CN102074793A - 电磁耦合器以及使用该电磁耦合器的信息通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁耦合器以及使用该电磁耦合器的信息通信设备。该电磁耦合器能够容易地进行与供电系统的匹配调整以及频带的调整。电磁耦合器(2)中，在由电介质形成的印刷基板的第一层(2g)上形成了第一导体图形(2a)、以及与该第一导体图形(2a)分离的第二导体图形(2b)；在印刷基板的第二层(2h)上形成了由导体形成的、与供电系统(2i)连接的供电图形(2e)、以及由导体形成的、与供电图形(2e)分离的接地部(2f)。在第一导体图形(2a)和供电图形(2e)之间、以及在第二导体图形(2b)和接地部(2f)之间分别通过相对于第二层(2h)垂直地形成的线状导体(2c)和线状导体(2d)电连接。

Description

电磁耦合器以及使用该电磁耦合器的信息通信设备

技术领域

本发明涉及适合在近距离配置的信息通信设备间使用静电场或感应电场传递信息的无线通信系统的电磁耦合器以及使用该电磁耦合器的信息通信设备。

背景技术

作为现有的电磁耦合器，存在专利文献1中记载的电磁耦合器。该电磁耦合器(高频耦合器)，通过高频信号传输线路将平板上的电极和串联电感器、并联电感器连接而构成。另外，电磁耦合器配备在发送机或接收机等信息通信设备中。当将该发送机和接收机以各自的电磁耦合器的电极彼此相对的方式配置时，在两个电极间的距离为使用的频率的波长的2λ/15以下的情况下，两个电极通过纵波的静电场成分耦合，作为一个电容器而工作，整体上如带通滤波器那样工作，因此可以在两个电磁耦合器间高效率地传递信息。另外，当两个电极间的距离为使用的频率的波长的2λ/15～8λ/15的情况下，能够利用纵波的感应电场传递信息。另一方面，当电磁耦合器间为一定值以上的远距离时，不能够传递信息。因此，具有以下特征：从电磁耦合器产生的电磁波不妨碍其它无线通信系统，并且使用具备电磁耦合器的信息通信设备的无线通信系统不会从其它无线通信系统受到干扰。根据这些特征，通过使用现有的电磁耦合器的无线通信系统，在近距离使用纵波的静电场或感应电场，能够通过使用宽频带信号的UWB(Ultra Wide Band：超宽带)通信方式在信息通信设备间进行大电容器的数据通信。

【专利文献1】日本专利第4345851号公报

【专利文献2】日本特开2006-121315号公报

发明内容

这样，在电磁耦合器之间，当两个电极间的距离为使用的频率的波长的2λ/15以下时，通过实现带通滤波器来高效率地传递信息，但在与对方的电磁耦合器的兼容性不好的情况下，存在信号传递效率恶化的问题。即，在现有的电磁耦合器中，两个电磁耦合器的电极间通过纵波的静电场成分耦合，作为一个电容器来工作，通过串联电感器和并联电感器实现了带通滤波器。但是，例如在把该电磁耦合器安装在装置内部进行无线通信时，在电磁耦合器间存在包含电介质的装置的外壳等，由此，电磁耦合器间的介电常数变化。于是，两个电磁耦合器的电极间的电容器的电容值变化，带通滤波器的频率特性变化，有时存在希望的频带中的信息传递特性恶化的问题。在这种情况下，即使考虑这些介电常数的变化进行电磁耦合器的设计，当进行无线通信的装置是别的装置时，电磁耦合器间的介电常数还成为别的值，无线通信的信息传递特性同样恶化。

另外，两个电磁耦合器的电极间的距离为使用的频率的波长的2λ/15～8λ/15时，利用纵波的感应电场成分进行信息的传递。此时，在使两个电磁耦合器的配置和周围环境恒定的情况下，信息传递特性依赖于电磁耦合器和供电系统之间的匹配条件。即，在匹配条件好的情况下，从电磁耦合器向包含供电系统的通信模块的信号强度增大，相反，当匹配条件差时，从电磁耦合器向包含供电系统的通信模块的信号强度减小。但是，在现有技术中，在设计电磁耦合器时，当电磁耦合器间的距离在使用的频率的波长的2λ/15以下时，设定成实现带通滤波器，但还需要考虑电磁耦合器间的距离为使用的频率的波长的2λ/15～8λ/15时的匹配条件。因此，例如电磁耦合器间的距离为使用的频率的波长的2λ/15～8λ/15，信号强度不够时，还需要考虑实现电磁耦合器间的距离为使用的频率的波长的2λ/15以下的带通滤波器来进行再设计，电磁耦合器的设计花费工夫。而且，当使用的频带为宽频带时，需要较多地实现匹配条件适当的频率，而且设计需要花费的工夫。

因此，本发明的目的在于提供一种电磁耦合器，其维持与现有技术等同的信息传递特性，并且信息传递特性几乎不依赖于电磁耦合器间的介电常数的变化。

另外，本发明的目的在于提供一种电磁耦合器，其维持与现有技术等同的信息传递特性，并且能够容易地进行和供电系统的匹配调整以及频带的调整。

为了达成上述目的，本发明的电磁耦合器，在第一平面上形成第一导体图形、以及与该第一导体图形分离的第二导体图形，在第二平面上形成由导体形成的、与供电系统连接的供电图形、以及由导体形成的、与所述供电图形分离的接地部，所述第一导体图形和所述供电图形之间、以及所述第二导体图形和所述接地部之间通过多个线状导体电连接。

可以相对于所述第二平面垂直地形成所述多个线状导体。

在所述第一平面和所述第二平面之间形成了印刷基板，所述线状导体可以是在所述印刷基板上形成的通孔的内部形成的导体。

可以关于所述第一导体图形和所述线状导体的连接点，点对称地形成所述第二导体图形和所述线状导体。

所述第二导体图形由多个导体图形构成，该多个导体图形的各个导体图形可以通过所述线状导体与所述接地部连接。

所述第一导体图形和所述第二导体图形可以分别形成为矩形。

所述第二导体图形由4个矩形的导体图形构成，可以放射状地形成所述第二导体图形，以便分别与所述第一导体图形的外周的各边相向。

在所述第二导体图形和所述接地部之间总计形成了4个所述线状导体，可以以所述第一导体图形与所述线状导体的连接点为中心，以90度的角度间隔形成所述4个线状导体。

矩形地形成所述第一导体图形，所述第二导体图形可以由两个L字型的导体图形构成，包围所述第一导体图形地形成所述第二导体图形。

可以十字状地形成所述第一导体图形，所述第二导体图形可以由4个具有与所述第一导体图形的外周的至少一个边相向的边的导体图形构成。

另外，可以环状地形成所述第二导体图形，以便包围所述第一导体图形。

可以圆形地形成所述第一导体图形，并且环状地形成所述第二导体图形，以便包围所述第一导体图形。

另外，可以矩形地形成所述第一导体图形，并且矩形地形成所述第二导体图形，使其内周与所述第一导体图形的外周相向。

另外，可以把所述第一导体图形形成为具有多个突起的星形，并且星形地形成所述第二导体图形，使其内周与所述第一导体图形的外周相向。

可以在所述第二导体图形和所述接地部之间形成多个所述线状导体。

可以把所述第一导体图形与所述线状导体的连接点为中心，等角度间隔地形成在所述第二导体图形和所述接地部之间形成的多个所述线状导体。

可以在圆周方向上把所述第二导体图形划分为多个部分。

可以包围所述供电图形地形成所述接地部。

另外，本发明的信息通信设备，是安装有上述电磁耦合器，使用静电场或感应电场来传递信息的信息通信设备。

本发明可以实现一种电磁耦合器，其维持与现有技术等同的信息传递特性的，并且信息传递特性几乎不依赖于电磁耦合器间的介电常数的变化。

另外，本发明可以实现一种电磁耦合器，其维持与现有技术等同的信息传递特性，并且能够容易地进行与供电系统的匹配调整以及频带的调整。

附图说明

图1表示本发明的电磁耦合器的模型。

图2表示本发明的第1实施方式的电磁耦合器。

图3表示本发明的第2实施方式的电磁耦合器。

图4表示本发明的电磁耦合器的模型。

图5表示本发明的第3实施方式的电磁耦合器。

图6表示与第3实施方式的电磁耦合器的频率与反射系数的绝对值的关系有关的实验结果。

图7表示针对第3实施方式的电磁耦合器间以及单极天线间的距离的、对电磁耦合器或向单极天线的输入功率和输出功率的比的实验结果。

图8表示在图6和图7的实验中使用的第3实施方式的电磁耦合器的尺寸。

图9表示在图7的实验中使用的单极天线的尺寸。

图10表示图7的实验方法。

图11表示本发明的第4实施方式的电磁耦合器。

图12表示本发明的第5实施方式的电磁耦合器。

图13表示本发明的第6实施方式的电磁耦合器。

图14表示本发明的第7实施方式的电磁耦合器。

图15表示本发明的第8实施方式的电磁耦合器。

图16表示本发明的第9实施方式的电磁耦合器。

图17表示本发明的第10实施方式的电磁耦合器。

图18表示本发明的第11实施方式的电磁耦合器。

符号说明

1～5、11～18：电磁耦合器；1a：电容器；1b：传输线路；

1c：供电系统；4a、4c：电容器；4b、4d：传输线路；

4e：供电系统；9：单极天线；10a、10b：被测定物；

10c、10d：同轴电缆；10e：网络分析器

具体实施方式

在本发明中，通过使用由图1所示的模块构成的电磁耦合器1解决所述问题之一。图1的电磁耦合器1由1个电容器1a和1个传输线路1b构成。根据专利文献2(日本特开2006-121315号公报)，当求图1所示的电磁耦合器1的输入阻抗Z_in时，当把传输线路的特性阻抗设为Z_o、把传输线路的损失常数设为α，把传输线路的电气长度设为1，把电容设为C，把电磁波的速度设为v，把角频率设为ω时，在ω·l/v＜＜1的条件下，该电磁耦合器的输入阻抗Z_in能够通过式(1)来近似。

【数学式1】

$Z_{\mathrm{in}}=\frac{Z_O\mathrm{l\α\ω}}{v}+j(\frac{Z_O\mathrm{l\ω}}{v}-\frac{1}{\mathrm{\ωC}})---\left(1\right)$

为了提高与供电系统的匹配性，需要使电磁耦合器的输入阻抗成为供电系统的阻抗的复数共轭。由式(1)可知，图1的构造的输入阻抗Z_in成为复数，由实数成分和虚数成分构成，但损失常数α仅在实数成分中存在，电容C仅在虚数成分中存在。因此，可以独立地调整实数成分和虚数成分，因此与供电系统的匹配调整容易。

另外，当把供电系统的阻抗设为Z_F时，一般来说，能够使用反射系数Γ如式(2)那样表示匹配条件。

【数学式2】

$\mathrm{\Γ}=\frac{Z_{\mathrm{in}}-Z_F}{Z_{\mathrm{in}}+Z_F}=1-\frac{{2Z}_F}{Z_{\mathrm{in}}+Z_F}---2)$

由式(2)可知，匹配条件适当的频率数，即频带依赖于反射系数的频率特性。而且，一般来说，供电系统的阻抗Z_F恒定，因此频带依赖于电磁耦合器的输入阻抗Z_in的频率特性。另外，频带依赖于反射系数Γ相对于频率的变化的比例，例如当反射系数Γ相对于频率的变化的比例小时，适合实现窄频带，在相反的情况下，适合实现宽频率。该关系在电磁耦合器的输入阻抗Z_in和频率之间也成立。根据式(1)，式(3)表示本发明的电磁耦合器的输入阻抗Z_in相对于频率(角频率ω)的变化的比例。

【数学式3】

$\frac{{\∂Z}_{\mathrm{in}}}{\∂\mathrm{\ω}}=\frac{Z_O\mathrm{l\α}}{v}+j(\frac{Z_{O}l}{v}-\frac{1}{{\mathrm{\ω}}^{2}C})---\left(3\right)$

根据式(3)，例如在进行宽带化时，能够通过使式(3)的传输线路的特性阻抗Z_o减小、使电气长度1减小、使损失常数α减小、或者使电容C增大的至少某一种方式来进行。这样，本发明的天线也能够进行匹配条件相对于频率的变化比例的调整，并且如前所述，匹配调整容易，因此频带的调整容易。

另外，图1所示的构造是由传输线路和电容器构成的简单构造，因此，例如图2所示的本发明的第1实施方式那样，能够在两层的印刷基板中实现。

(第1实施方式)

以下，使用图2说明本发明的第1实施方式的电磁耦合器2。

在本实施方式中，电磁耦合器2使用了两层的印刷基板，该两层的印刷基板在一面上具备形成导体的第一层2g，在另一面上具备形成导体的第二层2h。图2(a)是观察电磁耦合器2的第一层2g的图，图2(b)是从第一层2g侧透视观察电磁耦合器2的第二层2h的图。

图2所示的电磁耦合器2，在由电介质形成的印刷基板的第一层2g上形成了第一导体图形2a、与该第一导体图形2a分离的第二导体图形2b，在印刷基板的第二层2h上形成了由导体形成的与供电系统2i连接的供电图形2e、由导体形成的与供电图形2e分离的接地部2f。第一导体图形2a和供电图形2e之间、以及第二导体图形2b和接地部2f之间，分别通过相对于第二层2h垂直(相对于接地部2f也垂直)形成的线状导体2c和线状导体2d电连接。该线状导体2c、2d是在印刷基板上形成的通孔的内部形成的导体。该导体可以填充在通孔的内部，或者也可以薄薄地设置在通孔的内表面上。

线状导体2c一端与第一导体图形2a连接，另一端与供电图形2e连接。因此，第一导体图形2a和供电图形2e之间通过线状导体2c电连接。另外，线状导体2d一端与第二导体图形2b连接，另一端与接地部2f连接。因此，第二导体图形2b和接地部2f之间通过线状导体2d电连接。通过它们在供电图形2e和接地部2f之间供电。此外，第一导体图形2a和第二导体图形2b的空隙作为图1中的电容器1a工作，第二导体图形2b作为图1中的传输线路1b工作。

例如可以通过同轴电缆进行从供电系统2i向电磁耦合器2的供电。同轴电缆的中心导体与供电图形2e连接，同轴电缆的外部导体与接地部2f连接。通过从供电系统2i向电磁耦合器2c供电，在第一导体图形2a、第二导体图形2b以及线状导体2c、2d中流过电流，由于线状导体2c、2d的电流，在与两个线状导体2c、2d平行的方向上放射电磁波的纵波成分。该纵波成分的大小与电磁耦合器2和供电系统2i之间的匹配条件处于正相关关系。本发明的电磁耦合器2如前所述，匹配调整容易，因此电磁波的纵波成分的大小的调整容易，能够实现足够的信息传递。而且，电磁耦合器2未像现有技术那样使用带通滤波器构造，因此能够减小基于所述电磁耦合器间的介电常数的变化的信息传递特性的恶化。

此外，在现有的电磁耦合器中，为了实现带通滤波器需要电极、串联电感器、并联电感器以及电容器，另外，是把电极配置在与串联电感器、并联电感器以及接地部独立的层上的构造。作为将其具体化的方法之一，具有在两层的印刷基板的一层上成形串联以及并联的电感器，在另一层上成形接地部，而且在它们上连接不同的电极的方法。另外，具有使用3层的印刷基板，在各个层上形成电极、串联以及并联电感器、接地部，通过线状导体将电极与电感器连接的方法。但是，通过这样的方法，电磁耦合器的构造变得复杂，成本也升高。另一方面，在本发明中能够如第1实施方式那样使用两层的印刷基板实现电磁耦合器，例如能够使用以FR4为介材的印刷基板等。因此，本发明的电磁耦合器能够实现构造简单，成本低的电磁耦合器。

以上，在本发明的第1实施方式中，可以实现信息传递特性几乎不依赖于与进行信息传递的另一方的电磁耦合器之间的介电常数的变化的电磁耦合器。结果，即使在把电磁耦合器内置在通过包含电介质的外壳覆盖的设备中时，也能够降低信息传递特性的恶化，能够应用更多种类的信息通信设备。

另外，可以实现在维持与现有技术等同的信息传递能力的同时，能够容易地进行与供电系统的匹配调整的电磁耦合器。因此，在设备中安装电磁耦合器时，需要根据配置电磁耦合器的空间、周围环境调整电磁耦合器的频率特性，但因为能够容易地进行与供电系统的匹配调整，因此能够减少该调整所需要的时间，能够迅速地提供最佳的电磁耦合器。

(第2实施方式)

图3表示本发明的第2实施方式的电磁耦合器3。在图2所示的构造中，使用由在两个线状导体2c、2d中流过的电流产生、并且与线状导体2c、2d平行的电磁波的纵波成分，进行近距离的信息传递，但是，同时由于在第二导体图形2b中流过的电流，还产生针对距离的衰减量比纵波小的横波，产生能够进行远距离通信的问题。为了避免该问题，本实施方式如图3所示那样变更图2的第一层的第一导体图形2a和第二导体图形2b。

即，图3所示的第2实施方式的电磁耦合器3，在印刷基板的第一层3i上形成第一导体图形3a、以及与第一导体图形3a分离的、由两个矩形的导体图形3b、3c构成的第二导体图形，在印刷基板的第二层3j上形成由导体形成的、与供电系统3k连接的供电图形3g、和由导体形成的、与供电图形3g分离的接地部3h。第一导体图形3a和供电图形3g之间通过相对于印刷基板的第二层3j垂直形成的线状导体3d电连接。另外，构成第二导体图形的两个导体图形3b、3c和接地部3h之间分别通过相对于印刷基板的第二层3j垂直形成的线状导体3e、3f电连接。该线状导体3d、3e、3f是在印刷基板上形成的通孔的内部形成的导体。线状导体3d一端与导体图形3a连接，另一端与供电图形3g连接，线状导体3e、3f一端分别与构成第二导体图形的导体图形3b、3c连接，另一端与接地部3h连接，这样，电磁耦合器3在供电图形3g和接地部3h之间供电。

构成第二导体图形的导体图形3b、3c成为同一形状，隔着第一导体图形3a进行配置。通过这样配置两个导体图形3b、3c，能够使从两导体图形3b、3c产生的电磁波的横波成分抵消，能够减小横波成分。特别是当第一导体图形3a和两个导体图形3b、3c的形状和配置位置、三个线状导体3d、3e、3f的配置位置关于导体图形3a和线状导体3d的连接点为点对称时，在两个导体图形3b、3c中流过反向并且大小相等的电流，因此能够进一步减小由于这些电流产生的电磁波的横波成分。在本实施方式中，包围供电图形3g地形成接地部3h。由此获得更加难以产生横波的效果。

此时，电磁耦合器3的模型成为图4。当把传输线路4b、4d的特性阻抗设为Z_o’、把损失常数设为α’、把电气长度设为l’、把电容器4a、4c的电容值设为C’、把电磁波的速度设为v、把角频率设为ω时，在ω·l’/v＜＜1的条件下，该电磁耦合器4的输入阻抗Z_in’成为式(4)。

【数学式4】

${Z_{\mathrm{in}}}^{\′}=0.5[\frac{{Z_O}^{\′}{l}^{\′}{\mathrm{\α}}^{\′}\mathrm{\ω}}{v}+j(\frac{{Z_O}^{\′}{l}^{\′}\mathrm{\ω}}{v}-\frac{1}{\mathrm{\ω}{C}^{\′}})]---\left(4\right)$

由式(4)可知，图4的构造的输入阻抗Z_in’成为与图1的输入阻抗相同的形式。因此，图3、图4记载的电磁耦合器也与图1、图2所示的电磁耦合器相同，能够容易地进行匹配调整以及频带的调整。

(第3实施方式)

使用图5说明本发明的第3实施方式。第3实施方式的电磁耦合器5以电介质作为介材，通过两层的印刷基板构成，该两层的印刷基板在其一个面上具备形成导体的第一层5g、在另一面上具备形成导体的第二层5h。电磁耦合器5在印刷基板的第一层5g上形成第一导体图形5a、与该第一导体图形5a分离的、包围第一导体图形5a环状地形成的第二导体图形5b，在印刷基板的第二层5h上形成由导体形成的与供电系统5i连接的供电图形5j、和由导体形成的与供电图形5j分离的接地部5f。在本实施方式中，第一导体图形5a形成为圆形，第二导体图形5b形成为圆环状。

第一导体图形5a和供电图形5j之间，通过相对于第二层5h垂直形成的线状导体5c电连接。即，线状导体5c一端与第一导体图形5a连接，另一端与供电图形5j连接。另外，第二导体图形5b和接地部5f之间通过相对于第二层5h垂直形成的两个线状导体5d、5e电连接。即，线状导体5d、5e一端分别与第二导体图形5b连接，另一端与接地部5f连接。此外，线状导体5c、5d、5e是在印刷基板上形成的通孔的内部形成的导体。

本实施方式的电磁耦合器5具有与第2实施方式的电磁耦合器3同等的特性，但是通过圆形的第一导体图形5a和包围它的圆环状的第二导体图形5b实现了电容器，因此，两导体图形5a、5b的相向的边的长度变大，与第2实施方式的电磁耦合器3相比容易得到更大的电容值。因此，由式(1)或式(4)可知，电磁耦合器的输入阻抗的虚数成分为零的共振频率(角频率ω)减小。因此，通过本实施方式能够进行电磁耦合器的小型化。

另外，导体图形5a、5b的配置位置和形状、以及线状导体5c、5d、5e的配置位置，关于线状导体5c和第一导体图形5a的连接点成为点对称，由此，与第2实施方式同样地能够减小从电磁耦合器5产生的横波。

接着，表示与本发明的第3实施方式相关的实验结果。

首先，图6是对本发明第3实施方式的电磁耦合器5的频率和反射系数的绝对值的关系进行调查后的实验结果。在该实验中使用了图8所示的形状的电磁耦合器5。电磁耦合器5使用厚度3.4mm的FR4两面(2层)基板而形成，L1＝20.0mm、L2＝10.0mm、L3＝1.0mm、L4＝2.2mm、L5＝2.7mm、L6＝4.35mm、L7＝5.4mm。另外，使用网络分析器来测定反射系数的绝对值。

根据图6的实验结果，在频率为4.1GHz～4.7GHz时，反射系数的绝对值为0.8以下。因此，可知电磁耦合器5实现了宽带的频率特性。

另外，图7是关于本发明第3实施方式的电磁耦合器5和单极天线，对电磁耦合器或单极天线的输入功率和输出功率的比针对两个电磁耦合器5之间以及两个单极天线之间的距离的关系进行调查后的实验结果。在该实验中使用了与图6的实验相同的电磁耦合器5。另外，在实验中使用了图9所示的单极天线9。单极天线9由印刷基板9a和在印刷基板9a的表面上形成的两个矩形导体9b、9c构成。分离地形成了两个矩形导体9b、9c，矩形导体9b作为放射导体而工作，矩形导体9c作为接地部进行工作。在矩形导体9b、9c之间供电。单极天线9使用厚度2.4mm的FR4单面基板来形成，L’1＝22.0mm、L’2＝10.0mm、L’3＝1.0mm、L’4＝20.0mm、L’5＝9.5mm、L’6＝1.0mm。单极天线9是一般使用的天线，应用于使用横波的无线通信。

另外，使用图10来描述实验系统。在实验中平行地相向配置两个被测定物10a、10b，即两个电磁耦合器5或两个单极天线9，配置成通过一个被测定物10a的中心的垂线通过另一被测定物10b的中心。另外，被测定物10a、10b经由同轴电缆10c、10d与1个网络分析器10e的两个端子连接。评价从网络分析器10e的一端子输入的功率与从另一端子输出的功率的比(S21的绝对值)、即向电磁耦合器或单极天线的输入功率和输出功率的比。

图7表示与两个图8的电磁耦合器5之间、以及两个图9的单极天线9之间的S21的绝对值和距离的关系有关的实验结果。在实验中使用频率为4.5GHz的信号，图7的横轴设为被测定物间的距离与该使用频率的波长的比。由图7可知，在本发明的第3实施方式的电磁耦合器5中，使用针对距离的衰减比横波大的纵波进行无线通信，所以与使用横波进行无线通信的单极天线9相比，针对距离的S21的绝对值的斜率的绝对值大。例如，可知在被测定物间的距离与波长的比为1.5附近，电磁耦合器5的S21的绝对值比单极天线9的S21的绝对值约小23dB，电磁耦合器5的无线通信的能力低。另一方面，可知在被测定物间的距离与波长的比为0.1附近，电磁耦合器5的S21的绝对值比单极天线9的S21的绝对值大，具有与单极天线9同等以上的良好的无线通信能力。

(第4实施方式)

使用图11说明本发明的第4实施方式。第4实施方式在第3实施方式中增加了两个线状导体11k以及11l。关于与第3实施方式相同的结构，赋予相同符号，省略其说明。

两个线状导体11k以及11l相对于印刷基板的第二层5h垂直(即，相对于接地部5f垂直)，一端与第二导体图形5b连接，另一端与接地部5f连接。通过这样使线状导体的数量增减(在本实施方式中，增加)，在式(1)和(4)中能够使传输线路的电气长度l变化。因此，在第3实施方式中，当由于周围环境、基板的材料、或者电磁耦合器的尺寸等的问题，基于损失常数α以及电容C的匹配调整困难时，能够改善匹配。

此外，在第4实施方式中，未与供电图形5j连接的线状导体总计有4条，但为了匹配调整，也可以将该线状导体的数量变更为除此以外的数量。另外，当线状导体为N个(2个以上)时，将线状导体称为s(1)、s(2)、…、s(N)时，通过配置成把与供电图形5j连接的线状导体5c作为顶点，相邻的两个线状导体、即线状导体s(m)和线状导体s(m+1)所成的角度完全相等，能够不偏向地放射从线状导体放射的电磁波的纵波成分，能够减小由于方向导致的通信能力的波动。

另外，与第2实施方式同样，第一导体图形5a、第二导体图形5b的配置位置和形状、以及线状导体5c、5d、5e、11k、11l的配置位置，关于线状导体5c和第一导体图形5a的连接点为点对称，由此能够进一步减小从电磁耦合器11产生的横波。

(第5实施方式)

使用图12说明本发明的第5实施方式。第5实施方式的电磁耦合器12改变了第3实施方式的电磁耦合器5的第一导体图形5a和第二导体图形5b的形状。即，在第5实施方式的电磁耦合器12中，将第一导体图形12a形成为矩形，将第二导体图形12b形成为矩形，使其内周与第一导体图形12a的外周相向。通过形成这样的第一导体图形12a和第二导体图形12b的形状，在与第3实施方式的电磁耦合器5的第一层相同的面积内，能够使式(1)以及(4)中的参数，即电气长度l、损失常数α、以及特性阻抗Z_o变化。因此，根据本实施方式，当根据周围环境等，匹配条件不理想时，能够改善匹配。

另外，第一导体图形12a、第二导体图形12b的配置位置和形状、以及线状导体5c、5d、5e的配置位置，关于线状导体5c和第一导体图形12a的连接点为点对称，由此能够进一步减小从电磁耦合器12产生的横波。

(第6实施方式)

使用图13说明本发明的第6实施方式。第6实施方式的电磁耦合器13改变了第3实施方式的电磁耦合器5的第一导体图形5a和第二导体图形5b的形状。即，在第6实施方式的电磁耦合器13中，第一导体图形13a形成具有多个突起的星形状，第二导体图形13b形成星形状，使其内周与第一导体图形13a的外周相向。通过形成这样的第一导体图形13a和第二导体图形13b的形状，在与第3实施方式的电磁耦合器5的第一层相同的面积内能够使式(1)以及(4)中的参数，即电气长度l、损失常数α、以及特性阻抗Z_o变化。因此，根据本实施方式，当由于周围环境等，匹配条件不理想时，能够改善匹配。

另外，与第3实施方式的电磁耦合器5相比，第一导体图形13a和第二导体图形13b的相向的边的长度较大。因此，与第3实施方式相比，能够容易增大基于第一导体图形13a和第二导体图形13b的电容量。因此，由式(1)或式(4)可知，电磁耦合器的输入阻抗Z_i的虚数成分为零的共振频率(角频率ω)减小。因此，可以实现电磁耦合器13的小型化。

另外，第一导体图形13a、第二导体图形13b的配置位置和形状、以及线状导体5c、5d、5e的配置位置，关于线状导体5c和第一导体图形13a的连接点为点对称，由此能够进一步减小从电磁耦合器13产生的横波。

(第7实施方式)

使用图14说明本发明的第7实施方式。第7实施方式的电磁耦合器14在圆周方向上把第5实施方式的电磁耦合器5的第二导体图形12b划分为两部分，形成导体图形141b和导体图形142b。即，第一导体图形12a形成矩形，第二导体图形由两个L字型的导体图形141b、142b构成。即使如此将第二导体图形变形，电磁耦合器14的输入阻抗Z_i也能够通过式(1)以及(4)表示，具有与第5实施方式相同的特性。

另外，第一导体图形12a、构成第二导体图形的两个导体图形141b、142b的配置位置和形状、以及线状导体5c、5d、5e的配置位置，关于线状导体5c和第一导体图形12a的连接点为点对称，由此能够进一步减小从电磁耦合器14产生的横波。

另外，在本实施方式中，与第5实施方式相比，特别是在式(1)以及(4)中能够增加电气长度l，因此能够实现电磁耦合器14的小型化。

(第8实施方式)

使用图15说明本发明的第8实施方式。第8实施方式的电磁耦合器15在圆周方向上将第3实施方式的导体图形5b划分为两部分，形成了导体图形151b和导体图形152b。即，第一导体图形5a形成为圆形，第二导体图形由两个半圆环状的导体图形151b、152b构成。即使像这样将第二导体图形变形，也能够通过式(1)以及(4)表示电磁耦合器15的输入阻抗Z_i，具有与第3实施方式相同的特性。

另外，第一导体图形5a、构成第二导体图形的两个导体图形151b、152b的配置位置和形状、以及线状导体5c、5d、5e的配置位置，关于线状导体5c和第一导体图形5a的连接点为点对称，由此能够进一步减小从电磁耦合器15产生的横波。

另外，在本实施方式中，与第3实施方式相比，特别是在式(1)以及(4)中，能够增加电气长度l，因此能够实现电磁耦合器15的小型化。

(第9实施方式)

使用图16说明本发明的第9实施方式。第9实施方式的电磁耦合器16对第2实施方式的电磁耦合器3增加了构成第二导体图形的导体图形16l、16m、以及线状导体16n、16o。两个线状导体16n、16o相对于印刷基板的第二层3j垂直地形成。线状导体16n一端与导体图形16l连接，另一端与接地部3h连接，线状导体16o一端与导体图形16m连接，另一端与接地部3h连接。

在此，在第一层3i中配置线状导体16n、16o，以使穿过线状导体3e和线状导体3d以及线状导体3f的直线和穿过线状导体16n和线状导体3d以及线状导体16o的直线形成90°的角度。即，以第一导体图形3a和线状导体3d的连接点为中心，以90度的角度间隔形成4个线状导体3e、3f、16n、16o。另外，沿着穿过线状导体16n和线状导体3d和线状导体16o的直线配置导体图形16l、16m。即，分别与第一导体图形3a的外周的各边相向地放射状地形成构成第二导体图形的4个矩形的导体图形3b、3c、16l、16m。

通过这样增加导体图形16l、16以及线状导体16n、16o，与第2实施方式相比，第9实施方式的电磁耦合器16能够不偏向地放射从线状导体放射的电磁波的纵波成分，能够减小由于方向导致的通信能力的波动。此外，在第一层3i中也能够以线状导体3d为中心放射状地追加导体图形和线状导体。在这种情况下，能够进一步减小从电磁耦合器放出的电磁波的纵波成分的偏向。

(第10实施方式)

使用图17说明本发明的第10实施方式。第10实施方式的电磁耦合器17变更了第9实施方式的电磁耦合器16的第二导体图形和线状导体的配置。

即，图17所示的第10实施方式的电磁耦合器17，在印刷基板的第一层17m上形成了第一导体图形17a、以及与第一导体图形17a分离的、由4个矩形的导体图形17b、17c、17d、17e构成的第二导体图形，在印刷基板的第二层17n上形成了由导体构成的与供电系统17o连接的供电图形17k、和由导体构成的与供电图形17k分离的接地部17l。第一导体图形17a和供电图形17k之间通过相对于印刷基板的第二层17n垂直地形成的线状导体17f电连接。另外，构成第二导体图形的4个导体图形17b、17c、17d、17e和接地部17l之间通过相对于印刷基板的第二层17n垂直地形成的线状导体17g、17h、17i、17j分别电连接。这些线状导体是在印刷基板上形成的通孔的内部形成的导体。在关于导体图形17a和线状导体17f的连接点为点对称的矩形的顶点的位置形成了线状导体17g、17h、17i、17j。另外，沿着线状导体17g、17h、17i、17j成为顶点的矩形的各边配置构成第二导体图形的导体图形17b、17c、17d、17e。由此，在本实施方式中，能够有效地利用第一层17m的空间，能够实现电磁耦合器17的小型化。

(第11实施方式)

使用图18说明本发明的第11实施方式。第11实施方式的电磁耦合器18变更了第9实施方式的电磁耦合器16的第一导体图形和第二导体图形的形状，并且变更了第二导体图形和线状导体的配置。

即，第11实施方式的电磁耦合器18，在印刷基板的第一层18m上形成了十字形地形成的第一导体图形18a、和与第一导体图形18a分离的、由4个导体图形18b、18c、18d、18e构成的第二导体图形，在印刷基板的第二层18n上形成了由导体形成的与供电系统18o连接的供电图形18k、和由导体形成的与供电图形18k分离的接地部18l。第一导体图形18a和供电图形18k之间通过相对于印刷基板的第二层18n垂直地形成的线状导体18f电连接。另外，构成第二导体图形的4个导体图形18b、18c、18d、18e和接地部18l之间通过相对于印刷基板的第二层18n垂直地形成的线状导体18g、18h、18i、18j分别电连接。另外，第二导体图形分别具有与十字形地形成的第一导体图形18a的外周的两边相向的两边。本实施方式的电磁耦合器18中，通过在第一导体图形18a和构成第二导体图形的4个导体图形18b、18c、18d、18e之间取多个相向的边，能够增加电容量，能够实现进一步的小型化。

以上，图示并说明了本发明的实施方式，但本领域技术人员明了，在不脱离本发明的技术思想、技术范围的情况下能够进行各种变更以及修正。

例如，在上述实施方式中，表示了在两层的印刷基板的一个面上形成第一导体图形和第二导体图形、在另一面上形成了供电图形和接地部的实施方式，但也能够使用3层以上的印刷基板，使用该印刷基板的任何两层。另外，在上述实施方式中表示了使用两层印刷基板的电磁耦合器，但也能够不使用印刷基板，而使用由铜或铁等导体形成的导体板成形电磁耦合器。而且，通过第一导体图形和第二导体图形之间的空隙实现了电容器，但也能够在第一导体图形和第二导体图形之间另设置电容器(例如芯片电容器)。这些变更以及修正应该全部包含在本发明的技术思想、技术范围内。

Claims (19)

1.一种电磁耦合器，其特征在于，

在第一平面上形成第一导体图形、以及与该第一导体图形分离的第二导体图形，

在第二平面上形成由导体构成的、与供电系统连接的供电图形、以及由导体构成的、与所述供电图形分离的接地部，

所述第一导体图形和所述供电图形之间、以及所述第二导体图形和所述接地部之间通过多个线状导体电连接。

2.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其特征在于，

相对于所述第二平面垂直地形成所述多个线状导体。

3.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其特征在于，

在所述第一平面和所述第二平面之间形成了印刷基板，

所述线状导体是在所述印刷基板上形成的通孔的内部形成的导体。

4.根据权利要求1所述的电磁耦合器，其特征在于，

针对所述第一导体图形和所述线状导体的连接点，点对称地形成所述第二导体图形和所述线状导体。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的电磁耦合器，其特征在于，

所述第二导体图形由多个导体图形构成，该多个导体图形的各个导体图形通过所述线状导体与所述接地部连接。

6.根据权利要求5所述的电磁耦合器，其特征在于，

所述第一导体图形和所述第二导体图形分别形成为矩形。

7.根据权利要求6所述的电磁耦合器，其特征在于，

所述第二导体图形由4个矩形的导体图形构成，放射状地形成所述第二导体图形，分别与所述第一导体图形的外周的各边相向。

8.根据权利要求7所述的电磁耦合器，其特征在于，

在所述第二导体图形和所述接地部之间形成了总共4个所述线状导体，以所述第一导体图形与所述线状导体的连接点为中心，以90度的角度间隔形成了所述4个线状导体。

9.根据权利要求5所述的电磁耦合器，其特征在于，

矩形地形成所述第一导体图形，所述第二导体图形由两个L字型的导体图形构成，包围所述第一导体图形地形成所述第二导体图形。

10.根据权利要求5所述的电磁耦合器，其特征在于，

十字状地形成所述第一导体图形，所述第二导体图形由具有与所述第一导体图形的外周的至少一个边相向的边的4个导体图形构成。

11.根据权利要求1至4的任意一项所述的电磁耦合器，其特征在于，

环状地形成所述第二导体图形，包围所述第一导体图形。

12.根据权利要求11所述的电磁耦合器，其特征在于，

圆形地形成所述第一导体图形，并且环状地形成所述第二导体图形，包围所述第一导体图形。

13.根据权利要求11所述的电磁耦合器，其特征在于，

矩形地形成所述第一导体图形，并且矩形地形成所述第二导体图形，使其内周与所述第一导体图形的外周相向。

14.根据权利要求11所述的电磁耦合器，其特征在于，

把所述第一导体图形形成为具有多个突起的星形，并且星形地形成所述第二导体图形，使其内周与所述第一导体图形的外周相向。

15.根据权利要求11所述的电磁耦合器，其特征在于，

在所述第二导体图形和所述接地部之间形成了多个所述线状导体。

16.根据权利要求15所述的电磁耦合器，其特征在于，

以与所述第一导体图形连接的所述线状导体为中心，等角度间隔地形成在所述第二导体图形和所述接地部之间形成的多个所述线状导体。

17.根据权利要求11所述的电磁耦合器，其特征在于，

在圆周方向上把所述第二导体图形划分为多个部分。

18.根据权利要求1至4的任意一项所述的电磁耦合器，其特征在于，

包围所述供电图形地形成所述接地部。

19.一种信息通信设备，其特征在于，安装有权利要求1至4的任意一项所述的电磁耦合器，使用静电场或感应电场来传递信息。

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