專利名稱：耦合器和通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各方面涉及將多個次級天線耦合到具有初級天線的通信裝置的耦合器 及其通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的通信裝置通過電磁感應(yīng)或無線電波來以非接觸的方式傳送功率或信 號。作為這樣的通信裝置，例如，公知的是射頻識別(以下稱為“RFID” )系統(tǒng)，該射 頻識別系統(tǒng)包括無線標(biāo)簽通信裝置，該無線標(biāo)簽通信裝置相對于可以存儲信息的無線標(biāo) 簽電路元件執(zhí)行信息的發(fā)送/接收。在諸如銷售或物流等的一些類型的商業(yè)中，該RFID系統(tǒng)用于被定期地執(zhí)行以確 認(rèn)庫存有貨物的庫存貨物清點工作、搜索特定貨物等。JP-A-2008-269400描述了，在這 樣的貨物管理中，為了便利在非接觸型數(shù)據(jù)載波終端和在貨物物品上設(shè)置的無線標(biāo)簽之 間的信息的發(fā)送/接收，并且為了改善工作效率，與在非接觸型數(shù)據(jù)載波終端中設(shè)置的 內(nèi)部天線分立地設(shè)置了多個外部天線。具體地，例如，分別在左右工作手套上設(shè)置用于非接觸型數(shù)據(jù)載波終端的兩個 外部天線。當(dāng)使用雙手來握著貨物物品時，在貨物上設(shè)置的無線標(biāo)簽和外部天線之間的 距離變小，并且因此，可以容易地執(zhí)行諸如識別信息等的信號的發(fā)送/接收。然而，當(dāng)使用如上所述的設(shè)置有外部天線的工作手套來執(zhí)行與無線標(biāo)簽的信息 的發(fā)送/接收時，如果從相應(yīng)的外部天線發(fā)送的信號不具有相同的信號電平，則在每個 外部天線的通信范圍中出現(xiàn)差別。因此，當(dāng)使用工作手套執(zhí)行對無線標(biāo)簽的讀取操作 時，可能發(fā)生下述情況在右手手套上設(shè)置的外部天線可以讀取無線標(biāo)簽，而在左手手 套上設(shè)置的外部天線不能讀取無線標(biāo)簽。在該情況下，因為工人通常不注意這樣的通信 范圍中的差別，所以可能發(fā)生接收遺漏
發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種耦合器和通信系統(tǒng)，其可以使得多個次級 天線的通信范圍基本上彼此相等，該多個次級天線通過耦合器被耦合到在通信裝置上設(shè) 置的初級天線。根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例，提供了一種要設(shè)置在多個次級天線和在通信裝置 中設(shè)置的初級天線之間的耦合器。所述耦合器包括基板，所述基板構(gòu)成耦合器本體； 第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到第一次級天線，并且被設(shè)置在所述基板的第 一表面?zhèn)壬希灰约暗诙h(huán)形天線，所述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且被設(shè)置在所述基板的第二表面?zhèn)壬希渲?，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為 相對于所述初級天線具有相同的電磁耦合度。根據(jù)上述構(gòu)造，經(jīng)由耦合 器耦合到初級天線的多個次級天線可以具有相同的通 信范圍。因此，例如，在工人使用利用耦合器的通信系統(tǒng)來執(zhí)行無線標(biāo)簽的讀取時，可 以減少由次級天線的不同通信范圍所引起的讀取遺漏。在上述耦合器中，所述耦合器可以被構(gòu)造為被安裝在所述通信裝置上，使得設(shè) 置有所述第一環(huán)形天線的所述第一表面?zhèn)缺仍O(shè)置有所述第二環(huán)形天線的所述第二表面?zhèn)?更接近所述初級天線，并且至少所述第一環(huán)形天線的開口面積可以小于所述第二環(huán)形 天線的開口面積，或者所述第一環(huán)形天線的繞組數(shù)目可以小于所述第二環(huán)形天線的繞組 數(shù)目。根據(jù)上述構(gòu)造，即使在從在所述通信裝置中設(shè)置的所述初級天線到所述第一環(huán) 形天線和到所述第二環(huán)形天線的距離彼此不同的情況下，與所述第一環(huán)形天線和所述第 二環(huán)形天線相對應(yīng)的所述次級天線的通信范圍也可以彼此相等。因此，例如，在工人使 用利用所述耦合器的通信系統(tǒng)來執(zhí)行所述無線標(biāo)簽的讀取時，可以減少由所述次級天線 的不同通信范圍所引起的讀取遺漏。上述耦合器可以進一步包括在所述第一環(huán)形天線的開口和所述第二環(huán)形天線的 開口內(nèi)側(cè)形成的窗部，并且所述窗部可以被形成為使得，當(dāng)所述耦合器在所述第一表面 比所述第二表面更接近所述初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，在所述通信裝置上 設(shè)置的整個顯示單元通過所述窗部被暴露，并且當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所述第 二表面更遠(yuǎn)離所述初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，所述顯示單元的一部分沒有 通過所述窗部被暴露。根據(jù)上述構(gòu)造，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為使得，在從所 述初級天線到所述第一表面?zhèn)鹊木嚯x比從所述初級天線到所述第二表面?zhèn)鹊木嚯x更短的 假設(shè)下，所述相應(yīng)的次級天線的通信范圍變得彼此相等。因此，當(dāng)在所述通信裝置上安 裝所述耦合器時，如果所述耦合器的所述基板的所述第二表面?zhèn)扔捎阱e誤而被安裝在更 接近所述初級天線的一側(cè)上，則在所述次級天線之間的通信范圍中出現(xiàn)差別。然而，因 為所述通信裝置的所述顯示單元被隱藏，使得從所述窗部看不到它，所以可以容易地識 別錯誤的安裝狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個說明性實施例，提供了一種要設(shè)置在多個次級天線和在通 信裝置中設(shè)置的初級天線之間的耦合器。所述耦合器包括基板，所述基板構(gòu)成耦合 器本體，并且包括第一表面和第二表面；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到第 一次級天線，并且包括在所述第一表面?zhèn)壬显O(shè)置的第一部分和在所述第二表面?zhèn)壬显O(shè)置 的第二部分；以及第二環(huán)形天線，所述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且包括 在所述第一表面?zhèn)壬显O(shè)置的第一部分和在所述第二表面?zhèn)壬显O(shè)置的第二部分，其中，所 述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為相對于所述初級天線具有相同的電磁耦合 度。根據(jù)上述構(gòu)造，不論形成耦合器的基板的厚度如何，與第一環(huán)形天線和第二環(huán) 形天線相對應(yīng)的次級天線的通信范圍可以彼此相等。因此，例如，在工人使用利用所述 耦合器的通信系統(tǒng)來執(zhí)行無線標(biāo)簽的讀取的情況下，可以減少由次級天線的不同通信范圍所引起的讀取遺漏。在上述耦合器中，所述第一環(huán)形天線的所述第一部分和所述第二環(huán)形天線的所 述第一部分可以具有基本上相同的繞組數(shù)目和基本上相同的開口面積，并且所述第一環(huán) 形天線的所述第二部分和所述第二環(huán)形天線的所述第二部分可以具有基本上相同的繞組 數(shù)目和基本上相同的開口面積。根據(jù)上述構(gòu)造，不論形成耦合器的基板的厚度如何，與第一環(huán)形天線和第二環(huán) 形天線相對應(yīng)的所述次級天線的通信范圍可以更準(zhǔn)確地彼此相等。因此，例如，在工人 使用利用耦合器的通信系統(tǒng)來執(zhí)行無線標(biāo)簽的讀取的情況下，可以減少由次級天線的不 同通信范圍所引起的讀取遺漏。根據(jù)本發(fā)明的另一個說明性實施例，提供了一種通信系統(tǒng)，包括通信裝置， 所述通信裝置包括被構(gòu)造為發(fā)送和接收信息的初級天線；以及耦合器，所述耦合器被設(shè) 置在所述初級天線和多個次級天線之間。所述耦合器包括基板，所述基板構(gòu)成耦合器 本體；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到第一次級天線，并且被設(shè)置在所述基 板的第一表面?zhèn)壬?；以及第二環(huán)形天線，所 述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并 且被設(shè)置在所述基板的第二表面?zhèn)壬?，其中，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被 構(gòu)造為相對于所述初級天線具有相同的電磁耦合度。根據(jù)上述構(gòu)造，通過耦合器來耦合到在通信裝置中設(shè)置的初級天線的多個次級 天線可以具有相同的通信范圍。因此，例如，在工人使用該通信系統(tǒng)來執(zhí)行所述無線標(biāo) 簽的讀取的情況下，可以減少由次級天線的不同通信范圍所引起的讀取遺漏。在上述通信系統(tǒng)中，所述耦合器可以被構(gòu)造為被安裝在所述通信裝置上，使得 設(shè)置有所述第一環(huán)形天線的所述第一表面?zhèn)缺仍O(shè)置有所述第二環(huán)形天線的所述第二表面 側(cè)更接近所述初級天線。至少有所述第一環(huán)形天線的開口面積可以小于所述第二環(huán)形 天線的開口面積，或者所述第一環(huán)形天線的繞組數(shù)目可以小于所述第二環(huán)形天線的繞組 數(shù)目，所述耦合器可以進一步包括在所述第一環(huán)形天線的開口和所述第二環(huán)形天線的開 口內(nèi)側(cè)形成的窗部，并且所述窗部可以被形成使得，當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所 述第二表面更接近所述初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，在所述通信裝置上設(shè)置 的整個顯示單元通過所述窗部被暴露，并且當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所述第二表 面更遠(yuǎn)離所述初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，所述顯示單元的一部分沒有通過 所述窗部被暴露。根據(jù)上述構(gòu)造，即使在從在通信裝置中設(shè)置的初級天線到第一環(huán)形天線和到第 二環(huán)形天線的距離彼此不同的情況下，與第一環(huán)形天線和第二環(huán)形天線相對應(yīng)的次級天 線的通信范圍也可以彼此相等。當(dāng)在通信裝置上安裝耦合器時，如果耦合器的基板的第 二表面?zhèn)扔捎阱e誤而被安裝在更接近初級天線的一側(cè)上，則在次級天線之間的通信范圍 中出現(xiàn)差別。然而，因為通信裝置的顯示單元被隱藏，使得從窗部看不到它，而因此可 以容易地識別錯誤的安裝狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個說明性實施例，提供了一種次級天線單元，包括耦合 器，所述耦合器要被安裝在包括初級天線的通信裝置上；以及第一次級天線和第二次級 天線，所述第一次級天線和所述第二次級天線被連接到所述耦合器。所述耦合器包括 基板，所述基板構(gòu)成耦合器本體；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到所述第一次級天線，并且被設(shè)置在所述基板的第一表面?zhèn)壬?；以及第二環(huán)形天線，所述第二環(huán)形 天線被連接到第二次級天線，并且被設(shè)置在所述基板的第二表面?zhèn)壬?。所述第一環(huán)形天 線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為，當(dāng)所述耦合器被安裝在所述通信裝置上時，使得所述 第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線相對于所述初級天線具有相同的電磁耦合度。


從下面結(jié)合附圖的本發(fā)明的示例性實施例的描述中，本發(fā)明的上述和其他方面將變得更明顯并且更容易理解，在附圖中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的通信系統(tǒng)的整體構(gòu)造的示例的系統(tǒng)構(gòu) 造圖；圖2是通信系統(tǒng)的功能性框圖；圖3A和圖3B是圖示根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的耦合器的示例的平面圖；圖4是圖示在通信裝置上設(shè)置了圖3A和圖3B中所示的耦合器的情況的示意性 截面圖；圖5是圖示由耦合器生成的磁場的示例的示意圖；圖6A和圖6B是圖示根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的耦合器的另一個示例的平面 圖；圖7是圖示在通信裝置上設(shè)置了圖6A和圖6B的耦合器的情況的示意性截面 圖；圖8A和圖8B是圖示根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的耦合器的另一個示例的平面 圖；圖9是圖示沿著在圖8B中示出的線IX-IX獲取的耦合器的示意性截面圖；圖IOA和圖IOB是圖示在通信裝置上設(shè)置了根據(jù)本發(fā)明的說明性實施例的耦合 器的情況的平面圖；以及圖11是圖示在通信裝置上設(shè)置了根據(jù)修改的示例的耦合器的情況的示意性截面 圖。
具體實施例方式以下，將參考附圖來描述本發(fā)明的說明性實施例。在圖1和圖2的無線通信系 統(tǒng)400中，在無線標(biāo)簽通信裝置100上設(shè)置了根據(jù)說明性實施例的耦合器200。無線標(biāo)簽 通信裝置100包括作為裝置天線的初級天線152，并且初級天線152經(jīng)由耦合器200以電 磁耦合的方法被耦合到兩個次級天線300，以便執(zhí)行與無線標(biāo)簽T的信息的發(fā)送/接收。圖1的無線通信系統(tǒng)400包括設(shè)置在初級天線152和兩個次級天線300之間的耦 合器200。無線通信系統(tǒng)400用于貨物管理，諸如銷售、物流、分銷、工廠等(參見圖 2)。例如，工人M在胸袋中具有無線標(biāo)簽通信裝置100，并且在工人的雙手上設(shè)置了次 級天線300。次級天線300經(jīng)由導(dǎo)線500被連接到在無線標(biāo)簽通信裝置100上設(shè)置的耦合 器200。在袖口或工作手套上設(shè)置了次級天線300。具體地說，在貨物保存架S上放置了多個收納箱B，并且在每一個收納箱B上設(shè) 置了具有不同ID的無線標(biāo)簽T。而且，在收納箱B中包含各種貨物(未示出)。無線標(biāo)簽T的ID與包含在收納箱B中的貨物的信息(制造日期和批號等)相關(guān)聯(lián)，并且當(dāng)工 人M從收納箱B中取出期望的貨物物品時，通過在工人M的雙手上設(shè)置的次級天線300 來讀取無線標(biāo)簽T的ID。因此，可以描述從收納箱B取出的貨物的信息，并且在顯示單 元160上顯示該信息，或通過通知單元(未示出)通知該信息。因為兩個次級天線300具有相同的通信范圍，所以工人M可以通過等同地操作 兩腕來執(zhí)行工作，而無需考慮次級天線的通信范圍。而且，可以減少由次級天線的不同 通信范圍所引起的讀取遺漏，這使得工作效率提高。以下，將描述在無線通信系統(tǒng)中的 相應(yīng)的部件。參考圖2，將描述無線標(biāo)簽通信系統(tǒng)400的構(gòu)造。無線標(biāo)簽通信裝置100包括高 頻電路112，該高頻電路112處理通過次級天線300和初級天線152從無線標(biāo)簽T讀取的 信號。無線標(biāo)簽通信裝置100進一步包括經(jīng)由總線電連接的中央處理單元(CPU) 154、隨 機存取存儲器(RAM) 156和只讀存儲器(ROM) 155。 高頻電路112生成用于無線標(biāo)簽T操作的載波信號。為了執(zhí)行與無線標(biāo)簽T的 通信，高頻電路112基于來自CPU 154的指令來生成針對無線標(biāo)簽T的發(fā)送命令，調(diào)制 載波信號以將載波信號作為高頻信號來發(fā)送，并且接收和解調(diào)在無線標(biāo)簽T中調(diào)制的高 頻信號，以向CPU 154發(fā)送解調(diào)的信號。CPU 154在使用RAM 156的臨時存儲功能的同時通過根據(jù)預(yù)存儲在ROM 155中 的程序執(zhí)行信號處理來控制整個無線標(biāo)簽通信裝置100。而且，無線標(biāo)簽通信裝置100包 括通過其來輸入操作員的指令和信息的輸入單元170，諸如10個鍵(數(shù)字鍵)；以及顯 示信息或消息的顯示單元160。在無線標(biāo)簽通信裝置100的裝置本體部的表面附近設(shè)置初級天線152。在不通過 耦合器200將次級天線300安裝在無線標(biāo)簽通信裝置100上的情況下，無線標(biāo)簽通信裝置 100通過初級天線152與無線標(biāo)簽T進行通信。在經(jīng)由耦合器200將次級天線300安裝在無線標(biāo)簽通信裝置100上的情況下，在 無線通信系統(tǒng)400中，次級天線300執(zhí)行與無線標(biāo)簽T的信號的發(fā)送/接收。在本發(fā)明 的該說明性實施例中，設(shè)置了兩個次級天線300。與兩個次級天線300相對應(yīng)的耦合器200具有第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線 220，用于執(zhí)行相對于次級天線的高頻信號的發(fā)送/接收。在無線標(biāo)簽通信裝置100上安 裝了耦合器200的情況下，無線標(biāo)簽通信裝置100如下進行操作。即，初級天線152通 過接收到的無線電波的電能來在可通信區(qū)域中生成磁場，并且基于磁場通過互感來電磁 耦合到耦合器200。耦合器200的第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線220通過互感來生成感應(yīng)電流。 當(dāng)感應(yīng)電流流向通過同軸電纜等連接的次級天線300時，向其提供來自高頻電路112的高 頻信號。次級天線300與從耦合器200提供的高頻信號的頻率共振，并且向無線標(biāo)簽T 發(fā)送高頻信號。另一方面，當(dāng)從無線標(biāo)簽T接收到響應(yīng)信號時，通過無線標(biāo)簽T的已調(diào)信號來改 變流過次級天線300的感應(yīng)電流，并且由于該改變，從耦合器200的第一環(huán)形天線210或 第二環(huán)形天線220生成的磁場也改變。因此，流過通過互感來電磁耦合的無線標(biāo)簽通信 裝置100的初級天線152的電流也改變。該電流改變由高頻電路112來解調(diào)，并且被發(fā)送到CPU154作為接收到的信號。這里，次級天線300的通信范圍是通過從次級天線300輸出的高頻信號可以達到 的距離確定的區(qū)域。如果第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線220相對于初級天線152的 電磁耦合度彼此不同，則流過相應(yīng)的環(huán)形天線的感應(yīng)電流量也彼此不同，導(dǎo)致在次級天 線300中的通信范圍的不同。因此，為了使得各個次級天線300的通信范圍彼此相等，必須使得各個環(huán)形天 線210和220相對于初級天線152的電磁耦合度彼此相等。以下將描述耦合器200的構(gòu)造。<區(qū)分環(huán)形天線的開口面積>參考圖3A、圖3B和圖4，將描述根據(jù)本發(fā)明的該說明性實施例的耦合器200的 構(gòu)造。耦合器200包括構(gòu)成耦合器200的基板201 ；通過在基板201的第一表面?zhèn)?0 上進行印刷而形成的第一環(huán)形天線210 (參見圖3A)；以及通過在基板201的第二表面?zhèn)?20上進行印刷而形成的第二環(huán)形天線220 (參見圖3B)。第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天 線220分別經(jīng)由連接到端子206的導(dǎo)線(未示出)來連接到對應(yīng)的次級天線300。在如圖4中所示的在無線標(biāo)簽通信裝置100上安裝耦合器200的情況下，假定更 接近在無線標(biāo)簽通信裝置100上設(shè)置的初級天線152的耦合器200的基板201的表面是第 一表面10，并且比第一表面10距離初級天線152更遠(yuǎn)的基板201的表面是第二表面20。 組成各個環(huán)形天線的導(dǎo)線的厚度相同。這里，如圖5中所示，在基板201的第一表面?zhèn)?0上形成的第一環(huán)形天線210 和在第二表面?zhèn)?0上形成的第二環(huán)形天線220由于基板201的厚度t而具有距初級天線 152的不同距離。因此，如圖5中所示，從初級天線152輸出的無線電波信號的鏈磁通 (linkage magnetic flux)量在第一表面?zhèn)?0和第二表面?zhèn)?0之間是不同的。因此，即使 第一環(huán)形天線和第二環(huán)形天線具有相同的構(gòu)造，如果它們分別被設(shè)置在第一表面和第二 表面上，則第一環(huán)形天線和第二環(huán)形天線相對于初級天線152的耦合度彼此不同。在該說明性實施例中，如圖3A和圖3B中所示，在更接近初級天線152的第一 表面?zhèn)?0上設(shè)置的第一環(huán)形天線210的開口 225和在第二表面?zhèn)?0上設(shè)置的第二環(huán)形天 線220的開口 226被形成為使得第一環(huán)形天線210的開口 225的開口面積(參見圖3A)小 于第二環(huán)形天線220的開口 226的開口面積(參見圖3B)。環(huán)形天線的感應(yīng)電流I(A)與磁通鏈接環(huán)形天線的磁場強度H(A/m)、環(huán)形天線 的繞組數(shù)目N和環(huán)形天線的開口面積A(m2)的乘積成比例。因此，如果希望例如使得具 有不同的磁場強度的環(huán)形天線的感應(yīng)電流彼此相等，則在環(huán)形天線的開口 面積彼此相等 的情況下必須調(diào)整各個環(huán)形天線的繞組數(shù)目，而在環(huán)形天線的繞組數(shù)目彼此相同的情況 下，必須調(diào)整各個環(huán)形天線的開口面積。如圖5中所示，與設(shè)置在第二表面?zhèn)?0上的第二環(huán)形天線220的一側(cè)相比，從 無線標(biāo)簽通信裝置100的初級天線生成的磁場E在設(shè)置在第一表面?zhèn)?0上的第一環(huán)形天 線210的一側(cè)上相對較強。因此，通過使得其磁場較強的第一環(huán)形天線210的開口 225的 開口面積小于第二環(huán)形天線220的開口 226的開口面積，可以使在第一環(huán)形天線210和第 二環(huán)形天線220中感應(yīng)的感應(yīng)電流彼此相等，并且第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線220 相對于初級天線152的耦合度可以變得彼此相等(參見圖4)。因此，可以向多個次級天線300發(fā)送從初級天線152輸出的高頻信號，以提供相同的信息通信范圍。因此，例如， 在工人使用該通信系統(tǒng)400執(zhí)行無線標(biāo)簽的讀取的情況下，可以減少由次級天線300的不 同通信范圍所引起的讀取遺漏。在該情況下，假定第一環(huán)形天 線210和第二環(huán)形天線220的繞組的數(shù)目和組成環(huán) 形天線的導(dǎo)線的厚度分別彼此相等。而且，根據(jù)基板的厚度或在初級天線與第一和第二 環(huán)形天線210和220之間的位置關(guān)系來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線220 的開口面積的大小。<區(qū)分環(huán)形天線的繞組數(shù)目>參見圖6A和圖6B與圖7，將描述根據(jù)本發(fā)明的另一個說明性實施例的耦合器 200A的構(gòu)造。與在圖3A和圖3B與圖4中相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件，并且將省 略其詳細(xì)說明。在該說明性實施例中，將在更接近初級天線152的第一表面?zhèn)?0上設(shè)置 的第一環(huán)形天線210A(參見圖6A)的繞組數(shù)目與在第二表面?zhèn)?0上設(shè)置的第二環(huán)形天線 220A(參見圖6B)的繞組數(shù)目作比較，第一環(huán)形天線210A的繞組數(shù)目小于第二環(huán)形天線 220A的繞組數(shù)目。在該情況下，假定環(huán)形天線的開口 225A226A的開口面積彼此相等。如上參考圖5所示，與第二表面?zhèn)?0相比，由來自無線標(biāo)簽通信裝置100的初 級天線152的無線電波信號生成的磁場E在第一表面?zhèn)?0上較強。因此，通過使得其 上磁場相對較強的第一環(huán)形天線210A的繞組的數(shù)目小于第二環(huán)形天線220A的繞組的數(shù) 目，可以使在第一環(huán)形天線210A和第二環(huán)形天線220A中感應(yīng)的感應(yīng)電流彼此相等。因 此，第一環(huán)形天線210A和第二環(huán)形天線220A對初級天線152的耦合度可以變得彼此相 等(參見圖7)。因此，從初級天線152輸出的高頻信號可以被發(fā)送到多個次級天線300， 以提供相同的信息通信范圍。因此，例如，在工人使用該通信系統(tǒng)400來執(zhí)行無線標(biāo)簽 的讀取的情況下，可以減少由次級天線300的不同通信范圍所引起的讀取遺漏。在該情況下，假定第一和第二環(huán)形天線210A和220A的開口 225A和226A的 開口面積以及組成環(huán)形天線的導(dǎo)線的厚度分別彼此相等。而且，根據(jù)基板的厚度或在初 級天線與第一和第二環(huán)形天線210A和220A之間的位置關(guān)系來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整第一環(huán)形天線 210A的繞組數(shù)目和第二環(huán)形天線220A的繞組數(shù)目。<在第一表面和第二表面的兩側(cè)上設(shè)置第一環(huán)形天線和第二環(huán)形天線>參考圖8A和圖8B以及圖9，將描述根據(jù)本發(fā)明的另一個說明性實施例的耦合器 200B的構(gòu)造。與在圖3A和圖3B以及圖4中的相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件，并且 將省略其詳細(xì)說明。在該說明性實施例中，如圖9中所示，在安裝了耦合器200B的情況 下，第一環(huán)形天線210B包括第一表面?zhèn)鹊谝画h(huán)形天線部211 (參見圖8A)，其被設(shè)置 在作為更接近初級天線152的表面的第一表面?zhèn)?0上；以及第二表面?zhèn)鹊谝画h(huán)形天線部 212 (參見圖8B)，其從通孔30拉出并且被設(shè)置在第二表面?zhèn)壬?。而且，在圖9中，第二環(huán)形天線220B包括第一表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部221 (參 見圖8A)，其被設(shè)置在第一表面?zhèn)?0上；以及第二表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部222(參見圖 8B)，其從通孔31拉出并且被設(shè)置在第二表面?zhèn)壬?。注意，第一表面?zhèn)鹊谝画h(huán)形天線 部211和第一表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部221具有基本上相同的繞組數(shù)目和相同的開口面積 225B，并且第二表面?zhèn)鹊谝画h(huán)形天線部212和第二表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部222具有基本上 相同的繞組數(shù)目和相同的開口面積226B。
如上所述，雖然在第一表面?zhèn)?0上的從無線標(biāo)簽通信裝置100的初級天線152 生成的磁場的強度與在第二表面?zhèn)?0上的不同，但是第一環(huán)形天線210B具有第一表面?zhèn)?第一環(huán)形天線部211和第二表面?zhèn)鹊谝画h(huán)形天線部212，并且第二環(huán)形天線220B具有第 一表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部221和第二表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部222。因為在第一表面?zhèn)?0上設(shè)置的第一表面?zhèn)鹊谝画h(huán)形天線部211和第一表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部221具有基本上相同的開口面積、相同的繞組數(shù)目和相同的距初級天線152 的距離，所以感應(yīng)電流量基本上彼此相等。另外，在第二表面?zhèn)?0上設(shè)置的第二表面?zhèn)?第一環(huán)形天線部212和第二表面?zhèn)鹊诙h(huán)形天線部222具有基本上相同的感應(yīng)電流量。因 此，在第一環(huán)形天線210B和第二環(huán)形天線220B中感應(yīng)的感應(yīng)電流可以彼此相等。因此，可以使得在第一環(huán)形天線210B和第二環(huán)形天線220B中感應(yīng)的感應(yīng)電流 更精確地彼此相等，并且因此，從初級天線152輸出的高頻信號可以被發(fā)送到多個次級 天線300，以提供相同的信息通信范圍。因此，例如，在工人使用該通信系統(tǒng)400來執(zhí) 行無線標(biāo)簽的讀取的情況下，可以減少由次級天線300的不同通信范圍所引起的讀取遺 漏。參考圖10A，在無線標(biāo)簽通信裝置100上安裝耦合器200的情況的構(gòu)造。該說 明性實施例的無線標(biāo)簽通信裝置100在裝置本體部180的表面上設(shè)置有顯示單元160，并 且在無線標(biāo)簽通信裝置100上安裝耦合器200的情況下，通過在耦合器200中形成的窗部 260來暴露整個顯示單元160。假定初級天線152被設(shè)置得更接近顯示單元160。窗部260被形成在耦合器200中設(shè)置的第一環(huán)形天線(未示出)的開口和第二環(huán) 形天線220的開口 226的內(nèi)側(cè)。例如，在無線標(biāo)簽通信裝置100、顯示單元160和耦合 器200的窗部260之間的位置關(guān)系在圖IOA和圖IOB的左右方向上如下。在圖IOA和圖 IOB中，用粗線來指示窗部260。假定從無線標(biāo)簽通信裝置100的裝置本體部180的左端182到顯示單元160的左 端162的距離是L3，并且從裝置本體部180的右端181到顯示單元160的右端161的距離 也是L3。另外，如果假定從窗部260的左端262到耦合器200的左端232的距離是Li， 并且從窗部260的右端261到耦合器200的右端231的距離是L2，則滿足關(guān)系L3 > Ll > L2。因此，如果耦合器200的基板201的第一表面10被安裝成面對設(shè)置了無線標(biāo)簽 通信裝置100的顯示單元160的一側(cè)，則通過窗部260完全暴露顯示單元160。相反，如 果耦合器200的基板201的第二表面20被安裝成面向其中設(shè)置了無線標(biāo)簽通信裝置100的 顯示單元160的一側(cè)，則由于在顯示單元160和耦合器200的窗部260之間的位置關(guān)系， 所以顯示單元160的一部分沒有通過窗部260被暴露(參見圖10B)。因此，可以容易地 識別錯誤的安裝狀態(tài)。在該說明性實施例中，如圖IOA和圖IOB中所示，從耦合器200的窗部260的 左右方向上的端部到顯示單元160的距離被設(shè)定成彼此不同。然而，從在耦合器200的 窗部260的上下方向上的端部到顯示單元160的距離可以被設(shè)定成彼此不同。而且，在 顯示單元160和窗部260具有圓或橢圓的形狀的情況下，窗部260的中心位置被設(shè)定成與 顯示單元160的中心位置不同。在該情況下，如果耦合器200被布置得與裝置本體部180 的指定側(cè)相對，則通過窗部260暴露整個顯示單元160。
另外，即使在顯示單元160和窗部260具有其它不同的形狀的情況下，如果耦合 器200被布置得與裝置本體部180的指定側(cè)相對，則可以通過窗部260暴露整個顯示單元 160。<三個或多個次級天線>在上述說明性實施例中，例示地 提供了兩個次級天線300，并且耦合器200設(shè)置 有與這樣的次級天線相對應(yīng)的第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線220。然而，可以提供三 個或多個次級天線300。例如，在提供三個次級天線300的情況下，如圖11中所示，耦合器200C包括多 層基板201A。在最接近無線標(biāo)簽通信裝置100的初級天線152的表面上設(shè)置第一環(huán)形天 線210C，在中間層上設(shè)置第二環(huán)形天線220C，并且在與其中設(shè)置了第一環(huán)形天線210C 的表面相對的表面上設(shè)置第三環(huán)形天線230C。在該情況下，如上所述，最接近初級天線的第一環(huán)形天線210C具有最大的磁場 強度，并且距初級天線最遠(yuǎn)的第三環(huán)形天線230C具有最小的磁場強度。在第一環(huán)形天線 210C和第二環(huán)形天線220C之間的關(guān)系、在第二環(huán)形天線220C和第三環(huán)形天線230C之 間的關(guān)系或者在第一環(huán)形天線210C和第三環(huán)形天線230C之間的關(guān)系與在該說明性實施 例中的第一環(huán)形天線和第二環(huán)形天線之間的關(guān)系等同。因此，為了使得對第一環(huán)形天線210C、第二環(huán)形天線220C和第三環(huán)形天線 230C感應(yīng)的感應(yīng)電流彼此相等，第一環(huán)形天線210C、第二環(huán)形天線220C和第三環(huán)形天 線230C被形成為以便于提供在耦合器200中的第一環(huán)形天線210的構(gòu)造和第二環(huán)形天線 220的構(gòu)造之間的上述關(guān)系或在耦合器200A中的第一環(huán)形天線210A的構(gòu)造和第二環(huán)形天 線220A的構(gòu)造之間的上述關(guān)系。在該情況下，根據(jù)基板的厚度和在各個表面之間的距離，確定第一環(huán)形天線 210C、第二環(huán)形天線220C和第三環(huán)形天線230C的繞組數(shù)目和開口面積。而且，即使在提供了多于三個次級天線的情況下，在耦合器中設(shè)置的一個環(huán)形 天線和另一個任意環(huán)形天線之間的關(guān)系也與以上的相同，并且一個環(huán)形天線和另一個環(huán) 形天線被形成為以便于具有上述說明性實施例的構(gòu)造。在上述說明性實施例中，足夠的是，如果第一環(huán)形天線210和第二環(huán)形天線220 基本上被設(shè)置在第一表面10和第二表面20上而具有說明性實施例的構(gòu)造，并且因為諸如 連接端子260的引入等的一些原因，可以在不同的表面上設(shè)置天線的一部分。而且，在上述說明性實施例中，例示了為了使得在第一表面和第二表面上設(shè)置 的相應(yīng)環(huán)形天線中感應(yīng)相同的電流量，如果相應(yīng)的環(huán)形天線具有相同的開口面積，則改 變環(huán)形天線的繞組數(shù)目，而如果相應(yīng)的環(huán)形天線具有相同的繞組數(shù)目，則改變環(huán)形天線 的開口面積。然而，可以改變環(huán)形天線的繞組數(shù)目和開口面積，使得在具有較小磁場強 度的位置設(shè)置的環(huán)形天線的繞組數(shù)目和開口面積的乘積變得大于在具有較大磁場強度的 位置設(shè)置的環(huán)形天線的繞組數(shù)目和開口面積的乘積。雖然已經(jīng)將無線標(biāo)簽通信裝置100描述為通信裝置的示例，但是該通信裝置可 以是執(zhí)行無線通信的任何其他通信裝置。另外，雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的特定示例性實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本 領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以理解，在不偏離由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 可以在其中進行在形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種要設(shè)置在多個次級天線和在通信裝置中設(shè)置的初級天線之間的耦合器，所述 耦合器包括基板，所述基板構(gòu)成耦合器本體；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到第一次級天線，并且被設(shè)置在所述基板 的第一表面?zhèn)壬?；以及第二環(huán)形天線，所述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且被設(shè)置在所述基板 的第二表面?zhèn)壬?，其中，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為相對于所述初級天線具有相 同的電磁耦合度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合器，其中，所述耦合器被構(gòu)造為被安裝在所述通信裝置上，使得設(shè)置有所述第一環(huán)形 天線的所述第一表面?zhèn)缺仍O(shè)置有所述第二環(huán)形天線的所述第二表面?zhèn)雀咏龀跫壧?線，其中，至少ω所述第一環(huán)形天線的開口面積小于所述第二環(huán)形天線的開口面積，或 者( )所述第一環(huán)形天線的繞組數(shù)目小于所述第二環(huán)形天線的繞組數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合器，進一步包括窗部，所述窗部被形成在所述第一環(huán)形天線的開口和所述第二環(huán)形天線的開口的內(nèi) 側(cè)，并且其中，所述窗部被形成為使得，當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所述第二表面更 接近所述初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，在所述通信裝置上設(shè)置的整個顯示單 元通過所述窗部被暴露，并且當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所述第二表面更遠(yuǎn)離所述 初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，所述顯示單元的一部分沒有通過所述窗部被暴露。
4.一種要設(shè)置在多個次級天線和在通信裝置中設(shè)置的初級天線之間的耦合器，所述 耦合器包括基板，所述基板構(gòu)成耦合器本體，并且包括第一表面和第二表面；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到第一次級天線，并且包括在所述第一表 面?zhèn)壬显O(shè)置的第一部分和在所述第二表面?zhèn)壬显O(shè)置的第二部分；以及第二環(huán)形天線，所述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且包括在所述第一表 面?zhèn)壬显O(shè)置的第一部分和在所述第二表面?zhèn)壬显O(shè)置的第二部分，其中，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為相對于所述初級天線具有相 同的電磁耦合度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耦合器，其中，所述第一環(huán)形天線的所述第一部分和所述第二環(huán)形天線的所述第一部分具有 基本上相同的繞組數(shù)目和基本上相同的開口面積，并且其中，所述第一環(huán)形天線的所述第二部分和所述第二環(huán)形天線的所述第二部分具有 基本上相同的繞組數(shù)目和基本上相同的開口面積。
6.—種通信系統(tǒng)，包括通信裝置，所述通信裝置包括被構(gòu)造用于發(fā)送和接收信息的初級天線；以及耦合器，所述耦合器被設(shè)置在所述初級天線和多個次級天線之間，其中，所述耦合器包括基板，所述基板構(gòu)成耦合器本體；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到第一次級天線，并且被設(shè)置在所述基板 的第一表面?zhèn)壬?；以及第二環(huán)形天線，所述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且被設(shè)置在所述基板 的第二表面?zhèn)壬?，其中，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為相對于所述初級天線具有相 同的電磁耦合度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其中，所述耦合器被構(gòu)造為被安裝在所述通信裝置上，使得設(shè)置有所述第一環(huán)形 天線的所述第一表面?zhèn)缺仍O(shè)置有所述第二環(huán)形天線的所述第二表面?zhèn)雀咏龀跫壧?線，其中，至少ω所述第一環(huán)形天線的開口面積小于所述第二環(huán)形天線的開口面積，或 者( )所述第一環(huán)形天線的繞組數(shù)目小于所述第二環(huán)形天線的繞組數(shù)目，其中，所述耦合器進一步包括窗部，所述窗部被形成在所述第一環(huán)形天線的開口和 所述第二環(huán)形天線的開口的內(nèi)側(cè)，并且其中，所述窗部被形成為使得，當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所述第二表面更 接近所述初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，在所述通信裝置上設(shè)置的整個顯示單 元通過所述窗部被暴露，并且當(dāng)所述耦合器在所述第一表面比所述第二表面更遠(yuǎn)離所述 初級天線時被安裝在所述通信裝置上時，所述顯示單元的一部分沒有通過所述窗部被暴 Mo
8.—種次級天線單元，包括耦合器，所述耦合器要被安裝在包括初級天線的通信裝置上；以及 第一次級天線和第二次級天線，所述第一次級天線和所述第二次級天線被連接到所 述耦合器，其中，所述耦合器包括 基板，所述基板構(gòu)成耦合器本體；第一環(huán)形天線，所述第一環(huán)形天線被連接到所述第一次級天線，并且被設(shè)置在所述 基板的第一表面?zhèn)壬希灰约暗诙h(huán)形天線，所述第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且被設(shè)置在所述基板 的第二表面?zhèn)壬?，以及其中，所述第一環(huán)形天線和所述第二環(huán)形天線被構(gòu)造為使得，當(dāng)所述耦合器被安裝 在所述通信裝置上時，相對于所述初級天線具有相同的電磁耦合度。
全文摘要
提供了耦合器和通信系統(tǒng)，包括初級天線；以及耦合器，該耦合器被設(shè)置在初級天線和多個次級天線之間。該耦合器包括基板，該基板構(gòu)成耦合器本體；第一環(huán)形天線，該第一環(huán)形天線被連接到第一次級天線，并且被設(shè)置在基板的第一表面?zhèn)壬?；以及第二環(huán)形天線，該第二環(huán)形天線被連接到第二次級天線，并且被設(shè)置在基板的第二表面?zhèn)壬?。第一環(huán)形天線和第二環(huán)形天線被構(gòu)造為相對于初級天線具有相同的電磁耦合度。
文檔編號G06K17/00GK102025024SQ201010287578
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者永井拓也 申請人:兄弟工業(yè)株式會社