通信系統和通信裝置的制作方法

專利名稱：通信系統和通信裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通信系統，其包括作為通信介質的片式(Sheet-type)信號傳送裝置和安裝在片式信號傳送裝置上的耦合器，該耦合器向信號傳送裝置發送信號并從信號傳送裝置接收信號，并且更具體地，涉及具有阻止電磁場從通信耦合器中漏出的泄漏電磁場抑制結構的通信裝置和通信系統。
背景技術：
近年來，代替通過在空間中傳播電磁波來執行無線通信的傳統無線系統，已經開發出新的通信系統并且已實際應用，如專利文獻1所公開的。該通信系統通過在片式通信介質中傳播電磁場來進行通信。這種通信系統由片式信號傳送裝置和通信耦合器2構成，如圖12所示。信號傳送裝置1為具有網狀導體部3、下部電極4、第一電介質層5、第二電介質層 6的片式結構，下部電極4布置為與導體部3隔開，第一電介質層5提供在導體部3的上部上，第二電介質層6提供在導體部3和下部電極4之間的夾層區域。圖13是示出信號傳送設備1的導體部3的俯視平面圖，并且示出導體部處于網狀的狀態。如圖12的橫截面圖和圖14的透視圖所示，通信耦合器2具有圓盤形內導體10、夕卜導體12、和同軸線纜13，該外導體12形成為以便覆蓋內導體10以形成耦合器外殼11，該同軸線纜13連接到內導體10和外導體12。同軸線纜13的末端連接到通信器械14。在這種構造的情況下，輸入到通信器械14的和從通信器械14輸出的電磁場經過同軸線纜13，并在通信耦合器2的內導體10和外導體12之間進行傳播以注入到信號傳送裝置1，并且其后在該信號傳送裝置1中傳播以進行通信耦合器2和另一通信耦合器(未示出)之間的通信。在專利文獻2至4中示出的通信裝置中，以與如前述專利文獻1相同的方式，通過使電磁場存在于由用作彼此對向的導體部的片體夾成的夾層區域中，并改變兩個片體之間的外加電壓，依靠推進電磁場來進行通信。具體地，在專利文獻2示出的通信裝置中，通過經由絕緣層近似平行地布置來構成具有開口的片式(箔式、膜式)第一導體層和第二導體層。通過在其上部對這些導電層提供圓柱對稱電流，此通信裝置在導電層之間傳播電池波，并進行通信。在專利文獻3中示出的通信裝置具有將電介質插在網式第一導體部和第二導體部之間的信號傳送裝置。在連接到該信號傳送裝置的通信耦合器中，通過內導體和覆蓋該內導體的外側導體部來將電磁波提供給信號傳送裝置。專利文獻4中示出的通信裝置具有信號傳送裝置，其中，形成了由網式第一導體部和第二導體部之間的真空或電介質組成的層。在連接到該信號傳送裝置的通信耦合器中，通過內導體和覆蓋該內導體的外導體部來向信號傳送裝置提供電磁波。現有技術文獻專利文獻專利文獻1日本未審專利申請，首次公布No.2009-105599
專利文獻2PCT國際公布No. W02006/3553專利文獻3PCT國際公布No. W02007/32049專利文獻4PCT國際公布No. W02006/32339

發明內容
然而，在專利文獻1和專利文獻2至4中示出的通信系統中，存在電磁場泄漏的問題，尤其在通信耦合器2中。使用圖15，將解釋在該通信系統中的電磁場泄漏的路徑。如上所述，通過經由同軸線纜13在通信耦合器2的圓盤形內導體10和外導體12 之間傳播來將作為從通信器械14輸入的信號的電磁場注入到信號傳送裝置1中。此時，一些電磁場通過處于通信耦合器2的底部和作為信號傳送裝置1的網式導體的網狀導體部3 之間的第一電介質層5等向外泄漏，如圖15中的箭頭R所示。具體地，如圖15所示，在與安裝在信號傳送裝置1上的通信耦合器2—起使用的情況下，電磁場通過處于通信耦合器2 的外導體12的下部和信號傳送裝置1的網狀導體部3之間的第一電介質層5等泄漏。圖 16A是放大電磁場泄漏路徑的位置的示圖。圖16B示出形成在通信耦合器2的外導體12的下部(在點Pl和點P2之間的導體部)和信號傳送裝置1的下部電極4(在點P3和點P4 之間的導體部)之間的寄生電容Csl。在前述圖12至圖16B中所示的通信系統中，由于不可能在通信耦合器2的外導體 12的下部(在點Pl和點P2之間的導體部)和信號傳送裝置1的下部電極4 (在點P3和點 P4之間的導電部)之間確保充足的寄生電容Csl，已經存在在通信期間發生電磁波泄漏的問題。以此方式從通信系統泄漏攜帶信號的電磁場不是優選的，因為其導致信息泄漏， 即使通信系統具備諸如加密的安全功能。另外，由于泄漏的電磁場可能給另一電子設備的操作帶來影響，所以有必要減少泄漏。鑒于以上的情形構想了本發明，并且其目標是提供一種通信系統，其能夠阻止從通信耦合器和信號傳送裝置的連接位置產生電磁場泄漏。解決問題的手段為了解決上述問題，根據本發明的通信系統包括通信耦合器，其傳送從通信器械輸出的信號；以及信號傳送裝置，其通過以電磁場傳播從該通信耦合器傳送的信號來進行通信，該通信耦合器包括耦合器殼；以及延伸導體部，其提供在該耦合器殼的端部，該端部面向該信號傳送裝置，該延伸導體部延伸以便與該信號傳送裝置平行，并且該延伸導體部增加了該通信耦合器和該信號傳送裝置之間的電磁耦合。本發明的技術效果根據本發明，在耦合器殼的面向通信耦合器的信號傳送裝置的端部處，提供了延伸導體部，該延伸導體部延伸以便與該信號傳送裝置平行。通過這種延伸導體部，可以增加通信耦合器和信號傳送裝置之間的電磁耦合，并且尤其是通信耦合器的外導體和信號傳送裝置的下部電極之間的電磁耦合，而且具有極少電磁場泄漏的高質量的通信系統成為可能。


圖1是示出根據本發明的第一示例性實施例的整個通信系統的橫截面圖。圖2是示出圖1的通信系統中的通信耦合器的透視圖。圖3是圖2中示出的通信耦合器的橫截面圖。圖4A是與圖1相對應的橫截面圖，其示出成為通信耦合器和信號傳送裝置的電磁場泄漏路徑的位置的寄生電容。圖4B是圖4A的示意圖。圖5是示出組裝圖1所示的通信耦合器的過程的解釋性示圖。圖6是根據本發明的第二示例性實施例的通信耦合器的橫截面圖。圖7是根據本發明的第三示例性實施例的通信耦合器的橫截面圖。圖8是根據本發明的第四示例性實施例的通信耦合器的橫截面圖。圖9是提供在根據本發明的第五示例性實施例的通信耦合器中的EBG結構的截面圖。圖10是具體地示出圖9的EBG結構的橫截面圖。圖IlA是示出其中附著了圖9中示出的EBG結構的整個通信耦合器的透視圖。圖IlB是具體示出EBG結構相對于圖9中示出的通信耦合器的安裝位置的解釋性示圖。圖12是示出整個常規通信系統的橫截面圖。圖13是示出圖12的通信系統中的信號傳送裝置的平面圖。圖14是示出圖12的通信系統中的通信耦合器的透視圖。圖15是用于描述圖12的通信系統中的通信耦合器和信號傳送裝置之間的電磁場泄漏的橫截面圖。圖16A是與圖12相對應的橫截面圖，其示出成為常規通信耦合器和信號傳送裝置的電磁場泄漏路徑的位置的寄生電容。圖16B是圖16A的示意性示圖。
具體實施例方式(第一示例性實施例)將參考圖1至圖5來詳細描述本發明的第一示例性實施例。圖1示出包括通信耦合器21和信號傳送裝置22的通信系統，該通信耦合器21傳送已從通信器械20輸出的信號，該信號傳送裝置22通過以電磁場傳播已從該通信耦合器 21傳送的信號來進行通信。圖2和圖3是示出通信系統中的通信耦合器21的部分的示圖。如圖2和3所示，通信耦合器21具有圓盤形內導體M和外導體沈，外導體沈構成通過布置為以便覆蓋內導體M來構成耦合器殼25。凸緣部27 (延伸導體部)提供在外導體26的面向信號傳送裝置22的端部處，外導體沈構成耦合器殼25。凸緣部27延伸以與(以下描述的)片式信號傳送裝置22平行。內導體M和構成耦合器殼25的外導體沈經由同軸線纜觀連接到通信器械20。耦合器殼25具有形成為整體筒形的筒狀部25A，和提供在圓筒狀部25A的端部處的蓋部25B，如圖3所示。圓盤形內導體M布置在耦合器殼25的內部空間25C中。凸緣部27具有以帽檐的方式在外導體沈的筒狀部25A的下端部分和外側位置處向外延伸的形狀。將凸緣27添加到這種外導體沈抑制了泄漏的電磁場。通過從通信器械20輸出的信號在內導體M和外導體沈上施加電壓，并且通過該電壓在內導體M和外部25之間產生電磁場。這時，通過提供在前述外導體沈處的前述凸緣部27增加通信耦合器21和信號傳送裝置22之間的電磁耦合，尤其是通信耦合器21的外導體沈和信號傳送裝置22的(以下描述的)下部電極31之間的電磁耦合區域，使具有極少電磁場泄漏的通信成為可能。信號傳送裝置22是具有網狀形態的網狀導體部30、下部電極31、第一電介質層 32、和第二電介質層33的片式結構。下部電極31提供為與網狀導體部30隔開。第一電介質層32提供在網狀導體部30的上部。第二電介質層33提供在網狀導體部30和下部電極 31之間的夾層區域。通信耦合器21的面向信號傳送裝置22的凸緣部27的長度設置為比構成信號傳送裝置22的網狀導體部30的網的單個導體的寬度要長，以增加電磁場泄漏的抑制效果 (以下描述)。將描述通信耦合器21和信號傳送裝置22之間的電磁場泄漏。如上所述，在使用安裝在信號傳送裝置上的在圖15中示出的常規通信耦合器2的情況下，電磁場通過在通信耦合器2的外導體12的下部和作為信號傳送裝置1的網式導體的網狀導體部3之間的第一電介質層5來泄漏。當信號傳送裝置1中的網式網狀導體部3 的填充密度(網狀導體占據的比例)小時，例如，在網狀導體寬度為1mm，而網狀導體間隔為 7mm的情況下，抑制前述電磁場泄漏的方法包括增加通信耦合器2的外導體12的下部和信號傳送裝置1的下部電極4的電磁耦合。換言之，通過增加從外導體12的下部和下部電極 4的上部生成的寄生電容，從通信耦合器2向信號傳送裝置1注入的電磁場的比例增加，并且通過第一電介質層泄漏到外部的量減少。圖16A和圖16B中示出在信號傳送裝置1上安裝常規的通信耦合器2的情況下的電磁場泄漏。圖4A示出本發明的第一示例性實施例的通信耦合器21安裝在信號傳送裝置22 上的實例。圖4B示出形成在具有通信耦合器21的附加凸緣部27的外導體沈的下部(圖 4A中在點Pl'和點P2'之間的導體部)和信號傳送裝置22的下部電極31(圖4A中在點 P3'和點P4'之間的導體部)之間的寄生電容。通過附加凸緣部27，在本發明的第一示例性實施例的通信系統中，與常規的通信系統相比，外導體沈的面向信號傳送裝置22的下部區域變得更大，并且與位于其下的下部電極31相對的對向表面面積增加。因此，由于寄生電容增加(Csl <Cs2)，阻抗減少，并且到通信系統的外部的電磁場泄漏變得更少，另外在傳送耦合器的內導體M和外導體沈之間傳播的電磁場容易地注入到信號傳送裝置22。包括凸緣部27的外導體沈的下部比網狀導體的導體寬度越長，則獲得的電磁場泄漏抑制效果越好。因此，在凸緣部27的長度是Li，并且構成網狀導體部30的單個導體框的寬度為L2的情況下，優選地是設置凸緣部27的長度為Ll > L2。將使用圖5簡單地描述制造通信耦合器21的方法。例如通過諸如澆鑄的方法來制造通信耦合器21的內導體M和具有凸緣部27的外導體26。可想到的是使用同軸連接器用于連接通信耦合器21和同軸線纜觀。同軸連接器四的外導體29A和通信耦合器21的外導體26，以及同軸連接器四的內導體29B和通信耦合器21的內導體M分別通過焊接連接。在內導體M的中心突起中事先形成允許將同軸連接器四的內導體29B按入其中的孔。如上所述，可以通過通用的構造方法來獲得本發明的第一示例性實施例的通信耦合器 21。如上詳述，根據在第一示例性實施例中示出的通信系統，延伸以與信號傳送裝置 22平行的凸緣部27 (延伸導體部)提供在通信耦合器21的外導體沈的端部處。通過該凸緣部27增加通信耦合器21和信號傳送裝置22之間的電磁耦合，尤其是通信耦合器21的外導體沈和信號傳送裝置22的下部電極31之間的電磁耦合，極少泄漏電磁場的高質量通信成為可能。(第二示例性實施例)接下來，將參考圖6描述本發明的第二示例性實施例。第二示例性實施例的通信系統與前面的第一示例性實施例的不同之處在于構成通信耦合器21的耦合器殼25的材料。換言之，在第一示例性實施例中，通信耦合器21的耦合器殼25由金屬構成。相反，在第二示例性實施例中，第二示例性實施例的通信耦合器 21通過以下方式來構成用諸如樹脂的非導體構成耦合器殼40，并將導體鍍層41局部施加到該耦合器殼40。例如通過注射模塑成分樹脂來制造圖6的耦合器殼40。隨后，為了與通向通信器械20的同軸線纜觀進行連接，將導體鍍層41至少施加到與同軸線纜觀的連接位置(通過附圖標記41A來指示)、內導體M側的對向表面(通過附圖標記41B來指示)和包括凸緣部27的耦合器殼40的整個下端表面(通過附圖標記41C來指示)。導體鍍層41的厚度比在通信中使用的頻率處的導體表皮(skin)厚度要厚。通過構造具有由樹脂組成的耦合器殼40的外導體，并以此方式將導體鍍層41施加到耦合器殼40的必要部分，可以進一步防止過多的電磁場泄漏。(第三示例性實施例)接下來，將參考圖7描述本發明的第三示例性實施例。第三示例性實施例的通信系統與前面的第一示例性實施例的不同之處在于凸緣部27的構成，其在第一示例性實施例中被提供為延伸導體部。在第一示例性實施例中，如圖1所示，將外導體26延伸到外側的凸緣部27提供為在通信耦合器21的外導體沈的底部處的延伸導體部。相反，在第三示例性實施例中，如圖7所示，在具有以整體筒狀形成的筒狀部25A和提供在筒狀部25A的上端部的蓋部25B的耦合器殼25中，通過形成厚的筒狀部25A的厚度(通過附圖標記W指示)，筒狀部25A的下端部的底部用作延伸導體部42。在通過將導體鍍層41施加到由前面的第二示例性實施例所示的樹脂組成的耦合器殼40來構成厚度為W的筒狀部25A和耦合器殼25的情況下，通過將導體鍍層41的厚度 (導體表皮厚度)設置為“筒狀部25A的厚度W >>導體表皮厚度”，實現了極少泄漏電磁場的高質量通信。以與第一示例性實施例相同的方式，這種延伸導體部42增加了通信耦合器21和信號傳送裝置22之間的電磁耦合，尤其是通信耦合器21的外導體沈和信號傳送裝置22的下部電極31之間的電磁耦合區域，因此，極少泄漏電磁場的高質量通信成為可能，并且不同于第一示例性實施例的凸緣部27的外導體沈，整個形狀沒有變得復雜，并且還獲得了制造用在模塑中的模具變得容易的效果。對于第三示例性實施例中示出的通信耦合器21的制造方法，可以使用與第一示例性實施例相同的方法。(第四示例性實施例)接下來，將參考圖8描述本發明的第四示例性實施例。在此第四示例性實施例中，構成信號傳送裝置22的電介質層32和33的局部區域被用具有高介電常數的材料(通過附圖標記33A指示)代替。具體地，在通信耦合器21的形成凸緣部27的外導體沈的下部和與之相對的信號傳送裝置22的下部電極31之間第一電介質層32和第二電介質層33，即由圖8中示出的點 ΡΓ、點P2’、點P4’、點P3’所包圍的區域，由具有比另外的區域(通過附圖標記33B指示) 的材料更高的介電常數的材料代替。從而，通過在容易發生電磁場泄漏的凸緣部27和下部電極31之間進一步增加寄生電容Cs2，可以有效地抑制電磁場泄漏。然而，通過采用第四示例性實施例中示出的構成，限制了通信耦合器21在信號傳送裝置22上的安裝位置。(第五示例性實施例)接下來，將參考圖9和圖IlB描述本發明的第五示例性實施例。在前述的第一示例性實施例中，當凸緣部27的長度變得與通信中使用的頻率的半波長相當時，電流出現在凸緣部27上，并且通過起天線的功能來觸發電磁輻射。第五示例性實施例是用于阻止該輻射的結構。換言之，在第五示例性實施例中，如圖9所示，阻止電磁場在指定的頻帶中傳播的 EBG(Electromagnetic-Bandgap 電磁帶隙)結構50形成在提供為延伸導電部的凸緣部27 的上表面上。關于EBG結構，存在諸如2005年8月的IEEE Transactions On Microwave Theory And Techniques, Vol.53, No. 8,2495-2505 頁的“Electromagnetic-Bandgap Layers for Broad-Band Suppression of TEM Modes in Power Planes"(下文中禾爾為文獻A)。EBG結構50具有包括印刷電路板的作為板形導體片的上層導體層51和下層導體層52，如圖10的截面圖所示。同時，在EBG結構50中，包括在平面圖中為方形的導電物體 53A的導體圖案(conductor pattern) 53形成在導體層51和導體層52之間。如圖IlA和 IlB所示，通過以導體過孔(conductor via) M將導電物體53A和導體層52連接，并且以固定的周期和間隔二維地布置包括方形導電物體53A和導體過孔M的導體圖案53的多個組件，來構成EBG導體50。每個部分的尺寸記錄在前述文獻A的M99頁上的表I和圖8中(結構在文獻1 的圖2中給出)。該EBG結構50安裝在通信耦合器21的凸緣部27上，如圖IlA和IlB所示。在安裝過程中，構成EBG結構50的下層的導體層52和凸緣部27通過導電粘合劑等來電連接。在凸緣部27上安裝EBG結構50的情況下，為了便于排布，通信耦合器21的外導體沈和布置在其周邊的凸緣部27優選地為方形而不是圓形，如圖IlB所示。在前述第五示例性實施例中，以與第一示例性實施例相同的方式，通過布置在外導體沈的邊緣上的凸緣部27增加了通信耦合器21和信號傳送裝置22之間的電磁耦合， 尤其是通信耦合器21的外導體沈和信號傳送裝置22的下部電極31之間的電磁耦合。因此，極少泄漏電磁場的高質量通信成為可能。此外，通過凸緣部27上的EBG結構50，防止了凸緣部27起天線的作用而觸發電磁輻射的現象，并且同時極少泄漏電磁場的高質量通信
8也成為可能。以上，已參考附圖詳細地描述了本發明的示例性實施例，但是具體的構成不限于這些示例性實施例，并且在不脫離本發明的范圍的情況下包括設計修改。本申請基于并要求于2009年9月1日提交的日本專利申請No. 2009-202114的優先權，該申請的公開通過其全文引用合并于此。工業實用性本發明可以應用于包括片式信號傳送裝置和通信耦合器的通信系統，該通信耦合器安裝在該信號傳送裝置上，并向信號傳送裝置傳送信號，并且尤其可應用于抑制通信耦合器的電磁場泄漏的泄漏電磁場抑制結構。附圖標記20通信器械21通信耦合器22信號傳送裝置24內導體25耦合器殼25A筒狀部25B 蓋部26外導體27凸緣部(延伸導體部)30網狀導體部31下部電極32第一電介質層33第二電介質層40耦合器殼41導體鍍層42延伸導體部50EBG 結構
權利要求
1.一種通信系統，包括通信耦合器，所述通信耦合器傳送從通信器械輸出的信號；以及信號傳送裝置，所述信號傳送裝置通過以電磁場傳播從所述通信耦合器傳送的信號來進行通信，所述通信耦合器包括耦合器殼；以及延伸導體部，所述延伸導體部提供在所述耦合器殼的端部，所述端部面向所述信號傳送裝置，所述延伸導體部延伸以便與所述信號傳送裝置平行，并且所述延伸導體部增加了所述通信耦合器和所述信號傳送裝置之間的電磁耦合。
2.根據權利要求1所述的通信系統，其中所述延伸導體部是凸緣部，所述凸緣部提供為以便于沿徑向從所述耦合器殼向外突出。
3.根據權利要求1所述的通信系統，其中所述通信耦合器的所述耦合器殼包括具有整體筒形的筒狀部、提供在所述筒狀部的上端部的蓋部，并且在所述耦合器殼的內部空間中布置內導體，并且所述筒狀部的厚度比構成所述筒狀部的導體的表皮的厚度足夠地更厚，以使所述筒狀部的下端部的底部用作所述延伸導體部。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的通信系統，其中所述信號傳送裝置為片形結構，并且包括片結構，所述片結構具有網形的網狀導體部；下部電極，所述下部電極布置為與所述網狀導體部隔開；和電介質層，所述電介質層提供在所述網狀導體部的上層和下層，并且面向所述信號傳送裝置的所述延伸導體部的長度比構成所述信號傳送裝置的所述網狀導體部的網的單個導體的寬度更長。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的通信系統，其中所述傳送耦合器的所述耦合器殼由諸如樹脂的非導體構成；并且通過將金屬鍍層施加到包括所述耦合器殼的面向所述信號傳送裝置的端部的表面，而形成所述延伸導體部。
6.根據權利要求5所述的通信系統，其中所述延伸導體部具有的厚度足夠地大于所述金屬鍍層的表皮的厚度。
7.根據權利要求4至6中任意一項所述的通信系統，其中所述信號傳送裝置的所述電介質層在與所述延伸導體部對向布置的區域中被填充以具有比另外的區域更高的介電常數的材料。
8.根據權利要求2和權利要求4至7中任意一項所述的通信系統，其中EBG結構被提供在所述凸緣部上并且防止所述凸緣部通過起天線的作用觸發電磁輻射的現象。
全文摘要
公開了一種通信系統包括通信耦合器，其傳送從通信器械輸出的信號；以及信號傳送裝置，其通過以電磁場傳播從所述通信耦合器傳送的信號來進行通信。通信耦合器包括耦合器殼；以及延伸導體部，其提供在耦合器殼的面向所述信號傳送裝置的端部，延伸導體部延伸以便與所述信號傳送裝置平行，并且延伸導體部增加了所述通信耦合器和所述信號傳送裝置之間的電磁耦合。
文檔編號H04B13/00GK102484505SQ201080038219
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月16日 優先權日2009年9月1日
發明者中瀨康一郎, 塚越常雄, 宮田明 申請人:日本電氣株式會社