CN102484505A - 通信系统和通信装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种通信系统包括：通信耦合器，其传送从通信器械输出的信号；以及信号传送装置，其通过以电磁场传播从所述通信耦合器传送的信号来进行通信。通信耦合器包括：耦合器壳；以及延伸导体部，其提供在耦合器壳的面向所述信号传送装置的端部，延伸导体部延伸以便与所述信号传送装置平行，并且延伸导体部增加了所述通信耦合器和所述信号传送装置之间的电磁耦合。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信系统，其包括作为通信介质的片式(sheet-type)信号传送装置和安装在片式信号传送装置上的耦合器，该耦合器向信号传送装置发送信号并从信号传送装置接收信号，并且更具体地，涉及具有阻止电磁场从通信耦合器中漏出的泄漏电磁场抑制结构的通信装置和通信系统。
背景技术
近年来，代替通过在空间中传播电磁波来执行无线通信的传统无线系统，已经开发出新的通信系统并且已实际应用，如专利文献1所公开的。该通信系统通过在片式通信介质中传播电磁场来进行通信。
这种通信系统由片式信号传送装置和通信耦合器2构成，如图12所示。
信号传送装置1为具有网状导体部3、下部电极4、第一电介质层5、第二电介质层6的片式结构，下部电极4布置为与导体部3隔开，第一电介质层5提供在导体部3的上部上，第二电介质层6提供在导体部3和下部电极4之间的夹层区域。图13是示出信号传送设备1的导体部3的俯视平面图，并且示出导体部处于网状的状态。
如图12的横截面图和图14的透视图所示，通信耦合器2具有圆盘形内导体10、外导体12、和同轴线缆13，该外导体12形成为以便覆盖内导体10以形成耦合器外壳11，该同轴线缆13连接到内导体10和外导体12。同轴线缆13的末端连接到通信器械14。在这种构造的情况下，输入到通信器械14的和从通信器械14输出的电磁场经过同轴线缆13，并在通信耦合器2的内导体10和外导体12之间进行传播以注入到信号传送装置1，并且其后在该信号传送装置1中传播以进行通信耦合器2和另一通信耦合器(未示出)之间的通信。
在专利文献2至4中示出的通信装置中，以与如前述专利文献1相同的方式，通过使电磁场存在于由用作彼此对向的导体部的片体夹成的夹层区域中，并改变两个片体之间的外加电压，依靠推进电磁场来进行通信。
具体地，在专利文献2示出的通信装置中，通过经由绝缘层近似平行地布置来构成具有开口的片式(箔式、膜式)第一导体层和第二导体层。通过在其上部对这些导电层提供圆柱对称电流，此通信装置在导电层之间传播电池波，并进行通信。
在专利文献3中示出的通信装置具有将电介质插在网式第一导体部和第二导体部之间的信号传送装置。在连接到该信号传送装置的通信耦合器中，通过内导体和覆盖该内导体的外侧导体部来将电磁波提供给信号传送装置。
专利文献4中示出的通信装置具有信号传送装置，其中，形成了由网式第一导体部和第二导体部之间的真空或电介质组成的层。在连接到该信号传送装置的通信耦合器中，通过内导体和覆盖该内导体的外导体部来向信号传送装置提供电磁波。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本未审专利申请，首次公布No.2009-105599
【专利文献2】PCT国际公布No.WO2006/35534
【专利文献3】PCT国际公布No.WO2007/32049
【专利文献4】PCT国际公布No.WO2006/32339
发明内容
然而，在专利文献1和专利文献2至4中示出的通信系统中，存在电磁场泄漏的问题，尤其在通信耦合器2中。使用图15，将解释在该通信系统中的电磁场泄漏的路径。
如上所述，通过经由同轴线缆13在通信耦合器2的圆盘形内导体10和外导体12之间传播来将作为从通信器械14输入的信号的电磁场注入到信号传送装置1中。此时，一些电磁场通过处于通信耦合器2的底部和作为信号传送装置1的网式导体的网状导体部3之间的第一电介质层5等向外泄漏，如图15中的箭头R所示。具体地，如图15所示，在与安装在信号传送装置1上的通信耦合器2一起使用的情况下，电磁场通过处于通信耦合器2的外导体12的下部和信号传送装置1的网状导体部3之间的第一电介质层5等泄漏。图16A是放大电磁场泄漏路径的位置的示图。图16B示出形成在通信耦合器2的外导体12的下部(在点P1和点P2之间的导体部)和信号传送装置1的下部电极4(在点P3和点P4之间的导体部)之间的寄生电容Cs1。
在前述图12至图16B中所示的通信系统中，由于不可能在通信耦合器2的外导体12的下部(在点P1和点P2之间的导体部)和信号传送装置1的下部电极4(在点P3和点P4之间的导电部)之间确保充足的寄生电容Cs1，已经存在在通信期间发生电磁波泄漏的问题。
以此方式从通信系统泄漏携带信号的电磁场不是优选的，因为其导致信息泄漏，即使通信系统具备诸如加密的安全功能。另外，由于泄漏的电磁场可能给另一电子设备的操作带来影响，所以有必要减少泄漏。
鉴于以上的情形构想了本发明，并且其目标是提供一种通信系统，其能够阻止从通信耦合器和信号传送装置的连接位置产生电磁场泄漏。
解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的通信系统包括：通信耦合器，其传送从通信器械输出的信号；以及信号传送装置，其通过以电磁场传播从该通信耦合器传送的信号来进行通信，该通信耦合器包括：耦合器壳；以及延伸导体部，其提供在该耦合器壳的端部，该端部面向该信号传送装置，该延伸导体部延伸以便与该信号传送装置平行，并且该延伸导体部增加了该通信耦合器和该信号传送装置之间的电磁耦合。
本发明的技术效果
根据本发明，在耦合器壳的面向通信耦合器的信号传送装置的端部处，提供了延伸导体部，该延伸导体部延伸以便与该信号传送装置平行。通过这种延伸导体部，可以增加通信耦合器和信号传送装置之间的电磁耦合，并且尤其是通信耦合器的外导体和信号传送装置的下部电极之间的电磁耦合，而且具有极少电磁场泄漏的高质量的通信系统成为可能。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的整个通信系统的横截面图。
图2是示出图1的通信系统中的通信耦合器的透视图。
图3是图2中示出的通信耦合器的横截面图。
图4A是与图1相对应的横截面图，其示出成为通信耦合器和信号传送装置的电磁场泄漏路径的位置的寄生电容。
图4B是图4A的示意图。
图5是示出组装图1所示的通信耦合器的过程的解释性示图。
图6是根据本发明的第二示例性实施例的通信耦合器的横截面图。
图7是根据本发明的第三示例性实施例的通信耦合器的横截面图。
图8是根据本发明的第四示例性实施例的通信耦合器的横截面图。
图9是提供在根据本发明的第五示例性实施例的通信耦合器中的EBG结构的截面图。
图10是具体地示出图9的EBG结构的横截面图。
图11A是示出其中附着了图9中示出的EBG结构的整个通信耦合器的透视图。
图11B是具体示出EBG结构相对于图9中示出的通信耦合器的安装位置的解释性示图。
图12是示出整个常规通信系统的横截面图。
图13是示出图12的通信系统中的信号传送装置的平面图。
图14是示出图12的通信系统中的通信耦合器的透视图。
图15是用于描述图12的通信系统中的通信耦合器和信号传送装置之间的电磁场泄漏的横截面图。
图16A是与图12相对应的横截面图，其示出成为常规通信耦合器和信号传送装置的电磁场泄漏路径的位置的寄生电容。
图16B是图16A的示意性示图。
具体实施方式
(第一示例性实施例)
将参考图1至图5来详细描述本发明的第一示例性实施例。
图1示出包括通信耦合器21和信号传送装置22的通信系统，该通信耦合器21传送已从通信器械20输出的信号，该信号传送装置22通过以电磁场传播已从该通信耦合器21传送的信号来进行通信。图2和图3是示出通信系统中的通信耦合器21的部分的示图。
如图2和3所示，通信耦合器21具有圆盘形内导体24和外导体26，外导体26构成通过布置为以便覆盖内导体24来构成耦合器壳25。凸缘部27(延伸导体部)提供在外导体26的面向信号传送装置22的端部处，外导体26构成耦合器壳25。凸缘部27延伸以与(以下描述的)片式信号传送装置22平行。内导体24和构成耦合器壳25的外导体26经由同轴线缆28连接到通信器械20。
耦合器壳25具有形成为整体筒形的筒状部25A，和提供在圆筒状部25A的端部处的盖部25B，如图3所示。圆盘形内导体24布置在耦合器壳25的内部空间25C中。凸缘部27具有以帽檐的方式在外导体26的筒状部25A的下端部分和外侧位置处向外延伸的形状。将凸缘27添加到这种外导体26抑制了泄漏的电磁场。
通过从通信器械20输出的信号在内导体24和外导体26上施加电压，并且通过该电压在内导体24和外部25之间产生电磁场。这时，通过提供在前述外导体26处的前述凸缘部27增加通信耦合器21和信号传送装置22之间的电磁耦合，尤其是通信耦合器21的外导体26和信号传送装置22的(以下描述的)下部电极31之间的电磁耦合区域，使具有极少电磁场泄漏的通信成为可能。
信号传送装置22是具有网状形态的网状导体部30、下部电极31、第一电介质层32、和第二电介质层33的片式结构。下部电极31提供为与网状导体部30隔开。第一电介质层32提供在网状导体部30的上部。第二电介质层33提供在网状导体部30和下部电极31之间的夹层区域。
通信耦合器21的面向信号传送装置22的凸缘部27的长度设置为比构成信号传送装置22的网状导体部30的网的单个导体的宽度要长，以增加电磁场泄漏的抑制效果(以下描述)。
将描述通信耦合器21和信号传送装置22之间的电磁场泄漏。
如上所述，在使用安装在信号传送装置上的在图15中示出的常规通信耦合器2的情况下，电磁场通过在通信耦合器2的外导体12的下部和作为信号传送装置1的网式导体的网状导体部3之间的第一电介质层5来泄漏。当信号传送装置1中的网式网状导体部3的填充密度(网状导体占据的比例)小时，例如，在网状导体宽度为1mm，而网状导体间隔为7mm的情况下，抑制前述电磁场泄漏的方法包括增加通信耦合器2的外导体12的下部和信号传送装置1的下部电极4的电磁耦合。换言之，通过增加从外导体12的下部和下部电极4的上部生成的寄生电容，从通信耦合器2向信号传送装置1注入的电磁场的比例增加，并且通过第一电介质层泄漏到外部的量减少。
图16A和图16B中示出在信号传送装置1上安装常规的通信耦合器2的情况下的电磁场泄漏。
图4A示出本发明的第一示例性实施例的通信耦合器21安装在信号传送装置22上的实例。
图4B示出形成在具有通信耦合器21的附加凸缘部27的外导体26的下部(图4A中在点P1′和点P2′之间的导体部)和信号传送装置22的下部电极31(图4A中在点P3′和点P4′之间的导体部)之间的寄生电容。通过附加凸缘部27，在本发明的第一示例性实施例的通信系统中，与常规的通信系统相比，外导体26的面向信号传送装置22的下部区域变得更大，并且与位于其下的下部电极31相对的对向表面面积增加。因此，由于寄生电容增加(Cs1＜Cs2)，阻抗减少，并且到通信系统的外部的电磁场泄漏变得更少，另外在传送耦合器的内导体24和外导体26之间传播的电磁场容易地注入到信号传送装置22。
包括凸缘部27的外导体26的下部比网状导体的导体宽度越长，则获得的电磁场泄漏抑制效果越好。因此，在凸缘部27的长度是L1，并且构成网状导体部30的单个导体框的宽度为L2的情况下，优选地是设置凸缘部27的长度为L1＞L2。
将使用图5简单地描述制造通信耦合器21的方法。例如通过诸如浇铸的方法来制造通信耦合器21的内导体24和具有凸缘部27的外导体26。可想到的是使用同轴连接器用于连接通信耦合器21和同轴线缆28。同轴连接器29的外导体29A和通信耦合器21的外导体26，以及同轴连接器29的内导体29B和通信耦合器21的内导体24分别通过焊接连接。在内导体24的中心突起中事先形成允许将同轴连接器29的内导体29B按入其中的孔。如上所述，可以通过通用的构造方法来获得本发明的第一示例性实施例的通信耦合器21。
如上详述，根据在第一示例性实施例中示出的通信系统，延伸以与信号传送装置22平行的凸缘部27(延伸导体部)提供在通信耦合器21的外导体26的端部处。通过该凸缘部27增加通信耦合器21和信号传送装置22之间的电磁耦合，尤其是通信耦合器21的外导体26和信号传送装置22的下部电极31之间的电磁耦合，极少泄漏电磁场的高质量通信成为可能。
(第二示例性实施例)
接下来，将参考图6描述本发明的第二示例性实施例。
第二示例性实施例的通信系统与前面的第一示例性实施例的不同之处在于构成通信耦合器21的耦合器壳25的材料。换言之，在第一示例性实施例中，通信耦合器21的耦合器壳25由金属构成。相反，在第二示例性实施例中，第二示例性实施例的通信耦合器21通过以下方式来构成：用诸如树脂的非导体构成耦合器壳40，并将导体镀层41局部施加到该耦合器壳40。
例如通过注射模塑成分树脂来制造图6的耦合器壳40。随后，为了与通向通信器械20的同轴线缆28进行连接，将导体镀层41至少施加到与同轴线缆28的连接位置(通过附图标记41A来指示)、内导体24侧的对向表面(通过附图标记41B来指示)和包括凸缘部27的耦合器壳40的整个下端表面(通过附图标记41C来指示)。导体镀层41的厚度比在通信中使用的频率处的导体表皮(skin)厚度要厚。
通过构造具有由树脂组成的耦合器壳40的外导体，并以此方式将导体镀层41施加到耦合器壳40的必要部分，可以进一步防止过多的电磁场泄漏。
(第三示例性实施例)
接下来，将参考图7描述本发明的第三示例性实施例。
第三示例性实施例的通信系统与前面的第一示例性实施例的不同之处在于凸缘部27的构成，其在第一示例性实施例中被提供为延伸导体部。在第一示例性实施例中，如图1所示，将外导体26延伸到外侧的凸缘部27提供为在通信耦合器21的外导体26的底部处的延伸导体部。相反，在第三示例性实施例中，如图7所示，在具有以整体筒状形成的筒状部25A和提供在筒状部25A的上端部的盖部25B的耦合器壳25中，通过形成厚的筒状部25A的厚度(通过附图标记W指示)，筒状部25A的下端部的底部用作延伸导体部42。
在通过将导体镀层41施加到由前面的第二示例性实施例所示的树脂组成的耦合器壳40来构成厚度为W的筒状部25A和耦合器壳25的情况下，通过将导体镀层41的厚度(导体表皮厚度)设置为“筒状部25A的厚度W＞＞导体表皮厚度”，实现了极少泄漏电磁场的高质量通信。
以与第一示例性实施例相同的方式，这种延伸导体部42增加了通信耦合器21和信号传送装置22之间的电磁耦合，尤其是通信耦合器21的外导体26和信号传送装置22的下部电极31之间的电磁耦合区域，因此，极少泄漏电磁场的高质量通信成为可能，并且不同于第一示例性实施例的凸缘部27的外导体26，整个形状没有变得复杂，并且还获得了制造用在模塑中的模具变得容易的效果。对于第三示例性实施例中示出的通信耦合器21的制造方法，可以使用与第一示例性实施例相同的方法。
(第四示例性实施例)
接下来，将参考图8描述本发明的第四示例性实施例。
在此第四示例性实施例中，构成信号传送装置22的电介质层32和33的局部区域被用具有高介电常数的材料(通过附图标记33A指示)代替。
具体地，在通信耦合器21的形成凸缘部27的外导体26的下部和与之相对的信号传送装置22的下部电极31之间第一电介质层32和第二电介质层33，即由图8中示出的点P1’、点P2’、点P4’、点P3’所包围的区域，由具有比另外的区域(通过附图标记33B指示)的材料更高的介电常数的材料代替。从而，通过在容易发生电磁场泄漏的凸缘部27和下部电极31之间进一步增加寄生电容Cs2，可以有效地抑制电磁场泄漏。然而，通过采用第四示例性实施例中示出的构成，限制了通信耦合器21在信号传送装置22上的安装位置。
(第五示例性实施例)
接下来，将参考图9和图11B描述本发明的第五示例性实施例。
在前述的第一示例性实施例中，当凸缘部27的长度变得与通信中使用的频率的半波长相当时，电流出现在凸缘部27上，并且通过起天线的功能来触发电磁辐射。第五示例性实施例是用于阻止该辐射的结构。
换言之，在第五示例性实施例中，如图9所示，阻止电磁场在指定的频带中传播的EBG(Electromagnetic-Bandgap：电磁带隙)结构50形成在提供为延伸导电部的凸缘部27的上表面上。关于EBG结构，存在诸如2005年8月的IEEE Transactions On Microwave Theory AndTechniques，Vol.53，No.8，2495-2505页的“Electromagnetic-BandgapLayers for Broad-Band Suppression of TEM Modes in Power Planes”(下文中称为文献A)。
EBG结构50具有包括印刷电路板的作为板形导体片的上层导体层51和下层导体层52，如图10的截面图所示。同时，在EBG结构50中，包括在平面图中为方形的导电物体53A的导体图案(conductorpattern)53形成在导体层51和导体层52之间。如图11A和11B所示，通过以导体过孔(conductor via)54将导电物体53A和导体层52连接，并且以固定的周期和间隔二维地布置包括方形导电物体53A和导体过孔54的导体图案53的多个组件，来构成EBG导体50。
每个部分的尺寸记录在前述文献A的2499页上的表I和图8中(结构在文献1的图2中给出)。该EBG结构50安装在通信耦合器21的凸缘部27上，如图11A和11B所示。在安装过程中，构成EBG结构50的下层的导体层52和凸缘部27通过导电粘合剂等来电连接。在凸缘部27上安装EBG结构50的情况下，为了便于排布，通信耦合器21的外导体26和布置在其周边的凸缘部27优选地为方形而不是圆形，如图11B所示。
在前述第五示例性实施例中，以与第一示例性实施例相同的方式，通过布置在外导体26的边缘上的凸缘部27增加了通信耦合器21和信号传送装置22之间的电磁耦合，尤其是通信耦合器21的外导体26和信号传送装置22的下部电极31之间的电磁耦合。因此，极少泄漏电磁场的高质量通信成为可能。此外，通过凸缘部27上的EBG结构50，防止了凸缘部27起天线的作用而触发电磁辐射的现象，并且同时极少泄漏电磁场的高质量通信也成为可能。
以上，已参考附图详细地描述了本发明的示例性实施例，但是具体的构成不限于这些示例性实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下包括设计修改。
本申请基于并要求于2009年9月1日提交的日本专利申请No.2009-202114的优先权，该申请的公开通过其全文引用合并于此。
工业实用性
本发明可以应用于包括片式信号传送装置和通信耦合器的通信系统，该通信耦合器安装在该信号传送装置上，并向信号传送装置传送信号，并且尤其可应用于抑制通信耦合器的电磁场泄漏的泄漏电磁场抑制结构。
附图标记
20通信器械
21通信耦合器
22信号传送装置
24内导体
25耦合器壳
25A筒状部
25B盖部
26外导体
27凸缘部(延伸导体部)
30网状导体部
31下部电极
32第一电介质层
33第二电介质层
40耦合器壳
41导体镀层
42延伸导体部
50EBG结构
Claims (8)
1.一种通信系统，包括：
通信耦合器，所述通信耦合器传送从通信器械输出的信号；以及
信号传送装置，所述信号传送装置通过以电磁场传播从所述通信耦合器传送的信号来进行通信，所述通信耦合器包括：
耦合器壳；以及
延伸导体部，所述延伸导体部提供在所述耦合器壳的端部，所述端部面向所述信号传送装置，所述延伸导体部延伸以便与所述信号传送装置平行，并且所述延伸导体部增加了所述通信耦合器和所述信号传送装置之间的电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述延伸导体部是凸缘部，所述凸缘部提供为以便于沿径向从所述耦合器壳向外突出。
3.根据权利要求1所述的通信系统，
其中所述通信耦合器的所述耦合器壳包括具有整体筒形的筒状部、提供在所述筒状部的上端部的盖部，并且在所述耦合器壳的内部空间中布置内导体，并且
所述筒状部的厚度比构成所述筒状部的导体的表皮的厚度足够地更厚，以使所述筒状部的下端部的底部用作所述延伸导体部。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的通信系统，
其中所述信号传送装置为片形结构，并且包括：片结构，所述片结构具有网形的网状导体部；下部电极，所述下部电极布置为与所述网状导体部隔开；和电介质层，所述电介质层提供在所述网状导体部的上层和下层，并且
面向所述信号传送装置的所述延伸导体部的长度比构成所述信号传送装置的所述网状导体部的网的单个导体的宽度更长。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的通信系统，
其中所述传送耦合器的所述耦合器壳由诸如树脂的非导体构成；并且
通过将金属镀层施加到包括所述耦合器壳的面向所述信号传送装置的端部的表面，而形成所述延伸导体部。
6.根据权利要求5所述的通信系统，其中所述延伸导体部具有的厚度足够地大于所述金属镀层的表皮的厚度。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的通信系统，其中所述信号传送装置的所述电介质层在与所述延伸导体部对向布置的区域中被填充以具有比另外的区域更高的介电常数的材料。
8.根据权利要求2和权利要求4至7中任意一项所述的通信系统，其中EBG结构被提供在所述凸缘部上并且防止所述凸缘部通过起天线的作用触发电磁辐射的现象。
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