电场耦合器及其制造方法、通信设备和通信系统的制作方法

专利名称：电场耦合器及其制造方法、通信设备和通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电场耦合器、通信设备、通信系统以及用于电场耦合器的 制造方法。
背景技术：
近年来，执行非接触通信的通信设备如非接触型IC (集成电路)卡 和RFID (射频识别)等已经增加。这种执行非接触通信的通信设备包括 产生磁场耦合的通信设备和产生电场耦合的通信设备。
在产生磁场耦合的情况下，通信设备具有例如天线线围，并使用天线 线團处的交流磁场而通it^场耦合来执行非接触通信。另一方面，在产生 电场耦合的情况下，通信设备具有例如板状电场耦合电极(耦合器)，并 使用电场耦合电极生成的静电场或感应场而通过电场耦合来执行非接触 通信(参见例如日本专利申请未审公开2008-99236 )。这种通信设备适合 于例如短距离类型的短距离非接触通信。
可用于上述非接触型IC卡等的通信设备被安装在卡、便携式装置等 上，由此被形成为薄的且小型的。

发明内容
在上述的产生磁场耦合的通信设备中，当在天线线團的背面上存在金 属板等时，可能不能执行通信，也可能需要在天线线團被布置在其上的平 面上的大的面积。另一方面，在上述的产生电场耦合的通信i殳备中，通过 以短距离彼此相对的、通信对方的电极和电场耦合电极而发生电场耦合。 通过在从电场耦合电极观看时与耦合方向相反的方向上提供由金属制成 的接地(ground),可以防止在背面方向上的不期望的电场信号的辐射； 然而，当电极和接地之间的距离减小时，在电^UL面生成的电场的强度减 小，因此难以减小外形。此外，由于这种执行非接触通信的通信设备通常 被安装在例如非接触型IC卡上和诸如移动电话之类的便携式装置上，因此期望小型化特别是外形的减小。
同时，对于通信设备，重要的是不仅实现小型化而且实现容易制造。 例如，当其中线状导体被螺旋状地缠绕的线團等被用作天线时，通信设备 的厚度增大了对应于线围横截面的量。此外，在该情况下，在使线围小型 化时，难以使得线團圆團的直径统一并使得圆围之间的间隔(节距)统一， 因此不容易制造。另外，当出现这种线團中的不统一性时，也出现线團的 谐振频率的变化，从而导致了天线的电气特性的劣化。
本发明解决上述问题以及与传统的方法和设备相关联的其它问题。需 要新颖的改进的电场耦合器、通信设备、通信系统及用于电场耦合器的制 造方法，其能够在不使电气特性劣化的情况下实现小型化和实现容易制 造。
根据本发明的实施例，提供了一种电场耦合器，包括通过使沿着与 在其上发生电场耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的带状导体弯曲而形 成的带状线團，使得线團轴垂直于该耦合方向，该带状线團具有射频信号 的预定频率的半波长的电气长度，并具有其中该线團轴沿该平面围绕中心 部分的形状，其中带状线團通过在中心部分处在耦合方向上振动的纵波电 场来产生耦合。
根据该配置，带状线團与射频信号进行谐振，由此生成沿线围轴的交 ;it磁场。此时，由于线團轴围绕中心部分，因此在中心部分处生成电场。 因此，通过4吏用电场，可以产生电场耦合。当为了防止电场向带状线團的 背面(与耦合方向相对的方向上的平面)辐射而在背面上设置接地时，根 据上述配置，即使当带状线團和接地之间的距离小时，平行于接地且沿着 线圉轴的交流磁场也不受影响。因此可将电场耦合器形成得外形小且紧 凑。此外，通过使沿着垂直于耦合方向的平面蜿蜒的带状导体弯曲以使得 线團轴垂直于耦合方向，可以容易地形成带状线圏。因此，可将带状线團 的节距等提前形成到蜿蜒的带状导体中，由此可通过使精确确定的带状线 團的位置等弯曲来进行制造。
带状线團可包括两个带状线團，该两个带状线團被布置成使得线围轴 相互平行且中心部分位于该线围轴之间，该两个带状线團各自的一端相互 连接，并且带状线闺各自的缠绕方向在该两个带状线闺相互连接的位置处 狄转。
电场耦合器还可包括谐振部分，该谐振部分与从馈送端提供的具有预定频率的射频信号进行谐振，并在与通过谐振的电压的驻波的波腹相对
应的位置处连接到带状线團的 一端；以及设置在带状线圏的与耦合方向相 对的一侧上的接地，其中带状线围的另一端可以被接地。
在带状线團的部分处形成在其处带宽度被扩展的吸附点，使得在制造 时安装器能够吸附吸附点。
吸附点被形成在垂直于耦合方向的平面中的、带状线團的重心处。
带状线團在线團的侧面具有在垂直于耦合方向的方向上伸出的伸出 部分。
通过将金属片冲压成蜿蜒的带状形状来形成^i的带状导体。
根据本发明的另一实施例，提供了一种通信i殳备，包括带状线團， 该带状线團是通过使沿着与在其上发生电场耦合的耦合方向相垂直的平 面蜿蜒的带状导体弯曲以使得线團轴垂直于耦合方向来形成，该带状线團 具有射频信号的预定频率的半波长的有效长度，并具有其中线團轴沿该平 面围绕中心部分的形状，其中带状线團通过由在中心部分处在耦合方向上 振动的纵波电场产生耦合来执行非接触通信。
根据本发明的另一实施例，提供了一种通信系统，包括通过产生电 场耦合来执行非接触通信的两个通信设备，其中该两个通信设备中的至少 一个具有通过使沿着与在其上发生电场耦合的耦合方向相垂直的平面蜿 蜒的带状导体弯曲以使得线團轴垂直于耦合方向而形成的带状线團，该带 状线團具有射频信号的预定频率的半波长的电气长度，并具有其中所述线 围轴沿该平面围绕中心部分的形状，该带状线團通过由在所述中心部分处 在所述耦合方向上振动的纵波电场产生耦合来执行非接触通信。
根据本发明的另 一实施例，提供了 一种用于电场耦合器的制造方法， 该方法包括以下步骤将金属片冲压成蜿蜒的带状形状，以形成蜿蜒的带 状导体，该金属片垂直于在其上以预定频率发生电场耦合的耦合方向；以 及使该蜿蜒的带状导体弯曲，使得线围轴垂直于该耦合方向，以形成具有 该预定频率的半波长的电气长度且具有其中线圉轴围绕中心部分的形状 的带状线围。
根据上述的本发明实施例，在不使电气特性劣化的情况下，可以实现 小型化，并且可以实现容易的制造。


图l是描述根据本发明第一实施例的电场耦合器的配置的示例图2是根据第一实施例的电场耦合器中包括的带状线團的透视图3A至3C是根据第一实施例的电场耦合器中包括的带状线團的三 面视图4是根据第一实施例的电场耦合器中包括的带状线围的展开图5是描述根据第一实施例的用于电场耦合器的制造方法的示例图6是描述根据第一实施例的电场耦合器的操作等的示例图7是描述根据第一实施例的电场耦合器所生成的磁通量的示例图8是描述根据第一实施例的电场耦合器所生成的磁通量的示例图9是根据本发明第二实施例的电场耦合器中包括的带状线團的透 视图10A至10C是根据第二实施例的电场耦合器中包括的带状线團的 三面视图11是根据本发明第三实施例的电场耦合器中包括的带状线團的透 视图12A-12C是根据第三实施例的电场耦合器中包括的带状线團的三 面视图13是根据本发明第四实施例的电场耦合器中包括的带状线團的透 视图；以及
图14A-14C是根据第四实施例的电场耦合器中包括的带状线圏的三 面视图。
具体实施例方式
在下文中将参考附图来详细描4发明的优选实施例。注意，在本说 明书和附图中，以相同的附图标记来标注具有基本上相同的功能和结构的 结构元件，并省略对这些结构元件的重复i兌明。
注意，以下为了便于理解根据本发明实施例的电场耦合器、通信设备、 通信系统和用于电场耦合器的制造方法，首先将描述该通信i史备和通信系统中包括的根据第一实施例的电场耦合器的配置。然后将描述该电场耦合 器中包括的电场耦合电极。随后将描述用于电场耦合器的制造方法，并且 还将描述电场耦合器的操作和效果的示例。然后将主要从第 一 实施例与第 二至第四实施例之间的差别的方面来描述具有不同的电场耦合电极的第 二至第四实施例，作为电场耦合器的变型的示例。具体地，下面将按以下 流程来进行描述。
<1.第一实施例>
1.1电场耦合器的配置
[1.4电场耦合器的操作和效果的示例
<2.第二实施例> <3.第三实施例> <4.第四实施例>
注意，以下将描述根据本发明实施例的电场耦合器，并且才艮据本发明 实施例的通信设备具有以下将描述的电场耦合器。在根据本发明实施例的 通信系统的情况下，包括两个通信^殳备，并且该通信i殳备中的至少一个具 有电场耦合器且通过电场耦合来执行非接触通信。这样，由于根据本发明 实施例的通信设备等的主要特征在于其电场耦合器，因此下面将主要描述 电场耦合器。其中使用电场耦合器的通信装置和通信系统不受特别限制， 其例子包括非接触IC卡、RFID、诸如移动电话之类的便携式装置和使用 它们的通信系统。
<1.第一实施例>
[1.1电场耦合器的配置
图l是描述根据本发明第一实施例的电场耦合器的配置的示例图。如 图1所示，根据本实施例的电场耦合器10大致包括带状线團100、短截 线200和输"输出线300。
带状线團100是用于生成产生电场耦合的电场的电场耦合电极。带状 线闺IOO是由单个带状导体以线闺状的形状形成的，并从一个端子A接 收射频信号，而另一端子B被短路。结果，带状线團100在其中心部分O处生成垂直于纸张的前向方向(X轴正向)上的纵波电场，以产生前向方 向上的电场耦合。注意，其中发生电场耦合的方向(X轴正向)在此也被 称为"耦合方向"。与通过螺旋状地缠绕线状导体而形成的常规线團不同
地，带状线團100由一张金属片形成。因此，通过包括这种带状线團100 作为电场耦合电极，可以容易地制造电场耦合器10和使其小型化，还可 以保持或改善其电气特性。稍后将详细描述带状线團100。
短截线200是谐振部分的例子，并由具有纵向上的预定长度的板状导 体材料形成。由于短截线200被形成在其背面上形成有接地的基仗(未示 出)上，因此带状线團100也布置在该接地上。结果，接地(未示出)被 设置在带状线團100的与捧^方向相对(x轴负向)的一侧上。短截线200 的一个端子C连接到输"输出线300，而另一个端子D被短路到接地。 因此，当电场耦合器10通过非接触通信来发送信号时，从连接到端子C 的输A/输出线300发送射频信号。此时，短截线200具有如下的长度 在该长度时在射频信号的频率处发生谐振；因此短截线200与射频信号谐 振。注意，在此例示了如下情况其中短截线200具有电气长度L (=1/2 x入)，该电气长度L^i射频信号的波长的一半。也就是说，短截线200 的端子D对于电流是开放端，而对于电压是固定端。因此，观看当通过 射频信号进行谐振时在短截线200处的电压，该电压形成了在端子D处 具有波节且在介于端子C和D之间的中间连接点E处具有^U度的驻波。 短截线200在对应于驻波的波腹的位置(即，中间连接点E )处连接到作 为带状线團100的一端的端子A。换句话说，在短截线200中谐振的射频 信号被提供给带状线围100，并且电流通过其电压而流过带状线闺100。 同时，如图1所示，短截线200的长度不限于对应于半波长的长度，并且 可以是任何长度，只要该长度是在其处通过射频信号发生谐振的长度即 可；例如，该长度可以是与四分之一波长或四分之一波长的整数倍相对应 的长度。在该情况下，带状线團100的端子A也在与谐振电压的驻波的 ^J^相对应的位置处连接到短截线200。注意，当电场耦合器10通过非 接触通信来接收信号时，所接收的信号也类似地在短截线200内进行谐 振。
期望根据本实施例的电场耦合器10要使用的射频信号使用诸如 UWB (超宽频带)之类的高频以及500MHz或更高的宽频带。将短截线 200的纵向方向上的长度设置成使得在这种使用频率处发生谐振。然而， 注意，在^H据本实施例的电场耦合器10中，4吏用频率不限于此，并且可 以根据JH吏用的频带来适当地调节短截线200的长度等。然而，通过使用例如上述的高频和宽频带，可以实现高速和高容量的数据通信。
如上文所述，输A/输出线300连接到短截线200的端子C并发送射 频信号。因此，发iii/接收电路(未示出)连接到输V输出线300的与短 截线200相对的端部。从该发送/接收电路输出射频信号，或者将射频信 号输入到该发送/接收电路。
如上文所述，具有这种带状线围IOO、短截线200和输7W输出线300 的电场耦合器10可以被安^4例如在其背面(背侧)上形成有接地的基 板(未示出)上。具体地，例如，输V输出线300和短截线200被层叠 并被形成在基板的前侧(x轴正向上的平面)，该^L^其背侧(x轴负向 上的平面)上形成有接地。在绝缘层中在对应于端子D和B的位置处形 成孔(通孔)。端子D和B经由该孔被短路到接地。然后，布置带状线團 100，使得端子A和端子B分别被连接到短截线200的连接点E和对应于 短路端子B的位置。
接下来将详细描述电场耦合器10中包括的带状线團100的配置等。
[I.2带状线團(电场耦合电极)
图2是根据本实施例的电场耦合器10中包括的带状线團100的透视 图。图3A至3C是才艮据本实施例的电场耦合器10中包括的带状线團100 的三面视图。图4是根据本实施例的电场耦合器10中包括的带状线闺100 的展开图。注意，图3A是带状线围100的顶视图(从x轴正向观看的图)， 图3B是带状线團100的正视图(从z轴正向看的图)，图3C是带状线團 IOO的侧视图(从y轴负向看的图)。
首先将描述带状线围100的配置的概要。如图2等所示，通过使沿着 垂直于耦合方向(x轴方向)的平面(yz平面)蜿蜒的带状导体(见图4) 弯曲而形成带状线團100,使得线團轴AX1和AX2垂直于耦合方向(x 轴方向)。带状线團100具有其中线團轴AX1和AX2在平面(yz平面) 上围绕中心部分O的形状。此外，带状线围IOO被形成为具有射频信号 的频率的半波长的电气长度。
以下将进行更具体的描述。
带状线團100在连接到短截线200的端子A和要被短路的端子B之 间大致包括第一带状线團110、第二带状线團120和连接部分130。也就 是说，考虑带状线團100的从端子A到端子B的线，该线从端子A经过 第一带状线團110，并在第一带状线團110的一端处连接到连接部分130，而连接部分130的另一端连接到第二带状线團120的一端。然后，第二带 状线團120的另一端连接到端子B。
第一带状线围IIO和第二带状线圉120是两个带状线围的例子。如图 3A所示，第一带状线團IIO和第二带状线團120被并排布置，使得其各 自的线團轴AX1和AX2相互平行。然后，连接部分130连接相应的第一 带状线團IIO和第二带状线團120的一端。因此，如图2和图3A所示， 在带状线围100的形成平面(yz平面)中，带状线围100的中心部分O 被第一带状线團110、第二带状线團120和连接部分130所围绕。
在本实施例中，如上所述，第一带状线團IIO、第二带状线團120和 连接部分130由带状导体材料形成，并被形成为具有预定的相同的带宽度 (除了诸如转折点之类的某些部分之外)。注意，根据带状线團100的强 度、阻抗值等来设置宽度。还应注意，带状线團IOO在除了转折点之外的 位置处可以具有在其处带宽度被扩展的部分，将在第三实施例和第四实施 例中描述这种带状线團。
第一带状线團110、第二带状线團120和连接部分130的长度被设置 成具有上述射频信号的频率的半波长的电气长度。该长度取决于带状线围 IOO的阻抗值、电抗值等而变化，因此被恰当地设置。通过具有这种电气 长度，当通过短截线200输入射频信号时，该射频信号在带状线围100 内进行谐振。结果，在第一带状线團IIO和第二带状线團120中生成交流 磁通量。通过该交流磁通量，在带状线围100的中心部分O处生成在耦 合方向(x轴方向)上振动的纵波电场。
第 一带状线围110和第二带状线團120的缠绕方向在连接部分130(连 接位置的例子)处反转。换句话说，如上所述，带状线围100具有射频信 号的半波长的电气长度，并且带状线團100的转折方向在四分之一波长位 置(中间位置)处M转。也就《_说，如图2所示，在本实施例的例子的 情况下，假定第一带状线围IIO的缠绕方向被设为如下的方向在直流电 流从端子A传递到端子B的时刻、在线團轴AX1的正向上生成该方向上 的磁通量。当第二带状线團120的缠绕方向;M4Jl转时，在线團轴AX2 的负向上生成磁通量；然而，由于第二带状线圏120的缠绕方向^Jl转， 因此第二带状线團120的缠绕方向祐i殳为如下的方向在线團轴AX2的 正向上生成该方向上的磁通量。注意，当输入射频信号以引起带状线團 100中的谐振时，在第一带状线團IIO和第二带状线围120中生成的磁通 量之一 (也被以拟似的方式地称作与电^t目对比的"磁流")M转，因此磁通量围绕中心部分O。结果，带状线围IOO可以增强要在中心部分O
处生成的纵波电场，使得能够改善电气特性和耦合特性。稍后将连同效果
等一起详细描述缠绕^L^转的线围的方式和在此时获得的谐振等。
将更具体地描述第一带状线围110和第二带状线團120的配置。如图 4的展开图所示，第一带状线團110和第二带状线團120分别具有蜿蜒的 带状线110A和^i的带状线120A。带状线110A和带状线120A通过带 状连接部分130而相互连接。通过4吏带状线IIOA在图4中的虚线位置处 沿耦合方向(x轴)的正向或负向弯曲来形成第一带状线围110。也通过 使带状线120A在图4中的虚线位置处沿耦合方向(x轴)的正向或负向 弯曲来形成第二带状线團120。尽管在此示出了弯曲角为直角的情况，但 是弯曲角可以是弧形的。注意，如图4所示，还可以通过例如冲压导体板 (例如金属片)来制造具有诸如带状线IIOA、带状线120A之类的蜿蜒 线和连接部分130的带状线。此外，还可以通过各种方法形成带状线，例 如蚀刻和将熔化的导体材料(例如金属材料)注入预定的模型中。在以下 的制造方法中将再次描述带状线的形成和弯曲。
第一带状线團110是两个带状线團的一个例子。重复地形成内侧上升 部分lll、外侧转折部分112、外侧上升部分113和内侧转折部分114，从 而形成以线闺轴AX1为中心的线團。其中，通过使带状线弯曲而将内侧 上升部分111和外侧上升部分113形成为平行于耦合方向(x轴方向)。内 侧转折部分114被布置在基板(未示出)上，并在^上连接其对应的内 侧上升部分111和外侧上升部分113。在耦合方向上v^J板突出的平面(yz 平面)上，外侧转折部分112连接其对应的内侧上升部分111和外侧上升 部分U3。此时，每个外侧转折部分112具有从对应的内侧上升部分lll 的端部向外延伸的第一延伸部分、朝向对应的外上升部分113的端部而向 内延伸的第二延伸部分、以及连接这些部分的外侧伸出部分U2A。第一 延伸部分被形成为比第二延伸部分长。每个内侧转折部分114具有M 应的外侧上升部分113的端部向内延伸的第三延伸部分、朝向下个重复单 元的对应的内侧上升部分的端部而向外延伸的第四延伸部分、以及连接这 些部分的内侧伸出部分114A。第三延伸部分被形成为长于第四延伸部分。 因此，如图3B所示，通过外侧上升部分113、内侧上升部分lll、外侧转 折部分112的第一延伸部分、以及内侧转折部分114的第三延伸部分，第 一带状线围110形成了以线围轴AX1为中心的一个线團平面(一團)。如 图2和图3A所示，通过重复该线團平面单元，形成第一带状线團110。 注意，在第一带状线團110的侧面连接第一带状线團110和第二带状线團120的连接部分130的部分也形成了第一带状线團110的一个线團平面的 一部分。可以通it^连接部分130处形成内侧上升部分111来进一步延伸 形成线團的线.然而，由于通过如图2所示的线團平面的重复可以生成沿 着线團轴AX1的具有适当强度的磁场，因此在不在连接部分130处形成 内侧上升部分lll的情况下可以形成第一带状线團110。注意，在例如如 图2所示地在连接部分130处不形成内侧上升部分111的形状的情况下， 可以便利于通过以下制造方法的制造。还应注意，第一带状线團110的外 侧伸出部分112A是伸出部分的例子，并被形成在第一带状线團110的侧 面，以在垂直于耦合方向(x轴方向)的方向(y轴方向)上伸出。
第二带状线團120是两个带状线團的一个例子。外侧上升部分121、 外侧转折部分122、内侧上升部分123和内侧转折部分124被重复地形成， 由此形成以线團轴AX2为中心的线團。其中，通过使带状线弯曲来将外 侧上升部分121和内侧上升部分123形成为平行于耦合方向(x轴方向)。 内侧转折部分124被布置在^ (未示出)上，并在^Ji连接其对应的 外侧上升部分121和内侧上升部分123。外侧转折部分122在vM^L沿耦 合方向上突出的平面(yz平面)上连接其对应的外侧上升部分121和内 侧上升部分123。此时，每个外侧转折部分122具有从对应的外侧上升 部分121的端部向外延伸的第五延伸部分、朝向对应的内侧上升部分123 的端部而向内延伸的第六延伸部分、以及连接这些部分的外侧伸出部分 122A。第五延伸部分被形成为长于第六延伸部分。每个内侧转折部分124 具有M应的内侧上升部分123的端部向内延伸的第七延伸部分、朝向 下个重复单元的对应的外侧上升部分121而向外延/f申的第八延伸部分、以 及连接这些部分的内侧伸出部分124A。第三延伸部分被形成为长于第四 延伸部分。因此，如图3B所示，通过外侧上升部分121、内侧上升部分 123、外侧转折部分122的第五延伸部分、以及内侧转折部分124的第七 延伸部分，第二带状线團120形成了以线團轴AX2为中心的一个线围平 面(一團)。如图2和3A所示，通过重复该线團平面单元，形成了第二 带状线團120。注意，如同在第一带状线團IIO的情况下那样地，在第二 带状线團120的侧面连接第一带状线圉110和第二带状线围120的连接部 分130的一部分也形成了第二带状线團120的一个线围平面的一部分。尽 管可以通it^连接部分130处形成内侧上升部分123来进一步延伸形成线 團的线，但是如同第一带状线團UO的情况一样，不一定需要在连接部分 130处的这种内侧上升部分123。在不对连接部分130提供内侧上升部分 123的情况下，可以^t利于通过以下制造方法的制造。注意，第一带状线團110的外侧伸出部分112A^L伸出部分的例子， 并被形成在第一带状线團110的侧面，以在垂直于耦合方向(x轴方向) 的方向(y轴方向)上伸出。第二带状线團120的外侧伸出部分122A也 是伸出部分的例子，并被形成在第二带状线围120的侧面，以在垂直于耦 合方向(x轴方向)的方向(y轴方向)上伸出.当在制造电场耦合器IO 时通过弯曲来形成带状线團100时，或者当在组装时进行处理时，可M 这种外侧伸出部分112A和122A。因此，由于可通过外侧伸出部分112A 和122A来固定或移动带状线團100,因此可便利于制造。在以上描述中， 术语"内侧"指的是例如如图3所示地当观看y轴方向时靠近第一带状线 團110或第二带状线闺120中的中心部分O的方向，与此对照地，术语 "外侧"指的是离开中心部分O的方向。
以上已经描述了根据本实施例的电场耦合器10的配置。
接下来将参考图4和图5来描述用于根据本实施例的电场耦合器10 的制造方法。
[1.3用于电场耦合器的制造方法
图5是描述用于根据本实施例的电场耦合器10的制造方法的示例图。
首先，处理图5中的步骤S01，在该步骤中，制备一个板状导体材料 (例如金属片，下面使用金属片来进行描述)。
然后，处理步骤S03，在该步骤中，对在步骤S01处制备的金属片进 行冲压以形成例如如图4所示的具有蜿蜒的带状线IIOA、蜿蜒的带状线 120A和连接带状线110A和120A的连接部分130的带状导体线(冲压步 骤)。
然后，处理步骤S05，在该步骤中，使在步骤S03处通过预定的模具、 夹具等而形成的带状导体在图4所示的虚线位置处在耦合方向(x轴)的 正向或负向上弯曲，以形成带状线團IOO(形成步骤)。注意，如上文所 述，在步骤S05处形成的带状线團100具有两个带状线围(第一带状线團 110和第二带状线围120 )。两个带状线團的线團轴AX1和AX2垂直于耦 合方向(x轴方向)，并在垂直于耦合方向的平面(yz平面)中相互平行， 因此围绕带状线團IOO的中心部分O。在步骤S05的处理之后，处理步骤
在步骤S07处，在步骤S05处形成的带状线團100被布置在J41(未 示出)上，并且带状线围100的端子A被连接到短截线200，然后带状线團100的端子B被短路。结果形成了例如图l所示的电场耦合器10。
注意，在此描述了其中通过处理步骤S01和S03来形成例如图4所 示的带状导体线的情况。然而，才艮据本发明实施例的线形成方法不限于此。 例如，可以通过将导体材料注入用于形成例如图4所示的线的模型中来形 成线。然而，当通过沖压金属片来形成线时，如步骤S01和S03所示，处 理是简单的，并且不需要形成专用模型，因此可以减少制造时间、劳力和 成本。
[1.4电场耦合器的操作和效果的例子
以上已经描述了根据本发明第一实施例的电场耦合器10。这种电场 耦合器10可^L视为例如图6所示的、其中用线状导体以拟似的方式形成 围绕中心部分O的两个带状线剛第一带状线團110和第二带状线围120 ) 的、且具有其中线團轴以甜饼團状的方式围绕中心部分O的形状的线围 400。因此，将使用图6所示的甜饼團形的线團400作为例子来描述通过 电场耦合器10的电场生成的处理。
如上文所述，带状线團100 (线團400)具有射频信号的波长的一半 的电气长度。因此，当从短截线200输入射频信号时，带状线團100进行 谐振并由此建立驻波。结果生成了围绕中心部分O而旋转的交流磁通量。 该交流磁通量在中心部分O及其附近生成在耦合方向(x轴方向)上行进 并在耦合方向上振动的纵波电场。因此，电场耦合器10可通过纵波电场 来执行与另 一通信设备中包括的电场耦合器(可以是电场耦合器10或具 有平板电极的另一耦合器等)之间的短距离非接触通信。
如上所述，带状线團100 (线围400)的第一带状线围IIO和第二带 状线圉120具有反转的转折方向(缠绕方向)。在这种情况下，可以增强 要在中心部分O及其附近生成的电场，因此可以改善电气特性。以下将
进行更具体的描述。如上所述，当输入射频信号时，带状线團ioo进mt
振。假定带状线團100是具有线性线團轴的线團且具有半波长的电气长度 和统一的转折方向，则生成例如图7所示的磁通量。另一方面，如在本实 施例中，当转折方向^转时，生成例如图8所示的磁通量。也就是说， 由于图7和图8所示的每个线團(即，带状线围100等)的端部对于电流 是开放端，因此在端部处的电流变化大，并且因此在端部处的磁通量也大。 由于线團具有半波长的电气长度，因此在线围中建立了具有半波长的驻 波。此时，当转折方向统一时，如图7所示，生成了其方向在线團的中心 部分处彼此相对的磁通量。该磁通量生成了相对方向上的电场。因此，当以刮*饼團形状形成线围时，如图6所示，在中心部分O处生成的电场具 有在其处可在某种程度上进行通信的强度，但是该强座jl低的。另一方面， 当转折方向^L^转时，如图8所示，生成了其方向在线围的中心部分上相 同的磁通量(磁通量B1和B2，及j之亦然)。该磁通量生成了相同方向上 的电场。因此，当以甜饼團形状形成线围时，如图6所示，在中心部分O 处生成的电场的强度增大。因此，与图7所示的情况相比，可以增大电场 耦合的耦合强度，从而可以改善电气特性。
如上文所述，通过将金属片冲压成例如蜿蜒的带状导体并l^使该带 状导体弯曲来形成^l据本实施例的带状线闺100。因此可以实现容易的制 造。另一方面，对于通过绕线状导体缠绕而形成的常规线围400，绕线團 的缠绕困难且还花费时间，因此难以制造。此外，为了形成线團400，需 要以甜饼围形状来形成线團以围绕中心部分O，但是以这种甜饼團形状形 成线團并不容易。此外，在这种线團中，保持线團横截面的面积统一且保 持线團的缠绕之间的节距间隔统一是非常困难的。因此，线團形状的变化 变大且制造误差变大，因此例如谐振频率偏离期望值，由此难以生成稳定 的磁通量。另外，在常规线團的情况下，由于线團横截面是圆形的，因此 线團400的厚度等于直径的长度，因而难以实现薄型化。鉴于此，考虑使 线围横截面呈椭圆形，但是形成椭圆形线團使得制造更为困难。与这种线 團400相对照地，根据本实施例的带状线團100可通过例如冲压和弯曲之 类的简单且精确的处理来形成，并且线團截面可通过调整图3B所示的距 离dx和距离dy来统一地形成。此外，在带状线團100中，可以通过调整 图3A所示的距离dz来类似地统一地形成节距间隔。因此，根据带状线 围IOO，不仅l更利了制造，而且减小了制it误差，并且可实现具有期望值 的谐振频率，使得能够稳定地生成磁场。因此，根据本实施例中制造的带 状线圏IOO，可以进一步改善电气特性。
此外，此时通过减小图3B所示的距离dx，可以减小带状线围100 的厚度，这同样可有助于整个i殳备的小型化。此外，如图4所示，可通过 一张金属片来形成带状线團100，并且根据本实施例的带状线围100具有 如图4所示的简单的展开图和小的面积。因此，可以减小要冲压的金属片 的面积。注意，在带状线團IOO的情况下，与使用板状电场耦合电极的情 况相比，可与其面积无关地稳定地生成大的电场；因此，不用说，可以减 小垂直于耦合方向(x轴方向)的平面(yz平面)的面积。在带状线團 100中，在与耦合方向相对的方向上形成接地。该接地可防止电场在与耦 合方向相对的方向上进行辐射。注意，当使用常规的板状电极来产生电场耦合时，如果电极和接地之间的距离小，则在耦合方向上生成的电场的强
度减小。因此，在这种板状电极的情况下，难以通过减小整个i殳备的厚度 来减小外形。然而，在根据本实施例的带状线團100的情况下，即使当带 状线團100和接地之间的距离小时，沿着线團轴AX1和AX2生成的交流 磁场也不可能受影响，因此不会发生由带状线围100在耦合方向上生成的 电场的强度的减小。因此，可以将电场耦合器10形成为在外形上小且紧 凑。
上面已经描述了根据本发明第一实施例的电场耦合器10。接下来将 逐一描述作为电场耦合器10的变型示例的、根据本发明第二至第四实施
例的电场耦合器。注意，尽管根据第二至第四实施例的电场耦合器在带状
线團的配置的部分上与根据第一实施例的电场耦合器10不相同，但是以
与第一实施例相同的方式形成配置的其余部分。因此，以下将描述才艮据本 实施例的各个电场耦合器中包括的带状线團，并将描述该带状线團与带状
线團ioo之间的区别。
<2.第二实施例>
图9是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线團500的透视图。 图10A至10C是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线围500的三 面视图。注意，图10A是带状线團500的顶视图(从x轴正向看的图)， 图10B是带状线團500的正视图(从z轴正向看的图)，图10C是带状线 围500的侧视图(从y轴负向看的图)。
如图9、 IOA和IOB所示，基本上以与带状线團IOO相同的方式形成 根据本实施例的带状线團500。具体地，带状线團500包括对应于第一带 状线團110的第一带状线圏510、对应于第二带状线圏120的第二带状线 團520、以及连接部分130。
如图2所示，在根据第一实施例的第一带状线團110和第二带状线團 120中，离开中心部分O的外侧转折部分112和122在耦合方向(x轴正 向)上向前突出。靠近中心部分O的内侧转折部分114和124被置于基 板(未示出)上。另一方面，如图9、 IOA和IOB所示，在根据本实施例 的第一带状线團510和第二带状线團520中，靠近中心部分O的内侧转 折部分114和214在耦合方向(x轴正向)上向前突出。离开中心部分O 的外侧转折部分112和122被置于^L(未示出)上。因此，外侧伸出部 分112A和122A被置于基板上，因此这些在耦合方向上向前突出的部件 不具有在垂直于耦合方向的方向(y轴方向)上伸出的部件。因此，可以增大带状线團500的强度。 <3.第三实施例>
接下来将参考图11和图12A至12C来描述根据本发明第三实施例的 电场耦合器中包括的带状线團600。
图11是#>据本实施例的电场耦合器中包括的带状线團600的透视图。 图12A至12C是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线围600的三 面视图。注意，图12A是带状线闺600的顶视图(从x轴正向看的图)， 图12B是带状线團600的正视图(从z轴正向看的图)，图12C是带状线 團600的侧视图(从y轴负向看的图)。
如图11、 12A和12B所示，M上以与祁^据第二实施例的带状线團 500相同的方式形成才艮据本实施例的带状线围600。具体地，带状线團600 包括对应于第一带状线團510的第一带状线團610、对应于第二带状线團 520的第二带状线團620、以及连接部分130。
此时，带状线團600的一部分(在本实施例中是第二带状线團620 的一个内侧转折部分124的一部分)具有在其处带状导体的带宽度被扩展 的吸附点630。
期望在吸附点630中带宽度被扩展，以在垂直于耦合方向(x轴方向) 的平面(yz平面)中包括例如带状线團600的重心(例如中心部分O)。 吸附点630被形成以使得在制造带状线團600时吸附点630可被安装器的 吸嘴等吸附。因此，例如在操纵或安装带状线團600时，安装器的吸嘴可 以吸附吸附点630，由此带状线围600可祐JMJL根据这种配置，带状线 團600可被安装器自动地安^14良(未示出)上，使得能够容易地制造。 此外，此时由于如上所述地在带状线團600的重心处形成吸附点630，因 此安装器可在不倾斜带状线團600的情况下支持带状线團600，由此可以 进一步便利于制造。
<4.第四实施例>
最后将参考图13和14A至14C来描述才艮据本发明第四实施例的电场 耦合器中包括的带状线围700。
图13是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线團700的透视图。 图14A至14C是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线團700的三 面视图。注意，图14A是带状线團700的顶视图(从x轴正向看的图)， 图14B是带状线圏700的正视图(从z轴正向看的图)，图14C是带状线團700的侧视图(从y轴负向看的图)。
如图13、 14A和14B所示，a上以与根据第三实施例的带状线團 600相同的方式形成棉^据本实施例的带状线團700。具体地，带状线團700 包括对应于第一带状线團610的第一带状线團710、对应于第二带状线围 620的第二带状线團720、以及连接部分130。
然而，注意，本实施例与第三实施例的不同之处在于对应于吸附点
因此，如图14A所示，在第二带状线闺720的中心位置处i殳置端子A和 B，并布置总共两个连接部分130，每一个在相应的第一带状线團710和 第二带状线團720的两个端部处.在第一带状线團710的内侧转折部分 114处形成朝向端子A和B的吸附点730。
通过具有这种配置，在根据本实施例的带状线圏700中，吸附点730 可被形成在更精确的重心处，因此进一步便利于制造。此外，由于吸附点 730被形成在带状导体的长度的中间点处，因此可使得在吸附点730周围 的带状导体的部分的阻抗值均匀，从而使得能够稳定流过带状线團700
的电流。
本申请包含与于2008年7月28日在日本专利局递交的日本优先权专 利申请JP 2008-193930中公开的主题相关的主题，该日本优先权专利申请 的4^内^it过引用包括于此。
本领域的技术人员应当理解，可以取决于设计需求和其它因素而进行 各种变型、组合、子组合和变化，只要所述变型、组合、子组合和变化在 所附的权利要求及其等同内容的范围之内即可。
尽管在第三实施例和第四实施例中描述了吸附点，但是本发明不限于 此，并且可以在各种位置处形成吸附点。例如，在图2和图9中描述的带 状线團100和500的连接部分130可被i4伸到中心部分O，并且可在该中 心部分O处形成吸附点。
尽管第一至第四实施例描述了不在带状线團的连接部分130处形成 线團的情况，但是本发明不限于此。为了使得在连接部分130处也形成线 團，可以以与第一带状线團或第二带状线團相同的方式形成连接部分 130。然而，注意，在才艮据第一至第四实施例的带状线围的情况下，如图 4所示，与在连接部分130处形成线團的情;;U目比，其展开图是简单的， 且其面积小。因此，根据第一至第四实施例的带状线團，要冲压的板材小面积就足够了，并且可容易地冲压板材。
权利要求
1.一种电场耦合器，包括带状线圈，所述带状线圈是通过使沿着与在其上发生电场耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的带状导体弯曲以使得线圈轴垂直于所述耦合方向来形成，所述带状线圈具有射频信号的预定频率的半波长的电气长度，并具有其中所述线圈轴沿所述平面围绕中心部分的形状，其中所述带状线圈通过在所述中心部分处在所述耦合方向上振动的纵波电场来产生耦合。
2. 根据权利要求l所述的电场耦合器，其中所述带状线團包括两个带状线團，所述两个带状线團被布置成4吏得线 團轴相互平行且所述中心部分位于所述线闺轴之间，所述两个带状线围各 自的一端相互连接，以及所述带状线團各自的缠绕方向在所述两个带状线團相互连接的位置 处狄转。
3. 根据权利要求l所述的电场耦合器，还包括谐振部分，所述谐振部分与从馈送端提供的具有预定频率的射频信号 进Wt振，并在与通过谐振的电压的驻波的波腹相对应的位置处连接到所 述带状线围的一端；以及接地，所述接地被设置在所述带状线圏的与所^合方向相对的一侧上，其中所述带状线團的另 一端被接地。
4. 根据权利要求1所述的电场耦合器，其中在所述带状线围的部分 处形成在其处带宽度被扩展的吸附点，使得在制造时安装器能够吸附所述 吸附点。
5. 根据权利要求4所述的电场耦合器，其中所述吸附点被形成在垂 直于所ii^合方向的平面中的、所述带状线團的重心处。
6. 根据权利要求1所述的电场耦合器，其中所述带状线圏在所述线 围的侧面具有在垂直于所i^合方向的方向上伸出的伸出部分。
7. 根据权利要求1所述的电场耦合器，其中所述蜿蜒的带状导体是 通过将金属片冲压成^1的带状形状来形成。
8. —种通信设备，包括带状线團，所述带状线團是通过使沿着与在其上发生电场耦合的耦合 方向相垂直的平面蜿蜒的带状导体弯曲以使得线團轴垂直于所述耦合方 向来形成，所述带状线團具有射频信号的预定频率的半波长的有效长度， 并具有其中所述线團轴沿所述平面围绕中心部分的形状，其中所述带状线團通过由在所述中心部分处在所述耦合方向上振动 的纵波电场产生耦合来执行非接触通信。
9. 一种通信系统，包括通过产生电场耦合来执行非接触通信的两个通信设备， 其中，所述两个通信i殳备中的至少 一个具有通过4吏沿着与在其上发生电场 耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的带状导体弯曲以使得线團轴垂直于 所述耦合方向而形成的带状线團，所述带状线團具有射频信号的预定频率 的半波长的电气长度，并具有其中所述线團轴沿所述平面围绕中心部分的 形状，以及所述带状线團通过由在所述中心部分处在所述耦合方向上振动的纵 波电场产生耦合来执行非接触通信。
10. —种用于电场耦合器的制造方法，所述方法包括以下步骤将金属片冲压成炮爽的带状形状，以形成蜿蜒的带状导体，所述金属 片垂直于在其上以预定频率发生电场耦合的耦合方向；以及使所述蜿蜒的带状导体弯曲，使得线團轴垂直于所^合方向，以形 成具有所述预定频率的半波长的电气长度且具有其中所述线围轴围绕中 心部分的形状的带状线圏。
全文摘要
公开了电场耦合器、通信设备、通信系统以及用于电场耦合器的制造方法。一种电场耦合器，包括通过使沿着与在其上发生电场耦合的耦合方向相垂直的平面蜿蜒的带状导体弯曲以使得线圈轴垂直于耦合方向来形成的带状线圈，该带状线圈具有射频信号的预定频率的半波长的电气长度，并具有其中线圈轴沿该平面围绕中心部分的形状。该带状线圈通过在中心部分处在耦合方向上振动的纵波电场来产生耦合。
文档编号H04B5/00GK101640554SQ20091016167
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者和城贤典 申请人:索尼株式会社