TW201306508A - 通訊裝置與通訊系統 - Google Patents

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Abstract

提供一種通訊裝置，包括磁薄片，包括開口、非接觸電源供應線圈，設置在該磁薄片上、高頻耦合器，包括耦合電極、接地、以及組態成增加流入該耦合電極中之電流量的共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上、以及通訊電路單元，處理傳輸至該耦合電極及接收來自其的高頻訊號。

Description

通訊裝置與通訊系統
本技術相關於藉由使用弱UWB訊號的鄰近無線傳輸實施通訊的通訊裝置及通訊系統，且更明確地說，相關於藉由與藉由電磁感應、或磁場共振等的非接觸式電源供應組合之鄰近無線傳輸實施通訊的通訊裝置與通訊系統。
可應用至高速通訊之非接觸式通訊技術的範例包括鄰近無線傳輸技術「TransferJet」(註冊商標)(例如，參見(在2011年6月23日)www.transferjet.org/ja/index.html)。鄰近無線傳輸技術基本上使用藉由感應電場的耦合行為傳輸訊號的方案。使用鄰近無線傳輸技術的通訊裝置包括處理高頻訊號的通訊電路單元、設置成以給定高度與接地分離的耦合電極、以及將該高頻訊號有效率地供應至該耦合電極的共振單元。在本說明書中，將該耦合電極或包括耦合電極及共振單元的單元稱為「高頻耦合器」或「耦合器」。
作為鄰近無線傳輸技術的特徵之一，使用弱極寬頻(UWB)訊號實現約100Mbps的高速資料傳輸。另外，作為鄰近無線傳輸技術的另一特徵，傳輸功率甚低。因此，因為電場強度(無線電波強度)在離無線裝備3公尺遠的位置等於或少於預定等級，亦即，無線電訊號中的電場強度在位於無線裝備附近的另一無線系統中弱至雜訊等級程度 ，使用者可使用弱無線電訊號而無需取得許可證(例如，參見日本無線電法規實施細則(1950年的無線電管理委員會章程第14條)項目6.1.1)。
例如，已提議在其中耦合電極及包括作為共振單元使用之短截線的接地係以金屬板形成且其實施鄰近無線傳輸的通訊裝置(例如，參見日本未審查專利申請案公開第2008-154267號，圖4)。另外，已提議在其中耦合電極係以條形導體形成且該金屬之體積減少的電場耦合器，以及通訊裝置(例如，日本專利序號第4650536號，圖5)。
已提議一種複合通訊裝置，其中鄰近無線傳輸技術與電磁感應型非接觸式通訊結合，諸如，其係代表性範例的近場通訊(NFC)(例如，日本未審查專利申請案公告第2010-213197號)。在該複合通訊裝置中，將高頻耦合器的耦合電極形成在用於電磁感應型非接觸式通訊之天線線圈的附近。經由電磁感應型非接觸式通訊實施與資料傳輸關聯的驗證或帳單處理，並經由鄰近無線傳輸傳輸大容量資料，使得該通訊處理可藉由使用者的單一操作並以在某種意義上以與相關技術之驗證及帳單處理的時間相同的存取時間完成。
另外，以非接觸方式供應電力而非資料的非接觸式電源供應已為人所知。通常，將線圈設置在各電源接收裝置及電源供應裝置中，並藉由電磁感應、或磁場共振等實施非接觸式電源供應。在此種非接觸式電源供應中，通過線圈的磁通與裝置內側的金屬互連，諸如，板，並可能引發 藉由由電磁感應發生之渦流在通訊裝置中產生熱的問題。因此，已使用藉由磁薄片阻擋磁通，以防止由電磁感應所導致之渦流發生的方法(例如，參見國際公報序號第WO2007/080820號)。
圖9A係描繪當從上表面觀看時，設置在磁薄片上之(用於電源供應或電源接收的)線圈之組態的圖。圖9B係描繪圖9A所示之非接觸式電源供應單元的橫剖面組態的圖。雖然未描繪於該圖式中，裝置內側的金屬，諸如板，係位於該磁薄片下。因為由線圈產生的磁通為該磁薄片所阻擋，磁通未到達裝置內側的金屬，諸如板。因此，不會由於裝置內側的渦流而產生熱。
在下文中，將研究在其中鄰近無線傳輸不與電磁感應型非接觸式通訊而與藉由電磁感應實現之非接觸式電源供應組合的複合通訊裝置。因為該複合通訊裝置可實施電源供應及高速資料傳輸而無需使用纜線，改善使用者的方便性。
高頻耦合器的耦合電極係由金屬形成。因此，當將高頻耦合器設置在用於電源供應或電源接收的線圈附近時，通過線圈的磁通與該金屬部位互連，諸如，接地，且因此由於電磁感應發生的渦流導致熱產生。另外，當將高頻耦合器設置在磁薄片下以阻擋磁通時，鄰近無線傳輸的高頻波訊號也受阻擋，從而使通訊效能衰退。因此，耦合電極及非接觸式電源供應線圈的部署係技術課題。
當將耦合電極設置成接近非接觸式電源供應線圈時， 有資料傳輸及非接觸式電源供應之碰觸點變得卓越的優點。圖10A係描繪當從上表面觀看時，設置在線圈的中心部附近之(用於電源供應或電源接收的)高頻耦合器的圖。圖10B係描繪高頻耦合器及線圈之橫剖面組態的圖。在該描繪範例中，將高頻耦合器與線圈設置在磁薄片上。雖然未描繪於該圖式中，裝置內側的金屬，諸如板，係位於該磁薄片下。因為由線圈產生的磁通為該磁薄片所阻擋，磁通未到達磁薄片下方的裝置內側。然而，因為通過線圈的磁通與高頻耦合器中的金屬部位，諸如接地，互連，明顯地，渦流由於電磁感應而產生並因此產生熱。
另一方面，可考慮將高頻耦合器設置成與用於電源供應或電源接收的線圈分離，以避免來自用於電源供應或電源接收的線圈之磁通的影響。圖11A係描繪在通訊裝置中將(用於電源供應或電源接收之)線圈及高頻耦合器形成為彼此分離的圖。在此情形中，為藉由使用者的單一操作同時實施電源供應及高速資料傳輸，必需將傳輸器及接收器設計及製造成使得非接觸式電源供應單元及高頻耦合器之間的間隙對齊。因此，非接觸式電源供應單元及高頻耦合器可能不會同時面對另一者。另外，關於傳輸器及接收器的碰觸點，必需將非接觸式電源供應單元及高頻耦合器設置成面對另一者，且因此使用者的操作有些麻煩。圖11B係描繪非接觸式電源供應單元及高頻耦合器在傳輸器及接收器之間同時面對另一者，以同時實施電源供應及資料傳輸的圖。
圖12係描繪因為非接觸式電源供應單元及高頻耦合器之間的間隙未在傳輸器及接收器之間對齊，非接觸式電源供應單元及高頻耦合器未在傳輸器及接收器之間同時面對另一者的範例的圖。當非接觸式電源供應單元及高頻耦合器之間的間隙未對齊時，碰觸點在電源供應時及資料傳輸時未彼此重合。亦即，當傳輸器及接收器彼此相鄰，非接觸式電源供應單元及高頻耦合器可能不會同時面對另一者，且因此電源供應及高速資料傳輸可能不會經由使用者的單一操作同時實施。例如，使用者必需實施判定用於通訊之位置的操作以實施資料傳輸，然後將位置改變至用於電源供應之最佳位置以實施電源供應。
可取地提供與使用電磁感應之非接觸式電源供應及使用鄰近無線傳輸的通訊組合，能同時實施電源供應及高速資料傳輸而不使用纜線的優秀通訊裝置及通訊系統。
本技術已有鑑於上述情況而產生，且其第一實施樣態提供一種通訊裝置，包括磁薄片，包括開口、非接觸電源供應線圈，設置在該磁薄片上、高頻耦合器，包括耦合電極、接地、以及組態成增加流入該耦合電極中之電流量的共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上、以及通訊電路單元，處理傳輸至該耦合電極及接收來自其的高頻訊號。
本技術的第二實施樣態提供根據第一實施樣態的通訊 裝置，其中形成藉由線段組態的小偶極，該線段連接累積在該耦合電極中之電荷中心及累積在該接地中的影像電荷中心，並將該高頻訊號轉移至通訊對象，該通訊對象設置成面對該通訊裝置使得形成在該通訊對象及該小偶極方向之間的角度θ約為0度。
本技術的第三實施樣態提供根據第一實施樣態的通訊裝置，其中該磁薄片包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的該開口，將該耦合電極設置在該非接觸式電源供應線圈內側並經由該開口出現在該磁薄片上，且將該接地及該共振單元隱藏在該磁薄片下。
本技術的第四實施樣態提供根據第一實施樣態的通訊裝置，其中該高頻耦合器包括板、形成在該板上之導體型樣中的該接地、以距該接地之預定高度保持在該板上的該耦合電極、以及設置在該板上的該共振單元，該磁薄片包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的該開口，將該耦合電極設置在該非接觸式電源供應線圈內側並經由該開口出現在該磁薄片上，且將包括該接地及該共振單元的該板隱藏在該磁薄片下。
本技術的第五實施樣態提供根據第一實施樣態的通訊裝置，其中該耦合電極係由具有帶形形狀以減少體積的導體形成。
本技術的第六實施樣態提供根據第三實施樣態的通訊裝置，另外包括：連接器，組態成載置將該耦合電極連接至該通訊電路單元的訊號線纜線。
本技術的第七實施樣態提供根據第六實施樣態的通訊裝置，其中將該連接器設置在該非接觸式電源供應線圈內側並連同該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上，且載置在該連接器上的該訊號線纜線橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面以連接至該通訊電路單元。
本技術的第八實施樣態提供根據第六實施樣態的通訊裝置，其中將該連接器設置在該非接觸式電源供應線圈外側，並將載置在該連接器上的該訊號線纜線連接至該通訊電路單元而不橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面。
本技術的第九實施樣態提供根據第六實施樣態的通訊裝置，其中將該連接器設置在該磁薄片下，並將載置在該連接器上的該訊號線纜線連接至該通訊電路單元而不橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面。
本技術的第十實施樣態提供根據第四實施樣態的通訊裝置，其中將該通訊電路單元載置在該板上，並經由形成在該板內側之層中的帶狀線形成的訊號傳輸線連接至該耦合電極。
本技術的第十一實施樣態提供根據第四實施樣態的通訊裝置，其中將該通訊電路單元載置在該板上，並經由以形成在該板之表面中的微帶狀線形成的訊號傳輸線連接至該耦合電極。
本技術的第十二實施樣態提供設有複數個通訊裝置的通訊系統，該等通訊裝置各者包含：非接觸式電源供應線圈、磁薄片，設置在該非接觸式電源供應線圈下並包括在 該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的開口；及高頻耦合器，組態成包括耦合電極、接地、以及共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上。
此處，「系統」係指複數個裝置的邏輯集合(或實施特定功能的功能模組)，與該等裝置或該等功能模組是否設置在單一外殼中無關。
根據上述之本技術的實施例，可能提供與使用電磁感應之非接觸式電源供應及使用鄰近無線傳輸的通訊組合，能同時實施電源供應及高速資料傳輸而不使用纜線的優秀通訊裝置及通訊系統。
根據上述之本技術的實施例，將耦合電極及電源供應線圈設置成使得耦合電極及電源供應線圈的中心在組合非接觸式電源供應及鄰近無線傳輸的複合通訊裝置中幾乎相同。因此，碰觸點在電源供應時及資料傳輸時彼此重合。因此，當具有相同之耦合電極及電源接收線圈的部署的相對通訊裝置彼此相鄰以同時實施電源供應及高速資料傳輸時，該等通訊裝置之間的配置自由度改善。
根據上述之本技術的實施例，耦合電極及用於電源供應或電源接收之線圈的中心在通訊裝置中幾乎相同。因此，因為非接觸式電源供應單元可與高頻耦合器積體，使得該通訊裝置小型化、改善裝備資訊裝置的效率(空間效率)。
本技術之實施例的其他特性及優點將從下文描述之實施例的詳細描述及隨附圖式變得明顯。
在下文中，將參考該等隨附圖式詳細地描述本揭示發明之較佳實施例。須注意，在此說明書及該等隨附圖式中，使用相同參考數字標示具有實質相同功能及結構的結構元件，並省略此等結構元件的重複解釋。
與使用電磁感應的非接觸式電源供應及使用鄰近無線傳輸的通訊組合之複合通訊裝置能同時實施電源供應及高速資料傳輸而不使用纜線。該非接觸式電源供應在技術上已為熟悉此技術的人士所熟知(例如，見國際公報序號第WO2007/080820號)。將描述鄰近無線傳輸技術的原理。
在鄰近無線傳輸中，將圖13所示之高頻耦合器使用為天線元件。高頻耦合器1300包括板形耦合電極1301及包括串聯電感器1302及並聯電感器1303的共振單元。經由高頻訊號傳輸線1305將高頻耦合器1300連接通訊電路單元1306。
高頻通訊訊號流入耦合電極1301，且因此將電荷累積在耦合電荷1301中。此時，經由傳輸線流入耦合電極1301的電流藉由包括串聯電感器1302及並聯電感器1303之共振器的共振行為放大，且因此可累積較大的電荷。另外，當電荷Q可能儲存在耦合電荷1301中時，影像電荷-Q可能儲存在接地1304中。
此處，當點電荷Q存在於平面導體外側時，影像電荷-Q(其係以其取代表面電荷散佈的虛擬電荷)存在於該 平面導體內側，其在，例如，由Tadashi Mizoguchi所著之「電磁學」(由Shokabo Pub.Co.,Ltd出版，第94至57頁)中描述並為熟悉本技術的人士所知。在圖13中，接地1304對應於平面導體且累積在耦合電荷1301中的電荷對應於存在於平面導體外側的點電荷Q。理論上，該平面導體係無限大的。然而，實際上，雖然該平面不係無限大，點電荷Q與導體表面的終端之間的距離可能充份地大於點電荷Q與導體表面之間的(最短)距離。
由於點電荷Q及影像電荷-Q的累積，藉由將累積在耦合電荷1301中的電荷Q之中心連接至累積在接地1304中之影像電荷-Q的中心之線段形成小偶極(更精確地說，電荷Q及影像電荷-Q具有體積並將該小偶極形成為連接電荷Q及影像電荷-Q的中心)。此處「小偶極」意指「電偶極之電荷間的距離非常短」。例如，「小偶極」係在，例如，Yasuto Mushiake所著之「天線與無線電波傳播」(由Corona Pub.Co.,Ltd出版，第16至18頁)中描述。另外，該小偶極產生電場的橫波成份Eθ、電場的縱波成份ER、以及該小偶極之旋轉的磁場HΦ。
圖14係描繪藉由小偶極產生之電場的圖。如圖14所示，電場的橫波成份Eθ在垂直於傳播方向的方向上振盪，且電場的縱波成份ER在平行於傳播方向的方向上振盪。磁場HΦ係在小偶極的旋轉中產生(未圖示)。藉由下列方程式(1)至方程式(3)表示由該小偶極產生的電磁場。在方程式中，與距離R之立方成反比例的成份係靜電磁 場，與距離R之平方成反比例的成份係感應電磁場，且與距離R成反比例的成份係輻射電磁場。因為感應電磁場隨距離可觀地遞減，感應電磁場對應於「近場」。另一方面，因為輻射電磁場隨距離輕微地遞減，輻射電磁場對應於「遠場」。
在上文的方程式(1)至方程式(3)中，將小偶極的力矩p及距離R分別界定在下列方程式(4)及方程式(5)中。
p=Ql ………(4)
為抑制至周邊系統的干涉波，考慮使用不包括輻射電磁場之成份的縱波成份ER，而抑制包括輻射電磁場之成份的橫波成份Eθ為佳。此係因為電場的橫波成份Eθ包括對應於遠場的輻射電磁場，但縱波成份ER不包括輻射電磁場，如從上述之方程式(1)及方程式(2)所理解的。
從上述方程式(2)，可理解當與小偶極之方向形成的角度θ等於0度時，縱波成份ER為最大。因此，為有效率地使用縱波成份ER實施鄰近無線傳輸，將通訊對象的高頻耦合器設置成面對通訊裝置，使得形成在通訊對象與小偶極的方向之間的角度θ幾乎變為0度並可能傳輸高頻電場訊號為佳。另外，當包括串聯電感器1302及並聯電感器1303的共振單元增加流入耦合電極1301中之高頻訊號的電流量時，可累積更大的電荷Q。結果，因為藉由累積在耦合電極1301中的電荷Q及累積在接地1304中的影像電荷-Q而形成之小偶極的力矩p可更大，形成自縱波成份ER的高頻電場訊號可有效率地在傳播方向上傳輸，其中與小偶極之方向形成的角度θ幾乎變為0度。
其次，將描述複合通訊裝置的組態，其中將使用電磁感應的非接觸式電源供應與使用鄰近無線傳輸的通訊組合。
圖1A係描繪當從上表面觀看時，根據本技術之實施例的複合通訊裝置之傳輸及接收單元的組態之圖。圖1B係描繪傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖。
顯示於圖1A及1B中的傳輸及接收單元與顯示於圖10A及10B中之傳輸及接收單元的相同處為該傳輸及接收單元包括高頻耦合器11、非接觸式電源供應(電源供應或電源接收)線圈12、以及磁薄片13，並將高頻耦合器11設置在線圈12之中心部位的附近。雖然未描繪於該等圖式中，通訊裝置內側的金屬，諸如板，係位於磁薄片13下。
將高頻耦合器11設置在線圈12之中心部位的附近。然而，高頻耦合器11的組態與顯示於圖10A及10B中之組態的不同在於將開口13A形成在磁薄片13對應於線圈12之中心部位的部位中，並經由開口13A將包括高頻耦合器11中的耦合電極之間隔器11A的一部位曝露至外側(傳輸及接收表面)。為將訊號線纜線16載置在高頻耦合器11上，連接器15也經由線圈12內側的開口13A曝露。連接至連接器15的訊號線纜線16在圖式中橫跨線圈12的上表面，並將訊號線纜線16的另一終端連接至處理傳輸至高頻耦合器11及自其接收之高頻訊號的通訊電路單元(未圖示)。
在圖1A及1B所示的組態中，高頻耦合器11從形成在磁薄片13中的開口13A曝露至傳輸及接收表面。因此，電場耦合可在鄰近無線傳輸時在設置成彼此面對之傳輸器及接收器的高頻耦合器11之間實現。
在圖1A及1B所示的組態中，將高頻耦合器11載置於其上之板14的大部分保持成隱藏在磁薄片13下。因此，即使當磁通在非接觸式電源供應時從線圈12產生時，磁通為磁薄片13所阻擋。因此，磁通不會從高頻耦合器11之接地或共振單元(彼等二者均未圖示)到達板14的大部分金屬部位，且因此不會由於渦流而產生熱。
如參考圖13於上文描述的，高頻耦合器11包括耦合電極、組態成增加流入耦合電極的電流之量的共振單元、以及接地。圖1A及1B顯示的高頻耦合器11具有耦合電 極係藉由以預定高度距該接地的絕緣體(介電體)形成之間隔器11A保持的結構，例如，如日本未審查專利申請案公告第2008-154267號之圖4所示。將接地形成在形成於板14中的導電型樣中。另外，共振單元可能係形成在板14中之導電型樣中的短截線。
此處，耦合電極係以帶形形狀在體積上減少的導體形成並埋在以絕緣體形成的間隔器11A內側為佳。該導體以帶形形狀形成，使得可將金屬部位的體積同樣地減少至得到耦合電極之操作為佳，且因此耦合電極在非接觸式電源供應時幾乎不接收到由於產生自線圈12的磁通所導致之渦流的影響。
例如，已指定給申請人的日本未審查專利申請案公告第2009-10111號揭示耦合電極係以線形導體形成並以線圈形狀折疊以可觀地減少耦合電極之尺寸的組態。另外，日本專利序號第4650536號揭示以帶形形狀在體積上減少之導體形成的耦合電極。
圖2係描繪以條形導體形成之耦合電極100的透視圖。圖3A係描繪以帶形形狀導體形成之耦合電極100的頂視圖(描繪從x軸之正方向上觀看耦合電極的圖)。圖3B係描繪以帶形形狀導體形成之耦合電極100的前視圖(描繪從z軸之正方向上觀看耦合電極的圖)。圖3C係描繪以條形導體形成之耦合電極100的側視圖。圖4係描繪以條形導體形成之擴展耦合電極100的圖。將顯示在該等圖式中的耦合電極100假設成埋在以絕緣體形成的間隔 器11A內側。
耦合電極100包括連接至共振單元(未圖示)的終端A、短路終端B、第一帶形形狀線圈110、第二帶形形狀線圈120、以及連接部130。將第一帶形形狀線圈110及第二帶形形狀線圈120設置成使得線圈軸AX1及AX2彼此平行。連接部130將第一帶形形狀線圈110的一終端連接至第二帶形形狀線圈120的一終端。因此，在帶形線圈100的形成平面(yz平面)上，帶形線圈100的中心部位O為第一帶形形狀線圈110、第二帶形形狀線圈120、以及連接部130所圍繞。
第一帶形形狀線圈110、第二帶形形狀線圈120、以及連接部130具有相同的預定寬度，除了部分折疊部位等以外。該寬度係基於耦合電極100的強度、或電阻值等設定。第一帶形形狀線圈110、第二帶形形狀線圈120、以及連接部130具有相關於高頻訊號的頻率之一半波長的電性長度。因為第一帶形形狀線圈110、第二帶形形狀線圈120、以及連接部130具有此種電性長度，當高頻訊號經由共振單元輸入至耦合電極100時，高頻訊號在帶形線圈100中共振。結果，交替磁通在第一帶形形狀線圈110及第二帶形形狀線圈120中產生。在耦合方向(x-軸方向)上振盪之縱波的電場藉由交替磁通在帶形線圈100的中心部位O產生。
第一帶形形狀線圈110及第二帶形形狀線圈120的卷繞方向以連接部130介於其間的方式彼此相反。耦合電極 100具有相關於高頻訊號之一半波長的電性長度。耦合電極100的旋轉方向在四分之一波長的位置(中間位置)反轉。亦即，將第一帶形形狀線圈110的卷繞方向設定成當直流電從終端A流至終端B時在線圈軸AX1之正方向上產生磁通的方向。另一方面，因為第二帶形形狀線圈120的卷繞方向係相反的，將第二帶形形狀線圈120的卷繞方向設定成在線圈AX2之正方向上產生磁通的方向。另外，當將高頻訊號輸入並在帶形線圈100中共振時，將產生在第一帶形形狀線圈110及第二帶形形狀線圈120中之磁通的一者反轉並圍繞中心部位O。結果，耦合電極100可將在中心部位O產生之縱波的電場強化。
第一帶形形狀線圈110及第二帶形形狀線圈120分別具有曲折的帶形形狀線路徑112A及122A。將第一帶形形狀線圈110形成為使得帶形形狀線路徑112A在耦合方向(x軸)的正或負方向上在藉由圖4中之虛線指示的位置折疊。將第二帶形形狀線圈120形成為使得帶形形狀線路徑122A在耦合方向(x軸)的正或負方向上在藉由圖4中之虛線指示的位置折疊。
將第一帶形形狀線圈110形成為使得內上昇部111、外折疊部112、外上昇部113、以及內折疊部114重複地形成並將線圈軸AX1使用為中心。將第一帶形形狀線圈120形成為使得外上昇部121、外折疊部122、內上昇部123、以及內折疊部124重複地形成並將線圈軸AX2使用為中心。如圖2及3A所示，將第二帶形形狀線圈120形 成為使得線圈表面的單元重複。如第一帶形形狀線圈110中，在第二帶形形狀線圈120之側上將第一帶形形狀線圈110連接至第二帶形形狀線圈120之連接部130的一部分也形成第二帶形形狀線圈120之一線圈表面的一部分。
如上文所述，如圖2至4，將以帶形形狀導體形成的耦合電極100埋在以絕緣體形成的間隔器內側，以形成立體的高頻耦合器11，如圖1A及1B所示。因為將薄帶形形狀的耦合電極100埋在絕緣體內側，機械強度強化並可將耦合電極100保持在預定高度。另外，因為間隔器可藉由將諸如接地之導電型樣及共振型樣形成於其中的板14上的回流焊接載置，高頻耦合器11可輕易地製造。
將再度參考圖1A及1B描述複合通訊裝置之傳輸及接收單元的組態。
在線圈12中，線圈的Q值可藉由導體的分段放大導體的表面面積而改善。另外，為抑制溫度的增加，線圈12可能藉由卷繞鉸合線形成。
如上文所述，在非接觸式電源供應時將磁薄片13使用為阻擋從線圈12產生的磁通。因此，磁通不會從高頻耦合器11之接地(未圖示)到達以磁薄片13覆蓋之板14的大部分金屬部位，並可防止磁能在金屬中消耗。另外，磁薄片13作為磁軛(其係放大磁鐵吸收力的軟鐵板)使用並也用於放大磁性。
在將高頻耦合器與(用於電源供應及電源接收之)線圈設置在磁薄片上的組態中，如圖10A及10B所示，通過 線圈的磁通與高頻耦合器的金屬部互連，諸如，接地，且因此可能由於渦流而衰退(如上文所述)。
然而，在根據此實施例的複合通訊裝置中，如圖1A及1B，將開口13A形成在磁薄片13中，使得高頻耦合器11的耦合電極部從開口13A曝露至傳輸及接收表面，並將大部分的金屬部，諸如，接地，隱藏在磁薄片13下。
具有此種組態的複合通訊裝置可藉由儘可能地抑制鄰近無線傳輸及非接觸式電源供應的效率衰退而傳輸資料及供應電源。
在圖1A及1B所示的組態範例中，將磁薄片13的開口13A形成在對應於線圈12之中心部位的部位中，使得高頻耦合器11的耦合電極從線圈12的中心部位曝露至傳輸及接收表面。
當高頻耦合器11的耦合電極及線圈12之中心部位位於幾乎相同的位置時，資料傳輸及非接觸式電源供應線圈的碰觸點彼此重合。因此，改善鄰近位置在傳輸及接收期間的自由度，耦合電極及線圈的部署在傳輸及接收時相同。如圖5所示，藉由在傳輸及接收期間使線圈12的中心位置彼此匹配，可同時實施電源供應及高速資料傳輸，即使傳輸器及接收器係在任何旋轉方向上接近時。
總之，因為非接觸式電源供應線圈12及高頻耦合器11與另一者積體，使得根據此實施例的複合通訊裝置小型化，改善裝備有其之裝置的效率(空間效率)。
在圖1A及1B所示的組態範例中，將組態成載置訊號 線纜線16的連接器15連同高頻耦合器11形成在線圈12內側，並經由開口13A將其曝露至外側。因此，當也將連接器15設置在線圈12內側時，可使將高頻耦合器11載置於其上的板14緊密，且因此可將整體複合通訊裝置小型化。另一方面，因為由金屬製成的訊號線纜線16橫跨線圈12的上表面，磁通在非接觸式電源供應時通過訊號線纜線16，且因此可能引起由於渦流而產生熱的問題。
圖6A係描繪當從上表面觀看時，複合通訊裝置之傳輸及接收單元的另一組態之圖。圖6B係描繪傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖。此組態與顯示於圖1A及1B中之組態範例的相同處係傳輸及接收單元包括高頻耦合器11、非接觸式電源供應(電源供應或電源接收)線圈12、以及磁薄片13，高頻耦合器11出現在線圈12之中心部位的附近，且將高頻耦合器11載置於其上的板14為磁薄片13所覆蓋。雖然未描繪於圖式中，裝置的金屬，諸如板，係位於磁薄片13下。然而，此組態與圖1A及1B所示之組態範例的不同在於將連接器15設置在線圈12外側。
在圖6A及6B顯示的組態範例中，將連接至連接器15的訊號線纜線16連接至通訊電路單元(未圖示)，而不橫跨線圈12的上表面。在此情形中，因為磁通在非接觸式電源供應時未通過以金屬製成的訊號線纜線16，不引起由於渦流產生熱的問題。然而，相較於圖1A及1B顯示的組態範例，將高頻耦合器11載置於其上之板14的尺寸可能增加，且因此複合通訊裝置的整體尺寸可能增加。
圖7A係描繪當從上表面觀看時，複合通訊裝置之傳輸及接收單元的另一組態之圖。圖7B係描繪傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖。此組態與顯示於圖1A及1B中之組態範例的相同處係傳輸及接收單元包括高頻耦合器11、非接觸式電源供應(電源供應或電源接收)線圈12、以及磁薄片13，高頻耦合器11出現在線圈12之中心部位的附近，且將高頻耦合器11載置於其上的板14為磁薄片13所覆蓋。雖然未描繪於圖式中，裝置的金屬，諸如板，係位於磁薄片13下。經由通孔(未圖示)將組態成將訊號線纜線16載置在高頻耦合器11上的連接器15設置在板14的背表面上。
在圖7A及7B顯示的組態範例中，將載置在連接器15上的訊號線纜線16連接至通訊電路單元(未圖示)，而不橫跨線圈12的上表面。亦即，因為將連接至連接器15的訊號線纜線16隱藏在磁薄片13下，在非接觸式電源供應時從線圈12產生的磁通不會到達訊號線纜線16且沒有熱因為渦流而產生。
圖8A係描繪當從上表面觀看時，複合通訊裝置之傳輸及接收單元的另一組態之圖。圖8B係描繪傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖。此組態與顯示於圖1A及1B中之組態範例的相同處係傳輸及接收單元包括高頻耦合器11、非接觸式電源供應(電源供應或電源接收)線圈12、以及磁薄片13，高頻耦合器11出現在線圈12之中心部位的附近，且將高頻耦合器11載置於其上的板14為磁薄片13 所覆蓋。雖然未描繪於圖式中，裝置的金屬，諸如板，係位於磁薄片13下。
在圖8A及8B顯示的組態範例中，將通訊電路單元17連同高頻耦合器11載置在板14上。然而，高頻耦合器11係設置在線圈12之中心部位的附近，而通訊電路單元17係設置在線圈12外側。高頻耦合器11及通訊電路單元17經由形成在板14內側之層中的帶狀線形成的高頻傳輸線彼此連接。
因為將以帶狀線形成的高頻訊號傳輸線隱藏在磁薄片13下，在非接觸式電源供應時從線圈12產生的磁通不會到達訊號線纜線16，且沒有熱因為渦流而產生。顯示在圖6A、6B、7A、以及7B顯示之組態範例中的連接器15在高頻耦合器11及通訊電路17藉由以帶狀線形成的高頻傳輸線18彼此連接的組態中係不必要的。亦即，因為以由帶狀線形成的高頻傳輸線18取代連接器15及訊號線纜線16，可節省空間。
另外，作為將高頻耦合器11連接至通訊電路17的高頻訊號傳輸線18，可能使用形成在板14之表面上的微帶狀線(未圖示)，取代在圖8A及8B所示之組態中形成在板14之層中的帶狀線。
此外，也可能將本技術組態如下。
(1)一種通訊裝置，包括：磁薄片，包括開口；非接觸式電源供應線圈，設置在該磁薄片上； 高頻耦合器，包括耦合電極、接地、以及組態成增加流入該耦合電極中之電流量的共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上；及通訊電路單元，處理傳輸至該耦合電極及接收來自其的高頻訊號。
(2)根據(1)的通訊裝置，其中形成藉由線段組態的小偶極，該線段連接累積在該耦合電極中之電荷中心及累積在該接地中的電荷中心，並將該高頻訊號轉移至通訊對象，該通訊對象設置成面對該通訊裝置使得形成在該通訊對象及該小偶極方向之間的角度θ約為0度。
(3)根據(1)或(2)的通訊裝置，其中該磁薄片包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的該開口，其中將該耦合電極設置在該非接觸式電源供應線圈內側並經由該開口出現在該磁薄片上，且其中將該接地及該共振單元隱藏在該磁薄片下。
(4)根據(1)或(2)的通訊裝置，其中該高頻耦合器包括板、形成在該板上之導體型樣中的該接地、以距該接地之預定高度保持在該板上的該耦合電極、以及設置在該板上的該共振單元，其中該磁薄片包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的該開口，其中將該耦合電極設置在該非接觸式電源供應線圈內 側並經由該開口出現在該磁薄片上，且其中將包括該接地及該共振單元的該板隱藏在該磁薄片下。
(5)根據(1)至(4)之任一者的通訊裝置，其中該耦合電極係由具有帶形形狀以減少體積的導體形成。
(6)根據(3)或(4)的通訊裝置，另外包括：連接器，組態成載置將該耦合電極連接至該通訊電路單元的訊號線纜線。
(7)根據(6)的通訊裝置，其中將該連接器設置在該非接觸式電源供應線圈內側並連同該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上，且其中載置在該連接器上的該訊號線纜線橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面以連接至該通訊電路單元。
(8)根據(6)的通訊裝置，其中將該連接器設置在該非接觸式電源供應線圈外側，且其中將載置在該連接器上的該訊號線纜線連接至該通訊電路單元而不橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面。
(9)根據(6)的通訊裝置，其中將該連接器設置在該磁薄片下，且其中將載置在該連接器上的該訊號線纜線連接至該通訊電路單元而不橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面。
(10)根據(4)的通訊裝置， 其中將該通訊電路單元載置在該板上，並經由以形成在該板內側之層中的帶狀線形成的訊號傳輸線連接至該耦合電極。
(11)根據(4)的通訊裝置，其中將該通訊電路單元載置在該板上，並經由以形成在該板之表面中的微帶狀線形成的訊號傳輸線連接至該耦合電極。
(12)一種設有複數個通訊裝置的通訊系統，該等通訊裝置各者包括：非接觸式電源供應線圈；磁薄片，設置在該非接觸式電源供應線圈下並包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的開口；及高頻耦合器，組態成包括耦合電極、接地、以及共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上。
熟悉本發明之人士應能理解不同的修改、組合、次組合、及變更可能取決於設計需求及其他因素而在隨附之申請專利範圍或其等同範圍內發生。
根據本技術之實施例的複合通訊裝置可應用至各種資訊裝置，諸如，具有非接觸式無線傳輸功能之可攜式終端的托架或個人電腦。
總之，本技術的實施例不應構成描述內容的限制。本技術的要點應基於申請專利範圍決定。
本揭示發明包含與於2011年6月27日向日本特許廳 申請之日本優先權專利申請案案號第2011-141584號所揭示的主題內容相關之主題內容，該專利之教示全文以提及之方式併入本文中。
11、1300‧‧‧高頻耦合器
11A‧‧‧間隔器
12‧‧‧非接觸式電源供應線圈
13‧‧‧磁薄片
13A‧‧‧開口
14‧‧‧板
15‧‧‧連接器
16‧‧‧訊號線纜線
17、1306‧‧‧通訊電路單元
18、1305‧‧‧高頻訊號傳輸線
100‧‧‧耦合電極
110‧‧‧第一帶形形狀線圈
111、123‧‧‧內部上昇部
112、122‧‧‧外部折疊部
112A、122A‧‧‧帶形形狀線路徑
113、121‧‧‧外部上昇部
114、124‧‧‧內部折疊部
120‧‧‧第二帶形形狀線圈
130‧‧‧連接部
1301‧‧‧板形耦合電極
1302‧‧‧串聯電感器
1303‧‧‧並聯電感器
1304‧‧‧接地
A‧‧‧終端
AX1、AX2‧‧‧線圈軸
B‧‧‧短路終端
O‧‧‧中心部位
Q‧‧‧電荷
-Q‧‧‧影像電荷
θ‧‧‧角度
圖1A係描繪當從上表面觀看時，根據本技術之實施例的複合通訊裝置之傳輸及接收單元的組態之圖；圖1B係描繪顯示於圖1A中之複合通訊裝置的傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖；圖2係描繪以條形導體形成之耦合電極的透視圖；圖3A至3C係描繪以條形導體形成之耦合電極100的圖；圖4係描繪以條形導體形成之擴展耦合電極100的圖；圖5係描繪彼此相鄰而在旋轉位置上沒有限制之具有相同的耦合電極及線圈之配置的傳輸器及接收器的圖；圖6A係描繪當從上表面觀看時，根據本技術之另一實施例的複合通訊裝置之傳輸及接收單元的組態之圖；圖6B係描繪顯示於圖6A中之複合通訊裝置的傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖；圖7A係描繪當從上表面觀看時，根據本技術之另一實施例的複合通訊裝置之傳輸及接收單元的組態之圖；圖7B係描繪顯示於圖7A中之複合通訊裝置的傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖；圖8A係描繪當從上表面觀看時，根據本技術之另一 實施例的複合通訊裝置之傳輸及接收單元的組態之圖；圖8B係描繪顯示於圖8A中之複合通訊裝置的傳輸及接收單元之橫剖面組態的圖；圖9A係描繪當從上表面觀看時，設置在磁薄片上之(用於電源供應或電源接收的)線圈之組態的圖；圖9B係描繪圖9A所示之非接觸式電源供應單元的橫剖面組態的圖；圖10A係描繪當從上表面觀看時設置在(用於電源供應或電源接收的)線圈之中心部位的附近之高頻耦合器的圖；圖10B係描繪圖10A所示之非接觸式電源供應的橫剖面組態的圖；圖11A係描繪在通訊裝置中形成為彼此分離的(用於電源供應或電源接收之)線圈及高頻耦合器的圖；圖11B係描繪在傳輸器及接收器之間同時面對另一者以同時實施電源供應及資料傳輸之非接觸式電源供應單元及高頻耦合器的圖；圖12係描繪非接觸式電源供應單元及高頻耦合器在傳輸器及接收器之間未同時面對另一者之範例的圖；圖13係示意地描繪使用在鄰近無線傳輸中的高頻耦合器之基本組態的圖；且圖14係描繪藉由小偶極產生之電場的圖。
11‧‧‧高頻耦合器
11A‧‧‧間隔器
12‧‧‧非接觸式電源供應線圈
13‧‧‧磁薄片
13A‧‧‧開口
15‧‧‧連接器
16‧‧‧訊號線纜線

Claims (12)

  1. 一種通訊裝置，包含：磁薄片，包括開口；非接觸式電源供應線圈，設置在該磁薄片上；高頻耦合器，包括耦合電極、接地、以及組態成增加流入該耦合電極中之電流量的共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上；及通訊電路單元，處理傳輸至該耦合電極及接收自該耦合電極的高頻訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中形成藉由線段組態的小偶極，該線段連接累積在該耦合電極中之電荷中心及累積在該接地中的影像電荷中心，並將該高頻訊號轉移至通訊對象，該通訊對象設置成面對該通訊裝置使得形成在該通訊對象及該小偶極方向之間的角度θ約為0度。
  3. 如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中該磁薄片包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的該開口，其中將該耦合電極設置在該非接觸式電源供應線圈內側並經由該開口出現在該磁薄片上，且其中將該接地及該共振單元隱藏在該磁薄片下。
  4. 如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中該高頻耦合器包括板、形成在該板上之導體型樣中的該接地、以距該接地之預定高度保持在該板上的該耦 合電極、以及設置在該板上的該共振單元，其中該磁薄片包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的該開口，其中將該耦合電極設置在該非接觸式電源供應線圈內側並經由該開口出現在該磁薄片上，且其中將包括該接地及該共振單元的該板隱藏在該磁薄片下。
  5. 如申請專利範圍第1項之通訊裝置，其中該耦合電極係由具有帶形形狀以減少體積的導體形成。
  6. 如申請專利範圍第3項的通訊裝置，另外包含：連接器，組態成載置將該耦合電極連接至該通訊電路單元的訊號線纜線。
  7. 如申請專利範圍第6項之通訊裝置，其中將該連接器設置在該非接觸式電源供應線圈內側並連同該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上，且其中載置在該連接器上的該訊號線纜線橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面以連接至該通訊電路單元。
  8. 如申請專利範圍第6項之通訊裝置，其中將該連接器設置在該非接觸式電源供應線圈外側，且其中將載置在該連接器上的該訊號線纜線連接至該通訊電路單元而不橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面。
  9. 如申請專利範圍第6項之通訊裝置， 其中將該連接器設置在該磁薄片下，且其中將載置在該連接器上的該訊號線纜線連接至該通訊電路單元而不橫跨該非接觸式電源供應線圈的上表面。
  10. 如申請專利範圍第4項之通訊裝置，其中將該通訊電路單元載置在該板上，並經由以形成在該板內側之層中的帶狀線所形成的訊號傳輸線連接至該耦合電極。
  11. 如申請專利範圍第4項之通訊裝置，其中將該通訊電路單元載置在該板上，並經由以形成在該板之表面中的微帶狀線所形成的訊號傳輸線連接至該耦合電極。
  12. 一種設有複數個通訊裝置的通訊系統，該等通訊裝置各者包含：非接觸式電源供應線圈；磁薄片，設置在該非接觸式電源供應線圈下並包括在該非接觸式電源供應線圈的中心部位之附近的開口；及高頻耦合器，組態成包括耦合電極、接地、以及共振單元，並組態成使得該耦合電極經由該開口出現在該磁薄片上。
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