CN101867395A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通信装置，包括：通信电路部件，其处理用于传输数据的高频信号；用于该信号的传输路径，其连接到电路部件；地面；耦合电极，其被支撑以与地面相对，并且在高度上离开地面；谐振部件，其增加经由路径流入电极的电流；以及主体外壳，其采取多种放置姿势并且容纳各个组件，外壳的一个端面用作读取面，在该读取面中，电极被布置偏离读取面的中心。无穷小偶极子由连接在电极中的电荷的中心与地面中的像电荷的中心之间的线段形成。信号朝向通信对方传输，该通信对方相对布置以便形成与偶极子的方向基本上成0度的角。

Description

通信装置

技术领域

本发明涉及一种通过使用高频宽带的极低功率UWB(超宽带)通信方案在短范围内进行海量数据传输的通信装置，并且特别地，涉及一种确保利用电场耦合的极低功率UWB通信中的水平可通信范围的通信装置。

背景技术

非接触通信广泛地用作电子货币等的认证信息或价值信息的媒介。例如，索尼公司和皇家飞利浦电子开发出的NFC(近距离通信)是定义NFC通信装置(读取器/写入器)的规格的RFID(射频识别)标准，所述NFC通信装置可与符合ISO/IEC 14443的A类IC卡、B类IC卡和FeLiCa IC卡中的每种进行通信。NFC实现了使用13.56MHz频带并且通过电磁感应方案在近程内(0到10cm的范围内)进行的非接触双向通信。近来，非接触通信系统已经被进一步应用于海量数据传输，诸如视频和音乐数据的下载和流传输(streaming)。海量数据传输优选地通过单用户操作实现，并且在如下存取时间内完成：该存取时间在感知上与过去的认证和开账单(billing)处理所需的时间同样短。因此，需要高通信速率。

通用的RFID标准定义了使用13.56MHz频带并且基于作为主要原理的电磁感应而在近程内(0到10cm的范围内)进行的非接触双向通信。非接触双向通信仅提供约106kbps到424kbps的通信速率。相反，使用极低功率UWB(超宽带)信号的TransferJet可被称为适用于高速通信的近程无线传输技术(例如，参见日本未审查的专利申请公布第2008-99236号和www.transferjet.org/en/index.html(2009年3月23日))。近程无线传输技术(TransferJet)本质上是一种利用电场耦合来传输信号的方案。用于TransferJet的通信装置由以下构成：处理高频信号的通信电路部件；距离地面一定高度而布置的耦合电极；以及有效地向耦合电极供应高频信号的谐振部件。

已开发和制造了适用于嵌入式应用的NFC通信的紧凑型读取器/写入器模块，并且该模块可用于安装在各种设备中。同时，底座(cradle)可被称为向现有信息设备提供上述近程无线传输功能的工具。例如，将合并了高频耦合器的底座通过USB(通用串行总线)连接到个人计算机的主体，使得能够在个人计算机与合并了近程无线传输功能的蜂窝电话或数码相机之间通过近程无线传输进行数据发送和接收。

例如，提出了一种包括读写卡器的底座设备。当合并了非接触IC卡的装有摄像头的便携式设备附连到底座设备时，读写卡器通过与非接触IC卡的无线通信来读取和写入图像数据(例如，参见日本未审查的专利申请公布第2007-79845号)。此外，还提出了一种与数码相机进行无线通信(诸如蓝牙通信)的底座(例如，参见日本未审查的专利申请公布第2007-28302号)。

过去，通常提供底座作为各个型号专用的标准配件或可选配件。然而，各个族成员通常具有不同型号的产品，因此家里总是存在大量的底座。因此，为了避免这样的问题，考虑优选地引入通用设计的概念，并且提供多种型号共用的底座。

然而，不同型号间的便携式信息设备(诸如蜂窝电话和数码相机)在设计和可操作性方面不同，因此设备的主体形状和高频耦合器在该设备内的安装位置不固定。因此，即使蜂窝电话以相同姿势置于桌面(或地面)上并且底座与该蜂窝电话相邻放置，高频耦合器的耦合电极可能也无法适当地面对底座的读取面。

例如，蜂窝电话可通过存储卡媒介而配备有近程无线传输功能。在该情况下，如图10A和10B所示，存储卡槽的位置在型号间可能不同。因此，即使蜂窝电话的主体以相同姿势放置并且靠近底座，由于高频耦合器的位置可能不同，因此可能也无法获得相同的通信质量。

利用极低功率UWB的近程无线传输具有约2到3cm的通信范围。高频耦合器不具有极化特性，因此具有基本上呈半球形圆顶形状的可通信范围，该半球形圆顶在垂直方向和水平方向上具有基本相同的延伸。另一方面，假定便携式信息设备的高度和厚度分别为约5cm和1cm，那么由于型号间的设计差异或置于桌面上的设备的姿势差异而引起的耦合电极的高度差可能高达约5cm。也就是说，根据通信对方设备的放置姿势的耦合电极高度变化可能会超过近程无线传输技术支持的通信范围。

发明内容

因此，期望提供一种先进的通信装置，该通信装置允许通过使用高频宽带的极低功率UWB通信方案在短距离内的海量数据传输。

还期望提供一种先进的通信装置，该通信装置确保在利用极低功率UWB但不使用极化特性的近程无线传输中的充分的水平可通信范围。

还期望提供一种先进的通信装置，该通信装置可像底座一样连接到信息设备的主体，并且确保水平可通信范围，该水平可通信范围容许根据通信对方设备的放置姿势的耦合电极高度变化。

鉴于上述内容，根据本发明的第一实施例，提供了一种通信装置，包括：通信电路部件，其处理用于传输数据的高频信号；用于高频信号的传输路径，其连接到通信电路部件；地面；耦合电极，其被支撑，以与地面相对，并且在高度上距离地面相对于高频信号的波长可忽略的距离；谐振部件，其增加经由传输路径流入耦合电极的电流；以及主体外壳，其采取多种放置姿势并且容纳各个组件，主体外壳的一个端面用作读取面，在该读取面中，耦合电极被布置在偏离读取面的中心的位置，其中无穷小偶极子由连接在耦合电极中积聚的电荷的中心与地面中积聚的像电荷的中心之间的线段形成，并且高频信号朝向通信对方传输，该通信对方相对布置以便形成与无穷小偶极子的方向基本上成0度的角。

根据本发明的第二实施例，根据第一实施例的通信装置还包括：通信接口控制部件，其根据预定的通信协议与外部设备进行数据发送和接收；以及控制部件，其控制整个装置的操作，该操作包括通信电路部件和通信接口控制部件执行的通信操作。

根据本发明的第三实施例，在根据第一实施例的通信装置中，外壳基本上为立方体形状，该立方体的一个端面用作读取面，在该读取面中，耦合电极布置在偏离读取面的中心的位置，并且该立方体通过改变其地接触面而采取不同的放置姿势。

根据本发明，有可能提供一种先进的通信装置，该通信装置允许通过使用高频宽带的极低功率UWB通信方案在短范围内的海量数据传输。

根据本发明，还可能提供一种先进的通信装置，该通信装置确保了在利用极低功率UWB但不使用极化特性的近程无线传输中的充分的水平可通信范围。

根据本发明，还可能提供一种先进的通信装置，该通信装置可像底座一样连接到信息设备的主体，并且确保水平可通信范围，该水平可通信范围容许根据通信对方设备的放置姿势的耦合电极高度变化。

根据本发明的第一实施例，有可能通过将耦合电极置于读取面中偏离读取面的中心的位置，利用耦合电极根据主体外壳的放置姿势的变化而在读取面内的位置变化的效果。结果，有可能确保水平可通信范围，该水平可通信范围容许根据用作通信对方的便携式信息设备的放置姿势的耦合电极高度变化。

根据本发明的第二实施例的通信装置可用作向诸如个人计算机的信息设备提供近程无线传输功能的底座，并且该底座还确保了水平可通信范围，该水平可通信范围容许根据用作通信对方的便携式信息设备的放置姿势的耦合电极高度变化。

根据本发明的第三实施例，有可能通过改变基本上为立方体形状的底座的主体的地接触面，提供多种放置姿势。也就是说，有可能通过改变底座的主体的地接触面以围绕底座的中心旋转读取面从而改变耦合电极在读取面内的位置来扩大水平可通信范围。

在阅读了参照附图而给出的本发明实施例的以下详细描述之后，本发明的其他目的、特性和优点将变得明显。

附图说明

图1示意性地示出了通过利用电场耦合的极低功率UWB通信方案的近程无线传输系统的构造；

图2示出了布置在发送器10和接收器20的每个中的高频耦合器的基本构造；

图3示出了图2所示的高频耦合器的示例性实现；

图4示出了无穷小偶极子产生的电磁场；

图5示出了在耦合电极上映射的图4所示的电磁场；

图6示出了电容性负载天线的示例性构造；

图7示出了提供近程无线传输功能的底座的示例性内部构造；

图8A示出了耦合电极的位置如何根据立方体底座70的放置姿势的变化而改变；

图8B示出了耦合电极的位置如何根据立方体底座70的放置姿势的变化而改变；

图8C示出了耦合电极的位置如何根据立方体底座70的放置姿势的变化而改变；

图8D示出了耦合电极的位置如何根据立方体底座70的放置姿势的变化而改变；

图9示出了处于各个放置姿势的立方体底座70的主体的读取面的示例性可通信范围，其中读取面的每边为5到6cm；

图10A示出了不同型号的便携式信息设备间的高频耦合器安装位置的差异；以及

图10B示出了不同型号的便携式信息设备间的高频耦合器安装位置的差异。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的实施例进行详细描述。

首先，描述通过极低功率UWB通信方案的近程无线传输的操作原理。

图1示意性地示出了通过利用电场耦合的极低功率UWB通信方案的近程无线传输系统的构造。在图中，用于发送/接收的耦合电极14和24分别设置在发送器10和接收器20中，并且例如以彼此间约3cm的间距相对布置，以实现电场耦合。位于发送器10侧的发送电路部件11响应于来自上层应用的发送请求，基于发送数据生成高频发送信号，诸如UWB信号，以将生成的信号作为电场信号从发送电极14传播到接收电极24。然后，位于接收器20侧的接收电路部件21对所接收的高频电场信号进行调制和解码，以将再现的数据传递到上层应用。

使用高频宽带的通信方案(诸如UWB通信)在短距离内实现了约100Mbps的超快速数据传输。在通过静电场耦合或感生电场耦合而非辐射电场耦合进行UWB通信的情况下，电场强度与稍后讨论的距离的立方或平方成反比。因此，可通过将距离无线设备3米的范围内的电场强度抑制到预定水平或更低来使用极低功率无线电，该无线电不需要来自无线电站的许可。这允许了便宜通信系统的构建。由于数据通信在短距离内是通过电场耦合方案进行的，因此，有利地，来自周围的反射性物体的反射波小到几乎不会引起干扰，并且无需考虑黑客防御或传输路径的保密安全。

同时，传播损耗根据相对于波长的传播距离而增加，因此当高频信号通过电场耦合传播时，必须充分抑制传播损耗。在高频宽带信号(诸如UWB信号)通过电场耦合进行传输的通信方案中，当使用4GHz频带的频率时，甚至约3cm的短通信范围也相当于约一半波长，因此不可忽略。特别地，在高频电路中，特性阻抗问题比低频电路严重，并且阻抗失配影响在发送器和接收器的相应电极间的耦合点较明显。

在使用kHz或MHz频带的频率的通信中，空中的传播损耗较小。因此，甚至在发送器和接收器均包括仅由电极形成的耦合器并且它们的耦合部分简单用作平行板电容器的情况下，也可进行期望的数据传输。相反，在使用GHz频带的高频并且信号传输经过相对于波长不可忽略的距离的通信中，空中的传播损耗较大。因此，必须抑制传输信号的反射，以便提高传输效率。即使传输路径被调整到发送器和接收器中每个的预定特性阻抗，在耦合部分仅通过耦合平行板电容器也无法实现阻抗匹配。例如，假定用于高频电场信号的、连接在图1所示的系统中的发送电路部件11和发送电极14之间的传输路径是阻抗与例如50Ω匹配的同轴线。然后，如果发送电极14和接收电极24之间的耦合部分的阻抗不匹配，则电场信号被反射，从而引起传播损耗，因此降低了通信效率。

因此，如图2所示，发送器10和接收器20中的每个均设置有高频耦合器，该高频耦合器通过在高频信号传输路径上加载板电极14、24以及由串联电感器12、22和并联电感器13、23构成的谐振部件而形成，该高频信号传输路径连接在发送/接收电路部件11、21和耦合电极14、24之间。高频信号传输路径可由同轴电缆、微带线(microstrip line)、共面线等形成。当这种高频耦合器被布置成在准静电场占主导的极短距离处彼此面对时，耦合部分像带通滤波器一样工作，以传输高频信号。甚至在相对于波长不可忽略的、感生电场占主导的距离，高频信号也可经由无穷小偶极子产生的感生电场而在两个高频耦合器之间高效地传输，该无穷小偶极子由分别积聚在耦合电极和地面中的电荷和像电荷形成。

如果仅仅打算在发送器10和接收器20的电极之间(即，在耦合部分)简单地进行阻抗匹配以便抑制反射波，则有可能将耦合部分的阻抗设计成即使每个耦合器均具有简单的结构，阻抗也是连续的，其中在该结构中，板电极14、24和串联电感器12、22在高频信号传输路径上串联连接。然而，特性阻抗不会在耦合部分的前后之间发生变化，因此电流的幅值也不会变化。相反，通过提供并联电感器13、23，更多的电荷可被馈送到耦合电极14，从而在耦合电极14、24之间产生更强的电场耦合。另外，当在耦合电极14的表面附近感生出强电场时，所产生的电场作为具有在行进方向(如稍后讨论的无穷小偶极子的方向)上振荡的垂直波的电场信号从耦合电极14的表面传播出去。电场的波使得甚至在耦合电极14、24之间的距离(相长)相对较长的情况下也能传播电场信号。

因此，在通过利用电场耦合的极低功率UWB通信方案的近程无线传输系统中，每个高频耦合器需要满足以下条件。

(1)用于电场耦合的耦合电极与地面相对设置，并且在高度上距离地面相对于高频信号的波长可忽略的距离；

(2)提供用于较强的电场耦合的谐振部件(并联电感器或短截线(stub))；

(3)设置串联和并联电感器以及由耦合电极形成的电容器的常数或者短截线的长度，以使得当耦合电极被放置成面向彼此时，在通信所用的频带中实现阻抗匹配。

在图1所示的系统中，当发送器10和接收器20各自的耦合电极14、24以适当距离彼此相距而相对布置时，这两个高频耦合器用作允许期望的高频带中的电场信号通过的带通滤波器。另外，每个单个高频耦合器用作阻抗变换电路，该阻抗变换电路放大电流，以使得具有大幅值的电流流入耦合电极。另一方面，当高频耦合器单独置于自由空间中时，高频耦合器的输入阻抗与高频信号传输路径的特性阻抗不匹配。因此，进入高频信号传输路径的信号在高频耦合器内被反射并且不会辐射到外部，因此不会影响邻近的其他通信系统。也就是说，当不存在通信对方时，位于发送器侧的高频耦合器不像天线那样保持发射无线电波，而是仅在通信对方靠近该高频耦合器时实现阻抗匹配，以传输高频电场信号。

图3示出了图2所示的高频耦合器的示例性实现。发送器10和接收器20的每个中的高频耦合器可以以相同方式配置。如图中所示，耦合电极14布置在由圆柱形电介质形成的隔片(spacer)15的上表面上，并通过穿透隔片15内部的通孔16而电连接到印刷电路板17上的高频信号传输路径。

例如，以预定高度在圆柱形电介质中形成通孔16。其后，以导体填充通孔16，并且通过例如电镀技术在圆柱形电介质的上端面上沉淀将用作耦合电极14的导体图案。在印刷电路板17上形成将用作高频传输线的布线图案。然后，通过回流焊接等将隔片15安装在印刷电路板17上，从而制造出高频耦合器。

通过根据所使用的波长适当调整从印刷电路板17的电路安装面到耦合电极14的高度(即，通孔16的长度(相长))，可为通孔16提供电感器来取代图2所示的串联电感器12。高频信号传输路径经由片状的并联电感器13连接到地面18。

现在考虑在位于发送器10侧的耦合电极14中产生的电磁场。

如图1和2所示，耦合电极14连接到高频信号传输路径的一端，以接收从发送电路部件11输出的高频信号并积聚电荷。此时，经由传输路径流入耦合电极14的电流通过由串联电感器12和并联电感器13形成的谐振部件的谐振效应而被放大，从而积聚更多的电荷。

地面18被布置成与耦合电极14相对，并且在高度(相长)上距离耦合电极14相对于高频信号的波长可忽略的距离。然后，当如上所讨论的那样在耦合电极14中积聚电荷时，在地面18中积聚了像电荷。例如，如Tadashi Mizoguchi在“电磁学”(Shokabo Publishing Co.，Ltd.，第54-57页)中公开从而在现有技术中已知的那样，当点电荷Q被设置在板导体外时，像电荷-Q(取代表面电荷分布的虚拟电荷)被布置在该板导体内。

结果，无穷小偶极子由连接在耦合电极14中积聚的电荷的中心和地面18中积聚的像电荷的中心之间的线段形成。严格地说，电荷Q和像电荷-Q中的每个均具有体积，并且无穷小偶极子被形成用来连接在电荷的中心和像电荷的中心之间。这里使用的术语“无穷小偶极子”指的是“电荷位于距离彼此非常短距离的电偶极子”。例如，“无穷小偶极子”还在Yasuto Mushiake的“天线和无线电波传播”(Corona Publishing Co.，Ltd.，第16-18页)中被公开。无穷小偶极子产生电场的水平波分量E_θ、电场的垂直波分量E_R和无穷小偶极子周围的磁场H_φ。

图4示出了无穷小偶极子产生的电磁场。图5示出了电磁场如何映射在耦合电极上。如图中所示，电场的水平波分量E_θ在垂直于传播方向的方向上振荡，并且电场的垂直波分量ER在平行于传播方向的方向上振荡。另外，磁场H_φ在无穷小偶极子的周围产生。以下的公式(1)到(3)表示无穷小偶极子产生的电磁场。在公式中，与距离R的立方成反比的分量对应于静电场，与距离R的平方成反比的分量对应于感生电场，而与距离R成反比的分量对应于辐射电场。

$E_{\mathrm{\θ}}=\frac{p{e}^{-\mathrm{jkR}}}{4\mathrm{\π\ϵ}}(\frac{1}{R^3}+\frac{\mathrm{jk}}{R^2}-\frac{k^2}{R})\sin \mathrm{\θ}\·\·\·\left(1\right)$

$E_R=\frac{{\mathrm{pe}}^{-\mathrm{jkR}}}{2\mathrm{\π\ϵ}}(\frac{1}{R^3}+\frac{\mathrm{jk}}{R^2})\cos \mathrm{\θ}\·\·\·\left(2\right)$

$H_{\mathrm{\φ}}=\frac{{\mathrm{j\ωpe}}^{-\mathrm{jkR}}}{4\mathrm{\π}}(\frac{1}{R^2}+\frac{\mathrm{jk}}{R})\sin \mathrm{\θ}\·\·\·\left(3\right)$

为了防止图1所示的近程无线传输系统辐射干扰周围其他系统的波，考虑优选地利用不含有辐射电场的分量的垂直波分量E_R，同时抑制含有辐射电场的分量的水平波分量E_θ。如以上公式(1)和(2)所示，这是因为电场的垂直波分量E_R不含有与距离成反比的辐射电场分量(即，具有低范围衰减)，而水平波分量E_θ含有辐射电场的分量。

为了不产生电场的水平波分量E_θ，首先，高频耦合器必须不能用作天线。乍一看，图2所示的高频耦合器在结构上与“电容性负载”天线相似，在“电容性负载”天线中，金属构件连接到天线元件的一端以提供电容器，从而减小了天线高度。因此，必须防止高频耦合器用作电容性负载天线。图6示出了电容性负载天线的示例性构造。在图中，电场的垂直波分量E_R主要在箭头A的方向上产生，而电场的水平波分量E_θ主要在箭头B1和B2的方向上产生。

在具有图3所示的示例性构造的耦合电极中，电介质15和通孔16用来避免耦合电极14与地面18之间的耦合以及形成串联电感器12。通过形成串联电感器12，确保了与位于接收器侧的高频耦合器的电场耦合，同时避免了地面18和电极14之间的电场耦合，其中电极14位于距离印刷电路板17的电路安装面足够的高度处。然而，应注意，如果电介质15的高度太大，也就是说，从印刷电路板17的电路安装面到电极14的距离太长以致相对于所使用的波长不可忽略，则高频耦合器用作电容性负载天线，从而在图6所示的箭头B1和B2的方向上产生水平波分量E_θ。因此，电介质15的高度必须足够大，以获得用作高频耦合器同时避免电极14和地面18之间的耦合的特性，并且形成必须用作阻抗匹配电路的串联电感器12，并且该高度也必须足够短，以抑制由于流过串联电感器12的电流而引起的不必要的无线电波E_θ的辐射。

同时，从以上公式(2)可看出，当垂直波分量E_R与无穷小偶板子的方向的形成0度的角θ时，垂直波分量E_R变为最大。因此，为了通过有效地利用电场的垂直波分量E_R来进行非接触通信，优选地使用位于接收器侧的高频耦合器传输高频电场信号，该高频耦合器相对布置以便与无穷小偶极子的方向形成基本上成0度的角θ。

由串联电感器12和并联电感器13形成的谐振部件可增加从谐振部件流入耦合电极14的高频信号的电流。结果，有可能增加由耦合电极14中积聚的电荷和地面中积聚的像电荷形成的无穷小偶极子的极矩，并且对由如下传播方向上的垂直波分量E_R形成的高频电场信号高效地进行放电：该传播方向与无穷小偶极子的方向形成基本上成0度的角θ。

底座可被称为向现有信息设备(诸如个人计算机)提供近程无线传输功能的工具。例如，将底座通过USB(通用串行总线)连接到信息设备的主体，使得能够在信息设备和合并了近程无线传输功能的蜂窝电话或数码相机之间通过近程无线传输进行数据发送和接收。

图7示出了提供近程无线传输功能的底座的示例性内部构造。图中的底座70包括控制部件71、USB接口控制部件72、近程无线传输接口控制部件73和高频耦合器74。

控制部件71全面控制底座70的内部操作。

USB接口控制部件72用作USB主机(诸如个人计算机)(未示出)的USB设备，该USB设备经由与USB端子72A附连的USB电缆72B通过USB进行连接。USB接口控制部件72根据USB协议控制发送和接收数据的操作。

高频耦合器74由图1和2所示的耦合电极14、24、地面18、28以及由串联电感器12、22和并联电感器13、23形成的谐振部件构成。高频耦合器74允许利用电场耦合与通信对方(诸如蜂窝电话或数码相机)中的高频耦合器(未示出)的信号传输。近程无线传输接口控制部件73用作图1和2所示的发送器/接收器10、20的发送/接收电路部件11、21。近程无线传输接口控制部件73控制近程无线传输中的数据发送/接收操作。

为了减少家中底座70的数量，优选地引入通用设计的概念，并且提供多种型号共用的底座，而不是提供每种型号专用的底座。为了在底座70和便携式信息设备之间建立非接触连接，底座70不是被配置成仅与具有特定形状的主体的便携式信息设备接合。相反，例如，数据读取面可设置在底座70的主体的一个端面中，以与放置在该读取面侧的便携式信息设备进行近程无线传输(没有机械接合)。优选地，通信质量在读取面内基本一致，也就是说，通过使便携式信息设备靠近读取面的任何部分获得了相同的通信质量。

例如，根据利用极低功率UWB的近程无线传输，高频耦合器74具有约2到3cm的通信范围。由于耦合电极不具备极化特性，因此高频耦合器74具有基本上呈半球形圆顶形状的可通信范围，该半球形圆顶在垂直方向和水平方向上具有基本上相同的延伸。

同时，不同型号间的便携式信息设备(诸如蜂窝电话和数码相机)在设计和可操作性方面不同。因此，设备的形状和高频耦合器在这些设备内的安装位置不是固定的。因此，即使蜂窝电话以相同姿势放置在桌面(或者地面)上并且底座与蜂窝电话相邻放置，高频耦合器的耦合电极可能也无法适当地面向底座的读取面。例如，假定便携式信息设备的高度和厚度分别为约5cm和1cm，则由于型号间的设计差异或者放置在桌面上的设备的姿势差异而引起的耦合电极的高度差可能高达约5cm。也就是说，根据便携式设备的放置姿势的耦合电极高度变化可能超过近程无线传输技术所支持的通信范围。

因此，底座的读取面必须确保水平可通信范围，该水平可通信范围容许根据用作通信对方的便携式信息设备的放置姿势的耦合电极高度变化。

一种用于扩大底座的读取面的可通信范围的途径是将耦合电极(或者耦合电极提供的2到3cm的通信范围)布置在偏离读取面中心的位置，以便利用耦合电极根据底座70的主体的放置姿势的变化而在读取面内的位置变化的效果。

例如，在底座70具有如图8A至8D所示的立方体主体的情况下，如图8A至8D所示，底座70可通过将底座70旋转0度、90度、180度和270度而采取四种放置姿势，其中读取面面向前方。然后，耦合电极和可通信范围根据放置姿势的变化而自然移动。

图9示出了处于各个放置姿势的立方体底座70的主体的读取面的示例性可通信范围，其中读取面的每边为5到6cm。应理解，虽然耦合电极的可通信范围是2到3cm，但是可通信范围可通过根据放置姿势的变化移动可通信范围而扩大到整个读取表面。可通信范围可在垂直方向上从放置底座70的水平面最大扩大到3倍。

本发明不限于具有立方体主体的底座70。相反，底座70的主体可具有任何其他形状，只要提供多种放置姿势。在任何情况下，通过将耦合电极布置在读取面中偏离读取面中心的位置，以便利用耦合电极根据底座70的主体的放置姿势变化而在读取面内的位置变化的效果，读取面的可通信范围可被扩大。

本申请包含与2009年4月20日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2009-102507中公开的主题内容相关的主题内容，在此通过引用将其全文合并于此。

本领域技术人员应理解，在所附权利要求或其等同方案的范围内，可根据设计需要或者其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更。

Claims (3)

1.一种通信装置，包括：

通信电路部件，其处理用于传输数据的高频信号；

用于所述高频信号的传输路径，其连接到所述通信电路部件；

地面；

耦合电极，其被支撑以与所述地面相对，并且在高度上距离所述地面相对于所述高频信号的波长可忽略的距离；

谐振部件，其增加经由所述传输路径流入所述耦合电极的电流；以及

主体外壳，其采取多种放置姿势并且容纳各个组件，所述主体外壳的一个端面用作读取面，在所述读取面中，所述耦合电极被布置在偏离所述读取面的中心的位置，

其中无穷小偶极子由连接在所述耦合电极中积聚的电荷的中心与所述地面中积聚的像电荷的中心之间的线段形成，并且所述高频信号朝向通信对方传输，所述通信对方相对布置以便形成与所述无穷小偶极子的方向基本上成0度的角。

2.根据权利要求1所述的通信装置，还包括：

通信接口控制部件，其根据预定的通信协议与外部设备进行数据发送和接收；以及

控制部件，其控制整个装置的操作，所述操作包括所述通信电路部件和所述通信接口控制部件执行的通信操作。

3.根据权利要求1所述的通信装置，

其中，所述外壳基本上具有立方体形状，

所述立方体的一个端面用作读取面，在所述读取面中，所述耦合电极被布置在偏离所述读取面的中心的位置，并且

所述立方体通过改变其地接触面而采取不同的放置姿势。

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