[发明专利]高频耦合器

说明书

技术区域

本发明涉及一种利用静电场或是感应电场的UWB通信系统中所使用的高频耦合器，更详细而言涉及对在超近距离与通信对方侧电场耦合的耦合用电极定位支承的高频耦合器。

背景技术

利用静电场或是感应电场的UWB(超宽带：ultra wide band)通信，是使用3.1GHz～10.6GHz的高频率带域，能实现100Mbps左右的大容量的无线数据传送。此外，由于同与距离成反比衰减的天线的发射电场相比，感应电场是与距离的二次方成反比例，静电场是与距离的三次方反比例衰减的，因此，不会对其它设备带来影响，且由于不会因信号漏出而导致信息漏出，因此被作为将动画像和音乐的数据向个人计算机等小型信息设备输入输出的通信方式。

而且，由于UWB通信利用静电场或是感应电场，因此，作为无线通信，已知不需要经由USB缆线等连接，只要使发送机侧和接收机侧的一对高频耦合器之间接近就能高速传送大容量的数据传送的通信系统(专利文献1)。

上述UWB通信以UWB的传送带域内的3.1至4.9GHz的UWB低带域为传送带域，如图6所示，其是将发送机110的发送电路部111和接收机120的接收电路部121用发送机侧高频耦合器112和接收侧高频耦合器122非接触耦合的结构。各个高频耦合器112、122是由平板状的耦合用电极113、123、与耦合用电极113、123串联连接的串联感应器114、124、以及并联连接的并联感应器115、125构成，在发送侧和接收侧彼此对称配置。若将耦合用电极113、123之间以极近距离彼此相对面配置，则会起到平行平板电容器的作用，由于在高频耦合器112、122整体以带通滤波器的方式动作，因此高频信号能在发送电路部111与接收电路部121之间有效率地传送。

在此，平板状的耦合用电极113、123间的距离为3cm左右的极近距离，但是在传送带域即4GHz的频率带中，该距离相当于大约1/2波长且由阻抗不匹配而导致的传送损失的影响很大。在此，为了减少耦合部中信号的反射，进行从发送电路部111到耦合用电极113的电路的特性阻抗、与从耦合用电极123到接收电路部121的电路的特性阻抗的微调，来提高传送效率。

然而，由于当图6所示的电路由作为集中常数电路的电路元件形成时动作频率带域狭窄，因此将高频耦合器112、122取代成如图7所示的分布常数电路，构成以更宽频带动作的高频耦合器130。即，在背面被接地图案覆盖的印刷配线基板131的表面上印刷形成有作为分布常数电路的由导体图案构成的短截线132以取代串联感应器114、124和并联感应器115、125，短截线132的一端经由信号图案133与发送电路部111或是接收电路部121连接。此外，短截线132的另一侧是经由穿孔134与背面的接地图案连接而短路，在短截线132的中央位置将从由导电性金属板构成的耦合用电极135朝下方折曲的脚部135a锡焊连接，来将耦合用电极135连接。

短截线132的长度是高频信号的1/2波长，信号线图案133和短截线132是通过配线在背面由接地图案覆盖的印刷配线基板131上而形成为微带线路。因此，在与接地图案连接的前端短路的短截线132发出的定波的电压振幅在耦合用电极135所连接的中央位置为最大，形成传播效率好的高频耦合器130。

此外，耦合用电极135的脚部135a从耦合用电极135向印刷配线基板131投影的投影形状的中心位置朝下方曲折而形成，藉此在高频传送线路所连接的供电点与耦合用电极135的中心之间不均匀的电流不会沿着耦合用电极135的平面流动，也不会作为天线发射出不需要的电波。

如上所述构成的耦合用电极135在将导电性金属板通过冲压加工等冲切后，只通过折曲加工这样简单的加工工序就能得到，但如图7所示，由于不使用隔片进行支承，因此向印刷配线基板131的自动安装很困难，在连接到基板131连接之后容易受到外力而变形，使传送特性变化。

在此，如图8所示，还提出一种高频耦合器，其在由绝缘体构成的直方体状的隔片141的表面将导体图案蒸镀或是印刷而形成耦合用电极142，并且在背面将呈折叠状蛇行的短截线143通过蒸镀等形成，将沿着短截线143的配线方向的中央位置和耦合用电极142的中心用穿过隔片141的穿孔144连接，而将耦合用电极142一体支承。

如上所述构成的高频耦合器140表面安装在印刷配线基板145上以与接地焊域图案148相对连接，来构成高频耦合器，其中，上述接地焊域图案148是短截线143的一侧与印刷配线基板145的信号线图案146的一端连接且短截线143的另一侧与印刷配线基板145的背面的接地图案147连接而成的。