專利名稱：高頻耦合器和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以結(jié)合到小型裝置(比如手持裝置)中并為該小型裝置所用而且以小尺寸和 低成本制造的高頻耦合器和通信裝置。
背景技術(shù)：
非接觸式通信被廣泛地用作交流比如認(rèn)證信息和電子貨幣等重要信息的一種方 式。近來，大容量數(shù)據(jù)傳送(比如移動(dòng)圖像或移動(dòng)音樂和流視頻或流音樂的下載)被視為 非接觸式通信的又一應(yīng)用。作為一種適用于高速通信的近鄰無線傳送技術(shù)，可以舉出使用弱超寬帶(UWB)信 號(hào)的“TransferJet”(注冊(cè)商標(biāo))(例如參見日本待審專利申請(qǐng)公開No. 2008-99236和URL www. transferjet.org/en/index. html (截至 2OO9 年 6 月 23 日))。近鄰無線傳送技術(shù) (TransferJet)主要是利用感應(yīng)電場(chǎng)的耦合作用來傳送信號(hào)的方案。使用近鄰無線傳送技 術(shù)的通信裝置包括被配置為進(jìn)行高頻信號(hào)處理的通信電路部、被配置為分開地放置于距離 接地端某一高度處的耦合電極和被配置為向耦合電極高效地供應(yīng)高頻信號(hào)的諧振部。在本 說明書中，耦合電極(或者包括耦合電極和諧振部的組件)也被稱為“高頻耦合器”。以與相關(guān)領(lǐng)域的近場(chǎng)通信(NFC) (NFC以IS0/IEC IS 18092為標(biāo)準(zhǔn))相同的方式， 近鄰無線傳送系統(tǒng)可以被配置為用于傳送請(qǐng)求命令的成對(duì)讀取裝置/寫入裝置(發(fā)起方) 和用于傳送回答復(fù)命令的收發(fā)裝置(目的地方)。期望將收發(fā)裝置端結(jié)合到小型裝置(比如手持裝置)中并為該小型裝置所用。因 此，希望能以小尺寸和低成本制造高頻耦合器。

發(fā)明內(nèi)容
希望提供用于通信設(shè)備的優(yōu)良高頻耦合器和優(yōu)良通信裝置，該通信設(shè)備用于采 用其中使用高頻寬帶的弱UWB通信方案來進(jìn)行短距離上的大容量數(shù)據(jù)傳送。另外，希望提供可以結(jié)合到小型裝置(比如手持裝置)中并為該小型裝置所用而 且以小尺寸和低成本制造的高頻耦合器和通信裝置。另外，希望提供高頻耦合器和通信裝 置，在維持該高頻耦合器和通信裝置的頻率特性的同時(shí)降低高頻耦合器和通信裝置的高度 并減小耦合電極，并且該高頻耦合器和通信裝置可以在進(jìn)行近鄰無線傳送之時(shí)抑制不必要 的無線電發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，提供一種高頻耦合器，該高頻耦合器包括接地端； 耦合電極，被配置為受支撐，使得耦合電極與接地端相對(duì)放置并分開地放置于距離接地端 某一高度處，相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)該高度可忽略不計(jì)；諧振部，被配置為增大通過傳送路 徑進(jìn)入耦合電極的電流；以及可伸展和可收縮連接部，被配置為連接耦合電極上的預(yù)定位 置和諧振部，其中，形成了無窮小偶極，該無窮小偶極包括連接耦合電極中積聚的電荷的中
4心和接地端中積聚的鏡像電荷的中心的線段，并且高頻信號(hào)被傳送給通信伙伴方的另一高 頻耦合器，該另一高頻耦合器與高頻耦合器相對(duì)放置，使得在無窮小偶極的方向與從高頻 耦合器向著另一高頻耦合器的方向之間的角度θ接近零度。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式， 由于耦合電極和諧振部是通過可伸展和可收縮連接部來連接的，所以高頻耦合器能抵抗根 源于負(fù)載的變形，并且能以小尺寸和以低成本來制造。因此，高頻耦合器可以結(jié)合到小型裝 置(比如手持裝置)中并為該小型裝置所用。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，提供根據(jù)第一實(shí)施方式的高頻耦合器，其中，連接部 包括橫截面近似為V形的片簧，連接部使用片簧的一端被連接到耦合電極，并且連接部使 用片簧的另一端被連接到諧振部。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，由于耦合電極被配置為使 用構(gòu)件比如保護(hù)指(Shieldfinger)來支撐，所以高頻耦合器能以小尺寸和低成本來制造。 因此，高頻耦合器可以合適地結(jié)合到小型裝置(比如手持裝置)中。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，提供根據(jù)第一實(shí)施方式的高頻耦合器，其中，連接部 包括彈簧針(pogo pin)，連接部使用彈簧針的一端被連接到耦合電極，并且連接部使用彈 簧針的另一端被連接到諧振部。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，由于耦合電極被配置為使用 構(gòu)件比如彈簧針來支撐，所以高頻耦合器能以小尺寸和低成本制造。因此，高頻耦合器可以 合適地結(jié)合到小型裝置(比如手持裝置)中。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，提供根據(jù)第二和第三實(shí)施方式中的任一實(shí)施方式的 高頻耦合器，其中，實(shí)現(xiàn)有接地端和諧振部的電路板被布置于便攜式裝置的第一殼構(gòu)件的 內(nèi)表面上，并且連接部的一端被附接到諧振部；以及用作耦合電極的導(dǎo)電圖案在便攜式裝 置的第二殼構(gòu)件的內(nèi)表面上形成。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，通過將兩個(gè)殼構(gòu)件設(shè)置在 一起使得兩個(gè)殼構(gòu)件的開口閉合，可以支撐耦合電極使得耦合電極分開地放置于距離電路 板(接地端)某一高度處。因此，可以抑制不必要的無線電發(fā)射。此外，由于保護(hù)指和彈簧 針可伸展和可收縮，所以即使通過殼構(gòu)件給支撐構(gòu)件施加負(fù)載也難以彎曲和破壞連接部。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式，提供根據(jù)第四實(shí)施方式的高頻耦合器，其中，在使用 第二殼構(gòu)件閉合第一殼構(gòu)件，從而組裝成框架的狀態(tài)下，連接部的另一端與耦合電極上的 預(yù)定位置直接接觸，并且諧振部連接到耦合電極。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式，通過將兩個(gè) 殼構(gòu)件設(shè)置在一起使得兩個(gè)殼構(gòu)件的開口閉合，可以支撐耦合電極使得耦合電極分開地放 置于距離電路板(接地端)某一高度處。因此，可以抑制不必要的無線電發(fā)射。此外，由于 保護(hù)指和彈簧針可伸展和可收縮，所以即使通過殼構(gòu)件給支撐構(gòu)件施加負(fù)載也難以彎曲和 破壞連接部。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式，提供根據(jù)第二實(shí)施方式的高頻耦合器，其中，對(duì)于連 接部，橫截面近似為V形的片簧的一端被置于片簧的另一端的近似正上方并近似地連接到 耦合電極的中心。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式，由于對(duì)于連接部，橫截面近似為V形的片簧 的一端被置于片簧的另一端的近似正上方并連接到耦合電極，所以可以更有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)沿 著片簧水平流動(dòng)的電流的抵消作用。此外，由于片簧的一端近似地連接到耦合電極的中心， 所以可以抑制從耦合電極的表面發(fā)射的不必要的電波。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方式，提供根據(jù)第二實(shí)施方式的高頻耦合器，其中，片簧和 耦合電極的組合長(zhǎng)度近似地等于工作頻率的波長(zhǎng)的四分之一。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方 式，由于片簧和耦合電極的組合長(zhǎng)度近似地等于工作頻率的波長(zhǎng)的四分之一，所以可以在
5維持頻率特性的同時(shí)降低高頻耦合器的高度并減小耦合電極。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，提供一種通信裝置，該通信裝置包括接地端；耦合 電極，被配置為受支撐，使得耦合電極與接地端相對(duì)放置并分開地布置于距離接地端某一 高度處，相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)該高度可忽略不計(jì)；諧振部，被配置為增大通過傳送路徑進(jìn) 入耦合電極的電流；可伸展和可收縮連接部，被配置為使用可伸展和可收縮連接部的一端 被附接到諧振部，并且被配置為連接耦合電極上的預(yù)定位置和諧振部；第一殼構(gòu)件，被配置 為包括電路板，在該電路板上實(shí)現(xiàn)接地端和諧振部，并且該電路板被布置于第一殼構(gòu)件的 內(nèi)表面上；以及第二殼構(gòu)件，被配置為包括導(dǎo)電圖案，該導(dǎo)電圖案用作耦合電極，并且被形 成于第二殼構(gòu)件的內(nèi)表面上；其中，在使用第二殼構(gòu)件閉合第一殼構(gòu)件的狀態(tài)下，連接部的 另一端與耦合電極上的預(yù)定位置直接接觸，并且諧振部連接到耦合電極；以及形成了無窮 小偶極，該無窮小偶極包括連接耦合電極中積聚的電荷的中心和接地端中積聚的鏡像電荷 的中心的線段；以及高頻信號(hào)被傳送給通信伙伴方的另一高頻耦合器，該另一高頻耦合器 與高頻耦合器相對(duì)放置，使得在無窮小偶極的方向與從高頻耦合器向著另一高頻耦合器的 方向之間的角度θ接近零度。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，由于耦合電極和諧振部是通過 可伸展和可收縮連接部連接的，所以高頻耦合器可以抵抗根源于負(fù)載的變形并且以小尺寸 和以低成本來制造。因此，高頻耦合器可以結(jié)合到小型裝置(比如手持裝置)中并為該小 型裝置所用。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，通過將兩個(gè)殼構(gòu)件設(shè)置在一起使得兩個(gè)殼構(gòu)件 的開口閉合，可以支撐耦合電極使得耦合電極分開地放置于距離電路板(接地端)某一高 度處。因此，可以抑制不必要的無線電發(fā)射。此外，由于保護(hù)指和彈簧針可伸展和可收縮， 所以即使通過殼構(gòu)件給支撐構(gòu)件施加負(fù)載也難以彎曲和破壞連接部。參照基于本發(fā)明以下實(shí)施方式和附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明實(shí)施方式的更多目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。


圖1是示意性地圖示出采用弱UWB通信方案的近鄰無線傳送系統(tǒng)的配置的圖；圖2是圖示出布置在傳送裝置中的高頻耦合器的基本結(jié)構(gòu)的圖；圖3是圖示出圖2中示出的高頻耦合器的實(shí)施的例子的圖；圖4是圖示出基于無窮小偶極的電場(chǎng)的圖；圖5是圖4中示出的電場(chǎng)映射于耦合電極之上的圖；圖6是圖示出加容天線的結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖7是圖示出在諧振部中使用分布常數(shù)電路的高頻耦合器的結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖8是圖示出駐波出現(xiàn)在圖7中示出的高頻耦合器中的短截線上這一狀態(tài)的圖；圖9Α是圖示出其中耦合電極由保護(hù)指支撐并且連接到諧振部(短截線)的高頻 耦合器的結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖9Β是圖示出其中耦合電極由保護(hù)指支撐并且連接到諧振部(短截線)的高頻 耦合器的結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖IOA是圖示出使用其中耦合電極由保護(hù)指支撐的高頻耦合器的主要結(jié)構(gòu)的實(shí) 施方式的圖；圖IOB是圖示出使用其中耦合電極由保護(hù)指支撐的高頻耦合器的主要結(jié)構(gòu)的實(shí)
6施方式的圖；圖11是圖示出其中耦合電極由彈簧針支撐并且連接到諧振部(短截線)的高頻 耦合器的結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖12A是圖示出使用其中耦合電極由彈簧針支撐的高頻耦合器的主要結(jié)構(gòu)的實(shí) 施方式的圖；圖12B是圖示出使用其中耦合電極由彈簧針支撐的高頻耦合器的主要結(jié)構(gòu)的實(shí) 施方式的圖；圖13是圖示出在第二殼構(gòu)件被附接到第一殼構(gòu)件并且第一殼構(gòu)件和第二殼構(gòu)件 的開口閉合的條件下通過彈簧針向耦合電極供電這一狀態(tài)的圖；圖14是圖示出在第二殼構(gòu)件被附接到第一殼構(gòu)件并且第一殼構(gòu)件和第二殼構(gòu)件 的開口閉合的條件下通過保護(hù)指向耦合電極供電這一狀態(tài)的圖；圖15是圖示出第一殼構(gòu)件中的諧振部與保護(hù)指的下端之間的接觸點(diǎn)(連接點(diǎn)B) 和保護(hù)指的上端與耦合電極之間的接觸點(diǎn)(連接點(diǎn)A)的最適當(dāng)?shù)牟贾玫睦拥膱D；圖16A是圖示出在將電力饋點(diǎn)布置于耦合電極的中心的情況下電流在耦合電極 中流動(dòng)這一狀態(tài)的圖；圖16B是圖示出在電力饋點(diǎn)被布置于偏離于耦合電極中心的位置的情況下不均 勻電流在耦合電極中流動(dòng)并且發(fā)射不必要的電波這一狀態(tài)的圖；圖17A是用于解釋在單極天線情況下的諧振現(xiàn)象的圖；圖17B是用于解釋在加容天線情況下的諧振現(xiàn)象的圖；圖17C是用于解釋在加容天線情況下的諧振現(xiàn)象的圖；圖18A是用于解釋在維持工作頻帶下的諧振作用的同時(shí)降低高頻耦合器的高度 并減小高頻耦合器的機(jī)制的圖；圖18B是用于解釋在維持工作頻帶下的諧振作用的同時(shí)降低高頻耦合器的高度 并減小高頻耦合器的機(jī)制的圖；以及圖18C是用于解釋在維持工作頻帶下的諧振作用的同時(shí)降低高頻耦合器的高度 并減小高頻耦合器的機(jī)制的圖。
具體實(shí)施例方式下文將參照附圖具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。首先將描述采用弱UWB通信方案的近鄰無線傳送的工作原理。圖1是圖示出其中使用電場(chǎng)耦合作用的基于弱UWB通信方案的近鄰無線傳送系統(tǒng) 的配置的圖。在圖1中，分別包括在傳送裝置10和接收裝置20中的耦合電極14和24被 用于傳送和接收。這樣，耦合電極14與24相對(duì)放置并分開地放置于彼此相距某一距離處， 該距離例如為3cm(或者工作頻帶的波長(zhǎng)的大約一半)。在要發(fā)送的請(qǐng)求是由上層應(yīng)用生成 的情況下，在傳送裝置端的傳送電路部11基于傳送數(shù)據(jù)來生成高頻傳送信號(hào)(比如UWB信 號(hào))，并從傳送電極14向接收電極24傳送作為電場(chǎng)信號(hào)的高頻傳送信號(hào)。然后，在接收裝 置20處的接收電路部21對(duì)接收到的高頻電場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理和解碼處理，并向上層應(yīng) 用傳送再現(xiàn)的數(shù)據(jù)。在近鄰無線傳送中使用UWB的情況下，可以實(shí)現(xiàn)傳送速率近似等于IOOMbps的超
7高速數(shù)據(jù)傳送。此外，如下文所述，在近鄰無線傳送中，不使用輻射電場(chǎng)而使用靜電場(chǎng)的耦 合作用或者感應(yīng)電場(chǎng)的耦合作用。電場(chǎng)的強(qiáng)度與距離的立方或平方成反比。因此，通過將 與無線設(shè)施相距3m距離內(nèi)的電場(chǎng)的強(qiáng)度控制在小于或者等于預(yù)定級(jí)別，在近鄰無線傳送 系統(tǒng)中就可以發(fā)射很弱的無線電波，從而不需要獲得無線電臺(tái)站許可證。因此可以實(shí)現(xiàn)低 成本的近鄰無線傳送系統(tǒng)。此外，在近鄰無線傳送中，由于采用電場(chǎng)耦合方案來進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信，所以來自鄰近反射裝置的反射波小，因此干擾的影響有利地小。另外，也無需考慮要防 止對(duì)傳送路徑的黑客攻擊和確保機(jī)密的安全。相反地，在無線通信中，傳播損耗隨隨波長(zhǎng)的傳播距離增加而增加。在使用高頻寬 帶信號(hào)(比如UWB信號(hào))的近鄰無線傳送中，近似為3cm的通信距離等于工作頻率的波長(zhǎng)的 近似一半。因此，即使這樣的距離很短，該距離仍然難以忽略，并且必須將傳播損耗維持在 足夠低的級(jí)別。特別地，特性阻抗在高頻電路中比在低頻電路中導(dǎo)致的問題更嚴(yán)重。因此， 在傳送裝置和接收裝置的電極之間的耦合點(diǎn)處的阻抗失配在高頻電路中的影響更明顯。例如，在圖1中示出的近鄰無線傳送系統(tǒng)中，即使在將傳送電路部11連接到傳送 電極14的高頻信號(hào)傳送路徑是匹配阻抗例如為50 Ω的同軸線的情況下，當(dāng)傳送電極14與 接收電極24之間的耦合部中存在阻抗失配時(shí)，電場(chǎng)信號(hào)仍然被折返(反射)而產(chǎn)生傳播損 耗，因此通信效率降低。這樣，如圖2中所示，布置在傳送裝置10中的高頻耦合器包括連接到高頻信號(hào)傳 送路徑的諧振部。這樣，諧振部包括板形電極14和24、串聯(lián)感應(yīng)器12和22以及并聯(lián)感應(yīng) 器13和23?？梢允褂猛S電纜、微帶線、共面線等來配置在此提到的高頻信號(hào)傳送路徑。 在上文所述的高頻耦合器是彼此相向布置的情況下，耦合部在其中以準(zhǔn)靜電場(chǎng)為主的很短 距離上如同帶通濾波器一樣工作。因此，可以傳送高頻信號(hào)。此外，即使在以感應(yīng)電場(chǎng)為主 并且相對(duì)于工作頻率波長(zhǎng)不可忽略不計(jì)的很短距離上，通過從由分別在耦合電極和接地端 中積聚的電荷和鏡像電荷形成的無窮小偶極(下文描述)生成的感應(yīng)電場(chǎng)，在兩個(gè)高頻耦 合器之間仍然可以高效地傳送高頻信號(hào)。如果只需要實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并抑制反射波，那么，在傳送裝置10和接收裝置20的電 極之間(即在耦合部中)，只要耦合器具有如下簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)就足矣板形電極14和24以及串 聯(lián)感應(yīng)器12和22分別被連接到高頻信號(hào)傳送路徑，并且耦合部中的阻抗可以設(shè)計(jì)為是連 續(xù)的。然而，特性阻抗在耦合部分之前和之后沒有變化，因此電流量值也不變。相反地，通 過提供并聯(lián)感應(yīng)器13和23，更大量的電荷被供應(yīng)給耦合電極14，因此在耦合電極14與24 之間可以產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)耦合作用。此外，當(dāng)在耦合電極14的表面附近感應(yīng)產(chǎn)生較大電場(chǎng)時(shí)， 從耦合電極14的表面?zhèn)鞑ジ袘?yīng)產(chǎn)生的電場(chǎng)作為電場(chǎng)信號(hào)，該電場(chǎng)信號(hào)為縱波并且沿著傳 播方向(無窮小偶極的方向，下文描述)振蕩。由于該電場(chǎng)波，即使當(dāng)在耦合電極14與24 之間的距離(相位長(zhǎng)度)是相對(duì)較大的距離時(shí)，仍然可以傳送電場(chǎng)信號(hào)。為了概括上文提到的條件，在采用弱UWB通信方案的近鄰無線傳送系統(tǒng)中，對(duì)于 高頻耦合器而言必需的條件如下(1)用于建立電場(chǎng)耦合的電極，該電極與接地端相對(duì)放置并分開地放置于相距接 地端某一距離處，相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)該距離可忽略不計(jì)；(2)提供用于建立更強(qiáng)電場(chǎng)耦合的諧振部；以及(3)設(shè)置串聯(lián)感應(yīng)器和并聯(lián)感應(yīng)器的常數(shù)、由于耦合電極所致的電容器的常數(shù)以度，使得可以在耦合電極彼此相向放置的情況下在用于通信的頻帶中實(shí)現(xiàn)阻 抗匹配。在如圖1中所示的近鄰無線傳送系統(tǒng)中，當(dāng)傳送裝置10和接收裝置20中的耦合 電極14和24被彼此相向地并以適當(dāng)?shù)南嗷ゾ嚯x分開地布置時(shí)，兩個(gè)高頻耦合器如同允許 期望的高頻范圍中的電場(chǎng)信號(hào)通過的帶通濾波器一樣工作，并且單個(gè)高頻耦合器如同被配 置為放大電流的阻抗轉(zhuǎn)換電路一樣工作。因此，幅度較大的電流進(jìn)入耦合電極。相反地，在 高頻耦合器被放置于自由空間中的情況下，高頻耦合器的輸入阻抗與高頻信號(hào)傳送路徑的 特性阻抗不匹配。因此，進(jìn)入高頻信號(hào)傳送路徑的信號(hào)在高頻耦合器中被折返(反射)并 且不發(fā)射到外部。因此，不產(chǎn)生干擾其它鄰近系統(tǒng)的波。也就是說，傳送裝置在無通信伙伴 時(shí)不會(huì)持續(xù)地發(fā)射無線電波。只有當(dāng)通信伙伴接近傳送裝置時(shí)才實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，由此傳送 高頻電場(chǎng)信號(hào)。圖3是圖示出圖2中示出的高頻耦合器的實(shí)施方式的例子的圖?？梢杂孟嗤绞?配置傳送裝置10和接收裝置20中的高頻耦合器中的任一個(gè)。在圖3中，耦合電極14被置 于分隔物15的上表面上，并且通過穿透分隔物15的通孔16電連接到印刷電路板17上的 高頻信號(hào)傳送路徑。盡管在圖3中分隔物15近似為圓柱形而耦合電極4近似為圓形，但是 分隔物15和耦合電極14的形狀不限于特定形狀。例如，在通孔16形成于預(yù)定高度的電介質(zhì)中之后，用導(dǎo)體填充通孔16，并使用鍍 層技術(shù)在電介質(zhì)的上端面上蒸鍍用作耦合電極4的導(dǎo)電圖案。此外，用作高頻傳送線路的 布線圖案形成于印刷電路板17上。這樣，高頻耦合器可以通過在印刷電路板17上裝配分 隔物15來制造，該裝配是通過回流焊接等進(jìn)行的。根據(jù)工作波長(zhǎng)，對(duì)從印刷電路板17(或 者接地端18)的電路裝配表面到耦合電極14的高度(即通孔16的長(zhǎng)度(相位長(zhǎng)度))適 當(dāng)?shù)丶右哉{(diào)整，以允許通孔16具有能夠替代圖2中示出的串聯(lián)感應(yīng)器12的感應(yīng)系數(shù)。此 外，高頻信號(hào)傳送路徑經(jīng)由具有薄片狀的并聯(lián)感應(yīng)器13連接到接地端18。在此，將考察在傳送裝置10的耦合電極14處產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。如圖1和圖2中所示，耦合電極14連接到高頻信號(hào)傳送路徑的一端。這樣，從傳 送電路部11輸出的高頻信號(hào)流入耦合電極14中，從而電荷在耦合電極14中積聚。這時(shí)， 包括串聯(lián)感應(yīng)器12和并聯(lián)感應(yīng)器13的諧振部的諧振作用放大通過傳送路徑流入耦合部14 中的電流，從而積聚更大量的電荷。此外，接地端18被分開地布置在與耦合電極14相距某一高度(相位長(zhǎng)度)處(相 對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)該高度可忽略不計(jì))，從而耦合電極14和接地端18彼此相向。這樣， 在如上所述電荷在耦合部14中積聚時(shí)，鏡像電荷在接地端18中積聚。當(dāng)點(diǎn)電荷Q被放置于 平面導(dǎo)體之外時(shí)，鏡像電荷-Q(代替表面電荷分布的虛擬電荷)被置于該平面導(dǎo)體中。這 在Tadashi Mizoguchi的“Denjiki gaku” (電磁學(xué))(由Shokabo出版有限公司出版，第 54-57頁)中也有描述。由于上文提到的點(diǎn)電荷Q和鏡像電荷-Q的積聚，所以形成了無窮小偶極，該無窮 小偶極包括連接耦合電極14中積聚的電荷的中心和接地端18中積聚的鏡像電荷的中心的 線段。嚴(yán)格地說，點(diǎn)電荷Q和鏡像電荷-Q是有體積的，形成的無窮小偶極是連接電荷的中心 和鏡像電荷的中心。在此提到的“無窮小偶極”指的是“電荷之間距離很短的電偶極”。例 如，在 Yasuto Mushiake 的"Antenna · Denpa Denpan (天線·無線電波傳播)，，(由 Corona
9出版有限公司出版，第16-18頁)中描述了“無窮小偶極”。這樣，由于該無窮小偶極，所以 生成電場(chǎng)的橫波分量E0、電場(chǎng)的縱波分量Ek和在無窮小偶極周圍的磁場(chǎng)H41。在圖4中圖示出基于無窮小偶極的電場(chǎng)。此外，在圖5中圖示出映射于耦合電極 上方的電場(chǎng)。如圖中所示，電場(chǎng)的橫波分量E0在與傳播方向垂直的方向上振蕩，而電場(chǎng)的 縱波分量&在與傳播方向平行的方向上振蕩。此外，還在無窮小偶極周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)I。下 列等式(1)至(3)表示由無窮小偶極感應(yīng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。在這些等式中，與距離的立方成 反比的分量對(duì)應(yīng)于靜電場(chǎng)，與距離的平方成反比的分量對(duì)應(yīng)于感應(yīng)電場(chǎng)，而與距離成反比 的分量對(duì)應(yīng)于輻射電場(chǎng)。
權(quán)利要求
一種高頻耦合器，包括接地端；耦合電極，被配置為受支撐，使得所述耦合電極與所述接地端相對(duì)放置并且被分開地放置于與所述接地端相距某一高度處，相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)所述高度可忽略不計(jì)；諧振部，被配置為增大通過傳送路徑進(jìn)入所述耦合電極的電流；以及可伸展和可收縮連接部，被配置為連接所述耦合電極上的預(yù)定位置和所述諧振部；其中形成了無窮小偶極，所述無窮小偶極包括連接所述耦合電極中積聚的電荷的中心和所述接地端中積聚的鏡像電荷的中心的線段，以及所述高頻信號(hào)被傳送給通信伙伴方的另一高頻耦合器，所述另一高頻耦合器與所述高頻耦合器相對(duì)放置，使得在所述無窮小偶極的方向與從所述高頻耦合器向著所述另一高頻耦合器的方向之間的角度θ接近零度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻耦合器，其中 所述連接部包括橫截面近似為V形的片簧，所述連接部使用所述片簧的一端被連接到所述耦合電極，以及 所述連接部使用所述片簧的另一端被連接到所述諧振部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻耦合器，其中 所述連接部包括彈簧針，所述連接部使用所述彈簧針的一端被連接到所述耦合電極，以及 所述連接部使用所述彈簧針的另一端被連接到所述諧振部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高頻耦合器，其中實(shí)現(xiàn)有所述接地端和所述諧振部的電路板被布置在便攜式裝置的第一殼構(gòu)件的內(nèi)表 面上，并且所述連接部的一端被附接到所述諧振部；以及用作所述耦合電極的導(dǎo)電圖案在所述便攜式裝置的第二殼構(gòu)件的內(nèi)表面上形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻耦合器，其中在使用所述第二殼構(gòu)件閉合所述第一殼構(gòu)件，從而組裝成框架的狀態(tài)下，所述連接部 的另一端與所述耦合電極上的所述預(yù)定位置直接接觸，并且所述諧振部連接到所述耦合電 極。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻耦合器，其中相對(duì)于所述連接部，橫截面近似為V形的所述片簧的一端被置于所述片簧的另一端的 近似正上方并且近似地連接到所述耦合電極的中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻耦合器，其中所述片簧和所述耦合電極的組合長(zhǎng)度近似地等于工作頻率的波長(zhǎng)的四分之一。
8.一種通信裝置，包括 接地端；耦合電極，被配置為受支撐，使得所述耦合電極與所述接地端相對(duì)放置并且被分開地 布置于與所述接地端相距某一高度處，相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)所述高度可忽略不計(jì)； 諧振部，被配置為增大通過傳送路徑進(jìn)入所述耦合電極的電流； 可伸展和可收縮連接部，被配置為使用所述可伸展和可收縮連接部的一端被附接到所述諧振部，并且被配置為連接所述耦合電極上的預(yù)定位置和所述諧振部；第一殼構(gòu)件，被配置為包括電路板，在所述電路板上實(shí)現(xiàn)所述接地端和所述諧振部，并 且所述電路板被布置于所述第一殼構(gòu)件的內(nèi)表面上；以及第二殼構(gòu)件，被配置為包括導(dǎo)電圖案，所述導(dǎo)電圖案用作所述耦合電極，被形成于所述 第二殼構(gòu)件的內(nèi)表面上； 其中在使用所述第二殼構(gòu)件閉合所述第一殼構(gòu)件的狀態(tài)下，所述連接部的另一端與所述耦 合電極上的所述預(yù)定位置直接接觸，并且所述諧振部連接到所述耦合電極；以及形成了無窮小偶極，所述無窮小偶極包括連接所述耦合電極中積聚的電荷的中心和所 述接地端中積聚的鏡像電荷的中心的線段；以及所述高頻信號(hào)被傳送給通信伙伴方的另一高頻耦合器，所述另一高頻耦合器與高頻耦 合器相對(duì)放置，使得在所述無窮小偶極的方向與從所述高頻耦合器向著所述另一高頻耦合 器的方向之間的角度θ接近零度。
全文摘要
本發(fā)明公開了高頻耦合器和通信裝置。所述高頻耦合器包括接地端；耦合電極，被配置為受支撐，使得耦合電極與接地端相對(duì)放置并分開地放置于距離接地端某一高度處，相對(duì)于高頻信號(hào)的波長(zhǎng)該高度可忽略不計(jì)；諧振器，增大通過傳送路徑進(jìn)入耦合電極的電流；以及可伸展/可收縮連接部，連接耦合電極上的預(yù)定位置和諧振器；其中，形成了無窮小偶極，該無窮小偶極包括連接耦合電極中積聚的電荷的中心和接地端中積聚的鏡像電荷的中心的線段，以及高頻信號(hào)被傳送給通信伙伴方的另一高頻耦合器，該另一高頻耦合器與高頻耦合器相對(duì)放置，使得在無窮小偶極的方向與從高頻耦合器向著另一高頻耦合器的方向之間的角度θ接近零。
文檔編號(hào)H01P5/08GK101938028SQ20101021341
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者和城賢典 申請(qǐng)人:索尼公司