CN102782938A

CN102782938A - 高频耦合器

Info

Publication number: CN102782938A
Application number: CN2011800134354A
Authority: CN
Inventors: 臼井英之; 土桥大亮
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: Tyco Electronics Japan GK; TE Connectivity Corp
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: KR20130006601A; JP5634084B2; TWM408891U; JP2011188459A; CN102782938B; WO2011111578A1

Abstract

本发明涉及用于高频信号的通信的高频耦合器，提供谋求小型化、薄型化并进一步横向偏移更强的高频耦合器。具备电路基板和天线元件，该天线元件形成于该电路基板的表面或背面中的任一个面，其形状为在该面上描绘圆时的从该圆的内侧延伸至外侧的第1路径和从该圆的外侧延伸至内侧的第2路径交替地重复并沿着该圆环绕。

Description

高频耦合器

技术领域

本发明涉及用于高频信号的通信的高频耦合器。

背景技术

近年来，提出了以宽带无线技术作为基础的邻近无线转送技术，期待今后的普及。该邻近无线转送技术是经由使用感应电场的天线而非接触地进行通信的技术。该邻近无线转送技术是能够高速且在短时间内转送大容量数据的技术，适于例如音乐数据、动画数据等大容量数据的转送。另外，该邻近无线转送技术假设通信距离为几cm以内，具有通信时的数据泄漏的可能性低的优点。

作为实现这样的邻近无线转送技术的手段，例如，提出了由线状导体构成耦合用的电极并且折叠成线圈状的构造的高频耦合器（专利文献1）。

另外，还提出了将高频耦合器形成于基板上的构造（专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－100111号公报

专利文献2：日本特开2008－271606号公报。

发明内容

发明要解决的课题

假设该高频耦合器搭载于例如便携电话机等小型设备，小型化、薄型化的要求强烈。

然而，在将专利文献1所公开的线状导体折叠成线圈状的构造的高频耦合器的情况下，虽然折叠成线圈状，但需要线圈的尺寸的量的高度。因此，难以小型化、薄型化到对于便携电话机那样的小型设备搭载而言充分的水平。

另外，高频耦合器所要求的另一点是提高发送侧的高频耦合器和接收侧的高频耦合器的横向偏移的容许度。在使发送侧和接收侧的两个高频耦合器互相正确地正对时，能得到充分的耦合强度而进行其间的通信。即使在该情况下，在使那两个高频耦合器相对横向偏离时，如果耦合强度急剧变弱，则也会难以使用。

因此，在使两个高频耦合器相对横向偏离时，得到充分的耦合强度的横向距离成为问题。

专利文献2所公开的高频耦合器形成于基板上，与专利文献1所公开的高频耦合器相比，在小型化这点优异，但考虑到如后述的比较例所示地对横向偏移的容许度变低。

本发明的目的在于，提供谋求小型化、薄型化并横向偏移更强的高频耦合器。

用于解决课题的方案

达成上述目的的本发明的高频耦合器的特征在于，具备：电路基板；以及天线元件，其形成于该电路基板的表面或背面中的任一个面，形状为在该面上描绘圆时的从该圆的内侧延伸至外侧的第1路径和从该圆的外侧延伸至内侧的第2路径交替地重复并沿着该圆环绕。

在此，在本发明的高频耦合器中，构成上述天线元件的第1路径及第2路径也可以全都是直线地延伸的路径，互相邻接的第1路径和第2路径在互相之间构成角并互相相接而交替地重复。

而且，本发明的高频耦合器的优选方式还有，具有形成于上述电路基板的表面或背面上的环绕上述天线元件的第2天线元件。

另外，本发明的高频耦合器也可以在上述电路基板的表面具有环绕前述天线元件的环状天线元件。

发明的效果

依据本发明，考虑使具有相同形状的天线元件的发送用高频耦合器和接收用高频耦合器互相叠合并横向偏离。依据本发明，即使在这样横向偏离时，也在发送用和接收用形成互相平行地邻近的线段对，因此，即使存在着横向偏移，也保持强的耦合强度。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的高频耦合器的表面（A）及背面（B）的图。

图2是示出分别形成有天线元件的发送用和接收用的2块电路基板重叠的状态（A）和横向偏离的状态（B）的图。

图3是示出使圆形的天线元件横向偏离的状态的图。

图4是示出使星形的天线元件横向偏离的状态的图。

图5是示出向横向的偏离量和耦合强度的关系的图。

图6是示出图1所示的实施方式的各种变形例的图。

图7是示出天线元件的变形例的图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。

图1是示出本发明的一个实施方式的高频耦合器的表面（A）及背面（B）的图。

如图1（A）所示，该高频耦合器10具有电路基板20、形成于该电路基板20的表面的星形天线元件30以及以环绕星形天线元件30的方式形成于该电路基板20的表面的环状天线元件40。而且，如图1（B）所示，在电路基板20的背面，在其中央部分宽广地形成有接地面33，在切除该接地面33而成的开口内形成有星型天线元件30用的供电部34。形成于电路基板20的表面的星形天线元件30的一端经由通孔38与形成于电路基板20的背面的供电部34连接。另外，星型天线元件30的另一端经由通孔39与电路基板20的背面的接地面33连接。

另外，在该电路基板20的背面，形成有环状天线元件40用的两个供电部41。形成于电路基板20的表面的环状天线元件40的两端分别经由通孔49与电路基板20的背面的两个供电部41连接。

星形天线元件30具有在电路基板20的表面描绘圆37时的从该圆37的内侧延伸至外侧的第1路径31和从该圆37的外侧延伸至内侧的第2路径32交替地重复并且沿着该圆37环绕的形状。如图1所示，该天线元件30是宽度为约10mm左右的大小的天线元件，能够以4~5GHz频带的波长进行高速通信。

另外，在该图1所示的天线元件30的情况下，第1路径31和第2路径32任一个都是直线地延伸的路径，互相邻接的第1路径31和第2路径32互相之间构成角并互相相接而交替地重复。

另外，如前所述，环状天线元件40以环绕星形天线元件30的方式形成于电路基板20的表面。该环状天线元件的两端经由一对通孔49与形成在电路基板20的背面的两个供电部41连接。

该环状天线元件40用作所谓的RFID的无线天线。

图2是示出分别形成有天线元件的发送用和接收用的两块电路基板重叠的状态（A）和横向偏离的状态（B）的图。

在此，准备作为发送用和接收用的两个图1所示的星形天线元件30，如图2（A）至图2（B）所示，对相对横向偏离的情况进行考察。在此，发送用和接收用的两个天线元件彼此的间隔是1mm。

图3是示出使圆形天线元件横向偏离的状态的图。该圆形天线元件是与本发明的实施方式对比的比较例的天线元件。

发送用的天线元件和接收用的天线元件的耦合强度粗略地由互相邻近并互相平行地延伸的线段对的长度和其邻近的程度决定。

如图3（A）那样，在发送用和接收用的两个天线元件50A、50B稍微偏移时，在该图3（A）的上下部分，在发送用天线元件50A和接收用天线元件50B之间，存在有互相邻近的平行的线段对。然而，如果如图3（B）那样地大幅偏移，则互相平行的部分会互相远离，只能得到弱的耦合强度。

图4是示出使星形天线元件横向偏离的状态的图。

如图4（A）那样，在发送用和接收用的两个天线元件60A、60B稍微偏移时，在发送用天线元件60A和接收用天线元件60B之间，遍及大致整周地存在有互相邻近的互相平行的线段。另外，即使如图4（B）那样大幅偏移，如图4（B）中虚线所包围的部分那样，也存在有互相邻近且互相平行的线段对。所以，即使如图4（B）那样横向大幅偏移，也能得到强的耦合强度。

图5是示出图1所示的星形天线元件（实施例）和能够在与其相同的波长区域中进行收发的圆形天线元件（比较例）中的向横向的偏离量和耦合强度的关系的图。

“实施例”是图1所示的形状的星形，具有10mm左右的宽度尺寸并以收发4~5GHz频带的电波的方式决定长度的天线元件。另外，“比较例”是圆形平板状的天线元件，与“实施例”同样地以收发4~5GHz频带的电波的方式决定长度。

而且，在“实施例”和“比较例”的任一种情况下，发送用天线元件和接收用天线元件之间的相对方向的间隔都是1mm（参照图2）。

图5的横轴示出相对偏离距离[mm]，纵轴示出耦合强度[dB]。耦合强度[dB]以分贝（dB）表示相对于接通到发送用天线元件的功率的传递至接收用天线元件的功率。

在此，绘制将4~5GHz的频带进一步分割成多个频带时的各频带的每个的耦合强度中的、各偏离距离的峰值的频带的耦合强度。

在图5中虚线所示的比较例的情况下，在约10mm以上的偏离距离耦合强度大幅下降，相对于此，在实施例的情况下，未看到比较例那样的耦合强度的急剧下降。即，在实施例的情况下，即使相对于发送用天线元件将接收用天线元件配置于相当大偏移的位置，也能在其间进行通信，实用性优异。

图6是示出图1所示的实施方式的各种变形例的图。

图6（A）所示的高频耦合器10A是将星形天线元件30A、接地面33A、供电部34A的任一个形成于电路基板20A的同一表面的示例。

这样，本发明的高频耦合器也能够将全部单元仅形成于电路基板的一面。

另外，图6（B）所示的高频耦合器10B是与图6（A）同样地将星形天线元件30B、接地面33B及供电部34B的全部单元形成于电路基板20B的同一面的示例。但是，在接地面33B形成有开口331B，天线元件30B配置于该开口331B内。

而且，图6（C）所示的高频耦合器10C与图6（A）、（B）同样地将星形天线元件30C、接地面33C及供电部34C形成于电路基板20C的同一面。而且，该图6（C）所示的高频耦合器10C，与图6（B）同样地，接地面33C以包围天线元件30C的方式扩展。但是，在图6（B）中，包围天线元件30B的开口331B是一部分为直线的圆弧形状，在图6（C）中，包围天线元件30C的开口331C是矩形，这点不同。

如图1及图6（A）~（C）所示，天线元件和接地面的配置能够具有各种方式。

图7是示出天线元件的变形例的图。

在图1所示的天线元件30的情况下，第1路径31和第2路径32在圆37的外侧并且在内侧都在其间构成角并直接相接而交替地重复并且沿着圆37环绕。

相对于此，在图7所示的天线元件30D的情况下，第1路径31D和第2路径32D在圆37D的内侧构成角而直接相接，但在圆37D的外侧，第1路径31D和第2路径32D不直接地相接。这些第1路径31D和第2路径32D经由与圆37D平行地延伸的线段35D连接。或者，第1路径31D和第2路径32D也可以代替线段35D而经由曲线连接。经由线段或曲线连接也可以代替圆37D的外侧而是圆37D的内侧，或者也可以是圆37D的外侧及内侧两者。

在本发明中，第1路径和第2路径不一定必须这样直接连接。

另外，在本实施方式中，星形天线元件形成于电路基板的表面，但也可以形成于电路基板的背面。

附图标记说明

10、10A、10B、10C 高频耦合器

20、20A、20B、20C 电路基板

30、30A、30B、30C、30D、50A、50B、60A、60B 天线元件

31、31D 第1路径

32、32D 第2路径

33、33A、33B、33C 接地面

34、34A、34B、34C、41 供电部

35D 线段

37、37D 圆

38、39、49 通孔

40 环状天线元件

331B、331C 开口。

Claims

1. 一种高频耦合器，其特征在于，具备：

电路基板；以及

天线元件，其形成于所述电路基板的表面或背面中的任一个面、形状为在该面上描绘圆时的从该圆的内侧延伸至外侧的第1路径和从该圆的外侧延伸至内侧的第2路径交替地重复并沿着该圆环绕。

2. 如权利要求1所述的高频耦合器，其特征在于，

所述第1路径及所述第2路径的任一个是直线地延伸的路径，互相邻接的第1路径和第2路径在互相之间构成角并互相相接而交替地重复。

3. 如权利要求1或2所述的高频耦合器，其特征在于，

在所述电路基板的表面，具有环绕所述天线元件的环状天线元件。