特許 5935937 伝送装置、伝送方法、および伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5935937

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】伝送装置、伝送方法、および伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 13/00 20060101AFI20160602BHJP

   H01P 3/16 20060101ALI20160602BHJP

【ＦＩ】

   H04B13/00

   H01P3/16 100

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-216057(P2015-216057)

(22)【出願日】2015年11月2日

【審査請求日】2015年11月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515304710

【氏名又は名称】株式会社ｅＮＦＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100185225

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 恭一

(74)【代理人】

【識別番号】100188307

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】和城 賢典

【審査官】 石川 雄太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９６５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８９１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０５３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８８００５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １３／００

Ｈ０１Ｐ ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２個の入出力端子を備える通信機と、
第１の入出力端子に接続された、ほぼ９０度の電気長の端末線路と、を備える伝送装置において、
第２の入出力端子が導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体と電気的に結合することにより、前記伝送媒体に電気的に結合した他の伝送装置に高周波信号または電力を伝送する、
伝送装置。

【請求項2】

前記第２の入出力端子は、結合電極に接続され、前記結合電極と前記伝送媒体の表面との間で形成される静電容量によって、前記伝送媒体と電気的に結合することを特徴とする、請求項１に記載の伝送装置。

【請求項3】

前記第２の入出力端子は、インダクタを介して結合電極に接続され、前記結合電極と前記伝送媒体の表面との間で形成される静電容量と前記インダクタの直列共振とによって、前記伝送媒体と電気的に結合することを特徴とする、請求項１に記載の伝送装置。

【請求項4】

ほぼ９０度の電気長の第１の端末線路に接続される出力端子と、導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体と電気的に結合する出力端子とを備える送信機、および、ほぼ９０度の電気長の第２の端末線路に接続される入力端子と、前記伝送媒体と電気的に結合する入力端子とを備える受信機を備える伝送システムにて信号または電力を伝送する伝送方法であって、
前記送信機が、前記２個の出力端子から前記第１の端末線路と前記伝送媒体とに、それぞれ大きさが同じで符号が反対の電流を供給するステップと、
前記送信機が、前記伝送媒体を介して、前記受信機に高周波信号または電力を伝送するステップと、
を含むことを特徴とする伝送方法。

【請求項5】

ほぼ９０度の電気長の第１の端末線路に接続される出力端子と、導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体と電気的に結合する出力端子とを備える送信機と、
ほぼ９０度の電気長の第２の端末線路に接続される入力端子と、前記伝送媒体と電気的に結合する入力端子とを備える受信機と、を備え、
前記送信機が、前記伝送媒体を介して、前記受信機に高周波信号または電力を伝送する、
伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導体または誘電体からなる伝送媒体を介して高周波信号または高周波電力の伝送を行う、伝送装置、伝送方法、および伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信は、送信機と受信機をつなぐ物理的な線が存在しないので、どの機器同士が接続されているのかを直感的に理解することが難しく、接続のための設定手順も煩雑であるのに対し、有線通信は、信号の伝達経路が目に見えるので、接続したい機器同士をケーブルでつなぐという直感的な操作が可能である。しかし、有線通信の場合、敷設するケーブルが増えるとレイアウトが混乱し、また、複数の機器と交互に通信を行う際に、その都度ケーブルのコネクタの抜き差しをしなければならない。

【0003】

そこで、物理的な接触によって通信相手を明示的に選択することができる有線通信のメリットを活用するとともに、新たにケーブルを敷設しなくても通信ができるように、既設の伝送線路に高周波信号を重畳することで、機器同士が離れているときは通信を行わず、機器同士が接触しているときには触れている相手側の機器と通信を行う方法が提案されている。

【0004】

例えば、既設の伝送線路に高周波信号を重畳して、伝送線路網につながっている機器同士の通信を行ったり、人体を通信媒体として利用し、人体に高周波信号を重畳して、人体に触れた機器同士で通信を行ったりする方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１４１３１４号

【特許文献2】特開２００６−３２４７７４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

高周波信号または高周波電力を、差動信号、またはシングルエンド信号として伝送させる従来技術では、送受信機が２本の伝送線路によって接続され、閉回路を形成する必要がある。

【0007】

しかしながら、高周波信号または電力の送信機を既設の伝送線路に接続し、高周波信号または電力を伝送線路に重畳して、伝送経路に接続された受信機に高周波信号または電力を伝送する場合、送信機と受信機との間で閉回路を構成するために、送信機と受信機とが２本の伝送線路によって接続される必要がある。すると、ケーブルが増加するという問題が生じる。

【0008】

また、人体を通信媒体とする通信技術においては、送信機と受信機との間で、人体を通信媒体とする第一の通信路と、空間を経由して結合する第二の通信路の２つの通信路とを、閉回路として設ける必要がある。しかし、空間を経由して送受信機を電気的に結合する場合、伝送効率が低く不安定なため、近傍にある金属や、電磁ノイズの飛込みといった外部環境の影響によって、安定した通信を行うことが困難になるという問題が生じる。

【0009】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、簡便な構成で外部環境の影響を受けにくい伝送装置、伝送方法、および伝送システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、第１の観点に係る伝送装置は、
２個の入出力端子を備える通信機と、
第１の入出力端子に接続された、ほぼ９０度の電気長の端末線路と、を備える伝送装置において、
第２の入出力端子が導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体と電気的に結合 することにより、前記伝送媒体に電気的に結合した他の伝送装置に 高周波信号または電力を伝送する。

【0011】

また、第２の観点に係る伝送装置は、
前記第２の入出力端子は、結合電極に接続され、前記結合電極と前記伝送媒体の表面との間で形成される静電容量によって、前記伝送媒体と電気的に結合する。

【0012】

また、第３の観点に係る伝送装置は、
前記第２の入出力端子は、インダクタを介して結合電極に接続され、前記結合電極と前記伝送媒体の表面との間で形成される静電容量と前記インダクタの直列共振とによって、前記伝送媒体と電気的に結合する。

【0013】

また、第４の観点に係る伝送方法は、
ほぼ９０度の電気長の第１の端末線路に接続される出力端子と、導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体と電気的に結合する出力端子とを備える送信機、および、ほぼ９０度の電気長の第２の端末線路に接続される入力端子と、前記伝送媒体と電気的に結合する入力端子とを備える受信機を備える伝送システムにて信号または電力を伝送する伝送方法であって、
前記送信機が、前記２個の出力端子から前記第１の端末線路と前記伝送媒体とに、それぞれ大きさが同じで符号が反対の電流を供給するステップと、
前記送信機が、 前記伝送媒体を介して、前記受信機に高周波信号または電力を伝送するステップと、を含む。

【0014】

また、第５の観点に係る伝送システムは、
ほぼ９０度の電気長の第１の端末線路に接続される出力端子と、導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体と電気的に結合する出力端子とを備える送信機と、
ほぼ９０度の電気長の第２の端末線路に接続される入力端子と、前記伝送媒体と電気的に結合する入力端子とを備える受信機と、を備え、
前記送信機が、前記伝送媒体を介して、前記受信機に高周波信号または電力を伝送する。

【発明の効果】

【0015】

第１の観点に係る伝送装置によれば、伝送装置１０は、伝送媒体５０と結合したときには高周波信号または電力の伝送を行い、結合していないときには伝送を行わないため、設計が容易で、簡便な構成で外部環境の影響を受けにくく、安定性の高い伝送装置を提供することができる。

【0016】

また、第２の観点に係る伝送装置によれば、送信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極と、受信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極とが、伝送媒体５０に近接しないときは、高周波信号または電力の伝送は行われず、送信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極と、受信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極とが、伝送媒体５０に近接したとき、送信機としての機能を有する送受信機３０から受信機としての機能を有する送受信機３０に高周波信号または電力が伝送媒体５０経由で伝送される。

【0017】

また、第３の観点に係る伝送装置によれば、ＬＣ直列共振をさせるため、ＬＣ直列共振をもちいずに容量結合のみによって結合する場合に比べて、より強く入出力端子２０ｂと伝送媒体５０とが結合し、高周波信号または電力を効率的に伝送することができる。

【0018】

また、第４の観点に係る伝送方法によれば、伝送装置１０は、伝送媒体５０と結合したときには高周波信号または電力の伝送を行い、結合していないときには伝送を行わないため、設計が容易で、簡便な構成で外部環境の影響を受けにくく、安定性の高い伝送方法を提供することができる。

【0019】

また、第５の観点に係る伝送システムによれば、伝送装置１０は、伝送媒体５０と結合したときには高周波信号または電力の伝送を行い、結合していないときには伝送を行わないため、設計が容易で、簡便な構成で外部環境の影響を受けにくく、安定性の高い伝送システムを提供することができる。

【0020】

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る高周波伝送システムの概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１の高周波伝送システムにおける高周波伝送装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図3】高周波伝送装置と伝送媒体との結合方法の例を模式的に示す図である。

【図4】図１の端末線路の動作の仕組みを説明する概略図である。

【図5】図４における高周波伝送装置の動作を模式的に示す図である。

【図6】図１の端末線路の構造の多様な例を模式的に示す図である。

【図7】図１における高周波伝送システムの動作を模式的に示す図である。

【図8】図１の高周波伝送システムを使用した具体的なシステムの一例を説明する図である。

【図9】高周波伝送システムにおいて送受信機を伝送媒体で覆った状態の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明に関連する高周波信号または高周波電力の伝送技術において、伝送経路の一部を構成する送信機、受信機、または送受信機が備える２個の入出力端子には、差動信号、またはシングルエンド信号が提供される。送信機、受信機、または送受信機の入出力端子の一方は、高周波信号または電力を伝送する媒体となる伝送媒体に接続される。差動信号の場合、送信機、受信機、または送受信機の２個の端子には大きさが同じで符号が逆の電圧が印加され、大きさが同じで向きが逆の電流が流れる。また、シングルエンド信号の場合、送信機、受信機、または送受信機の２個の端子のうち信号線につながる端子には信号電圧が印加され、グランドにつながる端子はゼロ電位になるが、電流は差動信号のときと同様に、送信機、受信機、または送受信機の２個の端子には大きさが同じで向きが逆の電流が流れる。

【0023】

このように、差動信号またはシングルエンド信号のいずれの場合も、２個の入出力端子には、常に大きさが同じで向きが逆の電流が流れる。そのため、１個の端子が伝送経路の一部を構成する伝送媒体に接続され、電流を流す準備ができていても、もう１個の端子に電流が流れなければ、伝送媒体にも電流を流すことができない。

【0024】

そのため、伝送媒体に電流を流し、伝送媒体を介して高周波信号または電力を伝送することができるかどうかは、伝送媒体に接続されないもう１個の端子側に電流を流すことができるかどうかに依存する。

【0025】

送信機と受信機の、伝送媒体に結合していないほうの端子同士が、もう１個の伝送媒体に接続される場合（すなわち、送信機と受信機との２個の入出力端子が２個の伝送媒体を介して接続される場合）、送信機と受信機とのそれぞれ２個の端子の両方に電流が流れ、高周波信号または電力を伝送することができる。しかし、この場合、送信機と受信機とを同時に２本の線で接続する必要があるので、設計の制約が増え、利用しにくい。

【0026】

また、送信機と受信機との、伝送媒体に結合していないほうの端子同士が、結合電極を介して空間で容量結合をする場合、結合電極に正と負の電荷が交互に帯電し、結合電極に接続された端子に高周波電流が流れる。そのため、送信機と受信機とのそれぞれ２個の端子の両方に電流が流れ、高周波信号または電力が伝送される。しかし、この場合、結合電極間の容量結合は外部環境の影響を受けやすく、周辺の金属や電磁ノイズの影響によって、安定した通信を行うことが難しい。

【0027】

２本の伝送媒体、または１本の伝送媒体および１組の結合電極を介した空間での容量結合によって送信機と受信機とを接続して、全体で閉回路を構築して高周波信号または電力を伝送する方法は、２本の伝送経路を同時に確立しなければならない。つまり、伝送媒体と結合したときには高周波信号または電力の伝送を行い、結合していないときには伝送を行わないという、直感的な操作を目的とした高周波伝送装置においては、通信時に同時に２つの通信路を安定的に確立しなければいけない。このことが、高周波伝送装置の設計の制約となり、通信を行うための利用環境を制限する。

【0028】

例えば、人体を通信媒体として、電極に触ったときに通信が確立する、いわゆる人体通信システムの場合、人体を伝送媒体とする第一の通信路に比べて、空間を経由して結合する第二の通信路の伝送効率が低く不安定なので、第二の通信路の近傍にある金属や、電磁ノイズの飛込みによって影響を受け、安定した通信を行うことが困難である。

【0029】

以下、図面を参照しながら説明する本発明の一実施形態では、１個の伝送媒体を介して、一つの通信路のみで構成させる開回路で送信機から受信機へ高周波信号または電力を伝える。そうすることによって、設計が容易で、外部環境の影響を受けにくく、安定性の高い伝送装置、伝送方法、および伝送システムが提供される。

【0030】

図１は、本発明の一実施形態に係る高周波伝送システムの概略構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、高周波伝送システム１００は、２つの高周波伝送装置１１および１２を有する。高周波伝送装置１１および１２は、伝送媒体５０により電気的に接続される。高周波伝送システム１００において、一方の高周波伝送装置１１は伝送媒体５０を介して高周波信号または電力を送信し、他方の高周波伝送装置１２は伝送媒体５０を介して高周波信号または電力を受信する。送信側の高周波伝送装置１１は送信機６０を備え、受信側の高周波伝送装置１２は受信機７０を備える。なお、高周波伝送装置１１および１２は、それぞれ送信機６０または受信機７０に代えて、送信機能および受信機能の双方の機能を有する送受信機を備えていてもよい。この場合、送受信機が送信機能または受信機能のいずれかの機能を行うことにより、高周波伝送装置１１および１２は、それぞれ送信および受信の動作を行う。図１に示すように、送信機６０は両端に、出力端子６１ａおよび６１ｂを備え、受信機７０は、両端に入力端子７１ａおよび７１ｂを備える。ここで、送信機、受信機、および送受信機は、本願発明における「通信機」に対応する。

【0031】

図２は、高周波伝送システムにおける高周波伝送装置の概略構成を示す機能ブロック図である。図２では、図１における高周波伝送装置１１および１２が、まとめて高周波伝送装置１０として示される。また、図２では、高周波伝送装置１０は、送信機能および受信機能を有する送受信機３０を備えるものとして示される。図２における入出力端子２０ａは、図１における出力端子６１ａおよび入力端子７１ａに対応し、図２における入出力端子２０ｂは、図１における出力端子６１ｂおよび入力端子７１ｂに対応する。

【0032】

高周波伝送装置１０は、２個の入出力端子２０ａおよび２０ｂを備える送受信機３０と、端末線路４０とを備える。入出力端子２０ａは、端末線路４０に接続され、入出力端子２０ｂは、金属等の導体または誘電体からなる伝送媒体５０と電気的に結合（以下、単に「結合」という）される。

【0033】

送受信機３０は、送受信機３０における送受信動作を制御する送受信部３１を備える。送受信機３０は、伝送媒体５０に結合した他の高周波伝送装置１０との間で、伝送媒体５０を介した高周波信号または電力の伝送を行う。

【0034】

送受信機３０が送信機として機能する場合、端末線路４０に接続された送受信機３０の入出力端子２０ａから端末線路４０に電流が流れる。これと同時に、端末線路４０に流れる電流と大きさが同じで向きが逆の電流が、もう１個の入出力端子２０ｂから伝送媒体５０に流れ、送受信機３０は、高周波信号または電力を伝送媒体５０に送り出す。

【0035】

また送受信機３０が受信機として機能する場合、伝送媒体５０と結合した入出力端子２０ｂから送受信機３０に電流が流れる。これと同時に、送受信機３０に流れる電流と大きさが同じで向きが逆の電流が端末線路４０からもう１個の入出力端子２０ａに流れ、送受信機３０は、高周波信号または電力を伝送媒体５０から受け取る。

【0036】

端末線路４０は、９０度の電気長を有する。９０度の電気長とは、入出力端子２０ａに接続された端部４０ａからもう一方の端部４０ｂまでの線路の長さが、伝送する高周波信号の波長の４分の１の長さ、すなわち、入出力端子２０ａに接続された端部４０ａからもう一方の端部４０ｂまでに至るあいだに、伝送する高周波信号の位相が９０度進む長さである。

【0037】

したがって、入出力端子２０ａに接続された端部４０ａから端末線路４０側に流れる電流が、端末線路４０のもう一方の端部４０ｂで反射し、一往復してふたたび入出力端子２０ａに接続された端部４０ａに戻ると、それまでの間に２分の１波長分の距離を経て、位相が１８０度進む。

【0038】

このとき、端末線路４０に接続された入出力端子２０ａは、後に図４において詳述するが、仮想的にグランドに接続された短絡端子とみなすことができ、入出力端子２０ａから端末線路４０に電流が流れる。

【0039】

伝送媒体５０は、送受信機３０間で、高周波信号または電力を伝送する媒体となる。伝送媒体５０は導体もしくは誘電体、または導体と誘電体との組合せを含んで構成される。高周波伝送装置１０と伝送媒体５０との結合方法の例について、図３を参照して説明する。

【0040】

伝送媒体５０が導体の場合、例えば図３（ａ）に示すように、伝送媒体５０と送受信機３０の入出力端子２０ｂの結合は、入出力端子２０ｂが伝送媒体５０に接触して、導通することによって実現される。この場合、送信機としての機能を有する送受信機３０の入出力端子２０ｂ（つまり送信機６０の出力端子６１ｂ）と、受信機としての機能を有する送受信機３０の入出力端子２０ｂ（つまり受信機７０の入力端子７１ｂ）とが、伝送媒体５０に接触しないときは、高周波信号または電力の伝送は行われない。送信機としての機能を有する送受信機３０の入出力端子２０ｂ（つまり送信機６０の出力端子６１ｂ）と、受信機としての機能を有する送受信機３０の入出力端子２０ｂ（つまり受信機７０の入力端子７１ｂ）とが伝送媒体５０に接触したときに、送信機としての機能を有する送受信機３０から受信機としての機能を有する送受信機３０に、高周波信号または電力が伝送媒体５０経由で伝送される。

【0041】

伝送媒体５０が導体または誘電体の場合、例えば図３（ｂ）に示すように、伝送媒体５０と送受信機３０の入出力端子２０ｂの結合は、送受信機３０の入出力端子２０ｂに結合電極２１を設け、結合電極２１と伝送媒体５０が近接したときに結合電極２１と伝送媒体５０の表面が容量結合することによって実現されてもよい。この場合、送信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極２１と、受信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極２１とが、伝送媒体５０に近接しないときは、高周波信号または電力の伝送は行われない。一方、送信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極２１と、受信機としての機能を有する送受信機３０の結合電極２１とが、伝送媒体５０に近接したとき、送信機としての機能を有する送受信機３０から受信機としての機能を有する送受信機３０に、高周波信号または電力が伝送媒体５０経由で伝送される。

【0042】

伝送媒体５０が導体または誘電体で、伝送媒体５０と送受信機３０の入出力端子２０ｂの結合が、送受信機３０の入出力端子２０ｂに設けられた結合電極２１と伝送媒体５０の表面との間の容量結合によって実現される場合、図３（ｃ）に示すように、結合電極２１と送受信機３０の入出力端子２０ｂとの間にさらにコイルを設置してもよい。この場合、コイルのインダクタンス（Ｌ）と、結合電極２１および伝送媒体５０の表面の間のキャパシタンス（Ｃ）とによって、ＬＣ直列共振が生じる。

【0043】

伝送する高周波信号または電力の周波数をｆとすると、ＬＣ直列共振をさせるときのインダクタンスＬとキャパシタンスＣとの値は以下の式（１）をみたす。

【0044】

【数1】

【0045】

この場合、送信機の機能を有する送受信機３０の結合電極２１と、受信機の機能を有する送受信機３０の結合電極２１とが伝送媒体５０に近接しないときは、高周波信号または電力の伝送は行われない。一方、送信機の機能を有する送受信機３０の結合電極２１と、受信機の機能を有する送受信機３０との結合電極２１が伝送媒体５０に近接したとき、送信機の機能を有する送受信機３０から受信機の機能を有する送受信機３０に高周波信号または電力が伝送媒体５０経由で伝送される。このときＬＣ直列共振をさせる場合には、ＬＣ直列共振をもちいずに容量結合のみによって結合する場合に比べて、より強く入出力端子２０ｂと伝送媒体５０とが結合し、高周波信号または電力を効率的に伝送することができる。

【0046】

ここで、本実施形態の高周波伝送装置１０の動作の仕組みについて説明する。

【0047】

図４に示すように、電気長が９０度、すなわち長さが伝送する高周波信号の波長の４分の１で、端部４０ｂが開放された端末線路４０に、送受信機３０が高周波信号を入力すると、端部４０ｂの電圧振幅が最大で電流振幅がゼロ、端部４０ａの電圧振幅がゼロで電流振幅が最大の定在波が端末線路４０に発生し、端部４０ａに電流が流れる。このとき、端部４０ａの電圧振幅がゼロである一方、電流が流れるので、図５に模式的に示すように、端部４０ａは、仮想的にグランドに短絡されたように動作する。

【0048】

図４に示すように、端末線路４０の電気長が９０度、すなわち、端末線路４０の、送信機６０の出力端子６１ａおよび受信機７０の入力端子７１ａに接続される端部４０ａから入力された信号がもう一方の端部４０ｂで反射して一往復してくる反射波の位相が１８０度のとき、出力端子６１ａおよび入力端子７１ａに流れる電流が最大になる。そのため、端末線路４０の電気長が９０度の場合、高周波伝送システム１００は最も効果的に動作する。ただし、高周波伝送システム１００は、端末線路４０の電気長が９０度を中心に±４５度の範囲内、つまり反射波の位相が９０度より大きく２７０度より小さい範囲内で動作しても、高周波を伝送するための所定の効果を生じる。従って、端末線路４０は、９０度を中心に±４５度の範囲内を含む、ほぼ９０度の電気長を有していればよい。

【0049】

ここで、端末線路４０の構造は、高周波信号または電力の周波数に応じて、適宜決定することができる。例えば、高周波信号または電力を伝える周波数が１３．５６ＭＨｚのとき、波長はおよそ２２ｍとなり、４分の１波長の長さは５ｍを超える。この場合に、例えば図６（ａ）に示すように端末線路４０を折り曲げてメアンダライン構造にしたり、らせん状のヘリカル構造にしたりしてもよい。これにより、端末線路４０の電気長を９０度に保ちながら物理的な長さを短くして、高周波伝送装置１０のサイズを小型化することができる。また、例えば図６（ｂ）に示すように端末線路４０の先端に面積の広い導体をつけて容量装荷の効果を利用することによっても、同様の効果が得られる。さらに、例えば図６（ｃ）に示すように導体でできた端末線路４０を誘電率の高い材質（高誘電率材）４１で覆ったり、あるいは端末線路４０自体を高誘電率材４１で作って波長短縮の効果を利用したりすることによっても小型化を実現し得る。

【0050】

図７は、図５で説明した高周波伝送装置１０の動作を、図１の高周波伝送システム１００に拡張して説明する図である。図７に示すように、図５を参照して説明したのと同様に、送信機６０の出力端子６１ａが、９０度の電気長の端末線路４０によって仮想的にグランドに短絡し、受信機７０の入力端子７１ａが、もう１個の９０度の電気長の端末線路４０によって仮想的にグランドに短絡する。また、送信機６０の出力端子６１ｂと受信機７０の入力端子７１ｂとが伝送媒体５０と結合することで、伝送媒体５０を介して接続される。高周波伝送システム１００は、実際には１個の伝送媒体５０を介した１個の通信路のみで構成させる開回路でありながら、全体として、仮想的なグランドを介して、あたかも閉回路のように動作することによって、送信機６０から受信機７０へ高周波信号または電力を安定的に伝送することができる。

【0051】

このように、送信機６０に接続された端末回路、送信機６０、受信機７０、および受信機に接続された端末回路を備えた本実施形態に係る高周波伝送システム１００によれば、１個の伝送媒体５０を介して、１つの通信路のみで構成させる開回路で送信機６０から受信機７０へ高周波信号または電力を伝えることが出来る。

【0052】

これにより、高周波伝送装置１０は、伝送媒体５０と結合したときには高周波信号または電力の伝送を行い、結合していないときには伝送を行わないので、設計が容易で、簡便な構成で外部環境の影響を受けにくく、安定性の高い高周波伝送システムを提供することができる。

【0053】

次に、高周波伝送システム１００を使用した具体的なシステムの例について、図８を参照して説明する。

【0054】

図８に示すシステム２００は、ＩＤ（identification）情報を埋め込んだＩＣチップを含むＩＤ回路６２を備える高周波伝送装置１３と、ＩＤ情報を読み取るリーダ回路７２を備える高周波伝送装置１４とを含む。ＩＤ回路６２の１個の出力端子６１ａおよびリーダ回路７２の１個の入力端子７１ａには、ほぼ９０度の電気長の端末線路４０が接続される。

【0055】

図８（ａ）では、ＩＤ回路６２の出力端子６１ｂが伝送媒体５０に接続されないので、高周波伝送装置１３と１４とが接続されない。この状態では、高周波伝送装置１４から出力された読取信号が高周波伝送装置１３に伝送されず、高周波伝送装置１３と１４との間で信号が伝送されない。

【0056】

図８（ｂ）では、ＩＤ回路６２の出力端子６１ｂが伝送媒体５０に接続されており、高周波伝送装置１３と１４とが接続される。この場合、高周波伝送装置１３と１４との間で信号が伝送され、ＩＤ情報を有する信号が高周波伝送装置１３から高周波伝送装置１４に伝送される。高周波伝送装置１４では、ＩＤ情報を有する信号をリーダ回路７２が読み取ることができる。このようにして、高周波伝送装置１４は、リーダ回路７２において、伝送媒体５０を介して伝送されたＩＣチップのＩＤ情報を読み取ることができる。

【0057】

また、高周波伝送装置１４は、図８（ｂ）に示すように高周波伝送装置１３と１４とが接続された状態において、伝送媒体５０を介して、読取信号とともに電力を伝送してもよい。この場合、読取信号とともに伝送された電力に基づいて、ＩＣチップが動作し、伝送された信号の反射波にＩＤ情報を載せてもよい。これにより、リーダ回路７２は伝送媒体５０を介して伝送された反射に含まれるＩＣチップのＩＤ情報を読み取ることができる。

【0058】

また、高周波伝送システム１００は、例えば人体を通信媒体にして、人体が電極に触ったときに通信が確立する人体通信システムとしても使用できる。高周波伝送システム１００を人体通信システムとして構成する場合、高周波伝送システム１００における、伝送媒体５０が送受信機を取り囲むように設けられていても通信可能であるという性質を利用することができる。

【0059】

人体を通信媒体とする人体通信システムでは、伝送媒体としての人体を介する伝送経路の他に、空中を介して結合するもう１つの伝送経路を必要とするので、送信機または受信機を手等で包み込むと、空中の伝送経路が確立されなくなり、通信を行うことが出来ない。しかしながら、本実施形態における高周波伝送システム１００は、送信機と受信機との間が１個の伝送経路でつながれていれば、仮想的なグランドにより通信可能であり、２つ目の伝送経路によって閉回路を構成する必要がない。そのため、高周波伝送システム１００では、送信機または受信機を手等の伝送媒体で完全に包み込んでも通信を行うことができる。つまり、例えば図９に模式的に示すように、高周波伝送システム１００において送受信機３０が伝送媒体で覆われていても、送受信機３０同士で、伝送媒体５０を介して信号を伝送することができる。

【0060】

従って、例えば、高周波伝送装置１０を医療用カプセルに内蔵し、体内に飲み込んだ後で、医療用カプセルを飲み込んだ人体が、別の高周波伝送装置１０に触れることで、体を通信媒体として、体内と体外の間で通信を行うことができる。

【0061】

また、このように、高周波伝送システム１００を、人体を伝送媒体とする人体通信システムに応用することにより、接触によって高周波伝送装置１０同士の通信が確立されるので、近傍にある金属や、電磁ノイズの飛込みによる影響を受けにくくなる。そのため、高周波伝送システム１００によれば、安定した通信を実現可能な人体通信システムを提供することができる。

【0062】

以上、実施形態を参照しながら、本発明について詳説した。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当業者であれば、該実施形態の修正や代用を成し得る。すなわち、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

【0063】

また、本明細書の記載は、本明細書に記載される発明の全てを意味するものではない。換言すれば、本明細書の記載は、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加されたりする発明の存在を否定するものではない。

【0064】

本明細書においては、例示という形態で本発明を開示したのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。

【符号の説明】

【0065】

１０、１１、１２、１３、１４ 高周波伝送装置
２０ａ、２０ｂ 入出力端子
２１ 結合電極
３０ 送受信機
３１ 送受信部
４０ 端末線路
４０ａ、４０ｂ 端部
４１ 高誘電率材
５０ 伝送媒体
６０ 送信機
６１ａ、６１ｂ 出力端子
６２ ＩＤ回路
７０ 受信機
７１ａ、７１ｂ 入力端子
７２ リーダ回路
１００ 高周波伝送システム
２００ システム

【要約】

【課題】簡便な構成で外部環境の影響を受けにくい伝送装置、伝送方法、および伝送システムを提供する。
【解決手段】伝送装置１０は、２個の入出力端子２０ａおよび２０ｂを備える通信機３０と、第１の入出力端子２０ａに接続された、ほぼ９０度の電気長の端末線路４０と、を備える伝送装置１０であって、第２の入出力端子２０ｂが導体または誘電体を含んで構成される伝送媒体５０と電気的に結合することにより、伝送媒体５０に電気的に結合した他の伝送装置に高周波信号または電力を伝送する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】