CN101640554A - 电场耦合器及其制造方法、通信设备和通信系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

电场耦合器及其制造方法、通信设备和通信系统

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圈，并使用天线线圈处的交流磁场而通过磁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，当在天线线圈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圈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设备中，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，在电极正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圈等被用作天线时，通信设备的厚度增大了对应于线圈横截面的量。此外，在该情况下，在使线圈小型化时，难以使得线圈圆圈的直径统一并使得圆圈之间的间隔(节距)统一，因此不容易制造。另外，当出现这种线圈中的不统一性时，也出现线圈的谐振频率的变化，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圈，使得线圈轴垂直于该耦合方向，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，并具有其中该线圈轴沿该平面围绕中心部分的形状，其中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。

根据该配置，带状线圈与射频信号进行谐振，由此生成沿线圈轴的交流磁场。此时，由于线圈轴围绕中心部分，因此在中心部分处生成电场。因此，通过使用电场，可以产生电场耦合。当为了防止电场向带状线圈的背面(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，即使当带状线圈和接地之间的距离小时，平行于接地且沿着线圈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圈轴垂直于耦合方向，可以容易地形成带状线圈。因此，可将带状线圈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圈的位置等弯曲来进行制造。

带状线圈可包括两个带状线圈，该两个带状线圈被布置成使得线圈轴相互平行且中心部分位于该线圈轴之间，该两个带状线圈各自的一端相互连接，并且带状线圈各自的缠绕方向在该两个带状线圈相互连接的位置处被反转。

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圈的一端；以及设置在带状线圈的与耦合方向相对的一侧上的接地，其中带状线圈的另一端可以被接地。

在带状线圈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、带状线圈的重心处。

带状线圈在线圈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蜿蜒的带状导体。

根据本发明的另一实施例，提供了一种通信设备，包括：带状线圈，该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耦合方向来形成，该带状线圈具有射频信号的预定频率的半波长的有效长度，并具有其中线圈轴沿该平面围绕中心部分的形状，其中带状线圈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圈轴垂直于耦合方向而形成的带状线圈，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，并具有其中所述线圈轴沿该平面围绕中心部分的形状，该带状线圈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，使得线圈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圈轴围绕中心部分的形状的带状线圈。

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。

附图说明

图1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；

图2是根据第一实施例的电场耦合器中包括的带状线圈的透视图；

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圈的三面视图；

图4是根据第一实施例的电场耦合器中包括的带状线圈的展开图；

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；

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；

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；

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；

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圈的透视图；

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圈的三面视图；

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圈的透视图；

图12A-12C是根据第三实施例的电场耦合器中包括的带状线圈的三面视图；

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圈的透视图；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圈的三面视图。

具体实施方式

在下文中将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。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说明。

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，首先将描述该通信设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]

[1.2带状线圈(电场耦合电极)]

[1.3用于电场耦合器的制造方法]

[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，并且根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，包括两个通信设备，并且该通信设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1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大致包括带状线圈100、短截线200和输入/输出线300。

带状线圈100是用于生成产生电场耦合的电场的电场耦合电极。带状线圈100是由单个带状导体以线圈状的形状形成的，并从一个端子A接收射频信号，而另一端子B被短路。结果，带状线圈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圈不同地，带状线圈100由一张金属片形成。因此，通过包括这种带状线圈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圈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板(未示出)上，因此带状线圈100也布置在该接地上。结果，接地(未示出)被设置在带状线圈100的与耦合方向相对(x轴负向)的一侧上。短截线200的一个端子C连接到输入/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的输入/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×λ)，该电气长度L是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处具有波腹的驻波。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圈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圈100，并且电流通过其电压而流过带状线圈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，带状线圈100的端子A也在与谐振电压的驻波的波腹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，在根据本实施例的电场耦合器10中，使用频率不限于此，并且可以根据要使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，输入/输出线300连接到短截线200的端子C并发送射频信号。因此，发送/接收电路(未示出)连接到输入/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，具有这种带状线圈100、短截线200和输入/输出线300的电场耦合器10可以被安装在例如在其背面(背侧)上形成有接地的基板(未示出)上。具体地，例如，输入/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)，该基板在其背侧(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，布置带状线圈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中包括的带状线圈100的配置等。

[1.2带状线圈(电场耦合电极)]

图2是根据本实施例的电场耦合器10中包括的带状线圈100的透视图。图3A至3C是根据本实施例的电场耦合器10中包括的带状线圈100的三面视图。图4是根据本实施例的电场耦合器10中包括的带状线圈100的展开图。注意，图3A是带状线圈100的顶视图(从x轴正向观看的图)，图3B是带状线圈100的正视图(从z轴正向看的图)，图3C是带状线圈100的侧视图(从y轴负向看的图)。

首先将描述带状线圈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)弯曲而形成带状线圈100，使得线圈轴AX1和AX2垂直于耦合方向(x轴方向)。带状线圈100具有其中线圈轴AX1和AX2在平面(yz平面)上围绕中心部分O的形状。此外，带状线圈100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。

带状线圈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圈110、第二带状线圈120和连接部分130。也就是说，考虑带状线圈100的从端子A到端子B的线，该线从端子A经过第一带状线圈110，并在第一带状线圈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圈120的一端。然后，第二带状线圈120的另一端连接到端子B。

第一带状线圈110和第二带状线圈120是两个带状线圈的例子。如图3A所示，第一带状线圈110和第二带状线圈120被并排布置，使得其各自的线圈轴AX1和AX2相互平行。然后，连接部分130连接相应的第一带状线圈110和第二带状线圈120的一端。因此，如图2和图3A所示，在带状线圈100的形成平面(yz平面)中，带状线圈100的中心部分O被第一带状线圈110、第二带状线圈120和连接部分130所围绕。

在本实施例中，如上所述，第一带状线圈110、第二带状线圈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，根据带状线圈100的强度、阻抗值等来设置宽度。还应注意，带状线圈100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圈。

第一带状线圈110、第二带状线圈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圈100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圈100内进行谐振。结果，在第一带状线圈110和第二带状线圈120中生成交流磁通量。通过该交流磁通量，在带状线圈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。

第一带状线圈110和第二带状线圈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，带状线圈100具有射频信号的半波长的电气长度，并且带状线圈100的转折方向在四分之一波长位置(中间位置)处被反转。也就是说，如图2所示，在本实施例的例子的情况下，假定第一带状线圈110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、在线圈轴AX1的正向上生成该方向上的磁通量。当第二带状线圈120的缠绕方向未被反转时，在线圈轴AX2的负向上生成磁通量；然而，由于第二带状线圈120的缠绕方向被反转，因此第二带状线圈120的缠绕方向被设为如下的方向：在线圈轴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圈100中的谐振时，在第一带状线圈110和第二带状线圈120中生成的磁通量之一(也被以拟似的方式地称作与电流相对比的“磁流”)被反转，因此磁通量围绕中心部分O。结果，带状线圈100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被反转的线圈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圈110和第二带状线圈120的配置。如图4的展开图所示，第一带状线圈110和第二带状线圈120分别具有蜿蜒的带状线110A和蜿蜒的带状线120A。带状线110A和带状线120A通过带状连接部分130而相互连接。通过使带状线110A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圈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圈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110A、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。

第一带状线圈110是两个带状线圈的一个例子。重复地形成内侧上升部分111、外侧转折部分112、外侧上升部分113和内侧转折部分114，从而形成以线圈轴AX1为中心的线圈。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，并在基板上连接其对应的内侧上升部分111和外侧上升部分113。在耦合方向上从基板突出的平面(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113。此时，每个外侧转折部分112具有：从对应的内侧上升部分111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112A。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：从对应的外侧上升部分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111、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，第一带状线圈110形成了以线圈轴AX1为中心的一个线圈平面(一圈)。如图2和图3A所示，通过重复该线圈平面单元，形成第一带状线圈110。注意，在第一带状线圈110的侧面连接第一带状线圈110和第二带状线圈120的连接部分130的部分也形成了第一带状线圈110的一个线圈平面的一部分。可以通过在连接部分130处形成内侧上升部分111来进一步延伸形成线圈的线。然而，由于通过如图2所示的线圈平面的重复可以生成沿着线圈轴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111的情况下可以形成第一带状线圈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，第一带状线圈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圈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。

第二带状线圈120是两个带状线圈的一个例子。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，由此形成以线圈轴AX2为中心的线圈。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被布置在基板(未示出)上，并在基板上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在从基板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：从对应的内侧上升部分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而向外延伸的第八延伸部分、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，第二带状线圈120形成了以线圈轴AX2为中心的一个线圈平面(一圈)。如图2和3A所示，通过重复该线圈平面单元，形成了第二带状线圈120。注意，如同在第一带状线圈110的情况下那样地，在第二带状线圈120的侧面连接第一带状线圈110和第二带状线圈120的连接部分130的一部分也形成了第二带状线圈120的一个线圈平面的一部分。尽管可以通过在连接部分130处形成内侧上升部分123来进一步延伸形成线圈的线，但是如同第一带状线圈110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，可以便利于通过以下制造方法的制造。

注意，第一带状线圈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圈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。第二带状线圈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圈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10时通过弯曲来形成带状线圈100时，或者当在组装时进行处理时，可把持这种外侧伸出部分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圈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圈110或第二带状线圈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110A、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，以形成带状线圈100(形成步骤)。注意，如上文所述，在步骤S05处形成的带状线圈100具有两个带状线圈(第一带状线圈110和第二带状线圈120)。两个带状线圈的线圈轴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，因此围绕带状线圈100的中心部分O。在步骤S05的处理之后，处理步骤S07。

在步骤S07处，在步骤S05处形成的带状线圈100被布置在基板(未示出)上，并且带状线圈100的端子A被连接到短截线200，然后带状线圈100的端子B被短路。结果形成了例如图1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，根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，当通过冲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可被视为例如图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的两个带状线圈(第一带状线圈110和第二带状线圈120)的、且具有其中线圈轴以甜饼圈状的方式围绕中心部分O的形状的线圈400。因此，将使用图6所示的甜饼圈形的线圈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，带状线圈100(线圈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，带状线圈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，带状线圈100(线圈400)的第一带状线圈110和第二带状线圈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，带状线圈100进行谐振。假定带状线圈100是具有线性线圈轴的线圈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，当转折方向被反转时，生成例如图8所示的磁通量。也就是说，由于图7和图8所示的每个线圈(即，带状线圈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。由于线圈具有半波长的电气长度，因此在线圈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，生成了其方向在线圈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，当以甜饼圈形状形成线圈时，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，但是该强度是低的。另一方面，当转折方向被反转时，如图8所示，生成了其方向在线圈的中心部分上相同的磁通量(磁通量B1和B2，反之亦然)。该磁通量生成了相同方向上的电场。因此，当以甜饼圈形状形成线圈时，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随后使该带状导体弯曲来形成根据本实施例的带状线圈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圈400，绕线圈的缠绕困难且还花费时间，因此难以制造。此外，为了形成线圈400，需要以甜饼圈形状来形成线圈以围绕中心部分O，但是以这种甜饼圈形状形成线圈并不容易。此外，在这种线圈中，保持线圈横截面的面积统一且保持线圈的缠绕之间的节距间隔统一是非常困难的。因此，线圈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，在常规线圈的情况下，由于线圈横截面是圆形的，因此线圈400的厚度等于直径的长度，因而难以实现薄型化。鉴于此，考虑使线圈横截面呈椭圆形，但是形成椭圆形线圈使得制造更为困难。与这种线圈400相对照地，根据本实施例的带状线圈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，并且线圈截面可通过调整图3B所示的距离dx和距离dy来统一地形成。此外，在带状线圈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，根据带状线圈100，不仅便利了制造，而且减小了制造误差，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圈100，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，可以减小带状线圈100的厚度，这同样可有助于整个设备的小型化。此外，如图4所示，可通过一张金属片来形成带状线圈100，并且根据本实施例的带状线圈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，在带状线圈100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。在带状线圈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，难以通过减小整个设备的厚度来减小外形。然而，在根据本实施例的带状线圈100的情况下，即使当带状线圈100和接地之间的距离小时，沿着线圈轴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圈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圈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，以下将描述根据本实施例的各个电场耦合器中包括的带状线圈，并将描述该带状线圈与带状线圈100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圈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圈500的三面视图。注意，图10A是带状线圈500的顶视图(从x轴正向看的图)，图10B是带状线圈500的正视图(从z轴正向看的图)，图10C是带状线圈500的侧视图(从y轴负向看的图)。

如图9、10A和10B所示，基本上以与带状线圈100相同的方式形成根据本实施例的带状线圈500。具体地，带状线圈500包括对应于第一带状线圈110的第一带状线圈510、对应于第二带状线圈120的第二带状线圈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圈110和第二带状线圈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、10A和10B所示，在根据本实施例的第一带状线圈510和第二带状线圈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被置于基板(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，可以增大带状线圈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圈600。

图11是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线圈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圈600的三面视图。注意，图12A是带状线圈600的顶视图(从x轴正向看的图)，图12B是带状线圈600的正视图(从z轴正向看的图)，图12C是带状线圈600的侧视图(从y轴负向看的图)。

如图11、12A和12B所示，基本上以与根据第二实施例的带状线圈500相同的方式形成根据本实施例的带状线圈600。具体地，带状线圈600包括对应于第一带状线圈510的第一带状线圈610、对应于第二带状线圈520的第二带状线圈620、以及连接部分130。

此时，带状线圈600的一部分(在本实施例中是第二带状线圈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)中包括例如带状线圈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圈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圈600时，安装器的吸嘴可以吸附吸附点630，由此带状线圈600可被操纵。根据这种配置，带状线圈600可被安装器自动地安装在基板(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圈600的重心处形成吸附点630，因此安装器可在不倾斜带状线圈600的情况下支持带状线圈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来描述根据本发明第四实施例的电场耦合器中包括的带状线圈700。

图13是根据本实施例的电场耦合器中包括的带状线圈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圈700的三面视图。注意，图14A是带状线圈700的顶视图(从x轴正向看的图)，图14B是带状线圈700的正视图(从z轴正向看的图)，图14C是带状线圈700的侧视图(从y轴负向看的图)。

如图13、14A和14B所示，基本上以与根据第三实施例的带状线圈600相同的方式形成根据本实施例的带状线圈700。具体地，带状线圈700包括对应于第一带状线圈610的第一带状线圈710、对应于第二带状线圈620的第二带状线圈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630的吸附点730被形成在带状线圈700的带状导体的长度的中心位置处。因此，如图14A所示，在第二带状线圈720的中心位置处设置端子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圈710和第二带状线圈720的两个端部处。在第一带状线圈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圈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圈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全部内容通过引用包括于此。

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中描述的带状线圈100和500的连接部分130可被延伸到中心部分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圈的连接部分130处形成线圈的情况，但是本发明不限于此。为了使得在连接部分130处也形成线圈，可以以与第一带状线圈或第二带状线圈相同的方式形成连接部分130。然而，注意，在根据第一至第四实施例的带状线圈的情况下，如图4所示，与在连接部分130处形成线圈的情况相比，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圈，要冲压的板材小面积就足够了，并且可容易地冲压板材。

Claims (10)

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1所述的电场耦合器，其中：

所述带状线圈包括两个带状线圈，所述两个带状线圈被布置成使得线圈轴相互平行且所述中心部分位于所述线圈轴之间，所述两个带状线圈各自的一端相互连接，以及

所述带状线圈各自的缠绕方向在所述两个带状线圈相互连接的位置处被反转。

3.根据权利要求1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所述带状线圈的一端；以及

接地，所述接地被设置在所述带状线圈的与所述耦合方向相对的一侧上，

其中所述带状线圈的另一端被接地。

4.根据权利要求1所述的电场耦合器，其中在所述带状线圈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述耦合方向的平面中的、所述带状线圈的重心处。

6.根据权利要求1所述的电场耦合器，其中所述带状线圈在所述线圈的侧面具有在垂直于所述耦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蜿蜒的带状形状来形成。

8.一种通信设备，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有效长度，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圈轴垂直于所述耦合方向而形成的带状线圈，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，以及

所述带状线圈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。

10.一种用于电场耦合器的制造方法，所述方法包括以下步骤：

将金属片冲压成蜿蜒的带状形状，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，使得线圈轴垂直于所述耦合方向，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圈轴围绕中心部分的形状的带状线圈。

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