)定水平，即，在位于無線設(shè)備附近的另一無線系統(tǒng)中，電場強(qiáng)度在無線電信號中微弱到噪音水平的程度，用戶能夠在不用獲取許可的情況下使用該微弱的無線電信號(例如，見Japanese RadioLaw Enforcement regulations(Radio Administrative Committee Rule No. 14 in 1950)Article 6. I. 1，日語為日本電波法施行規(guī)則(昭和二十五年電波監(jiān)理委員會規(guī)則第十四號)第六條第一項(xiàng)第一號)O例如，已提出了耦合電極和包括用作共振單元的短截線的接地部由金屬板形成、并且進(jìn)行近程無線傳送的通信裝置(例如，見日本未審查專利申請2008-154267號公報，圖4)。此外，還提出了耦合電極由帶狀導(dǎo)體形成并且金屬的體積被縮小的電場耦合器和通信裝置(例如，日本專利No. 4650536，圖5)。還提出了使近程無線傳送技術(shù)與作為代表示例的例如近場通信(NFC)等電磁感應(yīng)類型非接觸通信組合的復(fù)合通信裝置(例如，日本未審查專利申請2010-213197號公報)。在該復(fù)合通信裝置中，高頻耦合器的耦合電極形成在用于電磁感應(yīng)類型非接觸通信的天線線圈的附近。與數(shù)據(jù)傳送相關(guān)聯(lián)的身份驗(yàn)證或者收費(fèi)處理經(jīng)由電磁感應(yīng)類型非接觸通信來進(jìn)行，并且大容量數(shù)據(jù)經(jīng)由近程無線傳送來傳送，使得能夠通過用戶的單次操作完成通信動作，并且是以與現(xiàn)有技術(shù)的身份驗(yàn)證和收費(fèi)處理的時間相同的訪問時間的感覺來完成的。此外，以非接觸方式來供給電力而不是數(shù)據(jù)的非接觸供電是已知的。通常，在電力接收裝置和電力供給裝置中均設(shè)置線圈，并且通過電磁感應(yīng)、磁場共振等來進(jìn)行非接觸供電。在這種非接觸供電中，穿過線圈的磁通與裝置內(nèi)的例如基板等金屬聯(lián)鎖(interlinked)，從而可能出現(xiàn)在通信裝置中由于因電磁感應(yīng)發(fā)生的渦電流而發(fā)熱的問題。因此，通過磁性片遮擋磁通從而防止由電磁感應(yīng)引發(fā)渦電流的方法已被使用(例如，見國際公開 W02007/080820)。圖9A是示出了從上表面觀察時的設(shè)置在磁性片上的線圈(用于電力供給或者電力接收)的構(gòu)造的圖。圖9B是示出了圖9A所示的非接觸供電單元的截面構(gòu)造的圖。雖然圖中未示出，但是裝置內(nèi)的例如基板等金屬位于磁性片下方。由于線圈生成的磁通被磁性片遮擋，所以磁通不會到達(dá)裝置內(nèi)的例如基板等金屬。因此，不會由于裝置內(nèi)的渦電流而發(fā)熱。以下，將分析近程無線傳送與通過電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)的非接觸供電組合而不是與電磁感應(yīng)類型的非接觸通信組合的復(fù)合通信裝置。由于復(fù)合通信裝置能夠在不使用線纜的情況下進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送，因此對用戶的便利性得到提高。高頻耦合器的耦合電極是由金屬形成的。因此，當(dāng)高頻耦合器被設(shè)置在用于電力供給或者電力接收的線圈的附近時，穿過線圈的磁通與例如接地部等金屬部分聯(lián)鎖，從而由于因電磁感應(yīng)發(fā)生的渦電流而發(fā)熱。此外，當(dāng)高頻耦合器設(shè)置在磁性片下方以遮擋磁通時，近程無線傳送的高頻波信號一起被遮擋，從而惡化通信性能。因此，耦合電極和非接觸供電線圈的配置是技術(shù)課題。 當(dāng)耦合電極設(shè)置成接近非接觸供電線圈時，存在的一個優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送和非接觸供電的接觸點(diǎn)變成單一的。圖IOA是示出了從上表面觀察時的設(shè)置在線圈(用于電力供給或者電力接收)的中心部分附近的高頻耦合器的圖。圖IOB是示出了線圈和高頻耦合器的截面構(gòu)造的圖。在圖示示例中，高頻耦合器與線圈一起設(shè)置在磁性片上。雖然圖中未示出，但是裝置內(nèi)的例如基板等金屬位于磁性片下方。由于線圈生成的磁通被磁性片遮擋，所以磁通不會到達(dá)磁性片下方的裝置內(nèi)部。然而，顯然的是由于電磁感應(yīng)而生成了渦電流，從而由于穿過線圈的磁通與高頻耦合器中的例如接地部等金屬部分聯(lián)鎖而生成熱。另一方面，可以考慮將高頻耦合器設(shè)置成與用于電力供給或者電力接收的線圈分開，以避免來自用于電力供給或者電力接收的線圈的磁通的影響。圖IlA是示出了通信裝置中線圈(用于電力供給或者電力接收)和高頻耦合器形成為彼此分開的圖。在該情況下，為了通過用戶的單次操作同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送，發(fā)送器和接收器必須設(shè)計(jì)和制造成使得非接觸供電單元與高頻耦合器之間的間隔對齊。因此，非接觸供電單元和高頻耦合器不能同時面對彼此。此外，關(guān)于發(fā)送器和接收器的接觸點(diǎn)，非接觸供電單元和高頻耦合器必須設(shè)置成彼此面對，因此用戶的操作是麻煩的。圖IlB是示出了非接觸供電單元和高頻耦合器在發(fā)送器和接收器之間同時彼此面對以同時進(jìn)行電力供給和數(shù)據(jù)傳送的圖。圖12是示出了非接觸供電單元和高頻耦合器在發(fā)送器與接收器之間未同時彼此面對的圖，因?yàn)榉墙佑|供電單元和高頻耦合器之間的間隔未在發(fā)送器與接收器之間對齊。當(dāng)非接觸供電單元和高頻耦合器之間的間隔未對齊時，接觸點(diǎn)在電力供給時和數(shù)據(jù)傳送時彼此不重合。也就是說，當(dāng)發(fā)送器和接收器彼此接近時，非接觸供電單元和高頻耦合器不能同時彼此面對，因此不能經(jīng)由用戶的單次操作同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送。例如，用戶有必要進(jìn)行確定用于通信的位置的操作來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，然后將位置改變成用于電力供給的最佳位置來進(jìn)行電力供給。

發(fā)明內(nèi)容
希望的是提供一種優(yōu)異的通信裝置和通信系統(tǒng)，其能夠?qū)⑹褂秒姶鸥袘?yīng)的非接觸供電與使用近程無線傳送的通信組合起來，在不使用線纜的情況下同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送。本技術(shù)是鑒于以上情形做出的，其第一方面提供了一種通信裝置，其包括包括有開口的磁性片；設(shè)置在所述磁性片上的非接觸供電線圈；高頻耦合器，包括耦合電極、接地部和構(gòu)造成增大流入所述耦合電極中的電流量的共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上；和處理由所述耦合電極收發(fā)的高頻信號的通信電路單
J Li ο本技術(shù)的第二方面提供了根據(jù)第一方面的通信裝置，其中，形成有由連接蓄積在所述耦合電極中的電荷的中心與蓄積在所述接地部中的鏡像電荷的中心的線段構(gòu)成的微小偶極子，并且所述高頻信號被傳送至通信伙伴，所述通信伙伴設(shè)置成面對所述通信裝置，以使所述通信伙伴與所述微小偶極子的方向之間形成的角度Θ大致為O度。
本技術(shù)的第三方面提供了根據(jù)第一方面的通信裝置，其中，所述磁性片在所述非接觸供電線圈的中心部分附近包括所述開口，所述耦合電極設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且所述接地部和所述共振單元隱藏在所述磁性片下方。本技術(shù)的第四方面提供了根據(jù)第一方面的通信裝置，其中，所述高頻耦合器包括基板、形成為所述基板上的導(dǎo)體圖案的所述接地部、從所述接地部起以預(yù)定高度保持在所述基板上的所述耦合電極和設(shè)置在所述基板上的所述共振單元，所述磁性片在所述非接觸供電線圈的中心部分附近包括所述開口，所述耦合電極設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)偵牝并且經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且包括有所述接地部和所述共振單元的所述基板隱藏在所述磁性片下方。本技術(shù)的第五方面提供了根據(jù)第一方面的通信裝置，其中，所述耦合電極由呈帶狀以縮小體積的導(dǎo)體形成。本技術(shù)的第六方面提供了根據(jù)第三方面的通信裝置，進(jìn)一步包括構(gòu)造成安裝將所述耦合電極連接至所述通信電路單元的信號線電纜的連接器。本技術(shù)的第七方面提供了根據(jù)第六方面的通信裝置，其中，所述連接器設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且與所述耦合電極一起經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且安裝在所述連接器上的所述信號線電纜橫越所述非接觸供電線圈的上表面，從而連接至所述通信電路單元。 本技術(shù)的第八方面提供了根據(jù)第六方面的通信裝置，其中，所述連接器設(shè)置在所述非接觸供電線圈的外側(cè)，并且安裝在所述連接器上的所述信號線電纜在不橫越所述非接觸供電線圈的上表面的情況下，連接至所述通信電路單元。本技術(shù)的第九方面提供了根據(jù)第六方面的通信裝置，其中，所述連接器設(shè)置在所述磁性片下方，并且安裝在所述連接器上的所述信號線電纜在不橫越所述非接觸供電線圈的上表面的情況下，連接至所述通信電路單元。本技術(shù)的第十方面提供了根據(jù)第四方面的通信裝置，其中，所述通信電路單元安裝在所述基板上，并且經(jīng)由由形成于所述基板內(nèi)層中的帶狀線形成的信號傳輸線連接至所述稱合電極。本技術(shù)的第十一方面提供了根據(jù)第四方面的通信裝置，其中，所述通信電路單元安裝在所述基板上，并且經(jīng)由由形成于所述基板的表面中的微型帶狀線形成的信號傳輸線連接至所述耦合電極。本技術(shù)的第十二方面提供了一種通信系統(tǒng)，其設(shè)置有多個通信裝置，每個通信裝置包括非接觸供電線圈；磁性片，設(shè)置在所述非接觸供電線圈下方，并且包括位于所述非接觸供電線圈的中心部分附近的開口 ；和高頻耦合器，構(gòu)造成包括耦合電極、接地部和共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上。這里，“系統(tǒng)”是指多個裝置(或者實(shí)現(xiàn)特定功能的功能模塊)的邏輯集合，與這些裝置或者功能模塊是否設(shè)置在單個殼體中無關(guān)。根據(jù)本技術(shù)的上述實(shí)施例，能夠提供一種優(yōu)異的通信裝置和通信系統(tǒng)，其能夠?qū)⑹褂秒姶鸥袘?yīng)的非接觸供電與使用近程無線傳送的通信組合起來，在不使用線纜的情況下同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送。根據(jù)本技術(shù)的上述實(shí)施例，耦合電極和供電線圈設(shè)置成使得耦合電極和供電線圈 的中心在組合有非接觸供電和近程無線傳送的復(fù)合通信裝置中幾乎是相同的。因此，接觸 點(diǎn)在供電時和數(shù)據(jù)傳送時彼此重合。因此，當(dāng)耦合電極和電力接收線圈具有相同配置的對立通信裝置彼此接近以同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送時，通信裝置之間的配置自由度得到提聞。根據(jù)本技術(shù)的上述實(shí)施例，耦合電極和用于電力供給或者電力接收的線圈的中心在通信裝置中幾乎是相同的。因此，由于非接觸供電單元能夠與高頻耦合器一體化以使通信裝置小型化，所以向信息裝置的配備效率(空間效率)得到提高。本技術(shù)的實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從下述附圖和實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得清楚明了。


圖IA是示出了從上表面觀察時的根據(jù)本技術(shù)的一個實(shí)施例的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的構(gòu)造的圖；圖IB是示出了圖IA所示復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖；圖2是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極的透視圖；圖3A-3C是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極100的圖；圖4是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的展開的耦合電極100的圖；圖5是示出了耦合電極和線圈具有相同配置的發(fā)送器和接收器彼此接近而不受旋轉(zhuǎn)位置的制約的圖；圖6A是示出了從上表面觀察時的根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的構(gòu)造的圖；圖6B是示出了圖6A所示復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖；圖7A是示出了從上表面觀察時的根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的構(gòu)造的圖；圖7B是示出了圖7A所示復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖；圖8A是示出了從上表面觀察時的根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施例的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的構(gòu)造的圖SB是示出了圖8A所示復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖；圖9A是示出了從上表面觀察時的設(shè)置在磁性片上的線圈(用于電力供給或者電力接收)的構(gòu)造的圖；圖9B是示出了圖9A所示的非接觸供電單元的截面構(gòu)造的圖；圖IOA是示出了從上表面觀察時的設(shè)置在線圈(用于電力供給或者電力接收)的中心部分附近的高頻耦合器的圖；圖IOB是示出了圖IOA所示的非接觸供電單元的截面構(gòu)造的圖；圖IlA是示出了通信裝置中線圈(用于電力供給或者電力接收)和高頻耦合器形成為彼此分開的圖；圖IlB是示出了非接觸供電單元和高頻耦合器在發(fā)送器和接收器之間同時彼此 面對以同時進(jìn)行電力供給和數(shù)據(jù)傳送的圖；圖12是示出了非接觸供電單元和高頻耦合器在發(fā)送器與接收器之間不同時彼此面對的示例的圖；圖13是示意性地示出了在近程無線傳送中使用的高頻耦合器的基本構(gòu)造的圖；而圖14是示出了由微小偶極子生成的電場的圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參考附圖來詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。請注意，在本說明書和附圖中，以相同附圖標(biāo)記來表示功能和結(jié)構(gòu)大致相同的結(jié)構(gòu)元件，并且省略了對這些結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)描述。復(fù)合通信裝置，在其中組合有使用電磁感應(yīng)的非接觸供電和使用近程(proximity)無線傳送的通信，能夠在不使用線纜的情況下同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送。非接觸供電是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的技術(shù)(例如，見國際公開W02007/080820)。近程無線傳送技術(shù)的原理將被描述。在近程無線傳送中，作為天線元件使用的是圖13所示的高頻耦合器。高頻耦合器1300包括板狀耦合電極1301和包括串聯(lián)感應(yīng)器1302和并聯(lián)感應(yīng)器1303的共振單元。高頻耦合器1300經(jīng)由高頻信號傳輸線1305連接至通信電路單元1306。高頻通信信號流入耦合電極1301中，從而在耦合電極1301中蓄積電荷。這時，經(jīng)由傳輸線流入耦合電極1301中的電流通過包括串聯(lián)感應(yīng)器1302和并聯(lián)感應(yīng)器1303的共振單元的共振作用得到放大，因此能夠蓄積較大的電荷。此外，當(dāng)電荷Q能夠存儲在耦合電極1301中時，鏡像電荷-Q能夠存儲在接地部1304中。這里，當(dāng)點(diǎn)電荷Q存在于平面導(dǎo)體外時，鏡像電荷_Q(其是置換表面電荷分布的假想電荷)存在于平面導(dǎo)體內(nèi)，這在例如Tadashi Mizoguchi (溝口正)著的“Electromagnetics (電磁気學(xué))”(第94-57頁，由Shokabo Pub.有限公司出版)中有描述，并且是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。在圖13中，接地部1304相當(dāng)于平面導(dǎo)體，而蓄積在耦合電極1301中的電荷相當(dāng)于存在于平面導(dǎo)體外的點(diǎn)電荷Q。理論上，平面導(dǎo)體是無限大的。然而，實(shí)際上，雖然平面不是無限大的，但是點(diǎn)電荷Q與導(dǎo)體表面的端部之間的距離可以充分大于點(diǎn)電荷Q與導(dǎo)體表面之間的(最短)距離。
作為點(diǎn)電荷Q和鏡像電荷-Q的蓄積的結(jié)果，通過連接蓄積在耦合電極1301中的電荷Q的中心與蓄積在接地部1304中的鏡像電荷-Q的中心的線段形成微小偶極子(確切地說，電荷Q和鏡像電荷-Q具有體積，而微小偶極子形成為連接電荷Q與鏡像電荷-Q的中心)。這里，“微小偶極子”意味著“電偶極子的電荷之間的距離非常短”。例如，“微小偶極子”在例如 Yasuto Mushiake (蟲明康人)著的“Antenna and Radio Wave Propagation ( 7
f .電波伝搬)”(16-18頁，Corona Pub.有限公司出版)中有描述。此外，通過微小偶極子生成電場的橫波分量Ee、電場的縱波分量Ek和微小偶極子周圍的磁場Htctj圖14是示出了由微小偶極子生成的電場的圖。如圖14所示，電場的橫波分量Ee在垂直于傳播方向的方向上振動，而電場的縱波分量Ek在平行于傳播方向的方向上振動。在微小偶極子的周圍生成磁場未示出)。微小偶極子所生成的電磁場由以下方程式(I)至方程式(3)表示。在這些方程式中，與距離R的立方成反比的分量是指靜電磁場，與距離R的平方成反比的分量是指感應(yīng)電磁場，而與距離R成反比的分量是指輻射電磁場。由于感應(yīng)電磁場隨距離衰減相當(dāng)大，所以感應(yīng)電磁場相當(dāng)于“近場”。另一方面，由于輻射電磁場隨
距離衰減很小，所以輻射電磁場相當(dāng)于“遠(yuǎn)場”。
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φ 4π [R2 R J在以上方程式⑴至方程式(3)中，微小偶極子的力矩(moment) 和距離R分別在以下方程式(4)和方程式(5)中定義出。P = Ql…(4)R = ^x2 + V2 + Z2…(5)為了抑制對外圍系統(tǒng)的干擾波，在抑制包括有福射電磁場分量的橫波分量E0的同時使用不包括輻射電磁場分量的縱波分量^被認(rèn)為是優(yōu)選的。這是因?yàn)殡妶龅臋M波分量Ee包括相當(dāng)于遠(yuǎn)場的輻射電磁場，而縱波分量Ek不包括輻射電磁場，這從以上方程式(I)和方程式⑵可知。從以上方程式(2)，能夠明白的是，縱波分量Ek在與微小偶極子的方向形成的角度Θ等于O度時是最大的。因此，要有效地使用縱波分量Ek來進(jìn)行近程無線傳送，優(yōu)選將通信伙伴(partner)的高頻耦合器設(shè)置成面對通信裝置，以使通信伙伴與微小偶極子的方向之間形成的角度Θ變成大致O度，并且能夠發(fā)送高頻電場信號。此外，當(dāng)包括串聯(lián)感應(yīng)器1302和并聯(lián)感應(yīng)器1303的共振單元增大流入耦合電極131中的高頻信號的電流量時，能夠蓄積較大的電荷Q。作為結(jié)果，由于由蓄積在耦合電極1301中的電荷Q和蓄積在接地部1304中的鏡像電荷-Q形成的微小偶極子的力矩P能夠較大，所以能夠在與微小偶極子的方向形成的角度Θ變成大致O度的傳播方向上有效地發(fā)送由縱波分量Ek形成的高頻電場信號。接下來，將描述在其中組合有使用電磁感應(yīng)的非接觸供電和使用近程無線傳送的通信的復(fù)合通信裝置的構(gòu)造。圖IA是示出了從上表面觀察時的根據(jù)本技術(shù)的一個實(shí)施例的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元(transmission and reception unit)的構(gòu)造的圖。圖IB是示出了該收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖。圖IA和IB所示收發(fā)單元與圖IOA和IOB所示收發(fā)單元的相同之處在于，收發(fā)單元包括高頻耦合器11、非接觸供電(電力供給或者電力接收)線圈12和磁性片13，以及高頻耦合器11設(shè)置在線圈12的中心部分附近。雖然圖中未示出，但是在磁性片13下方設(shè)置有例如處于通信裝置內(nèi)的基板等金屬。高頻耦合器11設(shè)置在線圈12的中心部分的附近。然而，高頻耦合器11的構(gòu)造與 圖IOA和IOB所示的不同之處在于，在磁性片13的與線圈12的中心部分相對應(yīng)的部分中形成有開口 13A，并且高頻耦合器11中的包括有耦合電極的分隔物IlA的一部分經(jīng)由開口13A向外部(收發(fā)表面)暴露。要在高頻耦合器11上安裝信號線電纜16，連接器15也在線圈12內(nèi)經(jīng)由開口 13A暴露出來。連接至連接器15的信號線電纜16在圖中橫越(cross)線圈12的上表面，并且信號線電纜16的另一端連接至通信電路單元(未示出)，該通信電路單兀處理由聞頻稱合器11收發(fā)的聞頻 目號。在圖IA和IB所示的構(gòu)造中，高頻耦合器11從形成于磁性片13中的開口 13Α暴露于收發(fā)表面。因此，在近程無線傳送時設(shè)置成彼此相對的發(fā)送器和接收器的高頻耦合器11之間能夠?qū)崿F(xiàn)電場耦合。在圖IA和IB所示的構(gòu)造中，在其上安裝有高頻耦合器11的基板14的大部分被保持成隱藏在磁性片13下方。因此，即使在非接觸供電時從線圈12生成磁通時，磁通也被磁性片13遮擋。因此，磁通不會從高頻耦合器11的接地部或者共振單元(兩者均未示出)到達(dá)基板14的金屬部分的大部分，從而不會由于渦電流而生成熱。如以上參考圖13所描述的，高頻耦合器11包括耦合電極、構(gòu)造成增大流入耦合電極中的電流量的共振單元、和接地部。圖IA和IB所示的高頻耦合器11具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中通過由絕緣體(介電體)形成的分隔物IlA從接地部起以預(yù)定高度保持耦合電極，例如，如日本未審查專利申請2008-154267號公報的圖4所示。接地部形成在形成于基板14中的導(dǎo)電圖案中。此外，共振單元可以是形成在基板14中的導(dǎo)電圖案中的短截線(stub)。這里，耦合電極優(yōu)選由帶狀的體積發(fā)生縮小的導(dǎo)體形成，并且埋設(shè)在由絕緣體形成的分隔物IlA內(nèi)。導(dǎo)體優(yōu)選形成為帶狀，以便金屬部分的體積能夠同樣地縮小，以獲得耦合電極的操作，因此耦合電極幾乎不會受到因非接觸供電時從線圈12生成的磁通產(chǎn)生的渦電流的影響。例如，日本未審查專利申請2009-10111號公報，其已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給了本申請人，公開了這樣一種構(gòu)造，其中耦合電極由線狀導(dǎo)體形成，并且折疊成線圈形狀以大幅縮小耦合電極的尺寸。此外，日本專利No. 4650536公開了一種由帶狀的體積發(fā)生縮小的導(dǎo)體形成的耦合電極。圖2是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極100的透視圖。圖3A是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極100的俯視圖(示出了沿X軸的正方向觀察到的耦合電極的圖)。圖3B是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極100的正視圖(示出了沿z軸的正方向觀察到的耦合電極的圖)。圖3C是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極100的側(cè)視圖。圖4是示出了由帶狀導(dǎo)體形成的展開的耦合電極100的圖。這些圖中示出的耦合電極100被假定為埋設(shè)在由絕緣體形成的分隔物IlA內(nèi)。耦合電極100包括連接至共振單元(未示出)的終端A、短路的終端B、第一帶狀線圈110、第二帶狀線圈120和連接部130。第一帶狀線圈110和第二帶狀線圈120設(shè)置成使得線圈軸線AX1、AX2彼此平行。連接部130將第一帶狀線圈110的一端連接至第二帶狀線圈120的一端。因此，在帶狀線圈100的形成平面(yz平面)上，帶狀線圈100的中心部分O被第一帶狀線圈110、第二帶狀線圈120和連接部130包圍。第一帶狀線圈110、第二帶狀線圈120和連接部130具有預(yù)定的相同寬度，但是部分折疊部等部位除外。所述寬度基于耦合電極100的強(qiáng)度、阻力值等進(jìn)行設(shè)定。第一帶狀線圈110、第二帶狀線圈120和連接部130相對于高頻信號的頻率具有波長的一半的電氣長 度。由于第一帶狀線圈110、第二帶狀線圈120和連接部130具有這種電氣長度，當(dāng)高頻信號經(jīng)由共振單元輸入耦合電極100時，高頻信號在帶狀線圈100中共振。作為結(jié)果，在第一帶狀線圈110和第二帶狀線圈120中生成交變磁通。通過所述交變磁通，在帶狀線圈100的中心部分O處生成沿耦合方向(X軸方向)振動的縱波的電場。第一帶狀線圈110和第二帶狀線圈120的纏繞方向在其間夾有連接部130的狀態(tài)下彼此相反。稱合電極100相對于高頻信號具有波長的一半的電氣長度。稱合電極100的旋轉(zhuǎn)方向在波長的四分之一的位置(中間位置)處逆轉(zhuǎn)。也就是說，第一帶狀線圈110的纏繞方向設(shè)定成這樣一個方向，其中當(dāng)直流電流從終端A向終端B流動時，沿線圈軸線AXl的正方向生成磁通。另一方面，由于第二帶狀線圈120的纏繞方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，第二帶狀線圈120的纏繞方向被設(shè)定成使磁通沿線圈軸線AX2的正方向生成的方向。此外，當(dāng)高頻信號被輸入并且在帶狀線圈100中共振時，在第一帶狀線圈110和第二帶狀線圈120中生成的磁通之一發(fā)生反轉(zhuǎn)，并且包圍中心部分O。作為結(jié)果，耦合電極100能夠強(qiáng)化在中心部分O處生成的縱波的電場。第一帶狀線圈110和第二帶狀線圈120分別具有蜿蜒的帶狀線路112A、122A。第一帶狀線圈110形成為使得沿耦合方向(X軸)的正方向或者負(fù)方向在圖4中的虛線所示的位置處折疊帶狀線路112A。第二帶狀線圈120形成為使得沿耦合方向(X軸)的正方向或者負(fù)方向在圖4中的虛線所示的位置處折疊帶狀線路122A。第一帶狀線圈110形成為使得內(nèi)側(cè)上升部111、外側(cè)折疊部112、外側(cè)上升部113和內(nèi)側(cè)折疊部114被重復(fù)地形成并且線圈軸線AXl用作中心。第二帶狀線圈120形成為使得外側(cè)上升部121、外側(cè)折疊部122、內(nèi)側(cè)上升部123和內(nèi)側(cè)折疊部124被重復(fù)地形成并且線圈軸線AX2用作中心。如圖2和3A所示，第二帶狀線圈120形成為使得線圈表面的單位被重復(fù)。與第一帶狀線圈110中一樣，將第一帶狀線圈110連接至第二帶狀線圈120的連接部130的位于第二帶狀線圈120側(cè)的部分也形成第二帶狀線圈120的一個線圈表面的一部分。如上所述，如圖2-4中那樣，由帶狀導(dǎo)體形成的耦合電極100埋設(shè)在由絕緣體形成的分隔物內(nèi)，從而形成如圖IA和IB所示的立方體高頻耦合器11。由于薄帶狀耦合電極100埋設(shè)在絕緣體內(nèi)，所以機(jī)械強(qiáng)度得到增強(qiáng)，并且耦合電極100能夠被保持在預(yù)定高度。此外，由于分隔物能夠通過回流焊接安裝于在其中形成有例如接地部和共振部等導(dǎo)電圖案的基板14上，所以能夠輕松地制造高頻耦合器11。將再次參考圖IA和IB描述復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的構(gòu)造。在線圈12中，通過分割導(dǎo)體來擴(kuò)大導(dǎo)體的表面面積，能夠提高線圈的Q值。此外，為了抑制溫度的增加，可以通過卷繞絞合線(litz wire)來形成線圈12。如上所述，磁性片13用于遮擋在非接觸供電時從線圈12生成的磁通。因此，磁通不會從高頻耦合器11的接地部(未示出)到達(dá)被磁性片13覆蓋的基板14的大部分金屬部分，從而能夠防止磁能在金屬中被消耗。此外，磁性片13用作磁軛(其是增大磁體的吸附力的軟鐵板)并且用于增大磁性。在高頻耦合器與線圈(用于電力供給或者電力接收)一起設(shè)置在磁性片上的構(gòu)造中，如圖IOA和IOB中那樣，穿過線圈的磁通與高頻耦合器的例如接地部等金屬部分聯(lián)鎖，從而可能因?yàn)闇u電流而發(fā)熱(如上所述)。 然而，在本實(shí)施例的復(fù)合通信裝置中，如圖IA和IB中那樣，在磁性片13中形成有開口 13A，使得高頻耦合器11的耦合電極部分從開口 13A暴露至收發(fā)表面，并且例如接地部等大部分金屬部分隱藏在磁性片13下方。具有這種構(gòu)造的復(fù)合通信裝置能夠通過盡可能地抑制近程無線傳送和非接觸供電的效率惡化來傳送數(shù)據(jù)和供給電力。在圖IA和IB所示的構(gòu)造示例中，磁性片13的開口 13A形成在與線圈12的中心部分相對應(yīng)的部分中，使得高頻耦合器11的耦合電極從線圈12的中心部分暴露至收發(fā)表面。當(dāng)高頻耦合器11的耦合電極與線圈12的中心部分位于幾乎相同的位置時，數(shù)據(jù)傳送和非接觸供電的接觸點(diǎn)彼此重合。因此，在耦合電極和線圈的配置相同的發(fā)送器和接收器之間，近程位置的自由度得到了提高。如圖5所示，通過在發(fā)送器和接收器之間使線圈12的中心位置彼此匹配，即使在發(fā)送器和接收器沿任何旋轉(zhuǎn)方向接近時，都能同時進(jìn)行電力供給和高速數(shù)據(jù)傳送。總之，由于非接觸供電線圈12和高頻耦合器11彼此一體化，使得本實(shí)施例的復(fù)合通信裝置得到小型化，配備裝置的效率(空間效率)得到提高。在圖IA和IB所示的構(gòu)造示例中，構(gòu)造成安裝信號線電纜16的連接器15與高頻耦合器11 一起形成在線圈12內(nèi)，并經(jīng)由開口 13A向外部暴露。因此，當(dāng)連接器15也設(shè)置在線圈12內(nèi)時，在其上安裝有高頻耦合器11的基板14能夠做得緊湊，從而使整個復(fù)合通信裝置能夠得到小型化。另一方面，由于由金屬制成的信號線電纜16橫越線圈12的上表面，所以磁通在非接觸供電時穿過信號線電纜16，從而可能出現(xiàn)因渦電流而發(fā)熱的問題。圖6A是示出了從上表面觀察時的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的另一構(gòu)造的圖。圖6B是示出了該收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖。該構(gòu)造與圖IA和IB所示構(gòu)造示例的相同之處在于，收發(fā)單元包括高頻耦合器11、非接觸供電(電力供給或者電力接收)線圈12和磁性片13，高頻耦合器11出現(xiàn)在線圈12的中心部分附近，并且在其上安裝有高頻耦合器11的基板14被磁性片13覆蓋。雖然圖中未示出，但是裝置的例如基板等金屬定位在磁性片13下方。然而，該構(gòu)造與圖IA和IB所示構(gòu)造示例的不同之處在于，連接器15設(shè)置在線圈12外。
在圖6A和6B所示的構(gòu)造示例中，連接至連接器15的信號線電纜16在不橫越線圈12的上表面的情況下連接至通信電路單元(未示出)。在該情況下，因?yàn)榇磐ㄔ诜墙佑|供電時不穿過由金屬制成的信號線電纜16，所以不會出現(xiàn)因渦電流而生成熱的問題。然而，與圖IA和IB所示的構(gòu)造示例相比，在其上安裝有高頻耦合器11的基板14的尺寸可能增大，因此復(fù)合通信裝置的整個尺寸可能增大。圖7A是示出了從上表面觀察時的復(fù) 合通信裝置的收發(fā)單元的另一構(gòu)造的圖。圖7B是示出了該收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖。該構(gòu)造與圖IA和IB所示構(gòu)造示例的相同之處在于，收發(fā)單元包括高頻耦合器11、非接觸供電(電力供給或者電力接收)線圈12和磁性片13，高頻耦合器11出現(xiàn)在線圈12的中心部分附近，并且在其上安裝有高頻耦合器11的基板14被磁性片13覆蓋。雖然圖中未示出，但是裝置的例如基板等金屬定位在磁性片13下方。構(gòu)造成在高頻耦合器11上安裝信號線電纜16的連接器15經(jīng)由一通孔(未示出)設(shè)置在基板14的后表面上。在圖7A和7B所示的構(gòu)造示例中，安裝在連接器15上的信號線電纜16在不橫越線圈12的上表面的情況下連接至通信電路單元(未示出)。也就是說，由于連接至連接器15的信號線電纜16隱藏在磁性片13下方，所以從線圈12生成的磁通在非接觸供電時不會到達(dá)信號線電纜16，從而不會因渦電流而生成熱。圖8A是示出了從上表面觀察時的復(fù)合通信裝置的收發(fā)單元的另一構(gòu)造的圖。圖8B是示出了該收發(fā)單元的截面構(gòu)造的圖。該構(gòu)造與圖IA和IB所示構(gòu)造示例的相同之處在于，收發(fā)單元包括高頻耦合器11、非接觸供電(電力供給或者電力接收)線圈12和磁性片13，高頻耦合器11出現(xiàn)在線圈12的中心部分附近，并且在其上安裝有高頻耦合器11的基板14被磁性片13覆蓋。雖然圖中未示出，但是裝置的例如基板等金屬定位在磁性片13下方。在圖8A和8B所示的構(gòu)造示例中，通信電路單元17與高頻耦合器11 一起安裝在基板14上。然而，高頻耦合器11設(shè)置在線圈12的中心部分附近，而通信電路單元17設(shè)置在線圈12外。高頻耦合器11和通信電路單元17經(jīng)由由形成在基板14的內(nèi)層中的帶狀線(stripline)形成的高頻傳輸線彼此連接。由于由帶狀線形成的高頻信號傳輸線隱藏在磁性片13下方，所以從線圈12生成的磁通在非接觸供電時不會到達(dá)信號線電纜16，從而不會因渦電流而生成熱。在高頻耦合器11和通信電路單元17通過由帶狀線形成的高頻傳輸線18彼此連接的構(gòu)造中，在圖6A、6B、7A和7B所示構(gòu)造示例中示出的連接器15不是必要的。也就是說，由于連接器15和信號線電纜16被由帶狀線形成的高頻傳輸線18代替，所以能夠節(jié)省空間。此外，作為將高頻耦合器11連接至通信電路單元17的高頻信號傳輸線18，可以使用形成在基板14的表面上的微型帶狀線(未示出)來代替圖8A和SB所示構(gòu)造中形成在基板14的內(nèi)層中的帶狀線。此外，本技術(shù)也可以構(gòu)造成如下。(I) 一種通信裝置，包括包括有開口的磁性片；設(shè)置在所述磁性片上的非接觸供電線圈；高頻耦合器，包括耦合電極、接地部和構(gòu)造成增大流入所述耦合電極中的電流量的共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上；和處理由所述耦合電極收發(fā)的高頻信號的通信電路單元。(2)如⑴所述的通信裝置，其中，形成有由連接蓄積在所述耦合電極中的電荷的中心與蓄積在所述接地部中的鏡像電荷的中心的線段構(gòu)成的微小偶極子，并且所述高頻信號被傳送至通信伙伴，所述通信伙伴設(shè)置成面對所述通信裝置，以使所述通信伙伴與所述微小偶極子的方向之間形成的角度Θ大致為O度。(3)如⑴或⑵所述的通信裝置，其中，所述磁性片在所述非接觸供電線圈的中心部分附近包括所述開口，其中，所述耦合電極設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且經(jīng)由所述開口出現(xiàn) 在所述磁性片上，并且其中，所述接地部和所述共振單元隱藏在所述磁性片下方。(4)如⑴或⑵所述的通信裝置，其中，所述高頻耦合器包括基板、形成為所述基板上的導(dǎo)體圖案的所述接地部、從所述接地部起以預(yù)定高度保持在所述基板上的所述耦合電極和設(shè)置在所述基板上的所述共振單元，其中，所述磁性片在所述非接觸供電線圈的中心部分附近包括所述開口，其中，所述耦合電極設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且其中，包括有所述接地部和所述共振單元的所述基板隱藏在所述磁性片下方。(5)如(I)-(4)中的任一項(xiàng)所述的通信裝置，其中，所述耦合電極由呈帶狀以縮小體積的導(dǎo)體形成。(6)如(3)或(4)所述的通信裝置，進(jìn)一步包括構(gòu)造成安裝將所述耦合電極連接至所述通信電路單元的信號線電纜的連接器。(7)如(6)所述的通信裝置，其中，所述連接器設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且與所述耦合電極一起經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且其中，安裝在所述連接器上的所述信號線電纜橫越所述非接觸供電線圈的上表面，從而連接至所述通信電路單元。(8)如(6)所述的通信裝置，其中，所述連接器設(shè)置在所述非接觸供電線圈的外側(cè)，并且其中，安裝在所述連接器上的所述信號線電纜在不橫越所述非接觸供電線圈的上表面的情況下，連接至所述通信電路單元。(9)如(6)所述的通信裝置，其中，所述連接器設(shè)置在所述磁性片下方，并且其中，安裝在所述連接器上的所述信號線電纜在不橫越所述非接觸供電線圈的上表面的情況下，連接至所述通信電路單元。(10)如(4)所述的通信裝置，其中，所述通信電路單元安裝在所述基板上，并且經(jīng)由由形成于所述基板內(nèi)層中的帶狀線形成的信號傳輸線連接至所述耦合電極。(11)如(4)所述的通信裝置，其中，所述通信電路單元安裝在所述基板上，并且經(jīng)由由形成于所述基板的表面中的微型帶狀線形成的信號傳輸線連接至所述耦合電極。(12) 一種通信系統(tǒng)，設(shè)置有多個通信裝置，每個通信裝置包括非接觸供電線圈；磁性片，設(shè)置在所述非接觸供電線圈下方，并且包括位于所述非接觸供電線圈的中心部分附近的開口 ；和高頻耦合器，構(gòu)造成包括耦合電極、接地部和共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上?！け绢I(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，在所附權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素做出各種修改、組合、子組合和變更。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的復(fù)合通信裝置適用于各種信息裝置，例如便攜式終端的托座或者具有非接觸無線傳送功能的個人計(jì)算機(jī)。總之，本技術(shù)的實(shí)施例不應(yīng)該解釋為限制所描述的內(nèi)容。本技術(shù)的要旨應(yīng)該基于權(quán)利要求來確定。本公開包含與2011年6月27日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2011-141584所公開的主題有關(guān)的主題，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
權(quán)利要求
1.一種通信裝置，包括 包括有開口的磁性片； 設(shè)置在所述磁性片上的非接觸供電線圈； 高頻耦合器，包括耦合電極、接地部和構(gòu)造成增大流入所述耦合電極中的電流量的共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上；和 處理由所述耦合電極收發(fā)的高頻信號的通信電路單元。
2.如權(quán)利要求I所述的通信裝置， 其中，形成有由連接蓄積在所述耦合電極中的電荷的中心與蓄積在所述接地部中的鏡像電荷的中心的線段構(gòu)成的微小偶極子，并且所述高頻信號被傳送至通信伙伴，所述通信伙伴設(shè)置成面對所述通信裝置，以使所述通信伙伴與所述微小偶極子的方向之間形成的角度Θ大致為O度。
3.如權(quán)利要求I所述的通信裝置， 其中，所述磁性片在所述非接觸供電線圈的中心部分附近包括所述開口， 其中，所述耦合電極設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且 其中，所述接地部和所述共振單元隱藏在所述磁性片下方。
4.如權(quán)利要求I所述的通信裝置， 其中，所述高頻耦合器包括基板、形成為所述基板上的導(dǎo)體圖案的所述接地部、從所述接地部起以預(yù)定高度保持在所述基板上的所述耦合電極和設(shè)置在所述基板上的所述共振單元， 其中，所述磁性片在所述非接觸供電線圈的中心部分附近包括所述開口， 其中，所述耦合電極設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且 其中，包括有所述接地部和所述共振單元的所述基板隱藏在所述磁性片下方。
5.如權(quán)利要求I所述的通信裝置，其中，所述耦合電極由呈帶狀以縮小體積的導(dǎo)體形成。
6.如權(quán)利要求3所述的通信裝置，還包括構(gòu)造成安裝將所述耦合電極連接至所述通信電路單元的信號線電纜的連接器。
7.如權(quán)利要求6所述的通信裝置， 其中，所述連接器設(shè)置在所述非接觸供電線圈的內(nèi)側(cè)，并且與所述耦合電極一起經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上，并且 其中，安裝在所述連接器上的所述信號線電纜橫越所述非接觸供電線圈的上表面，從而連接至所述通信電路單元。
8.如權(quán)利要求6所述的通信裝置， 其中，所述連接器設(shè)置在所述非接觸供電線圈的外側(cè)，并且 其中，安裝在所述連接器上的所述信號線電纜在不橫越所述非接觸供電線圈的上表面的情況下，連接至所述通信電路單元。
9.如權(quán)利要求6所述的通信裝置， 其中，所述連接器設(shè)置在所述磁性片下方，并且其中，安裝在所述連接器上的所述信號線電纜在不橫越所述非接觸供電線圈的上表面的情況下，連接至所述通信電路單元。
10.如權(quán)利要求4所述的通信裝置，其中，所述通信電路單元安裝在所述基板上，并且經(jīng)由由形成于所述基板內(nèi)層中的帶狀線形成的信號傳輸線連接至所述耦合電極。
11.如權(quán)利要求4所述的通信裝置，其中，所述通信電路單元安裝在所述基板上，并且經(jīng)由由形成于所述基板的表面中的微型帶狀線形成的信號傳輸線連接至所述耦合電極。
12.一種通信系統(tǒng)，設(shè)置有多個通信裝置，每個通信裝置包括 非接觸供電線圈； 磁性片，設(shè)置在所述非接觸供電線圈下方，并且包括位于所述非接觸供電線圈的中心部分附近的開口 ；和 高頻耦合器，構(gòu)造成包括耦合電極、接地部和共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上。
全文摘要
本公開涉及通信裝置和包括它的通信系統(tǒng)。所述通信裝置包括包括有開口的磁性片；設(shè)置在所述磁性片上的非接觸供電線圈；高頻耦合器，包括耦合電極、接地部和構(gòu)造成增大流入所述耦合電極中的電流量的共振單元，并且構(gòu)造成使得所述耦合電極經(jīng)由所述開口出現(xiàn)在所述磁性片上；和處理由所述耦合電極收發(fā)的高頻信號的通信電路單元。
文檔編號H02J17/00GK102857262SQ20121021123
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者紺谷悟司 申請人:索尼公司