无线模块及无线通信装置制造方法

无线模块及无线通信装置制造方法
【专利摘要】不进行与对置机之间的高精度的位置对齐，通过简易的结构，与对置机之间进行非接触充电，并与对置机之间高速地进行无线通信。无线通信装置包括非接触充电单元和无线通信单元。非接触充电单元通过线圈，在非接触中向对置机输送电力。无线通信单元包括多个天线。多个天线距线圈的中心轴的中心大致等间隔地配置。无线通信单元在非接触充电单元向对置机输送电力的情况下，通过无线通信从各个天线发送数据。
【专利说明】无线模块及无线通信装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过无线通信发送接收数据的无线模块及无线通信装置。

【背景技术】
[0002] 近年来，作为例如与PC (Personal Computer ;个人计算机）连接而可下载大容量 的数据（例如音乐、图像、OS (Operating System;操作系统））的移动终端，例如，便携式媒 体播放器、智能手机、平板终端得到普及。为了实现时尚的设计，这些移动终端使用了必要 最小限度的连接器的结构。
[0003] 这里，连接用于PC和移动终端之间的充电及大容量的数据通信（例如0S的更新） 的电缆的情况下所使用的连接器的形状，相对于移动终端的形状比较大，如果能够省略连 接器，则能够期待具有更时尚的设计的移动终端。
[0004] 此外，关于充电，通过不使用电缆，而采用非接触充电，能够省略通过连接器来连 接移动终端和PC之间。例如，使用了由WPC (Wireless Power Consortium;无线电力联盟） 筹划制定的无线馈电的Q i标准的许多设备已商品化。
[0005] 另一方面，关于大容量的数据通信，通过采用使用了 60GHz频带的无线通信，可 进行超过1吉比特（Gbps(Giga bit persecond;每秒千兆）的数据通信。通过IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers. Inc. ) 802. 1 lad,筹划制定 60GHz 频带的通信标准，由W iGig(Wireless Gigabit;无线千兆）联盟在推进商品化。
[0006] IEEE802. llad假想数m(米）以内的近距离中的对等（peer-to-peer)通信。因 此，在IEEE802. llad中，作为在无线LAN(Local Area Network;局域网）中发生的可靠性 的下降，例如，因多个移动终端的连接产生的传输率的下降、或通过使用了其他的通信标准 的移动终端产生的通信干扰发生的可能性较低，大容量的数据通信中的可靠性较高。
[0007] 图16是表示一例使用了移动终端101和例如触摸板形状的终端（以下，称为'平 板终端（pad terminal)'）的以往的非接触充电的结构的图。平板终端102通过电缆连 接到PC103或回程。在图16中，在平板终端102的表面上放置了移动终端101后，从平板 终端102内的充电回路1125(参照图16所示的阴影部分）对移动终端101内的充电回路 1115(参照图16所示的阴影部分）输送电力，移动终端101非接触地被充电。
[0008] 图17是表示一例使用了移动终端50A、50B、50C和充电台20的以往的非接触充电 的结构的图（例如参照专利文献1)。在上面板21中放置了多个移动终端50A、50B、50C后， 充电台20检测各移动终端50A、50B、50C的位置，使用未图示的移动机构，使在充电台20内 设置的各输电线圈11沿上面板21移动。充电台20使各输电线圈11靠近各移动终端50 的受电线圈51，在结束了各输电线圈11和各受电线圈51的位置对齐后进行非接触充电。
[0009] 图18是表示一例使用了无针电源插座1100和无针电源插头1200的以往的非接 触充电的结构的图（例如参照专利文献2)。无针电源插座1100包括通过驱动组件1040接 线到电源1020的一次感应线圈1120和光接收器3200。无针电源插头1200包括接线到电 力负载1400a的二次感应线圈1220和光发送器3100。光发送器3100和光接收器3200在 一次感应线圈1120的中心轴上被位置对齐，通过插入了遮断层1320的光发送器3100和光 接收器3200之间的光通信来发送接收数据。此外，电力通过一次感应线圈1120和二次感 应线圈1220之间的电磁感应而输电及受电。
[0010] 图19是使用了光传输的以往的空间光传输装置的正面图（例如参照专利文献3)。 空间光传输装置包括在投光用透镜的背后布设了投光元件的多个投光单元2、以及在受光 用透镜的背后布设了受光元件的多个受光单元3。在空间光传输装置中，投光单元2和受光 单元3在平面上纵横并且交替地相等分配来配置，所以可以将所投光的多个光线作为1条 粗光线来捕获。因此，通过空间光传输装置在对置配置的另一方的空间光传输装置的正面 照射光线，能够简单地调整两方的空间光传输装置间的光轴。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特开2010-288430号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2010-517502号公报
[0015] 专利文献3 :日本特开平10-32276号公报


【发明内容】

[0016] 发明要解决的问题
[0017] 本发明人研究了通过无线通信发送接收数据的无线模块及无线通信装置。但是， 在专利文献1中，无线通信功能与输电线圈的移动机构是另一结构，所以在使用了 60GHz频 带的无线通信装置中，需要另外进行位置对齐。
[0018] 此外，在专利文献2及专利文献3中，在数据的通信上使用光通信，所以发送侧和 接收侧的各光轴产生偏移时，有时难以将大容量的数据高速地通信。
[0019] 本发明的目的在于为了解决上述以往的课题，提供不进行与对置机之间的高精度 的位置对齐，而通过简易的结构，与对置机之间进行非接触充电，并与对置机之间高速地无 线通信的无线模块及无线通信装置。
[0020] 解决问题的方案
[0021] 本发明的无线模块包括：非接触充电单元，通过线圈，在非接触中向对置机输送电 力；以及无线通信单元，包含多个天线，所述多个天线距所述线圈的中心轴的中心大致等间 隔地配置，所述无线通信单元在所述非接触充电单元向所述对置机输送电力的情况下，从 各个所述天线通过无线通信发送数据。
[0022] 此外，本发明的无线通信装置具备无线模块，所述无线模块包括：非接触充电单 元，通过线圈，在非接触中将电力输电给对置机；以及无线通信单元，包含多个天线，所述多 个天线距所述线圈的中心轴的中心大致等间隔地配置，所述无线通信单元在所述非接触充 电单元向所述对置机输送电力的情况下，从各个所述天线通过无线通信发送数据。
[0023] 发明的效果
[0024] 根据本发明，通过将非接触充电的功能和高速无线通信的功能一体化，能够同时 地处理非接触充电的位置对齐和高速无线通信的位置对齐，不另外进行与对置机的高精度 的位置对齐，而与对置机之间能够高速地无线通信。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 图1是表示一例对置配置的两个无线模块彼此进行非接触充电，而且进行无线通 信的图。
[0026] 图2是表示使移动终端转动的情况下的、线圈和多天线通信模块的各天线元件之 间的位置关系的图，（A)表示天线元件间的位置对齐产生偏移的情况，（B)表示天线元件间 的位置对齐无偏移的情况。
[0027] 图3(A)是表示各线圈的中心轴个各天线元件之间的位置的图，（B)是表示距各线 圈的中心轴的距离和磁场的强度之间关系的曲线图。
[0028] 图4是表示多天线通信模块的内部结构的方框图。
[0029] 图5是表示对置配置的两个无线模块间的非接触充电的结构的图。
[0030] 图6(A)是表示移动终端侧的无线模块和平板终端侧的无线模块的各线圈的各中 心位置无偏移的状态的图，（B)是表示移动终端侧的无线模块和平板终端侧的无线模块的 各线圈的各中心位置有偏移的状态的图。
[0031] 图7是表示在多天线通信模块中，多个天线元件在多个同心圆上等间隔地配置的 状态的图。
[0032] 图8是表示一例移动终端及平板终端的各无线模块的位置对齐的方法的图，（A) 表示使用磁铁吸引型的平板终端的情况，（B)表示使用可动线圈型的平板终端的情况。
[0033] 图9是表示移动终端及平板终端的各多天线通信模块使用电波的反射进行无线 通信的状态的图。
[0034] 图10是表示使用电波的反射进行无线通信的各多天线通信模块的俯视图。
[0035] 图11是表示移动终端中设置的一个无线模块和平板终端中设置的多个无线模块 进行非接触充电，并进行无线通信的状态的图。
[0036] 图12是表示包含一个无线模块的移动终端和包含多个无线模块的平板终端进行 无线通信的状态的俯视图。
[0037] 图13是表示多天线通信模块包含多个发送天线元件及接收天线元件的无线模块 的图。
[0038] 图14是表示包含多个发送天线元件及接收天线元件的多天线通信模块的内部结 构的方框图。
[0039] 图15是表示多天线通信模块包含配置在多个不同的同心圆上的多个发送天线元 件及接收天线元件的无线模块的图。
[0040] 图16是表示一例使用了移动终端和平板终端的以往的非接触充电的结构的图。
[0041] 图17是表示一例使用了移动终端和充电器的以往的非接触充电的结构的图。
[0042] 图18是表示一例使用了无针电源插座和无针电源插头的以往的非接触充电的结 构的图。
[0043] 图19是使用了光传输的以往的空间光传输装置的正面图。
[0044] 标号说明
[0045] 111、112 无线模块
[0046] 121、122 线圈
[0047] 123、124多天线通信模块
[0048] 125、126 基板
[0049] 127、127a、127b、127c、127d、128、128a、128b、128c、128d 天线元件
[0050] 127aa、127ba、127ca、127da、Ant_TX 发送天线元件
[0051] 127ab、127bb、127cb、127db、Ant-RX 接收天线元件
[0052] 129a、129b、129c、129d、129aa、129ba、129ca、129da、129ab、129bb、129cb、129db 移相器
[0053] 131电容器
[0054] 132位置检测单元
[0055] 133整流二极管
[0056] 135平滑电容器
[0057] 137充电控制电路
[0058] 139 电池
[0059] AC交流电源
[0060] CT、CT2控制电路
[0061] DEV移动终端
[0062] PAD平板终端
[0063] RX接收电路
[0064] SW 开关
[0065] TX发送电路

【具体实施方式】
[0066](获得各实施方式的内容的经过）
[0067] 首先，在说明本发明的无线模块及无线通信装置的各实施方式之前，作为获得各 实施方式的内容的经过，说明有关以往的移动终端和平板终端之间的非接触充电及无线通 信的课题。
[0068] 在移动终端和平板终端之间的非接触充电及无线通信中，被要求抑制因移动终端 的位置或方向的变化造成的非接触充电及无线通信的各性能的劣化。
[0069] 但是，在图16中，移动终端中设置的非接触充电用的线圈和平板终端中设置的非 接触充电用的线圈之间的位置对齐，而且，移动终端中设置的无线通信用的天线和平板终 端中设置的无线通信用的天线之间的高精度的位置对齐是必需的。
[0070] 此外，在图17中，为了移动终端和平板终端进一步进行无线通信，需要另外进行 移动终端和平板终端的各无线通信用的天线的位置对齐。
[0071] 此外，在图18中，光发送器使用发光二极管，光接收器使用光电二极管，在非接触 充电用的圆形线圈的中心轴上配置了通信用模块。但是，光的直线性强，所以在未高精度地 完成一次感应线圈和二次感应线圈之间的位置对齐，而且未高精度地完成发光二极管和光 电二极管之间的位置对齐的情况下，难以进行数据的通信。
[0072] 此外，在图19中，为了容易地调整对置配置的两个空间光传输装置间的光轴，有 必要在非接触充电用的线圈的内侧设置许多投光单元或受光单元。因此，对置配置的两个 空间光传输装置间的充电效率劣化，而且，为了将波束的宽度加宽来确立通信而有可能增 加功耗。
[0073] 因此，在以下的各实施方式中，说明不进行与对置机的高精度的位置对齐，而通过 简易的结构，与对置机之间进行非接触充电，并与对置机之间高速地进行无线通信的无线 模块及无线通信装置的例子。
[0074](各实施方式的说明）
[0075] 以下，参照【专利附图】

【附图说明】本发明的无线模块及无线通信装置的各实施方式。在移动终 端和平板终端之间的非接触充电中，在将电力输电到移动终端的平板终端、或在受电从平 板终端输电的电力的移动终端的内部，设置各实施方式的无线模块。而且，各实施方式的无 线模块与在对置机（例如移动终端或平板终端）的内部设置的无线模块之间，通过无线通 信发送或接收数据。
[0076] 此外，本发明的无线通信装置（例如移动终端）包含各实施方式的无线模块，受电 将非接触充电中的电力从对置机（例如平板终端）输电的电力，而且，与对置机之间通过无 线通信发送或接收数据。再有，无线通信装置（例如移动终端）与对置机（例如平板终端） 之间，也可以将非接触充电中的电力输电到对置机。
[0077](第1实施方式）
[0078] 图1是表示一例对置配置的两个无线模块111U12彼此进行非接触充电，而且进 行无线通信的图。图2是表示使移动终端转动的情况下的、线圈和多天线通信模块的各天 线元件之间的位置关系的图。图2(A)是天线元件间的位置对齐产生偏移的情况。图2(B) 是天线元件间的位置对齐无偏移的情况。
[0079] 无线模块111，例如设置在移动终端（例如智能手机。以下同样。）的内部。无线 模块112设置在通过非接触充电对移动终端输送电力的平板终端的内部。
[0080] 无线模块111包括非接触充电用的线圈121、以及基板125上配置了多个（例如4 个）天线元件127的多天线通信模块123。
[0081] 无线模块112包括非接触充电用的线圈122、以及基板126上配置了多个（例如4 个）天线元件128的多天线通信模块124。
[0082] 在包含本实施方式的各实施方式中，无线模块111及无线模块112使用例如 110-205kHz之间的频带传输电力，而且，使用例如60GHz的频带进行无线通信。以下，为了 简单地说明，说明无线模块112在非接触充电中将电力输电到无线模块111，无线模块111 受电从无线模块112输电的电力的例子。
[0083] 在多天线通信模块123中，多个天线元件127在基板125上以线圈121的中心轴 作为中心而等间隔或大致等间隔地配置为同心圆状。
[0084] 在多天线通信模块124中，多个天线元件128在基板126上以线圈122的中心轴 作为中心而等间隔或大致等间隔地配置为同心圆状。
[0085] 这里，在图2(A)中表示各多天线通信模块123a、124a没有以各线圈121U22的中 心轴为中心配置的情况。在图2(A)中，各多天线通信模块123a、124a上的天线元件127a、 128a没有配置在线圈121、122的中心轴的同心圆上，所以在无线模块111、112转动的情况 下，各天线元件127a、128a的位置对齐会偏移。
[0086] S卩，即使是各无线模块llla、112a的各线圈121a、122a正确地位置对齐了的情况， 其后，在线圈121a、122a转动的情况下，各多天线通信模块123a、124a的各天线元件127a、 128a的位置对齐也会偏移，其结果，无线模块llla、112a间的通信速度下降。
[0087] 再有，在图2(B)中，各天线元件127U28配置在线圈121U22的中心轴的同心圆 上。因此，即使是各无线模块111U12的各线圈121U22转动的情况，从各线圈121U22的 中心轴至各天线元件127U28的距离相同或大致相同，所以能够抑制无线模块111U12间 的通信速度的下降。
[0088] 图3(A)是表示各线圈121、122的中心轴和各天线元件127、128之间的位置的图。 图3(B)是表示距各线圈121、122的中心轴的距离和磁场的强度之间关系的曲线图。各多 天线通信模块123、124配置在各线圈121、122的中心轴附近时，以磁束作为介质的非接触 充电中的输电电力和无线通信中的发送信号之间的干扰较小。
[0089] B卩，根据毕奥-萨瓦特（Biot-Savart)公式（参照式⑴），距图3(A)所示的各线 圈121、122的中心轴的距离X的值较小，S卩，多天线通信模块123、124的各天线元件127、 128越配置各线圈121、122的中心轴附近，磁场的强度越小（参照图3(B))。
[0090] 图3(B)的横轴表示距各线圈121、122的中心轴的距离X和各线圈121、122的半 径R的比率，图3(B)的纵轴表示根据式（1)计算的磁场的强度H。再有，为了简单地说明， 图3(A)说明多个天线元件127之中的一个天线元件。
[0091]

【权利要求】
1. 无线模块，包括： 非接触充电单元，通过线圈，在非接触中向对置机输送电力；以及 无线通信单元，包含多个天线， 所述多个天线距所述线圈的中心轴的中心大致等间隔地配置， 所述无线通信单元在所述非接触充电单元向所述对置机输送电力的情况下，通过无线 通信从各个所述天线发送数据。
2. 如权利要求1所述的无线模块， 所述非接触充电单元通过所述线圈，受电从所述对置机输电的电力， 所述无线通信单元在所述非接触充电单元受电所述对置机的输出的电力的情况下，各 个所述天线中接收从所述对置机发送的数据。
3. 如权利要求2所述的无线模块， 所述非接触充电单元还具有：检测单元，检测所述线圈和所述对置机的线圈之间的中 心轴的偏移， 所述无线通信单元还具有：控制单元，根据所述偏移，对各个所述天线的输出即发送信 号赋予不同的相位差，对所述无线通信单元的输出即发送信号形成规定方向的波束。
4. 如权利要求3所述的无线模块， 所述控制单元根据所述偏移，对各个所述天线接收到的接收信号赋予不同的相位差， 在与所述对置机的输出即发送信号的波束的方向相对的方向上形成接收信号的指向性。
5. 如权利要求4所述的无线模块， 所述非接触充电单元在所述对置机包含多个线圈的情况下，受电从所述对置机的其中 一个线圈输电的电力， 所述无线通信单元在所述对置机包含多个无线通信单元的情况下，接收从所述对置机 的各个所述无线通信单元发送的数据。
6. 如权利要求1至5中任意一项所述的无线模块， 所述多个天线包括发送用天线和接收用天线。
7. 无线通信装置，具备无线模块， 所述无线模块包括： 非接触充电单元，通过线圈，在非接触中将电力输电给对置机；以及 无线通信单元，包含多个天线， 所述多个天线距所述线圈的中心轴的中心大致等间隔地配置， 所述无线通信单元在所述非接触充电单元向所述对置机输送电力的情况下，从各个所 述天线通过无线通信发送数据。
【文档编号】H04M1/02GK104094530SQ201380008256
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】中谷俊文 申请人:松下电器产业株式会社