[发明专利]通信设备

说明书

技术领域

本发明涉及通过使用了高频宽带的弱UWB通信方法在邻近的距离中发送大容量数据的通信设备，更具体地，涉及采用使用了电场耦合的弱UWB通信并保证横向的可通信范围的通信设备。

背景技术

非接触通信方法已被广泛用作针对认证信息或诸如电子货币之类的其他价值信息的传送手段。另外，近年来，非接触通信系统的新应用的示例包括诸如下载或流传输视频、音乐等之类的大容量数据传送。大容量数据传送同样由单个用户完成，并且最好利用与现有技术中的认证和记账处理相同感觉的访问时间来完成，因此有必要提高通信速率。

一般的RFID规范使用13.56MHz频带并且是采用电磁感应作为主要原理的邻近型(从0到10cm)非接触双向通信，但是通信速率只有106kbps到424kbps。相比之下，作为适用于高速通信的邻近无线传送技术，存在TransferJet(例如，参见日本专利No.4345849和www.transferjet.org/en/index.html(2010年3月2日搜索)。该邻近无线传送技术(TransferJet)采用如下方法，即通过使用电场耦合作用来发送信号的方法，其中通信设备的高频耦合器包括处理高频信号的通信电路单元、布置成以一定的高度与地间隔开的耦合电极以及有效地向耦合电极供应高频信号的谐振单元。

使用弱UWB的邻近无线传送采用如下基本原理：该原理主要使用在由耦合电极生成的电场中的不包括辐射电场的纵波分量E_R(稍后描述)，并且其具有2到3厘米的通信距离、不具有极化波、在纵向和横向上具有几乎相等的面积并且具有近似半球形的可通信范围。为此，在执行数据传送的通信设备之间，有必要适当地将耦合电极彼此相向(face)并且使得足够的电场耦合相互作用。

如果邻近无线传送功能被以小尺寸制造，则它适合于内建式用途，并且例如，它可以被装载在诸如个人计算机或便携式电话之类的各种信息设备中。然而，如果高频耦合器的耦合电极尺寸减小，则尤其存在横向可通信范围降低的问题。例如，如果指示其中植入了高频耦合器的部分的目标点标记被添加到信息设备的外壳的表面上，则用户调整对准该目标点的位置是方便的。然而，在横向可通信范围窄的情况下，当设备彼此靠近时，存在目标点被隐藏在阴影中、从横向的中心位置移开并且被触碰(touch)的情况。

为了提高邻近无线传送功能的实际用途，有必要扩展横向可通信范围。然而，如果仅简单增加高频耦合器的耦合电极的尺寸，则驻波在耦合电极的表面生成。另外，在驻波的幅度反相的部分，分布着具有不同极性的电荷，并且具有不同极性的相邻电荷互相之间抵消彼此的电场，从而场强高的地方和场强低的地方被生成。场强低的地方成为不敏感点(空点)，在该点处，即使通信伙伴的耦合电极靠得近，也难以获得良好的电场耦合作用。

另一方面，根据使用辐射电场的电波通信方法，可通信范围可以被大大扩展。然而，在一个设备靠近目标点的行为中规定通信伙伴没有鲜明的(sharp)可操作性。另外，有必要考虑传送路径上黑客的防止或机密性的确保。

发明内容

希望提供能够通过使用了高频宽带的弱UWB通信方法来在邻近的距离处发送大容量数据的优秀通信设备。

还希望提供采用使用了弱UWB的不具有极化波的邻近无线传送并且能够保证足够的横向可通信范围的优秀高频耦合器和通信设备。

根据本发明的实施例，提供了一种通信设备，包括：通信电路单元，该通信电路单元处理用于传送数据的高频信号；连接到通信电路单元的高频信号传送路径；高频耦合器，所述高频耦合器接收高频信号并辐射纵波的感应电场信号；以及天线，所述天线接收高频信号并辐射横波的辐射电磁场或电波信号。根据本发明的实施例的高频耦合器包括：耦合电极，所述耦合电极连接到传送路径的一端并积累电荷；地，所述地被布置成面向耦合电极并积累所述电荷的镜像电荷；谐振单元，所述谐振单元通过在当高频信号被供应时生成的驻波的电压幅度变大的部分处安装耦合电极来增大流入耦合电极的电流；以及支撑单元，所述支撑单元由在耦合电极的近似中心位置处连接到谐振单元的金属线构成，其中由将耦合电极中积累的电荷的中心连接到地中积累的镜像电荷的中心的线段形成的微偶极子(microscopic dipole)被形成，并且其中，纵波的感应电场信号被朝着通信伙伴侧的耦合电极来输出，其中所述通信伙伴侧的耦合电极被布置成面向耦合电极以便在微偶极子的方向上形成的角度θ变成几乎零度。

根据本发明实施例的高频耦合器主要在耦合电极的前侧方向上辐射纵波的感应电场信号，并且天线被布置成使得横波的辐射电磁场或电波信号在横向上扩展高频耦合器的可通信范围。