專利名稱：無線電通信系統(tǒng)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過使用多個天線來執(zhí)行無線電通信的無線電通信系統(tǒng)，還涉及用于該無線電通信系統(tǒng)的通信方法。
背景技術(shù)：
近年來，無線電通信功能不僅安裝在信息處理設(shè)備(例如，個人計算機)和通信終端設(shè)備(例如，移動電話和PDA(個人數(shù)字助理))上，而且還安裝在音頻設(shè)備、視頻設(shè)備、相機設(shè)備、以及打印機上。與將無線電通信功能安裝在各種裝置上的這種趨勢相結(jié)合，要求用于發(fā)送或者接收無線電波的天線具有各種形狀和特性。
在一些情形中，這種具有無線電通信功能的設(shè)備包括多個用于產(chǎn)生不同的發(fā)送或接收偏振波的天線，以提高發(fā)送無線電設(shè)備和接收無線電設(shè)備之間的通信速度。在通過使用多個不同的偏振波進行通信的情況下，從理論上來說，可以通過使用分別對應于不同偏振面的多個天線來進行通信。然而，實際上，在無線電設(shè)備中安裝多個天線，使得偏振面彼此正交，以抑制偏振面之間的干擾。
在這種設(shè)備中，天線占據(jù)的面積很大。日本專利公開第JP2005-184564號披露了一種具有由固體電解質(zhì)形成的基板和由導電塑料形成的兩個天線圖案的天線設(shè)備。在基板的兩個表面上設(shè)置天線圖案，以接收和/或發(fā)送彼此正交的不同偏振波。
現(xiàn)在，將描述通信靈敏度根據(jù)由發(fā)送天線和接收天線形成的偏振面而發(fā)生的改變。例如，如圖14所示，發(fā)送天線30和接收天線40分別位于點G和點H處，其在由X、Y、和Z軸構(gòu)成的相互正交的三維坐標系中的Z軸方向上彼此分隔。
在分別在X、Y、和Z軸方向上延伸的三個正交天線元件位于點G和點H中的每一個處的情況下，可以認為，在發(fā)送天線30的三個天線元件和接收天線40的三個天線元件之間的通信可以通過使用三個獨立的偏振波分別進行，這些偏振波是通過使由接收天線40的三個天線元件形成的偏振面與由發(fā)送天線30的三個天線元件形成的偏振面分別相對而得到的。
然而，由于發(fā)送天線30的點G和接收天線40的點H均位于在Z軸方向延伸的同一直線上，因此，從發(fā)送天線30的Z軸天線元件發(fā)送的無線電波的傳播分量在到達點H前被大大削弱了，因此，不能通過接收天線40的Z軸天線元件來接收。因此，在X軸附近的輻射方向和Y軸附近的輻射方向上形成可有效地用于通信的偏振面，使得可以通過使用兩個獨立的偏振波來分別執(zhí)行在發(fā)送天線30的其余兩個天線元件和接收天線40的其余兩個天線元件之間的通信。
此外，在執(zhí)行諸如發(fā)送天線和接收天線以用于通信的無線電波波長的幾倍的短距離彼此分隔的短距離通信的情況下，使用如上所述的獨立偏振波。同樣，在執(zhí)行諸如發(fā)送天線和接收天線以遠大于上述波長的長距離彼此分隔的長距離通信的情況下，使用如上所述的獨立偏振波。
這種短距離通信被應用于例如不使用用于電連接的連接器等的非接觸型IC卡，并且期望通過長距離通信中不具備的特征來得到高的通信速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無線電通信系統(tǒng)及其通信方法，該系統(tǒng)和方法可以實現(xiàn)比使用二維正交偏振波的現(xiàn)有技術(shù)中的通信方法中更高的通信速度。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在第一天線與第二天線之間執(zhí)行無線電通信的無線電通信系統(tǒng)，其中，第一天線包括用于在三個軸方向上彼此正交地形成偏振面的多個天線元件；第二天線包括用于在三個軸方向上彼此正交地形成偏振面的多個天線元件；布置第一天線和第二天線，以使由第一天線的天線元件形成的偏振面與由第二天線的天線元件形成的偏振面分別相對；以及通過使用三個獨立的偏振波來執(zhí)行第一天線與第二天線之間的通信。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于無線電通信系統(tǒng)的通信方法，該系統(tǒng)用于在每一個都具有用于在三個軸方向上彼此正交地形成偏振面的多個天線元件的第一天線與第二天線之間執(zhí)行無線電通信，該方法包括以下步驟布置第一天線和第二天線，以使由第一天線的天線元件形成的偏振面與由第二天線的天線元件形成的偏振面分別相對；以及通過使用三個獨立的偏振波來執(zhí)行第一天線和第二天線之間的通信。
根據(jù)本發(fā)明，第一和第二天線中的每一個均包括在每個天線的天線元件形成的偏振面彼此正交的情況下，在三個軸方向上形成的多個天線元件。此外，布置第一和第二天線，以使由第一天線的天線元件形成的偏振面與由第二天線的天線元件形成的偏振面分別相對。因此，可以通過使用三個具有相同頻率的獨立偏振波來執(zhí)行第一與第二天線之間的通信，從而，提高了通信速度。
將結(jié)合附圖從以下詳細描述和所附權(quán)利要求中更加充分地了解本發(fā)明的其他特征。


圖1至圖4是示出了發(fā)送天線和接收天線的各種布置的示意性透視圖；圖5A是示出了發(fā)送天線和接收天線的不同布置的示意性透視圖；圖5B是兩個裝置的截面圖，這兩個裝置分別包括設(shè)置在與兩個裝置之間形成的C-D層垂直的方向上的發(fā)送天線和接收天線；圖6是與圖5B相似的視圖，其示出了發(fā)送天線和接收天線布置的變更例。
圖7是示出了干擾校正電路的配置和操作的方框圖；圖8A是兩個裝置的截面圖，這兩個裝置分別包括在這些裝置的接觸面是平的情況下設(shè)置在與這兩個裝置之間形成的E-F層垂直的方向上的發(fā)送天線和接收天線；圖8B是圖8A的平面圖，其示出了Z軸天線元件的布置；
圖9是與圖8A相似的視圖，其示出了使裝置的接觸面形成有可彼此嚙合的凸部和凹部的變更例；圖10是對應于圖8B的平面圖，其示出了X軸天線元件和Y軸天線元件的布置；圖11A是可應用本發(fā)明的筆記本PC的透視圖；圖11B是示出了在包括天線元件的便攜式終端設(shè)備被設(shè)置在圖11A中所示的筆記本PC上的情況下的透視圖；圖12A是在可應用本發(fā)明的支架設(shè)備中保持有便攜式終端設(shè)備的透視圖；圖12B是在便攜式終端傾斜地保持在支架設(shè)備中的情況下的垂直截面圖；圖12C是與圖12B相似的視圖，其示出了使便攜式終端設(shè)備豎直地保持在支架設(shè)備中的變更例；圖13A是與圖12B相似的視圖，其示出了覆蓋殼體容納便攜式終端設(shè)備的變更例；圖13B是圖13A中主要部分的示意性放大圖；圖13C是與圖13A相似的視圖，其示出了不使用覆蓋殼體的變更例；以及圖14是示出了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)送天線和接收天線的布置的示意性透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
首先，將描述根據(jù)優(yōu)選實施例的無線電通信系統(tǒng)1的配置和操作。無線電通信系統(tǒng)1包括位于由如圖1至圖3中所示的X、Y、和Z軸構(gòu)成的正交三維坐標系中的發(fā)送天線10和接收天線20，其中，在這些天線10和20之間執(zhí)行信號傳輸。
發(fā)送天線10包括從中心點10a分別沿X、Y、和Z軸的方向延伸的發(fā)送元件11x、11y、和11z(如果沒有另外的具體說明，則在下文中將發(fā)送元件11x、11y、和11z通稱為發(fā)送元件11)。每個發(fā)送元件11都是諸如偶極天線的定向天線元件。在使用偶極天線作為每個發(fā)送元件11的情況下，發(fā)送元件11x在X軸附近的輻射方向上形成偏振面，發(fā)送元件11y在Y軸附近的輻射方向上形成偏振面，以及發(fā)送元件11z在Z軸附近的輻射方向上形成偏振面。從而，發(fā)送天線10形成三個彼此正交的偏振面，使得發(fā)送天線10可以發(fā)送三個獨立的偏振波。
三個發(fā)送元件11發(fā)射具有同樣頻率的無線電波。因此，發(fā)送天線10可以利用具有同樣特性的天線元件，并且其不必為不同的頻率提供多個載波生成電路。通常，在使用多個獨立的偏振波以執(zhí)行通信的情況下，由于上述優(yōu)點而使用具有同樣頻率的無線電波。
從天線特性的角度來說，從發(fā)送元件11x、11y、和11z向X軸、Y軸、和Z軸的延伸方向分別發(fā)射的無線電波的傳播分量匯聚為零。因而，每個發(fā)送元件11都不能向其長度方向延伸方向發(fā)射無線電波。
接收天線20包括分別從中心原點20a向X軸、Y軸、和Z軸方向延伸的接收元件21x、21y、和21z(如果沒用另外具體說明，在下文中將接收元件21x，、21y、和21z通稱為接收元件21)。每個接收元件21都是諸如偶極天線的定向天線元件。在該優(yōu)選實施例中，接收元件21x在X軸附近的輻射方向上形成偏振面，接收元件21y在Y軸附近的輻射方向上形成偏振面，以及接收元件21z在Z軸附近的輻射方向上形成偏振面。從而，接收天線20形成三個彼此正交的偏振面，使得接收天線20可以接收三個獨立的偏振波。此外，三個接收元件21發(fā)射具有同樣頻率的無線電波。
從天線特性的角度來說，從接收元件21x、21y、和21z向X軸、Y軸、和Z軸的延伸方向分別發(fā)射的無線電波的傳播分量匯聚為零。因而，每個接收元件21都不能接收從其長度方向延伸方向傳播的無線電波。
現(xiàn)在，將描述在由X軸、Y軸、和Z軸構(gòu)成的正交三維坐標系中以不同于圖1至圖3所示的位置關(guān)系來定位發(fā)送天線10和接收天線20的情況下的通信靈敏度。在該優(yōu)選實施例中，主要關(guān)注將發(fā)送天線10和接收天線20之間的距離設(shè)置成用于通信的無線電波波長的幾倍距離的短距離通信，并且目的在于獲得發(fā)送天線10和接收天線20之間的高通信速度。
在圖1所示的位置關(guān)系中，發(fā)送天線10的位置被設(shè)置在原點(0，0，0)處，以及接收天線20的位置被設(shè)置在與原點相隔幾倍波長λ的距離(例如，4λ)的位置處。在這種情況中，接收天線20被設(shè)置在位置(0，0，4λ)處。發(fā)送元件11x的長度方向與接收元件21x的長度方向平行。此外，發(fā)送元件11y的長度方向與接收元件21y的長度方向平行。從而，由發(fā)送元件11x和接收元件21x形成的偏振面彼此相對，以及由發(fā)送元件11y和接收元件21y形成的偏振面彼此相對，使得可以通過兩個獨立的偏振波來執(zhí)行通信。然而，由于發(fā)送元件11z和接收元件21z在相同的直線上延伸，所以，不能在發(fā)送元件11z和接收元件21z之間執(zhí)行通信。
在圖2所示的位置關(guān)系中，發(fā)送天線10的位置被設(shè)置在原點(0，0，0)處，以及接收天線20的位置被設(shè)置在位置(4λ，4λ，4λ)處。在這種情況中，發(fā)送元件11x、11y、和11z的長度方向分別與接收元件21x、21y和21z的長度方向平行，使得可以通過三個獨立的偏振波來執(zhí)行通信。
在圖3所示的位置關(guān)系中，發(fā)送天線10的位置被設(shè)置在原點(0，0，0)處，以及接收天線20的位置被設(shè)置在位置(4λ，0，4λ)處。同樣，在這種情況下，發(fā)送元件11x、11y、和11z的長度方向分別與接收元件21x、21y、和21z的長度方向平行，使得可以通過三個獨立的偏振波來執(zhí)行通信。
因此，假定可以通過使用一個偏振波以k[bps]的數(shù)據(jù)率發(fā)送信息，則在圖1所示的無線電通信系統(tǒng)1或在圖14所示的現(xiàn)有技術(shù)的無線電通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)率為2k[bps]。對應地，在圖2或圖3所示的無線電通信系統(tǒng)1中的數(shù)據(jù)率為3k[bps]。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)中的天線布置相比，在圖2或圖3所示的發(fā)送天線10和接收天線20的布置中，可以使通信信道的數(shù)量加一，從而，提高了無線電通信系統(tǒng)1中的通信速度。
在圖1所示的天線布置中，在同一直線上延伸發(fā)送元件11z和接收元件21z，使得發(fā)送元件11z和接收元件21z之間不能執(zhí)行通信。然而，通過在與X軸正交的平面(即，YZ平面)上使用反射元件，由發(fā)送元件11z和接收元件21z形成的偏振面可以彼此相對，從而可以通過三個不同偏振波的使用來進行通信。
此外，考慮到使得通過三個不同偏振波的使用來進行通信的發(fā)送天線10和接收天線20的布置，可將各個天線元件設(shè)置到不同的位置。例如，如圖4所示，發(fā)送天線10的位置被設(shè)置在XYZ坐標系的原點(0，0，0)處，以及設(shè)置接收天線20的位置，使得接收元件21z的位置被設(shè)置在位置B1(4λ，0，0)處并且接收元件21x和21y中的每一個的位置被設(shè)置在位置B2(0，0，4λ)處。同樣，在這種情況下，接收元件21x、21y、和21z的長度方向分別與發(fā)送元件11x、11y、和11z的長度方向平行，使得可以在無線電通信系統(tǒng)1中以3k[bps]的數(shù)據(jù)率執(zhí)行通信。
此外，可以如圖5A所示的布置發(fā)送天線10和接收天線20。通過在以如圖3所示的位置和姿態(tài)固定發(fā)送天線10的情況下，以接收元件21y作為旋轉(zhuǎn)軸將接收元件21x和21z旋轉(zhuǎn)180°獲得圖5A中所示的布置。在該旋轉(zhuǎn)180°的狀態(tài)下，在無線電通信系統(tǒng)1中，如作為與發(fā)送元件11y和接收元件21y的長度方向垂直的橫截面的圖5B所示，發(fā)送元件11x的長度方向與接收元件21x的長度方向平行，從而可以在發(fā)送元件11x和接收元件21x之間進行通信。此外，在無線電通信系統(tǒng)1中，接收元件21y和21z的長度方向分別與發(fā)送元件11y和11z的長度方向平行，從而可以通過使用其偏振面彼此正交的兩個偏振波來在發(fā)送元件11y和11z以及接收元件21y和21z之間進行通信。
圖6示出了圖5B所示布置的變更例。該變更例也通過使用三個獨立的偏振波進行通信。通過以接收元件21y的長度方向為旋轉(zhuǎn)軸將圖5B所示的接收天線20旋轉(zhuǎn)180°并向發(fā)送元件11y移動接收元件21y來獲得該變更例。此外，為了使發(fā)送元件11x和11z的長度方向分別與接收元件21x和21z的長度方向平行，在與從發(fā)送元件11y到接收元件21y的無線電波傳播方向垂直的反方向上平移發(fā)送元件11x和11z。通過這種布置，可以通過使用三個獨立的偏振波在無線電通信系統(tǒng)1中執(zhí)行通信。
布置發(fā)送天線10和接收天線20，以使其彼此之間的間距為在以上述各種位置和姿態(tài)布置各個天線元件的情況下的無線電波波長的幾倍距離(例如，在本實施例中為四倍)，可通過使用三個獨立的偏振波在三維正交坐標系中執(zhí)行通信。
然而，雖然在發(fā)送天線10和接收天線20以波長幾倍的距離彼此相隔的情況下每個天線的天線元件以沿著三個獨立正交軸的位置和姿態(tài)布置，但是接收天線20會接收多個相互干擾的偏振波分量。這種干擾使得在接收通信數(shù)據(jù)中產(chǎn)發(fā)誤差，因此，期望消除干擾。
因此，除了發(fā)送天線10和接收天線20以外，如圖7所示，無線電通信系統(tǒng)1還包括干擾校正電路30，用于校正具有不同偏振面的偏振波之間的干擾。
如圖7所示，干擾校正電路30被提供有分別從接收天線20的接收元件21x、21y、和21z接收的三個信號，并校正這三個信號以輸出減少干擾影響的校正信號。在開始在發(fā)送天線10和接收天線20之間發(fā)送實際通信信號之前，從發(fā)送天線10向接收天線20發(fā)送已知信號模式。干擾校正電路30基于信號模式來確定校正所需的參數(shù)。
例如，假設(shè)根據(jù)已知信號模式將不同的偏振波從發(fā)送天線10以(發(fā)送元件11x)→(發(fā)送元件11y)→(發(fā)送元件11z)的順序發(fā)送。在這種情況下，可以確定，首先，接收天線20根據(jù)已知信號模式接收來自發(fā)送元件11x的信號。干擾校正電路30根據(jù)從發(fā)送元件11x發(fā)送的信號來計算分別用于接收元件21x、21y、和21z的校正參數(shù)axx、axy、以及axz。類似地，干擾校正電路30根據(jù)從發(fā)送元件11y和發(fā)送元件11z發(fā)送的信號來計算校正參數(shù)。因此，即使當從發(fā)送天線10同時發(fā)送三個偏振波時，干擾校正電路30也根據(jù)以上計算的校正參數(shù)來校正干擾，從而，輸出減少了干擾影響的校正信號。
根據(jù)包括干擾校正電路30的無線電通信系統(tǒng)1，與不校正偏振波傳播分量之間的干擾的情況相比，可以降低通過接收天線20錯誤接收通信數(shù)據(jù)的概率。因此，可以提高通信的可靠性。
雖然該優(yōu)選實施例中將干擾校正電路30設(shè)置在接收側(cè)上，但用于生成用來校正偏振波之間干擾的信號的干擾校正電路也可以設(shè)置在發(fā)送側(cè)上。
接下來，參照圖8A和8B，根據(jù)該優(yōu)選實施例示出了無線電通信系統(tǒng)1的具體實例。如圖8A和8B所示，發(fā)送天線10被嵌入裝置100的表面部分中，以及接收天線20被嵌入裝置200的表面部分中。
更具體地，以發(fā)送元件11x和11y為縫隙天線以及發(fā)送元件11z為環(huán)形天線的方式來配置嵌入裝置100中的發(fā)送天線10。類似地，以接收元件21x和21y為縫隙天線以及接收元件21z為環(huán)形天線的方式來配置嵌入裝置200中的接收天線20。裝置100的功能是通過每個發(fā)送元件11將信號發(fā)送到裝置200，以及裝置200的功能是通過每個接收元件21接收從裝置100發(fā)送的信號。
在通過偶極天線來實現(xiàn)每個發(fā)送元件11和每個接收元件21的情況下，三個發(fā)送元件11分別沿三個正交軸延伸，以及三個接收元件21分別沿三個正交軸延伸。從而，發(fā)送元件11x、11y、和11z分別平行于接收元件21x、21y、和21z延伸，使得可以通過使用三個獨立的偏振波在發(fā)送天線10和接收天線20之間執(zhí)行通信。相反地，在圖8A和8B所示的配置中，通過特性彼此不同的環(huán)形天線和縫隙天線來實現(xiàn)發(fā)送元件11和接收元件21。從而，發(fā)送元件11和接收元件21的布置需要不同于使用偶極天線情況下的布置。然而，通過以發(fā)送元件11形成三個正交的偏振面，接收元件21形成三個正交的偏振面，以及由發(fā)送元件11形成的三個正交的偏振面分別與由接收元件21形成的三個正交的偏振面相對的方式來設(shè)置發(fā)送天線10和接收天線20，可以通過三個獨立的偏振波來執(zhí)行通信。
如果滿足用于布置天線元件的上述條件，則除了上述的偶極天線、環(huán)形天線、和縫隙天線以外的任何天線元件都可以用于通過使用三個獨立的偏振波來進行通信。
現(xiàn)在，將更詳細地描述圖8A和8B中所示的發(fā)送元件11和接收元件21的布置。
嵌入裝置100中的發(fā)送元件11z和嵌入裝置200中的接收元件21z按照以下方式來布置。
圖8A是以裝置100的表面E與裝置200的表面F接觸的方式設(shè)置的裝置100和裝置200的截面圖。表面E和F位于XY平面。如圖8A中所示，裝置100的表面部分包括接地層(ground layer)103和104，其構(gòu)成雙層結(jié)構(gòu)；通孔105，連接接地層103和104；以及介電區(qū)106，作為剩余部分。發(fā)送元件11z位于由接地層103和104以及通孔105圍繞的區(qū)域中。
類似地，裝置200的表面部分包括接地層203和204，構(gòu)成雙層結(jié)構(gòu)的；通孔205，連接接地層203和204；以及介電區(qū)206，作為剩余部分。接收元件21z位于由接地層203和204以及通孔205圍繞的區(qū)域中。
從發(fā)送元件11z發(fā)送的無線電波在裝置100的表面E和裝置200的表面F之間形成的E-F層中傳播，并通過接收元件21z來接收。裝置100的接地層103和裝置200的接地層203避免了無線電波在除了從發(fā)送元件11z到接收元件21z范圍內(nèi)的區(qū)域以外的任何區(qū)域中傳播，從而抑制從發(fā)送元件11z發(fā)送的無線電波可以通過除接收元件21z以外的任何接收元件接收的可能性。
圖8B是在垂直于E-F層的方向上(即，Z軸的方向上)觀看的裝置100的平面圖。由發(fā)送元件11z和接收元件21z形成的偏振面彼此相對地位于XY平面內(nèi)。從而，通過在垂直于E-F層的方向上(即，Z軸的方向上)傳播的無線電波來執(zhí)行通信。
圖9示出了圖8A和8B所示配置的變更例。在該變更例中，裝置100和200的接觸面E和F是呈凸出和凹陷狀。更具體地，包括發(fā)送元件11z的裝置100的表面E形成有凸部107a，以及包括接收元件21z的裝置200的表面F形成有凸部207a。此外，裝置100的表面E形成有可與裝置200的凸部207a嚙合的凹部107b，以及裝置200的表面F形成有可與裝置100的凸部107a嚙合的凹部207b。通過除去在接地層103和接地層104之間形成的介電區(qū)106來形成裝置100的凹部107b。類似地，通過除去在接地層203和接地層204之間形成的介電區(qū)206來形成裝置200的凹部207b。圍繞這些凹部107b和207b的部分形成有具有雙層結(jié)構(gòu)的接地層103和104以及具有雙層結(jié)構(gòu)的接地層203和204。因此，可以抑制從圍繞部分外的發(fā)送元件11z發(fā)射的無線電波的泄漏。
因而，裝置100的表面E具有凸部107a和凹部107b，以及裝置200的表面F具有可與上述的裝置100的凹部107b和凸部107a分別嚙合的凸部207a和凹部207b。因此，裝置100和200可以容易地彼此對準。此外，從發(fā)送元件11z位于其上的凸部107a到接收元件21z位于其上的凸部207a的范圍內(nèi)的嚙合部分不具有介電區(qū)。因此，與圖8A和8B中所示的配置相比，可以減少在從發(fā)送元件11z到接收元件21z的無線電波傳播期間產(chǎn)生的介電損失，從而提高了每個發(fā)送元件11和每個接收元件21之間的通信靈敏度。
現(xiàn)在，將參照圖10來描述以圖8A和8B所示的配置布置的其它發(fā)送元件11x和11y以及其它接收元件21x和21y。類似于圖8B，圖10是在垂直于E-F層的方向上(即，Z軸的方向上)觀看的裝置100的平面圖。
發(fā)送元件11x和11y平行于裝置100的表面E延伸。此外，發(fā)送元件11x和11y的長度方向彼此垂直。
類似地，接收元件21x和21y平行于裝置100的表面E延伸。此外，接收元件21x和21y分別與發(fā)送元件11x和11y相對。在圖10所示的配置中，分別將接收元件21x和21y定位為與發(fā)送元件11x和11y呈重疊關(guān)系。
由環(huán)型發(fā)送元件11z和環(huán)型接收元件21z形成的磁場垂直于裝置100和200的接觸面E和F(即，垂直于XY平面)。由發(fā)送元件11x和接收元件21x形成的偏振面與XY平面相對。由發(fā)送元件11y和接收元件21y形成的偏振面與由發(fā)送元件11x形成的偏振面正交，且與XY平面相對。
如上所述，發(fā)送天線10和接收天線20分別嵌入裝置100和裝置200中，從而可通過使用三個獨立的偏振波來進行通信。
雖然在圖10中，將接收元件21x和21y分別定位到與發(fā)送元件11x和11y呈重疊關(guān)系，但相對于發(fā)送元件11x和11y，接收元件21x和21y的位置不限于上述位置。具體地，除了發(fā)送元件11x和接收元件21x在同一直線上延伸之外，接收元件21x的長度方向與發(fā)送元件11x的長度方向平行。此外，具體地，除了發(fā)送元件11y和接收元件21y在同一直線上延伸之外，接收元件21y的長度方向與發(fā)送元件11y的長度方向平行。例如，接收元件21x可在Y軸的方向上平移，以及接收元件21y可在Z軸方向上平移。同樣，在這種情況下，由發(fā)送元件11x和接收元件21x形成的偏振面彼此相對，以及由發(fā)送元件11y和接收元件21y形成的偏振面彼此相對。因此，可以通過三個獨立的偏振波來執(zhí)行通信。
在該優(yōu)選實施例中，三個發(fā)送元件11x、11y、和11z嵌入裝置100中，以及三個接收元件21x、21y、和21z嵌入裝置200中，從而，執(zhí)行從裝置100到裝置200的單向通信。然而，通信系統(tǒng)的配置并不僅限于此。例如，兩個發(fā)送元件和一個接收元件可包括在裝置100中，以及一個發(fā)送元件和兩個接收元件可包括在裝置200中，從而，執(zhí)行裝置100和裝置200之間的雙向通信。
現(xiàn)在，將描述一些將無線電通信系統(tǒng)1用于信息裝置等的應用。在通過三個獨立偏振波的使用來執(zhí)行通信中，發(fā)送天線10和接收天線20之間的距離應設(shè)置為無線電波波長的幾倍距離。因此，在將裝置100和裝置200集成到便攜式終端設(shè)備的情況下，考慮到這些裝置和便攜式終端設(shè)備的大小，天線之間的距離應設(shè)置為幾厘米。
更具體地，在天線之間的距離為大約20mm并且該距離對應為工作波長的四倍距離的情況下，工作波長為大約5mm。在根據(jù)該波長來設(shè)計天線元件的情況下，作為天線元件實例的偶極天線元件的長度為波長的一半，例如，在上述情況中為大約2.5mm。這種小型天線元件可以完全內(nèi)置到便攜式設(shè)備等中。因此，使用三個獨立偏振波的無線電通信系統(tǒng)1的最合適應用中的一個被認為是便攜式信息設(shè)備等。
在該應用中，假設(shè)將偏振波的工作波長設(shè)置為大約5mm(即，將通信頻率設(shè)置為65GHz)，以在設(shè)備的各個部件之間執(zhí)行無線電連接。如上所述，裝置100和裝置200之間的通信可以是單向通信或雙向通信。
圖11A和11B示出了第一應用，其中，裝置100內(nèi)置于筆記本PC(個人計算機)110中，以及裝置200內(nèi)置于便攜式終端設(shè)備210中，從而，在分別內(nèi)置于設(shè)備110和210的各個部件中的裝置100和裝置200之間進行通信。
如圖11A所示，筆記本PC110包括顯示器112、鍵盤113、以及鼠標板114。裝置100內(nèi)置于鼠標板114鄰近位置處的筆記本PC110的表面部分中。在鼠標板114右側(cè)和左側(cè)上形成的部分是主要為了放置用戶的手放以在鍵盤113上打字而未設(shè)置任何部件的平坦部分。為了方便說明，在下文中，在鼠標板114的左側(cè)上形成以放置用戶的左手的左側(cè)部分將被稱為通信面116a，以及在下文中，在鼠標板114的右側(cè)上形成以放置用戶的右手的右側(cè)部分將被稱為通信面116b。在下文中如果沒有其他具體說明，這些通信面116a和116b將被通稱為通信面116。
在通過使用三個獨立的偏振波在裝置100和裝置200之間執(zhí)行通信時，嵌入在裝置100和200中的天線元件應當精確定位?？梢酝ㄟ^在每個通信面116和上述參照圖9的便攜式終端設(shè)備210上形成彼此嚙合的凸部和凹部來容易地實現(xiàn)這種精確定位。但是，通信面116的主要功能是放置用戶的手，因此，不期望在通信面116上形成上述凸部和凹部。因此，盡管通信面116是平的，但是可以期望進行天線元件能夠容易地精確定位。
在圖11B所示的實例中，當便攜式終端設(shè)備210設(shè)置到通信面116a上時，通過筆記本PC110測量裝置100和裝置200之間的通信條件，以及在顯示器112上顯示測量結(jié)果。此外，用戶根據(jù)顯示器112上顯示的結(jié)果在通信面116a上執(zhí)行便攜式終端設(shè)備210的最佳定位。因而，用戶可以根據(jù)顯示器112上顯示的可視信息容易地執(zhí)行裝置100和200的精確定位。
圖12A至圖12C示出了第二應用，其中，裝置100內(nèi)置于諸如移動電話和PDA的便攜式終端設(shè)備120中，以及裝置200內(nèi)置于用于保持便攜式終端設(shè)備120的支架設(shè)備220中。
在現(xiàn)有技術(shù)中便攜式終端設(shè)備的底部設(shè)置有適于電連接至支架設(shè)備的連接器。支架設(shè)備形成有可放置便攜式終端設(shè)備的凹部。該凹部具有與便攜式終端設(shè)備的底部外圍相對應的形狀，并且支架設(shè)備凹部的底部設(shè)置有適于電連接至便攜式終端設(shè)備的連接器的凸狀連接器。便攜式終端設(shè)備和支架設(shè)備的連接器具有插入式結(jié)構(gòu)，以限定連接器的位置。
相反地，在圖12A至圖12C所示的實例中，通過無線電連接，而不是使用連接器的電連接來連接裝置100和裝置200。因此，不必執(zhí)行連接器的連接和斷開，以可以放寬對裝置100和200的位置限制，從而提高設(shè)備形狀的設(shè)計靈活性。
圖12B是示出了便攜式終端設(shè)備120傾斜地保持在支架設(shè)備220中以在裝置100和裝置200之間執(zhí)行無線電連接的情況下的截面圖。圖12C是示出了便攜式終端設(shè)備120豎直地保持在支架設(shè)備220中以在裝置100和裝置200之間執(zhí)行無線電連接的情況下的截面圖。如圖12B和圖12C所示，裝置100可以設(shè)置在便攜式終端設(shè)備120的后部中，以及裝置200可以設(shè)置在支架設(shè)備220的側(cè)部中以與裝置100相對。
此外，現(xiàn)有技術(shù)中便攜式終端設(shè)備和現(xiàn)有技術(shù)中支架設(shè)備的連接器的接觸面隨時間劣化，使得通信的可靠性降低。相反地，在圖12A至圖12C所示的實例中，天線元件被嵌入到裝置100和200中，以在便攜式終端設(shè)備120和支架設(shè)備220之間執(zhí)行無線電連接，使得不能出現(xiàn)上述連接器之間的接觸不良現(xiàn)象。
在為了保護便攜式終端設(shè)備免于受到外力并且改善其外觀而使其容納在覆蓋殼體中的情況下使用便攜式終端設(shè)備。在現(xiàn)有技術(shù)中的這種覆蓋殼體應當形成有用于露出便攜式終端設(shè)備的連接器的孔，以通過各個連接器使便攜式終端設(shè)備和支架設(shè)備之間電連接。相反地，在圖12A至圖12C所示的實例中，在用于便攜式終端設(shè)備120的覆蓋殼體中不必形成這種孔，這是因為通過無線電經(jīng)由包括天線元件的裝置100和200來連接便攜式終端設(shè)備120和支架設(shè)備220，而不是通過連接器來進行電連接。
然而，在覆蓋有覆蓋殼體的便攜式終端設(shè)備120安裝在支架設(shè)備220中的情況下，可能由于覆蓋殼體的厚度使得裝置100和200之間未對準，從而大大地降低了通信靈敏度。
更具體地，如圖13A中所示，由于覆蓋便攜式終端設(shè)備120的殼體121的厚度，所以內(nèi)置在便攜式終端設(shè)備120中的裝置100可能未與內(nèi)置在支架設(shè)備220中的裝置200對準。
圖13B示出了根據(jù)殼體121的厚度來傾斜嵌入到裝置100和200中的天線元件的變更例。
圖13B示出了在由于殼體121的厚度來改變支架設(shè)備220中的便攜式終端設(shè)備120的安裝位置的情況下的示意性截面圖。更具體地，在圖13B所示的Y軸方向上的位移對應于由于殼體121的厚度引起的便攜式終端設(shè)備120的底面與支架設(shè)備220凹部的底面的位移，以及在圖13B所示的X軸方向上的位移對應于由于殼體121的厚度引起的便攜式終端設(shè)備120的背面與支架設(shè)備220凹部的側(cè)面的位移。
如果殼體121的厚度是一致的，則在圖13B中，X軸方向上的位移等于Y軸方向上的位移。因此，通過使嵌入裝置100中的天線元件向下方傾斜45°(即，與垂直于YZ平面的方向相對應的Y軸方向相反的方向)，并且通過使嵌入裝置200中的天線元件向上方傾斜45°(即，與垂直于YZ平面的方向相對應的Y軸方向)，可以使裝置100中天線元件的偏振面與裝置200中相應天線元件的偏振面相對。圖13C示出了不使用殼體121并且如上所述的傾斜天線元件的狀態(tài)。同樣，在這種情況下，裝置100中天線元件的偏振面可與裝置200中天線元件的偏振面相對。因而，可以使用便攜式終端設(shè)備120和支架設(shè)備220，而不會由于殼體121的存在或不存在而造成通信靈敏度大的改變。
雖然參考具體實施例來描述了本發(fā)明，但是描述是說明性的并且不能解釋為對本發(fā)明的保護范圍的限制。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和保護范圍的情況下，本發(fā)明可以有各種更改和變化。
權(quán)利要求
1.一用于在第一天線和第二天線之間執(zhí)行無線電通信的無線電通信系統(tǒng)，其中所述第一天線包括被配置為在三個軸向上形成彼此正交的偏振面的多個天線元件；所述第二天線包括被配置為在三個軸向上形成彼此正交的偏振面的多個天線元件；所述第一天線和所述第二天線被設(shè)置為使由所述第一天線的所述天線元件形成的所述偏振面分別與由所述第二天線的所述天線元件形成的所述偏振面相對；以及所述第一天線與所述第二天線之間的通信通過使用三個獨立的偏振波執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電通信系統(tǒng)，其中，所述第一天線和所述第二天線中的至少一個設(shè)置有用于校正所述偏振波之間干擾的校正裝置。
3.一種用于無線電通信系統(tǒng)的通信方法，所述無線電通信系統(tǒng)用于在每一個均具有被配置為在三個軸向上形成彼此正交的偏振面的多個天線元件的第一天線與第二天線之間執(zhí)行無線電通信，所述方法包括以下步驟布置所述第一天線和所述第二天線，以使由所述第一天線的所述天線元件形成的所述偏振面分別與由所述第二天線的所述天線元件形成的所述偏振面相對；以及通過使用三個獨立的偏振波來執(zhí)行所述第一天線和所述第二天線之間的通信。
全文摘要
本文披露了一種用于在第一天線和第二天線之間執(zhí)行無線電通信的無線電通信系統(tǒng)。第一和第二天線中的每一個都包括用于在三個軸向上形成彼此正交的偏振面的多個天線元件。布置第一和第二天線，以使由第一天線的天線元件形成的偏振面分別與由第二天線的天線元件形成的偏振面相對。通過使用三個獨立的偏振波來執(zhí)行第一天線與第二天線之間的通信。
文檔編號H01Q1/22GK101071907SQ200710097258
公開日2007年11月14日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者川崎研一, 福沢惠司 申請人:索尼株式會社