耦合器及通信系统的制作方法

专利名称：耦合器及通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在彼此接近地布置的两个装置之间进行近距离非接触式数据传 输的耦合器，并涉及包括该耦合器的通信系统。
背景技术：
近年来，为了在以约数毫米至数厘米的间距彼此接近地布置的两个通信设备之间 进行相对高速的无线通信，已经提出了各种方案并进行了各种实践。例如，已经提出了使用 连接在各类信息处理设备与其外围设备之间的传输通路的一部分作为无线传输通路。图28 示出了在此情况下经由无线传输通路完成通信的总体设置。如图28所示，第一装置10包括发送/接收天线11，而第二装置20包括发送/接 收天线21，由此允许通过无线电在发送/接收天线11与发送/接收天线21之间实现总线 连接。然后，发送/接收天线11与发送/接收天线21例如以数毫米的间距彼此接近地布 置，以实现双向无线通信。在图29中详细示出了根据现有技术的图28所示的通信设备。图29所示的天线 通信系统90包括具有发送/接收天线11的第一装置10以及具有发送/接收天线21的第 二装置20。各个装置10及20的发送/接收天线11及21彼此接近地布置。第一装置10包括数据发送/接收部分12、发送/接收分离电路13、放大器14、比 较器15以及发送/接收天线11。发送/接收天线11与发送信号被输出至其的放大器14 连接，并且还与接收信号被输入至其的比较器15连接。发送/接收天线11与第二装置20 的位于发送/接收天线11附近的发送/接收天线21执行无线通信处理。在数据发送/接 收部分12中产生的发送数据经由发送/接收分离电路13供应至放大器14，并在通过无线 电从发送/接收天线11发送之前在放大器14中被放大以用于发送。此外，由发送/接收 天线11接收到的信号被供应至比较器15，并且将接收信号的电平与阈值进行比较。经由发 送/接收分离电路13将比较结果作为接收数据供应至数据发送/接收部分12。执行与上述第一装置10的通信的第二装置20具有与第一装置10相同的构造。换 言之，第二装置20包括发送/接收天线21、数据发送/接收部分22、发送/接收分离电路 23、放大器24以及比较器25。图23A至图23E是示出在各个装置10及20中通信处理的状态的视图。如图23A所示，假定通过无线电发送其中“1”数据(高电平数据)及“0”数据(低 电平数据)以比特为单位交替出现的发送数据。此时，如图23B的实线所示，在来自发送侧的天线的输出具有其中发送数据的高 电平及低电平如它们本来样子的信号波形。应当注意，在发送差分信号的情况下，同时也发 送由图23B中虚线所示的具有反转特性的信号波形。在从发送侧天线以此方式输出数据时，在接近地布置的接收侧电线处，如图23C 所示，接收到微分波形，其中发送信号的变化率显示为电平。对于该接收波形，在无线发送 差分信号的情况下，如虚线所示，也检测出具有反转特性的信号波形。
该接收波形通过设置在接收系统的比较器内的放大功能而放大为如图23D所示 的在固定电平范围内的信号，并与正侧阈值及负侧阈值进行比较。作为比较结果，如果越过 正侧阈值，则将信号保持为“ 1，，数据电平，如果越过负侧阈值，则将信号保持为“0”数据电 平，由此形成图23E所示的接收数据。图23E所示的该接收数据是与图23A所示的发送数 据相同的数据，表明已经正确地执行了对发送数据的无线传输。在日本未审查的专利申请号2006-186418中描述了在彼此近距离布置的各设备 之间执行相互高速非接触式通信的示例。

发明内容
但是，根据图28所示的无线通信构造，如果两个装置10及20同时发送信号，则 从两个装置的发送/接收天线发送的信号会迭加，导致信号的削弱或丧失，由此导致难以 正确地执行通信。例如，假定来自第一装置10的发送信号是图30A所示的信号，并且来自 第二装置20的发送信号是图30B所示的信号。这里，假定在从第一装置10发送的数据为 “010101”的状态下，当发送数据“1”时的某个时机，如图30B所示发送数据“0”。该数据 “0”对应于作为接收确认响应的Ack信号而发送的信号，而在其他时机从第二装置20发送 数据“1”。当在图30A及图30B所示的时机发送数据时，在天线11与21之间通过的信号的 状态变为如图30C所示。图30D示出了经由比较器从该信号解调的接收数据，其反映了图 30A所示的发送数据。因此，除了发送Ack信号的时段之外，可以大致正确地接收来自第一 装置10的信号。相反，存在通过第一装置10不能够正确地接收到来自第二装置20的Ack 信号的可能性。具体而言，图30C中由在Cl及c2所示的位置处的信号来分别表示用于Ack信号 “0”信号的发送起始时机及发送结束时机的波形。随着来自第一装置的最近信号“1”与来 自第二装置的Ack信号“0”信号迭加，每一个上述信号均削弱或消失。因此，在一些情况下， 不能够正确地接收到要由第一装置接收的图30D所示的接收数据。着眼于防止上述信号削弱或消失的现有技术的示例利用了经由全双工通信的无 线连接。换言之，两个分别专用于发送及接收的天线被用于确保从第一装置到第二装置的 传输与从第二装置到第一装置的传输彼此不会干扰。由此在不存在无线干扰的情况下可实 现双向通信。但是，上述技术存在需要两个专用天线、需要对其进行安装所需的两倍或更多 面积、以及成本上升等问题。希望以节省空间的方式以及双向的方式实现有利的近距离无线通信。根据本发明的实施例的耦合器包括设置在具有绝缘性的衬底上的第一导电图案； 设置在所述衬底上并与所述第一导电图案相对布置的第二导电图案；设置在所述衬底上的 第三导电图案；设置在所述衬底上并与所述第三导电图案相对布置的第四导电图案；布置 在所述衬底上的布置有所述第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案以及第四导电图 案的位置周围的接地电势部分；连接在彼此相对布置的所述第一导电图案与所述第二导电 图案之间的第一电阻；以及连接在彼此相对布置的所述第三导电图案与所述第四导电图案 之间的第二电阻。根据本发明的实施例的通信系统通过将布置在第一装置中的第一耦合器与布置在第二装置中的第二耦合器彼此接近地布置来执行通信，并且所述耦合器中的每个均包 括设置在具有绝缘性的衬底上的第一导电图案；设置在所述衬底上并与所述第一导电图 案相对布置的第二导电图案；设置在所述衬底上的第三导电图案；设置在所述衬底上并与 所述第三导电图案相对布置的第四导电图案；布置在所述衬底上的布置有所述第一导电图 案、第二导电图案、第三导电图案以及第四导电图案的位置周围的接地电势部分；连接在彼 此相对布置的所述第一导电图案与所述第二导电图案之间的第一电阻；以及连接在彼此相 对布置的所述第三导电图案与所述第四导电图案之间的第二电阻。以此方式，在一个衬底上的四个导电图案彼此相邻布置，并且每一个导电图案均 相对于相邻的耦合器起发送电极或接收电极的作用。


图1是示出根据本发明的实施例的耦合器彼此相对的状态的立体图；图2是沿图1的线II-II所取的剖视图；图3是示出由根据本发明的实施例的耦合器进行的发送/接收状态的示例的解释 图；图4是示出根据本发明的实施例的耦合器中电阻器的布置的示例的平面图；图5是沿图4的线V-V所取的剖视图；图6是示出根据本发明的实施例的耦合器中电阻器的布置的示例(改变示例1) 的平面图。图7是沿图6的线VII-VII所取的剖视图；图8是沿图6的线VIII-VIII所取的剖视图；图9是示出根据本发明的实施例的耦合器中电阻器的布置的示例(改变示例2) 的平面图。图10是沿图9的线X-X所取的剖视图；图11是沿图9的线XI-XI所取的剖视图；图12A及图12B是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的子模块的形状的示 例的立体图(示例1)；图13是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的子模块的形状的示例的立体 图(示例2)；图14是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的子模块的形状的示例的立体 图(示例3)；图15A及图15B分别是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的亲模块及两个 子模块的示例的立体图，以及示出亲模块与两个子模块连接的状态的示例的立体图；图16是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的各个亲模块及子模块中布置 了三个耦合器及两个磁体的情况的立体图；图17是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的各个亲模块及子模块中布置 了三个耦合器、一个磁体以及一个磁性传感器的情况的立体图；图18是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的各个亲模块及子模块中布置 了三个耦合器以及一个磁体或一个磁性传感器的情况的立体图19是示出根据本发明的实施例的耦合器所应用的各个亲模块及子模块中布置 了三个耦合器以及一个磁体或一个磁性传感器的情况的立体图；图20是示出与根据本发明的实施例的耦合器连接的通信系统的构造的示例的构 造图；图21是示出在根据本发明的实施例的通信系统中的发送处理的示例的流程图；图22是示出在根据本发明的实施例的通信系统中的接收处理的示例的流程图；图23A至图23E是示出无线传输信号的示例的波形图；图24A至图24D是示出在根据本发明的实施例的通信系统的情况下信号状态的示 例的时序图；图25是示出在根据本发明的实施例的耦合器中导电图案的形状的改变示例(示 例1)的平面图；图26是示出在根据本发明的实施例的耦合器中导电图案的形状的改变示例(示 例2)的平面图；图27A及图27B分别是示出根据本发明的实施例的另一改变示例的平面图，以及 沿该平面中的线XXVIIB-XXVIIB所取的剖视图；图28是示出根据现有技术的通信系统的示例的原理图；图29是示出根据现有技术的通信系统的示例的框图；并且图30A至图30D是示出在根据现有技术的通信系统的示例中的信号状态的示例的 时序图。
具体实施例方式
以下，将以下述主题顺序来描述本发明的实施例。1.耦合器的外形(图1至图3)2.耦合器中电阻配置的示例(图4至图11)3.根据第一实施例的通信系统所应用的模块的安装示例(图12A至图15B)4.根据第一实施例的通信系统所应用的多个平面天线的布置的示例(图16至图 19)5.通信系统的构造的示例(图20)6.由根据第一实施例的通信系统进行的发送处理的示例(图21)7.由根据第一实施例的通信系统进行的接收处理的示例(图22)8.根据第一实施例的通信系统的天线之间的信号状态的示例(图23A至图24D)9.第一实施例的改变示例(图25至图27B)[1.耦合器的外形]本实施例示出了不使用载波而经由脉冲来实现近距离无线通信的系统，其被构造 为如下耦合器其中具有作为发送/接收天线的耦合器的第一衬底110以及具有作为发送 /接收天线的耦合器的第二衬底120被彼此接近地布置。在以下描述中，在一些情况下将这 些衬底称为耦合器。以上在“背景技术”部分描述了不使用载波而经由脉冲实现无线通信的信号状态。 换言之，位于发送侧的天线的高电平或低电平的二值发送数据被按原样输出，并被接近地布置的接收侧天线接收。在接收侧天线处，将发送信号检测作为表示其改变率的微分信号。现描述图1所示的构造。在衬底110中，将分别具有通过将圆形划分为四个等间隔 的部分而获得的形状的四个导电图案111a，111b，Illc及Illd布置在绝缘衬底的表面上。 作为非导电部分的间隙117a，117b，117c及117d被形成在相邻的导电图案111a，111b,Illc 及Illd之间。可以在呈圆形的导电图案llla，lllb，lllc及Illd周围形成槽。四个导电图案111a，111b，Illc及Illd分别与沿远离中心的四个不同方向布置的 馈电图案113a，113b，113c及113d连接。在馈电图案113a，113b，113c及113d中，馈电点 112a，112b，112c及112d作为连接点被分别设置在四个导电图案111a，111b，Illc及Illd 的外周上。此外，作为接地电势部分的GND层115被设置第一衬底110的与其上布置有导电 图案111a，111b，Illc及Illd的表面不同的表面上(在本示例中，位于与其上布置有导电 图案111a，111b，Illc及Illd的表面相反一侧的表面)。在GND层115的中心设置不具有 电势部分的孔116。孔116在直径上略大于由四个导电图案111a，111b，Illc及Illd形成 的圆形。另一侧的第二衬底120也具有相同构造，并与第一衬底110相对。换言之，分别具 有通过将圆形划分为四个均等间隔部分而获得的形状的四个导电图案121a，121b，121c及 121d被布置在第二衬底120的表面上。作为非导电部分的间隙127a，127b，127c及127d被 形成在相邻的导电图案121a，121b，121c及121d之间。四个导电图案121a，121b，121c及121d分别与沿远离中心的四个不同方向布置的 馈电图案123a，123b，123c及123d连接。在馈电图案123a，123b，123c及123d中，馈电点 112a，112b，112c及112d作为连接点被分别设置在四个导电图案121a，121b，121c及121d 的外周上。作为接地电势部分的GND层125被设置在第二衬底120的与其上布置有导电图案 121a，121b，121c及121d的表面不同的表面上(在本示例中，位于与其上布置有导电图案 121a，121b，121c及121d的表面相反一侧的表面)。在GND层125的中心设置不具有电势 部分的孔126。孔126在直径上略大于由四个导电图案121a，121b，121c及121d形成的圆形。虽然图1示出了两个衬底110及120被分开了相对较大的间隔d，但实际上，是在 这两个衬底之间间隔数毫米或更小的间隔d而在彼此接近地布置的情况下执行无线通信。图2是示出这两个衬底110及120的剖视图。如图2所示，具有相同形状的导电 图案111a，111b，Illc及Illd与导电图案121a，121b，121c及121d彼此相对地布置。应当理解，如下所述，四个导电图案中每两个彼此相对图案均通过电阻器连接在 一起。电阻器的连接状态将在后文描述。图3是示出向各个导电图案的馈电状态的视图。在该示例的情况下，发送了具有彼此相反相位的差分信号。换言之，在第一衬底 110 一侧，作为差分信号的发送信号TXp及TXn被制备，并被供应至隔着中心彼此相对的导 电图案Illd及111b。两个导电图案Illb及Illd通过电阻器Rll连接。此外，作为差分信号的接收信号RXp及RXn被彼此相对的导电图案Illc及Illa 获得。两个导电图案Illa及Illc通过电阻器R12连接。
在另一衬底120 —侧，作为差分信号的发送信号TXp及TXn被制备，并被供应至隔 着中心彼此相对的导电图案121c及121a。两个导电图案121a及121c通过电阻器R21连接。此外，作为差分信号的接收信号RXp及RXn被导电图案121d及121b获得。两个 导电图案121b及121d通过电阻器R22连接。[2.耦合器中电阻配置的示例]下面将描述在各个导电图案中电阻器的连接。虽然以下描述仅涉及衬底110—侧 的天线，但对于图1所示的衬底120 —侧的天线而言，电阻配置方式相同。在图4及图5所示的示例中，在由图1中耦合器110示出的外形中，设置了连接在 导电图案Illa及Illc之间的电阻器710以及连接在导电图案Illb及Illd之间连接的电 阻器711。在本示例中，电阻器711被布置在其上布置有导电图案的表面以上，而电阻器710 被进一步布置在电阻器711以上。电阻器710经由配线712及713被连接至导电图案。在本示例中，电阻器710及711出现在由导电图案形成的表面上。应当注意，因为 信号从天线图案通过电阻器710及711而经理热转换，故可以获得反射较少的良好传输特性。在图6至图8所示的示例中，电阻器720及721分别被分离地布置在衬底110的 前表面和背表面上。换言之，电阻器720被设置在布置有导电图案的一侧，而电阻器721则 被布置在相反的一侧(背表面一侧)。如图8所示，位于背表面一侧的电阻器721经由通孔 722及723与位于前表面一侧的图案导通。在图9至图11所示的示例中，电阻器730及731分别被分离地布置在前表面上和 衬底110内部。换言之，电阻器730被设置在布置有导电图案的一侧，而电阻器731被设置 在衬底内部。如图11所示，位于内部的电阻器731经由通孔732及733与位于前表面一侧 的图案导通。[3.根据第一实施例的通信系统所应用的模块的安装示例]下面将参考图12A至图15B来对根据本实施例的通信系统所应用的设备构造的示 例进行描述。在本示例中，将每一者中均布置有天线的两个装置假定为亲模块及子模块。作 为后文描述的第一装置300的无线通信部分被设置在下述亲模块中，而作为后文描绘速度 第二装置400的无线通信部分被设置在子模块中。图12A及图12B是示出平面天线511及521被分别安装在亲模块510及子模块 520中的示例的视图。平面天线511及521对应于图1中各个衬底上的导电图案。图12A示出了连接之前的状态(即，分离状态)，而图12B示出了两个模块510及 520被彼此接近地布置以进行无线连接的状态。在图12A及图12B所示的示例中，安装在亲 模块510的一个表面上的预定位置处的平面天线511与安装在子模块520的一个表面上的 预定位置处的平面天线521如图12A所示彼此相对。在该状态下，将两个天线511及521 布置得接近以如图12B所示彼此接触。虽然图12B示出了两个天线511及521彼此接触， 但实际上，当两者彼此接近布置时，例如通过在两个天线511及521之间设置Imm或更小的 狭缝来防止各个天线的导体彼此发生接触。图13及14是分别示出子模块的另一形状的示例的立体图。图13示出了呈三角金字塔形的子模块530，其底表面用作用于平面天线的天线安装表面531。图14示出了呈 圆柱形的子模块540，其顶表面用作用于平面天线的天线安装表面541。应当注意，天线安 装表面531及天线安装表面541分别是安装了作为耦合器的天线的部分，而发送/接收天 线例如被布置在各个表面的大致中心位置。下面在图15A及图15B中示出了准备有三个模块的示例。在此情况下，准备有两 个子模块。如图15A所示，准备有亲模块550、第一子模块560以及第二子模块570。在亲模块 550中，平面天线551被安装在模块上表面上的预定位置处。在第一子模块560中，平面天 线561被安装在模块下表面上的预定位置处，而平面天线562被安装在模块上表面上的预 定位置处。在第二子模块570中，平面天线571被安装在模块下表面上的预定位置处。第 一子模块560配备有两个通信处理部分，包括用于执行与亲模块550的无线通信的无线通 信处理部分以及用于执行与第二子模块570的无线通信的无线通信处理部分。然后，如图15A中箭头所示，第一子模块560被放置在亲模块550上，而第二子模 块570被放置在第一子模块560上，从而造成如图15B所示这些模块被彼此叠置的状态。在 图15B所示的状态下，第一子模块560被安装在亲模块550以上，使得亲模块550的平面天 线551与平面天线561靠在一起。此外，第二子模块570被安装在第一子模块560以上，使 得平面天线562与平面天线571靠在一起。换言之，亲模块550与第一子模块560建立无 线连接，而第一子模块560与第二子模块570建立无线连接。如上所述，可以配置具有不同模块形状的通信系统。虽然为方便描述起见，图12A 至图15B示出了作为一个模块的亲模块以及作为另一模块的子模块，但任一模块均可以是 亲模块或子模块。[4.根据第一实施例的通信系统所应用的多个平面天线的布置的示例]作为应用根据本实施例的通信系统的示例，参考图16至图19，将描述多个平面天 线被布置在亲模块及子模块的预定表面上的示例。多个平面天线被构造为各自执行无线通信。例如，通过设置三个天线对，可同时传 输三路分离的数据串。在上述设置了多个天线的构造的情况下，需要使各个天线与预定对应的天线精确 相对。因此，在图16的示例中，天线在每个模块中均成排布置，并且将磁体设置在模块中以 与成排布置的天线接近，由此通过经由磁力进行的精确定位，使两个模块彼此接触。此外， 在图17及图18所示的示例中，将磁体设置在一个模块中，而将用于检测磁体的磁力的磁性 传感器安装在另一模块中，由此实现定位。以下，将依次描述多个平面天线的布置的各种不同示例。图16是示出将多个平面天线及多个磁体布置在彼此面对的亲模块610及子模块 620的表面上的示例的视图。在亲模块610中，将磁体611、平面天线612、平面天线613、平 面天线614以及磁体615布置为在一个预定表面上从右侧开始呈直线排布。在子模块620 中，磁体621、平面天线622、平面天线623、平面天线624以及磁体625被布置为在面对亲模 块610的表面上从右侧开始呈直线排布。将两个模块610及620中这些部件的布置间隔设 定为相等。因为以此方式将磁体布置在亲模块610及子模块620的两端，故亲模块610与子模块620通过磁力彼此吸附。换言之，可以极为精确地完成对成对的平面天线612与平面 天线622、平面天线613与平面天线623、以及平面天线614与平面天线624的定位。虽然 在此情况下通过磁体进行了定位，但也可不利用磁体而通过机械机构来完成定位。例如，可 以设置螺纹、或锁止机构等。此外，虽然在此情况下使用了两个磁体，但也可使用一个或者三个或更多个磁体。 使用多个磁体可提供更可靠的固定。图17是示出将多个平面天线、磁体以及磁性传感器布置在亲模块630及子模块 640的相对表面上的示例的视图。在亲模块630中，将磁性传感器631、平面天线632、平面 天线633、平面天线634以及磁体635布置为在一个预定表面上从右侧开始呈直线排布。在 子模块640中，磁性传感器641、平面天线642、平面天线643、平面天线644以及磁性传感器 645布置为在与亲模块630相对的一个表面上从右侧开始呈直线排布。在此情况下的磁性 传感器及磁体被用于测量亲模块630与子模块640之间的距离。由此使得能够判定是否已 经将子模块640与亲模块630彼此接近地布置以允许进行无线通信。通过使用判定信号， 能够控制对子模块的供电或控制无线信号的发送/接收。此外，虽然在此情况下使用了两 组磁体及磁性传感器，但也可使用一组或者三组或更多组磁体及磁性传感器。此外，布置多 个这样的组可对天线布置提供更精确的定位。此外，多个如此布置的磁体中的一些可吸附 至其他模块中的磁体，由此实现如图16所示的示例中的定位。图18及图19是示出图17所示的示例的改变示例的视图。图18是示出其中多个平面天线、磁体以及磁性传感器被布置在彼此面对的亲模 块650及子模块660的表面上的示例的视图。在亲模块650中，磁性传感器651、平面天线 652、平面天线653以及平面天线654被布置为在一个预定表面上从右侧开始呈直线排布。 在子模块660中，磁体661、平面天线662、平面天线663以及平面天线664被布置为在面对 亲模块650的一个表面上从右侧开始呈直线排布。图19是示出其中多个平面天线、磁体以及磁性传感器被布置在彼此面对的亲模 块670与子模块680的表面上的示例的视图。在亲模块670中，平面天线671、平面天线 672、磁体673以及平面天线674被布置为在一个预定表面上从右侧开始呈直线排布。在子 模块680中，平面天线681、平面天线682、磁性传感器683以及平面天线684被布置为在面 对亲模块670的一个表面上从右侧开始呈直线排布。此外，在图16至图19中示出了在构造中使用了三个平面天线。这是因为在诸如 SPI(串行外设接口)之类的接口的情况下需要三路。应当注意，在I2C(集成电路间)接 口的情况下，因为需要SCL及SDA两路，故使用了两个天线。但是，即使在I2C接口的情况 下，也可安装三个天线以执行在SCL与SDA之间的通信及电力传输。换言之，虽然图16至 图19所示的构造涉及三个天线的情况，但如果存在通信数据的N路信号，则布置N个天线 (N是自然数)。应当注意，SCL指串行时钟线，其是用于建立同步的信号线路。SDA指串行 数据线，其是双向信号线路，其输入及输出方向随发送及接收而变化。[5.通信系统的构造的示例]以下将参考图20来描述根据本发明的第一实施例的通信系统的内部构造的示 例。图20所示的根据本实施例的通信系统900是不利用载波而经由脉冲来执行近距离无线通信的系统，并包括具有耦合器110的第一装置300以及具有耦合器120的第二装
置 400。对于不利用载波而经由脉冲来完成无线通信的信号状态，发送侧天线的高电平或 低电平的二值发送数据被原样输出，并被极为接近地布置的接收侧天线接收。在接收侧天 线处，将发送信号检测为表示其变化率的微分信号。耦合器110及120被构造用于在第一装置300与第二装置400之间以比特为单位 来执行对作为信号的数字信号(其是上述二值信号)的双向通信。耦合器110及120使用 图1所示的平面天线。这些天线相对，来以近距离彼此面对，由此实现双向通信。将描述第一装置300的构造。第一装置300包括数据发送/接收部分310。数据 发送/接收部分310是处理部分，其执行对发送数据的处理以及对接收数据的处理。例如， 执行用于发送的编码、在编码后进行接收时的解调以及对接收到的数据的解码等。第一装 置300内的数据处理部分(未示出)被连接至数据发送/接收部分310。在数据发送/接收部分310中，由发送数据部分311接收要被发送的信号，以转换 为具有传输格式的信号，获得的具有发送信号被编码器312编码以进行发送，并且获得的 发送信号被输出至发送/接收分离电路330。由数据发送/接收部分310输出的发送信号经由发送/接收分离电路330供应至 发送放大器340。发送放大器340被构造为三态放大器(three-state amplifier).在三 态放大器中，在通常工作期间，当输入的发送信号是表明高电平的数据“1”时，以及当发送 信号是表明低电平的数据“0”时，信号作为数据“1”或数据“0”被放大并输出。除了该通 常放大工作之外，发送放大器340还允许输出变为高阻抗状态，由此起具有数据“1”及数据 “0”的输出状态以及高阻抗状态的三态放大器的作用。通过来自下述控制部分320的控制 信号来设定将输出切换至高阻抗状态的操作。发送放大器340的输出被供应至耦合器110的两个导电图案，并通过无线电从第 一装置300发送。供应了发送信号的导电图案以及获得了接收信号的导电图案如前参考图 3所述。下面将描述对通过耦合器110接收的信号的处理。作为发送/接收天线的耦合器110与比较器350连接。比较器350被构造为基于 基准电势来设定比较阈值(正阈值及负阈值)，并将从耦合器110—侧输入的信号与正阈值 及负阈值进行比较。但是，应当注意，被输入至比较器350的接收信号的电平已经通过自动 增益控制电路(所谓AGC(未示出))调整至固定范围内，并且将电平调整后的信号与正阈 值及负阈值进行比较。比较器350例如被构造为磁滞比较器，当接收电平超过正阈值时，其连续输出表 明高电平的数据“1”，而当接收电平超过负阈值时，其连续输出表明低电平的数据“0”。此外，在本示例中的比较器350可将接收信号的输入侧置于高阻抗状态。换言之，在通常状态下，比较器350执行输入信号与正阈值及负阈值之间的比较操作，并且当存在 切换至高阻抗状态的指令时，比较器350将输入侧置于高阻抗状态，并停止比较操作。通过 来自控制部分320的控制信号来执行上述切换至高阻抗状态的控制。由比较器350输出的数据“1”或数据“0”经由发送/接收分离电路330供应至数据发送/接收部分310。在数据发送/接收部分310中，通过解码器314对数据执行用于接收的解码处理，解码后的接收数据被供应至接收数据部分313，并执行对接收数据的提取。 提取的接收数据被供应至第一装置300内的数据处理部分(未示出)。控制部分320控制数据发送/接收部分310处的发送及接收处理，并对各个发送 放大器340及比较器350中的高阻抗状态执行控制。以下在说明图21及图22的流程图时 将描述用于切换至高阻抗状态的控制处理的细节。下面，将描述与第一装置300执行无线通信的第二装置400。用于在第二装置400 中执行无线通信的构造与第一装置300中的相同。换言之，第二装置400包括数据发送/接 收部分410、控制部分420、发送/接收分离电路430、发送放大器440以及比较器450。在 图20中，对于第一装置300与第二装置400之间相同的部分，其附图标记的最后两位相同。 因为用于处理发送及接收信号的处理构造完全相同，故将省略对具体处理构造的描述。在本示例的情况下，要被发送及接收的信号是差分信号，而在接近布置的相邻导 电图案(天线部分100)之间形成电容。换言之，在耦合器110 —侧的导电图案(Illa与 111b，Illb 与 111c，Illc 与 llld，以及 Illd 与 Illa)之间形成电容 C11、C12、C13 以及 C14。 此外，在耦合器120 —侧的导电图案(121a与121b，121b与121c，121c与121d，以及121d 与121a)之间形成电容C21、C22、C23以及C24。然后，在两个耦合器110及120的导电图 案(Illa与121a, Illb与121b, Illc与121c,以及Illd与121d)之间的间隙中形成电容 C1、C2、C3以及C4。电阻器R11，R12，R21，R22将差分信号彼此连接。[6.由根据第一实施例的通信系统进行的发送处理的示例]下面将参考图21的流程图来描述根据第一实施例的通信系统900中的发送处理。 例如在图20所示的第一装置300以及第二装置400在彼此相对的情况下彼此接近地近距 离布置时执行该发送处理。图21中的流程图的处理是通过第一装置300执行的处理，其表 明了控制部分320中的控制处理。首先，控制部分320判定是否存在操作开始信号(步骤S101)。应当注意，该操作 开始信号例如通过对当两个耦合器110及120近距地彼此面对布置时的情况进行检测的部 分发出。如果不存在操作开始信号，则暂时进入待命状态(步骤S102)，随后返回至步骤 S101，判定是否存在操作开始信号。如果在步骤SlOl中存在操作开始信号，则输出信标(beacon)作为要从发送系统 电路发出的发送数据(步骤S103)。随后，处理待命等待1比特时长的预定时间或更长时间 (步骤 S104)。在待命之后，由控制部分320来判定接收系统电路是否已经成功地接收到Ack信 号(步骤S105)。Ack信号是表示对方成功正确地接收到发送数据的接收确认响应信号，并 且是预定模式的信号。如果并未成功地接收到Ack信号，则暂时进入待命状态(步骤S106)， 并且处理返回至步骤S103以再次发送信标。在成功地接收到Ack信号时，在控制部分320的控制下发送用于确定主或从的信 号(步骤S107)。随后，在第一装置300与第二装置400之间发送/接收实际数据(步骤 S108)。然后，即将在接收到Ack信号的区间之前，控制部分320使图20所示的发送放大 器340从通常状态转换至高阻抗状态(步骤S109)。向高阻抗状态的转换是暂时性的，并且当认为对Ack信号的接收已经完成时，该状态就立即返回至原状态。例如，如果Ack信号是 1比特信号，则发送放大器340仅在接收1比特信号的时段期间被置于高阻抗状态。然后，判定Ack信号是否已经被接收系统成功地接收(步骤S110)。如果未能成功 地接收到Ack信号，则核对是否存在通信对象(Slll)。如果判定为不存在通信对象，则暂时 进入待命状态(步骤S102)，并再次判定是否存在操作开始信号(步骤S101)。如果存在通 信对象，则处理返回至步骤S108，并且继续对数据的发送/接收。如果在步骤SllO中已经成功地接收到Ack信号，则判定是否已经结束了对所有数 据的发送/接收(步骤S112)。如果尚未结束对全部数据的发送/接收，则继续对数据的发 送/接收(步骤S108)。如果已经结束了对全部数据的发送/接收，则图20所示的发送放 大器340从通常状态切换至高阻抗状态(步骤S113)，由此发送处理结束。[7.由根据第一实施例的通信系统进行的接收处理的示例]下面参考图22来描述根据第一实施例的通信系统900中的接收处理。例如在图 20中所示的第一装置300及第二装置400在彼此相对的情况下彼此接近地近距离布置时执 行该接收处理。图22中的流程图的处理是由第一装置300执行的处理，并表明了控制部分 320中的控制处理。首先，在控制部分320的控制下，作为接收系统电路的比较器350的输入侧被切换 至高阻抗状态(步骤S201)。然后，判定是否存在操作开始信号(步骤S202)。对是否存在 操作开始信号的判定与图21的流程图中的步骤SlOl中的判定相同，并基于对接近布置的 对象装置是否存在的判定结果等来进行上述判定。如果控制部分320未检测到操作开始信号，则暂时进入待命状态(步骤S203)，随 后返回至步骤S201，比较器350的输入侧被切换至高阻抗状态。如果控制部分320检测到操作开始信号，则比较器350的高阻抗状态被解除，回到 其通常状态，由此使比较器350待命等待接收信标(步骤S204)。然后，判定是否已经接收 到从相对的装置发出的信标(步骤S205)。如果未成功地检测到信标的接收，则暂时进入待 命状态(步骤S207)，并且处理再次返回至步骤S204以待命等待对信标的接收。如果已经接收到信标，则由发送系统终端来执行将Ack信号发送至发送器的处 理。随后，接收从信标发送器发送的用于确定主或从的信号(步骤S208)。然后，在第 一装置300与第二装置400之间发送/接收实际数据(步骤S209)。判定是否存在要发送至信标发送器的Ack信号(步骤S210)。如果不存在Ack信 号，则检查是否存在接近的通信对象(步骤S211)。如果不存在诸如信标发送器的装置，则 处理返回至步骤S207以暂时待命等待，并在步骤S204中改变为能够接收状态。如果存在 接近的通信对象装置，则处理返回至步骤S209，并且继续对数据的发送/接收。如果在步骤S210存在Ack信号，则判定是否已经结束对全部数据的发送/接收 (步骤S212)。如果尚未结束对全部数据的发送/接收，则继续在步骤S209中对数据的发 送/接收。如果已经结束了对全部数据的发送/接收，则比较器350的输入侧被切换至高 阻抗状态(步骤S213)，并且接收处理结束。[8.根据第一实施例的通信系统的天线之间的信号状态的示例]下面将参考图23A至图24D来描述在该通信处理状态下在第一装置300与第二装置400之间执行无线通信的信号状态。首先，将描述在耦合器110及120之间传输的信号波形。图23A至图23E是示出各个装置300及400中通信处理的状态的图。如图23A所示，假定通过无线来发送以比特为单位交替出现数据“1”(高电平数 据)及数据“0”(低电平数据)的发送数据。此时，如图23B中实线所示，从发送侧天线的输出发送数据的高电平及低电平按 原样显现的信号波形。应当注意，在作为差分信号发送的情况下，也同时发送由图23B中的 虚线表示的反向特性的信号波形。在以此方式从发送侧天线输出数据时，在接近布置的接收侧天线处，如图23C所 示，接收到将发送信号中的变化率显示为电平的微分波形。同样，对于此接收波形，在作为 差分信号的无线发送情况下，如虚线所示还检测到具有反向特性的信号波形。该接收波形通过设置在接收系统的比较器内的放大功能被放大为图23D所示固 定电平范围内的信号，并与正侧阈值及负侧阈值进行比较。作为比较结果，如果超过正侧阈 值，则信号被保持为数据“1”电平，如果超过负侧阈值，则信号被保持为数据“0”电平，由此 得到图23E所示的接收数据。图23E所示的该接收数据是与图23A所示的发送数据相同的 数据，表明已经正确地执行了对发送数据的无线传输。下面，将参考图24A至图24D来描述来自各个装置的发送数据及接收数据的示例。首先，假定在第一装置300中，由编码器312输出的发送数据是如图24A所示的数 据“ 1”及数据“0”交替出现的数据。然后，假定在第二装置400中，如图24B所示，作为数 据“0”的Ack信号从编码器412输出，并在发送数据的特定时机以1比特区间(segment) 发送。在第二装置400中除了发送Ack信号的区间之外的部分持续发送数据“1”的状态。图24C示出了在此状态下在两个耦合器110及120之间通过无线传输的信号波 形。在连接至接收侧天线的各个比较器350及450处，检测与该波形对应的电平。在本实施例中，如上参考图21中的流程图所示，第一装置300的发送放大器340 的输出在从第二装置400发送Ack信号所在的区间进入高阻抗状态。因此，在与第一装置 的发送/接收天线连接的比较器350中，去除了来自第一装置的发送数据的影响。因此，可 在比较器350处对用于检测作为数据“0”的Ack信号所需的波形cl及c2(图24C)进行精 确检测，由此使得能够正确地接收Ack信号作为接收确认响应。因此，可通过在装置300及400中简单地设置成对天线来双向地实现无线通信，由 此能够减少天线安装空间等。[9.第一实施例的改变示例]下面，将参考图25至图27B来描述构成根据第一实施例的无线通信系统的装置的 改变示例。在图1所示的示例中，导电图案Illa至Illd被形成为圆形。但是，如图25所示， 也可使用通过将方形划分为四部分而获得的导电图案111a’至llld’。在图25所示的示例 中，被划分为四部分的导电图案111a’至llld’每个均呈三角形，并分别与馈电图案113a’ 至113d’连接。在导电图案111a’至llld’的外周周围设置的槽114’也具有方形形状。在图26所示的示例中，方位发生变化的方形被划分为四部分以形成导电图案 111a”至llld”。在本示例中，被划分为四部分的导电图案111a”至llld”分别为方形，并分别与馈电图案113a”至113d”连接。在导电图案111a”至llld”的外周周围设置的槽114” 也具有方形形状。上述说明针对将馈电图案设置在与导电图案相同的表面上的构造。但是，也可将 馈电图案设置在与起天线表面作用的导电图案布置表面不同的其他表面上。例如，在图27A 所示的示例中，通过将圆形划分为四个均等部分而获得的导电图案131a至131d被设置在 衬底(耦合器)130的前表面上。然后，如图27B中的剖视图所示，对应的各个馈电图案133a 至133d被设置在衬底130的背表面一侧。应当注意，馈电点132a至132d被形成为延伸通 过衬底的通孔。此外，如图27B中的剖视图所示，GND层135被设置在衬底130的内部。上述说明针对发送信号是差分信号的情况，可以发送与仅一个波形对应的发送信 号。在此情况下，可将未供应发送信号的一侧的电极图案在馈电点处连接至GND层。根据本发明的实施例，可在彼此接近地布置的两个耦合器之间实现近距离无线通 信，而且以节省空间方式来有效地实现双向无线通信。本申请包含于2009年8月24日向日本专利局递交的日本在先专利申请 JP2009-193251中揭示的相关主题，其全部内容通过引用结合于本说明书中。本领域技术人员可以理解的是，在所附权利要求的范围或其等同范围内，取决于 设计要求及其他因素，可以进行各种改变、组合、子组合以及替换。
权利要求
1.一种耦合器，包括设置在具有绝缘性的衬底上的第一导电图案；设置在所述衬底上并与所述第一导电图案相对布置的第二导电图案；设置在所述衬底上的第三导电图案；设置在所述衬底上并与所述第三导电图案相对布置的第四导电图案； 布置在所述衬底上的布置有所述第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案以及第 四导电图案的位置周围的接地电势部分；连接在彼此相对布置的所述第一导电图案与所述第二导电图案之间的第一电阻；以及 连接在彼此相对布置的所述第三导电图案与所述第四导电图案之间的第二电阻。
2.根据权利要求1所述的耦合器，其中发送信号被供应至所述第一导电图案，并被发送；并且 由所述第三导电图案获得接收信号。
3.根据权利要求1所述的耦合器，其中包括彼此相反相位的各个差分信号的发送信号被供应至所述第一导电图案及所述第 二导电图案，并被发送；并且由所述第三导电图案及所述第四导电图案获得包括彼此相反相位的各个差分信号的 接收信号。
4.根据权利要求2或3所述的耦合器，其中供应至所述第一导电图案及/或所述第二导电图案的所述发送信号是具有二值电平 的信号；并且由所述第三导电图案及/或所述第四导电图案获得的所述接收信号被检测作为从对 方发送的所述具有二值电平的信号的微分信号。
5.根据权利要求1所述的耦合器，其中，其上布置有所述第一导电图案、第二导电图 案、第三导电图案以及第四导电图案的表面与其上布置有所述接地电势部分的表面是所述 衬底的不同表面。
6.根据权利要求1所述的耦合器，其中，所述第一电阻及所述第二电阻中的至少一者 被布置在与其上布置有所述第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案以及第四导电图 案的表面不同的表面上。
7.一种通信系统，其通过将布置在第一装置中的第一耦合器与布置在第二装置中的第 二耦合器彼此接近地布置来执行通信，所述第一耦合器以及所述第二耦合器每个均包括设置在具有绝缘性的衬底上的第一导电图案；设置在所述衬底上并与所述第一导电图案相对布置的第二导电图案；设置在所述衬底上的第三导电图案；设置在所述衬底上并与所述第三导电图案相对布置的第四导电图案； 布置在所述衬底上的布置有所述第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案以及第 四导电图案的位置周围的接地电势部分；连接在彼此相对布置的所述第一导电图案与所述第二导电图案之间的第一电阻；以及 连接在彼此相对布置的所述第三导电图案与所述第四导电图案之间的第二电阻。
8.根据权利要求7所述的通信系统，其中所述第一耦合器的所述第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案及第四导电图案 与所述第二耦合器的所述第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案及第四导电图案彼 此接近并相对地布置，使得各个导电图案彼此面对；并且供应至所述第一耦合器的所述导电图案中的一者的发送信号被所述第二耦合器的所 述导电图案中的与所述第一耦合器的所述导电图案中的所述一者相对的相应一者接收。
9.根据权利要求8所述的通信系统，其中包括彼此相反相位的各个差分信号的发送信号被供应至所述第一耦合器的所述第一 导电图案及所述第二导电图案，并被发送，并且由所述第二耦合器的所述第一导电图案及 所述第二导电图案获得作为各个差分信号的接收信号；并且包括彼此相反相位的各个差分信号的发送信号被供应至所述第二耦合器的所述第三 导电图案及所述第四导电图案，并且由所述第一耦合器的所述第三导电图案及所述第四导 电图案获得作为各个差分信号的接收信号。
10.根据权利要求8或9所述的通信系统，其中，所述发送信号是具有二值电平的信号， 并且所述接收信号被检测作为所述具有二值电平的信号的微分信号。
全文摘要
本发明涉及耦合器及通信系统。该耦合器包括设置在具有绝缘性的衬底上的第一导电图案；设置在衬底上并与第一导电图案相对布置的第二导电图案；设置在衬底上的第三导电图案；设置在衬底上并与第三导电图案相对布置的第四导电图案；布置在衬底上的布置有第一导电图案、第二导电图案、第三导电图案以及第四导电图案的位置周围的接地电势部分；连接在彼此相对布置的第一导电图案与第二导电图案之间的第一电阻；以及连接在彼此相对布置的第三导电图案与第四导电图案之间的第二电阻。
文档编号H01P5/12GK101997151SQ20101025700
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年8月24日
发明者一木洋, 吉冈正纮 申请人:索尼公司