特許 5759432 設置型電界通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5759432

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】設置型電界通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 13/00 20060101AFI20150716BHJP

【ＦＩ】

   H04B13/00

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-187132(P2012-187132)

(22)【出願日】2012年8月28日

(65)【公開番号】特開2014-45393(P2014-45393A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2014年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591230295

【氏名又は名称】ＮＴＴエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100129230

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 理恵

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 愛一郎

(72)【発明者】

【氏名】溝田 勉

(72)【発明者】

【氏名】森村 浩季

(72)【発明者】

【氏名】矢部 誠司

(72)【発明者】

【氏名】松本 亮一

(72)【発明者】

【氏名】菊地 亮二

【審査官】 小池 堂夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０９００７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７７７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Sasaki, A. et al.，Extended Noisy-Channel Models for Capacitively Coupled Personal Area Network Under Influence of a Wall，Antennas and Propagation, IEEE Transactions on，２０１４年 ５月 １日，Volume:62, Issue:5，p.2802-2812

【文献】 Sasaki, A. et al.，SNR analysis of a noisy-channel model for a capacitively-coupled personal-area network，Antennas and Propagation in Wireless Communications (APWC), 2011 IEEE-APS Topical Conference on，２０１１年 ７月１６日，p.351-354

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １３／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＣｉＮｉｉ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コモンモードチョークコイルを備え、電界を電界伝達媒体に誘起して通信を行う設置型電界通信装置において、
電界通信用の信号電極及びグラウンド電極を壁に配置し、可変容量を介して前記グラウンド電極に電気的に接続された補助電極を床に設置したことを特徴とする設置型電界通信装置。

【請求項2】

コモンモードチョークコイルを備え、電界を電界伝達媒体に誘起して通信を行う設置型電界通信装置において、
電界通信用の信号電極及びグラウンド電極を床に配置し、可変容量を介して前記グラウンド電極に電気的に接続された補助電極を壁に設置したことを特徴とする設置型電界通信装置。

【請求項3】

前記補助電極は、
５ｃｍから２５ｃｍの間の底面半径を有し、５０ｃｍから２００ｃｍの間の高さを有する円柱電極であることを特徴とする請求項１又は２記載の設置型電界通信装置。

【請求項4】

前記可変容量は、電界通信を行う回路基板上に形成され、
当該可変容量と前記補助電極との間を接続するリード線は、
前記回路基板に接続されたケーブルに束ねられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の設置型電界通信装置。

【請求項5】

前記信号電極で受信した信号を入力してデータの周波数帯と異なる周波数帯を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過した信号の強度が最小になるように前記可変容量の値を制御する制御回路と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の設置型電界通信装置。

【請求項6】

前記信号電極で受信した信号を入力してデータの周波数帯に一致する周波数帯を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過した信号にデータが含まれていない場合には、当該信号の強度が最小になるように前記可変容量の値を制御し、データが含まれている場合には、当該制御を行わず前記可変容量の直前の値を維持する制御回路と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の設置型電界通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電界により通信を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、人体等の電界伝達媒体に送信すべきデータに基づく電界を誘起させ、また、その電界伝達媒体に誘起された電界を検出してデータ通信を行う電界通信装置がある（特許文献１参照）。

【0003】

これは、電界伝達媒体の表面電界を利用した通信技術であり、例えば、送信用電界通信装置を持つユーザが受信用電界通信装置の信号電極に触れることにより、そのユーザを介して最大１０Ｍｂｐｓ程度の近距離データ通信を行うことができる。

【0004】

このような電界通信装置において携帯型電界通信装置は、携帯性等の制約から一般に内蔵のバッテリーで駆動するが、設置型電界通信装置は、永続的使用を考慮してＡＣ電源で駆動するように設計されている。

【0005】

図１１は、従来の設置型電界通信装置の回路構成の概略を示す図である。同図（ａ）に示す設置型電界通信装置１００は、電界伝達媒体を介して伝達されたデータ信号を信号電極１１で受信し、信号電極１１とグラウンド電極１２との間を電気的に接続する抵抗Ｒに係る電圧Ｖ_ｒｃｖとして検出する。

【0006】

しかし、駆動源としてＡＣ電源を利用する場合、電源線を介した雑音が抵抗Ｒに入力するため、その雑音も電圧Ｖ_ｒｃｖとして検出されてしまう。このような電界通信装置は、電界伝達媒体の表面に生じた微弱な電界を利用することから、そのような雑音を除去することは実用上極めて重要である。

【0007】

そこで、同図（ｂ）に示すように、ＡＣ電源端１３と信号電極１１との間を接続する第１リード線１４の一部と、ＡＣ電源端１３とグラウンド電極１２との間を接続する第２リード線１５の一部とをそれぞれ巻線したコモンモードチョークコイル１６を介在させることにより、電源線からの雑音の入力を低減していた（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−１７４５７０号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】A. Sasaki、外５名、「SNR Analysis of a Noisy-Channnel Model for a Capacitivility-Coupled Personal-Area Network」、2011 IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communication、p.351-354

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、設置型電界通信装置１００の使用環境によっては、コモンモードチョークコイル１６を介在させるのみでは雑音を十分に低減できないという問題があった。

【0011】

通常、設置型電界通信装置１００は、壁や床等のアクセスポイントに設置される。例えば壁に設置される場合、そのグラウンド電極１２は、壁固定用の絶縁体３００を介して壁４００の表面に配置され、その対である信号電極１１は、アクセスポイントの利用者が接触可能となるよう空間側に配置される（図１２参照）。

【0012】

そして、携帯型電界通信装置２００を所持したユーザ６００がその設置型電界通信装置１００の信号電極１１に接触すると、設置型電界通信装置１００と絶縁体３００と壁４００と床５００とユーザ６００とにより閉ループ回路ＲＣが形成されることから、携帯型電界通信装置２００の信号電極２１から出力されたデータ信号はユーザ６００を介して電界により送信され、設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖとして検出される。

【0013】

しかし、特に壁４００や床５００には雑音成分が多く含まれ、その間の電位差は常時変動していることから、その間には雑音電圧源７００が存在するとみなすことができる。ゆえに、設置型電界通信装置１００の抵抗Ｒに係る電圧Ｖ_ｒｃｖには、純粋なるデータ信号に加えて、雑音電圧源７００による雑音が混入するという問題があった。また、このような問題は、設置型電界通信装置１００を壁４００から近距離の床５００に設置した場合も同様であった（図１３参照）。

【0014】

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、電界通信時の雑音を低減することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

請求項１記載の設置型電界通信装置は、コモンモードチョークコイルを備え、電界を電界伝達媒体に誘起して通信を行う設置型電界通信装置において、電界通信用の信号電極及びグラウンド電極を壁に配置し、可変容量を介して前記グラウンド電極に電気的に接続された補助電極を床に設置したことを特徴とする。

【0016】

本発明によれば、電界通信用の信号電極及びグラウンド電極を壁に配置し、可変容量を介して前記グラウンド電極に電気的に接続された補助電極を床に設置したため、電界通信時の雑音を低減することができる。

【0017】

請求項２記載の設置型電界通信装置は、コモンモードチョークコイルを備え、電界を電界伝達媒体に誘起して通信を行う設置型電界通信装置において、電界通信用の信号電極及びグラウンド電極を床に配置し、可変容量を介して前記グラウンド電極に電気的に接続された補助電極を壁に設置したことを特徴とする。

【0018】

本発明によれば、電界通信用の信号電極及びグラウンド電極を床に配置し、可変容量を介して前記グラウンド電極に電気的に接続された補助電極を壁に設置したため、電界通信時の雑音を低減することができる。

【0019】

請求項３記載の設置型電界通信装置は、請求項１又は２記載の設置型電界通信装置において、前記補助電極は、５ｃｍから２５ｃｍの間の底面半径を有し、５０ｃｍから２００ｃｍの間の高さを有する円柱電極であることを特徴とする。

【0020】

本発明によれば、上記補助電極は、５ｃｍから２５ｃｍの間の底面半径を有し、５０ｃｍから２００ｃｍの間の高さを有する円柱電極であるため、更なる雑音低減効果を得ることができる。

【0021】

請求項４記載の設置型電界通信装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の設置型電界通信装置において、前記可変容量は、電界通信を行う回路基板上に形成され、当該可変容量と前記補助電極との間を接続するリード線は、前記回路基板に接続されたケーブルに束ねられていることを特徴とする。

【0022】

本発明によれば、上記可変容量は、電界通信を行う回路基板上に形成され、その可変容量と補助電極との間を接続するリード線は、その回路基板に接続されたケーブルに束ねられているため、そのリード線やケーブルが形成する電流ループの面積が最小となり、不要放射を低減することができる。

【0023】

請求項５記載の設置型電界通信装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の設置型電界通信装置において、前記信号電極で受信した信号を入力してデータの周波数帯と異なる周波数帯を通過させるフィルタ回路と、前記フィルタ回路を通過した信号の強度が最小になるように前記可変容量の値を制御する制御回路と、を有することを特徴とする。

【0024】

本発明によれば、信号電極で受信した信号を入力してデータの周波数帯と異なる周波数帯を通過させ、その通過した信号の強度が最小になるように上記可変容量の値を制御するため、電界通信時の雑音をより確実に低減することができる。

【0025】

請求項６記載の設置型電界通信装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の設置型電界通信装置において、前記信号電極で受信した信号を入力してデータの周波数帯に一致する周波数帯を通過させるフィルタ回路と、前記フィルタ回路を通過した信号にデータが含まれていない場合には、当該信号の強度が最小になるように前記可変容量の値を制御し、データが含まれている場合には、当該制御を行わない制御回路と、を有することを特徴とする。

【0026】

本発明によれば、信号電極で受信した信号を入力してデータの周波数帯に一致する周波数帯を通過させ、その通過した信号にデータが含まれていない場合には、その信号の強度が最小になるように前記可変容量の値を制御し、データが含まれている場合には、その制御を行わないため、電界通信時の雑音をより確実に低減することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、電界通信時の雑音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。

【図2】図１の等価回路を示す図である。

【図3】第２の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。

【図4】図３の等価回路を示す図である。

【図5】第３の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。

【図6】第３の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。

【図7】第４の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。

【図8】第５の実施の形態に係る設置型電界通信装置の構成を示す図である。

【図9】図８に示す２つのバンドパスフィルタの利得特性を示す図である。

【図10】第６の実施の形態に係る設置型電界通信装置の構成を示す図である。

【図11】従来の設置型電界通信装置の回路構成の概略を示す図である。

【図12】従来の電界通信システムの構成を示す図である。

【図13】従来の電界通信システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる様態で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。

【0030】

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。この電界通信システムは、壁４００に設置される設置型電界通信装置１００と、ユーザ６００により所持される携帯型電界通信装置２００とで主に構成される。

【0031】

設置型電界通信装置１００は、電界通信用の一対の信号電極１１及びグラウンド電極１２と、商用電源電圧を入力するＡＣ電源端１３と、抵抗Ｒを介してＡＣ電源端１３と信号電極１１との間を接続する第１リード線１４と、ＡＣ電源端１３とグラウンド電極１２との間を接続する第２リード線１５と、第１リード線１４の一部と第２リード線１５の一部とをそれぞれ巻線したコモンモードチョークコイル１６と、可変容量Ｃ_ｖを介して第３リード線１７によりグラウンド電極１２に接続された補助電極１８と、を備えている。

【0032】

グラウンド電極１２は、壁固定用の絶縁体３００を介して壁４００の表面に配置され、信号電極１１は、ユーザ６００が接触できるようにグラウンド電極１２に対向して空間側に配置される。また、補助電極１８は、ユーザ６００が設置型電界通信装置１００への接触の際に立ち止まるエリア周辺の床５００の表面に設置される。

【0033】

一方、携帯型電界通信装置２００は、対向配置された一対の信号電極２１及びグラウンド電極２２と、送信すべきデータ信号に応じた電圧を信号電極２１とグラウンド電極２２との間に印加する発信器２３と、を備えている。

【0034】

このような携帯型電界通信装置２００を所持したユーザ６００が設置型電界通信装置１００の信号電極１１に接触すると、設置型電界通信装置１００と絶縁体３００と壁４００と床５００とユーザ６００とが閉ループ回路状態で電気的に結合するため、携帯型電界通信装置２００の信号電極２１から出力されたデータ信号がユーザ６００を介して設置型電界通信装置１００に電界により送信される。

【0035】

そして、そのデータ信号は、設置型電界通信装置１００の信号電極１１で受信され、コモンモードチョークコイル１６を介して、第１リード線１４と第２リード線１５との間を接続する抵抗Ｒに入力され、その抵抗Ｒに生じた電圧Ｖ_ｒｃｖとして検出される。

【0036】

ここで、電界通信系では、上記電気的結合関係を、結合容量を用いて図２に示すように表現することができる。図２は、図１の等価回路である。但し、ここでは雑音の影響についてのみ考慮するため、携帯型電界通信装置２００については省略している。

【0037】

図１に示すような配置的・位置的関係を有する場合、上記閉ループ回路を構成する主なる容量としては、設置型電界通信装置１００のグラウンド電極１２と壁４００との間の容量Ｃ_ｗと、床５００とユーザ６００との間の容量Ｃ_ｂ１と、壁４００とユーザ６００との間の容量Ｃ_ｂ２と、が考えられる。

【0038】

従来では、主にそれら各容量Ｃ_ｗ，Ｃ_ｂ１，Ｃ_ｂ２によって上記閉ループ回路が形成されるので、その回路上の電気通路を介することにより、壁４００と床５００との間に存在する雑音電圧源７００に起因した雑音電位が設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖ上に現れていた。

【0039】

一方、本実施の形態では、設置型電界通信装置１００のグラウンド電極１２に可変容量Ｃ_ｖを介して電気的に接続された補助電極１８を床５００の表面に設置しているため、グラウンド電極１２と補助電極１８との間の可変容量Ｃ_ｖと、補助電極１８と床５００との間の容量Ｃ_ｆも、上記主なる容量として閉ループ回路を構成することになる。

【0040】

すなわち、そのような補助電極１８を具備したことにより、従来の閉ループ回路に対して新たな電気線路（図２に示す点Ａと点Ｃとの間の電気線路）が追加され、その追加された電気線路上には自身の容量を調整可能な可変容量Ｃ_ｖが存在するので、設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖ上に現れる雑音電圧源７００による雑音電位を低減することができる。

【0041】

また、その雑音電位を全く現れないようにするには、グラウンド電極１２に入力される電位φ_ａ（図２に示す点Ａの電位）と、信号電極１１に入力される電位φ_ｂ（図２に示す点Ｂの電位）とを等しくすればよい。すなわち、電位φ_ａ＝電位φ_ｂとするには、式（１）を満たすように可変容量Ｃ_ｖの容量値を調整すればよい。

【数1】

【0042】

つまり、式（１）を可変容量Ｃ_ｖについて解くと式（２）となることから、設置型電界通信装置１００が壁側に設置される場合には、その式（２）を満たすように可変容量Ｃ_ｖの容量値を設定することにより、雑音電圧源７００による雑音の影響をより確実に排除することができる。

【数2】

【0043】

以上より、本実施の形態によれば、設置型電界通信装置１００の信号電極１１及びグラウンド電極１２を壁４００に配置し、可変容量Ｃ_ｖを介してグラウンド電極１２に電気的に接続された補助電極１８を床５００に設置したので、電界通信時の雑音を低減することができる。

【0044】

尚、以上説明した設置型電界通信装置１００及び携帯型電界通信装置２００は、電界によりデータ通信を行うための通信回路（後述する復調回路等）、送受信対象のデータを記憶させるメモリ、そのデータを外部コンピュータに入出力するためのインタフェース等を備えているが、本実施の形態で説明した技術的特徴とは直接的な関係性が低いことから、その説明は省略している。また、電界通信技術は公知の技術であるため、その説明も省略している。

【0045】

〔第２の実施の形態〕
図３は、第２の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。この電界通信システムは、床５００に設置される設置型電界通信装置１００と、ユーザ６００により所持される携帯型電界通信装置２００とで主に構成される。

【0046】

設置型電界通信装置１００及び携帯型電界通信装置２００は、第１の実施の形態で説明した構成と同様の構成を備えている。但し、設置型電界通信装置１００のグラウンド電極１２は、床固定用の絶縁体３００を介して床５００の表面に配置され、信号電極１１は、ユーザ６００が接触できるようにグラウンド電極１２に対向して空間側に配置される。また、補助電極１８は、ユーザ６００が設置型電界通信装置１００への接触の際に立ち止まるエリア周辺の壁４００の表面に設置される。

【0047】

このような携帯型電界通信装置２００を所持したユーザ６００が設置型電界通信装置１００の信号電極１１に接触すると、第１の実施の形態と同様に、設置型電界通信装置１００と絶縁体３００と壁４００と床５００とユーザ６００とが閉ループ回路状態で電気的に結合するため、携帯型電界通信装置２００の信号電極２１から出力されたデータ信号がユーザ６００を介して設置型電界通信装置１００に電界により送信される。

【0048】

そして、そのデータ信号は、設置型電界通信装置１００の信号電極１１で受信され、コモンモードチョークコイル１６を介して、第１リード線１４と第２リード線１５との間を接続する抵抗Ｒに入力され、その抵抗Ｒに生じた電圧Ｖ_ｒｃｖとして検出される。

【0049】

ここで、図３の等価回路を図４に示す。図３に示すような配置的・位置的関係を有する場合、上記閉ループ回路を構成する主なる容量としては、設置型電界通信装置１００のグラウンド電極１２と床５００との間の容量Ｃ_ｆと、床５００とユーザ６００との間の容量Ｃ_ｂ１と、壁４００とユーザ６００との間の容量Ｃ_ｂ２と、が考えられる。

【0050】

従来では、主にそれら各容量Ｃ_ｆ，Ｃ_ｂ１，Ｃ_ｂ２によって上記閉ループ回路が形成されるので、その回路上の電気通路を介することにより、壁４００と床５００との間に存在する雑音電圧源７００に起因した雑音電位が設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖ上に現れていた。

【0051】

一方、本実施の形態では、設置型電界通信装置１００のグラウンド電極１２に可変容量Ｃ_ｖを介して電気的に接続された補助電極１８を壁４００の表面に設置しているため、グラウンド電極１２と補助電極１８との間の可変容量Ｃ_ｖと、補助電極１８と壁４００との間の容量Ｃ_ｗも、上記主なる容量として閉ループ回路を構成することになる。

【0052】

すなわち、そのような補助電極１８を具備したことにより、従来の閉ループ回路に対して新たな電気線路（図４に示す点Ａと点Ｃとの間の電気線路）が追加され、その追加された電気線路上には自身の容量を調整可能な可変容量Ｃ_ｖが存在するので、設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖ上に現れる雑音電圧源７００による雑音電位を低減することができる。

【0053】

また、その雑音電位を全く現れないようにするには、グラウンド電極１２に入力される電位φ_ａ（図４に示す点Ａの電位）と、信号電極１１に入力される電位φ_ｂ（図４に示す点Ｂの電位）とを等しくすればよい。すなわち、電位φ_ａ＝電位φ_ｂとするには、式（３）を満たすように可変容量Ｃ_ｖの容量値を調整すればよい。

【数3】

【0054】

つまり、式（３）を可変容量Ｃ_ｖについて解くと式（４）となることから、設置型電界通信装置１００が床側に設置される場合には、その式（４）を満たすように可変容量Ｃ_ｖの容量値を設定することにより、雑音電圧源７００による雑音の影響をより確実に排除することができる。

【数4】

【0055】

以上より、本実施の形態によれば、設置型電界通信装置１００の信号電極１１及びグラウンド電極１２を床５００に配置し、可変容量Ｃ_ｖを介してグラウンド電極１２に電気的に接続された補助電極１８を壁４００に設置したので、電界通信時の雑音を低減することができる。

【0056】

尚、以上説明した設置型電界通信装置１００及び携帯型電界通信装置２００は、電界によりデータ通信を行うための通信回路、送受信対象のデータを記憶させるメモリ、そのデータを外部コンピュータに入出力するためのインタフェース等を備えているが、本実施の形態で説明した技術的特徴とは直接的な関係性が低いことから、その説明は省略している。また、電界通信技術は公知の技術であるため、その説明も省略している。

【0057】

〔第３の実施の形態〕
図５及び図６は、第３の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。図５では、第１の実施の形態で説明した補助電極１８の形状を円柱状にし、図６では、第２の実施の形態で説明した補助電極１８の形状を円柱状にしている。

【0058】

第１及び第２の実施の形態で用いた各補助電極１８の機能は、ユーザ６００と壁４００又は床５００との電気的な結合を模擬することにある。それら各実施の形態では一般的な平板電極を補助電極１８として利用した場合を前提に説明し、その場合であっても前述したように雑音低減効果を得ることができる。

【0059】

一方、上述したように、設置型電界通信装置１００のグラウンド電極１２に入力される電位φ_ａとその信号電極１１に入力される電位φ_ｂとを等しくすれば、その設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖ上に現れる雑音電位を低減できることから、一部の環境下では、補助電極１８の形状を信号電極１１に接触するユーザ６００の形状に近似させることにより、更なる雑音低減効果を得ることができる。

【0060】

そこで、本実施の形態では、補助電極１８の形状を例えば人間と同程度の大きさの円柱状にしている。一般的には、底面半径を５ｃｍ〜２５ｃｍとし、高さを５０ｃｍ〜２００ｃｍとした円柱電極が適当と考えられるが、この限りではない。

【0061】

また、補助電極１８の形状は、そのような円柱に限らず、直方体，球体，楕円体等であってもよい。一方で、電極設置時のスペース効率を優先させるため、限りなく線状又は板状の形としてもよい。その場合には、自立式以外に空間に浮かすような設置方法、例えば、天井から床へ線状・板状電極を吊るした設置形態や、壁に張り合わせたような設置形態が考えられる。

【0062】

以上より、本実施の形態によれば、補助電極１８は、５ｃｍから２５ｃｍの間の底面半径を有し、５０ｃｍから２００ｃｍの間の高さを有する円柱電極であるので、更なる雑音低減効果を得ることができる。

【0063】

〔第４の実施の形態〕
図７は、第４の実施の形態に係る電界通信システムの構成を示す図である。設置型電界通信装置１００は、通常、これまで説明したコモンモードチョークコイル１６や抵抗Ｒ、雑音を低減するために用いた可変容量Ｃ_ｖを１つの受信回路ボード３０に搭載することにより実現される。特に、可変容量Ｃ_ｖを受信回路ボード３０に搭載するため、その一方の端子は、グラウンド電極１２に直接接続するのに代えて受信回路ボード３０上で第２リード線１５に接続される。

【0064】

また、そのような受信回路ボード３０には、信号電極１１で受信したデータ信号を復調する復調回路１９やその他回路も併せて搭載されており、それら回路等と通信等するためのケーブル類が接続される。

【0065】

例えば、可変容量Ｃ_ｖと補助電極１８との間を接続する第３リード線１７や、ＡＣ電源端１３から得た商用電源電圧を受信回路ボード３０に供給する電源ケーブル３１や、復調回路１９で復調されたデータを外部サーバ８００に送信する通信ケーブル３２（例えば、ＲＳ２３２ケーブル）が接続される。

【0066】

しかし、そのようなケーブル（第３リード線１７を含む）の配線状態がバラバラの場合、各ケーブルによる電流ループが個々に形成されるため、それによる不要放射が散在してしまう。

【0067】

そこで、本実施の形態では、受信回路ボード３０に接続される全てのケーブル類が同一経路に配置されるように、第１〜第３の実施の形態で説明した第３リード線１７を電源ケーブル３１や通信ケーブル３２等と結束バンド等で束ねて配線する。これにより、第３リード線１７とそれらケーブルとが形成する電流ループの面積を最小になるので、それらからの不要放射を低減することが可能となり、結果的に設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖに現れる雑音を抑制できる。

【0068】

以上より、本実施の形態によれば、可変容量Ｃ_ｖは、電界通信を行う受信回路ボード３０上に搭載され、その可変容量Ｃ_ｖと補助電極１８との間を接続する第３リード線１７は、その受信回路ボード３０に接続された電源ケーブル３１や通信ケーブル３２に束ねられているので、不要放射を低減することができる。

【0069】

〔第５の実施の形態〕
図８は、第５の実施の形態に係る設置型電界通信装置の構成を示す図である。この設置型電界通信装置１００は、第１〜第３の実施の形態で説明した構成に加えて、第１リード線１４を介して信号電極１１で受信したデータ信号を復調する復調回路１９と、それと同じデータ信号を用いて当該データ信号に含まれる雑音成分を低減するように可変容量Ｃ_ｖの容量値を制御する制御回路３４と、復調回路１９の直前に挿入された第１バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）３３ａと、制御回路３４の直前に挿入された第２バンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）３３ｂと、を更に備えている。

【0070】

第１バンドパスフィルタ３３ａ及び第２バンドパスフィルタ３３ｂは、図９に示すような利得特性を有するように設定・設計されている。第１バンドパスフィルタ３３ａは、データの周波数帯に一致するバンド１の帯域の周波数を通過させ、その一方で、第２バンドパスフィルタ３３ｂは、データの周波数帯（バンド１の帯域）と異なるバンド２の周波数帯を通過させる。

【0071】

ここで、第２バンドパスフィルタ３３ｂの出力は制御回路３４に入力されることから、制御回路３４は、その入力信号を用いてバンド２の強度が最小となるように可変容量Ｃ_ｖの容量値を制御（フィードバック制御）する。

【0072】

データ信号に含まれる雑音特性の周波数依存性が小さければ、バンド２の強度が最小になるように可変容量Ｃ_ｖを制御することにより、バンド１の雑音強度も最小となるため、データ通信時・非通信時に関わらずバンド１の雑音強度を常に最小に維持できることから、結果的に設置型電界通信装置１００の電圧Ｖ_ｒｃｖに現れる雑音を抑制できる。

【0073】

また、可変容量Ｃ_ｖを制御することによる信号レベル変動は小さいので、結果的に設置型電界通信装置１００で受信したデータ信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise ratio）を向上させることができる。

【0074】

尚、第２バンドパスフィルタ３３ｂに代えて、バンド１を通過阻止帯域とするバンドエリミネーションフィルタやバンドストップフィルタを用いても、同様の効果を得ることができる。

【0075】

以上より、本実施の形態によれば、第２バンドパスフィルタ３３ｂにより、信号電極１１で受信した信号を入力してデータの周波数帯と異なる周波数帯を通過させ、制御回路３４により、その通過した信号の強度が最小になるように可変容量Ｃ_ｖの容量値をフィードバック制御するので、電界通信時の雑音を自動的に低減することができる。

【0076】

〔第６の実施の形態〕
図１０は、第６の実施の形態に係る設置型電界通信装置の構成を示す図である。この設置型電界通信装置１００は、第１〜第３の実施の形態で説明した構成に加えて、第１リード線１４を介して信号電極１１で受信したデータ信号を復調する復調回路１９と、復調回路１９の前段で第１リード線１４上に挿入された第１バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）３３ａと、受信データの有無に応じて第１バンドパスフィルタ３３ａの出力経路を切り替える判定回路３５と、判定回路３５での判定結果に基づいてデータ信号に含まれる雑音成分を低減するように可変容量Ｃ_ｖの容量値を制御する制御回路３４と、を更に備えている。尚、第１バンドパスフィルタ３３ａは、第５の実施の形態と同様に、データの周波数帯に一致するバンド１の帯域の周波数を通過させる。

【0077】

一般に、第５の実施の形態で説明した雑音低減手法は簡便で有用であるが、雑音特性の周波数依存性が大きい場合には、バンド２の強度を最小に保持したとしてもバンド１の雑音強度を常に最小にできるとは限らない。

【0078】

このような場合、バンド１に含まれる雑音をモニタしながらその強度が最小となるように可変容量Ｃ_ｖの容量値を制御する必要があるが、データ通信時にはバンド１に雑音のみならずデータ信号も存在するので、単純にバンド１の強度を最小となるよう制御することはできない。

【0079】

そこで、本実施の形態では、図１０に示したように、第１バンドパスフィルタ３３ａの直後に判定回路３５を設け、この判定回路３５において、受信したデータ信号内にデータが含まれているか否かを判定し、データが含まれていない場合にのみ、第１バンドパスフィルタ３３ａからの出力を制御回路３４に入力させる。そして、制御回路３４は、バンド１の強度が最小となるように可変容量Ｃ_ｖの容量値を制御（フィードバック制御）する。これにより、バンド１の雑音強度を最小にすることができる。

【0080】

一方、データが含まれている時には、制御回路３４への入力を中断し、第１バンドパスフィルタ３３ａからの出力を復調回路１９に入力させる。ゆえに、この場合、制御回路３４は、上記フィードバック制御を実行しない。なお、出力経路が制御回路３４から復調回路１９に切り替わった場合には、可変容量Ｃ_ｖの容量値は復調回路１９に切り替わる直前の値を維持するものとする。

【0081】

以上より、本実施の形態によれば、第１バンドパスフィルタ３３ａにより、信号電極１１で受信した信号を入力してデータの周波数帯に一致する周波数帯を通過させ、制御回路３４により、その通過した信号にデータが含まれていない場合には、その信号の強度が最小になるように可変容量Ｃ_ｖの容量値をフィードバック制御し、データが含まれている場合には、そのフィードバック制御を行わないので、電界通信時の雑音をより確実に低減することができる。

【0082】

また、可変容量Ｃ_ｖを制御することによる信号レベル変動は小さいので、結果的に設置型電界通信装置１００で受信したデータ信号の信号対雑音比を向上させることができる。

【符号の説明】

【0083】

１００…設置型電界通信装置
１１…信号電極
１２…グラウンド電極
１３…ＡＣ電源端
１４…第１リード線
１５…第２リード線
１６…コモンモードチョークコイル
１７…第３リード線
１８…補助電極
１９…復調回路
３０…受信回路ボード（回路基板）
３１…電源ケーブル
３２…通信ケーブル
３３ａ…第１バンドパスフィルタ（フィルタ回路）
３３ｂ…第２バンドパスフィルタ（フィルタ回路）
３４…制御回路
３５…判定回路
２００…携帯型電界通信装置
２１…信号電極
２２…グラウンド電極
２３…発信器
３００…絶縁体
４００…壁
５００…床
６００…ユーザ
７００…雑音電圧源
８００…サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】