特許 6707889 導波管通信システム

(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】6707889

(24)【登録日】2020年5月25日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】導波管通信システム

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/08 20060101AFI20200601BHJP

   H01P 3/14 20060101ALI20200601BHJP

   H01P 5/107 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   H01P5/08 Z

   H01P3/14

   H01P5/107 B

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-28219(P2016-28219)

(22)【出願日】2016年2月17日

(65)【公開番号】特開2017-147614(P2017-147614A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】白川 洋平

(72)【発明者】

【氏名】平野 光樹

(72)【発明者】

【氏名】木村 健太

(72)【発明者】

【氏名】揚石 芳丈

(72)【発明者】

【氏名】杉山 剛博

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０８９９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−０５９３０３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／０６

Ｈ０１Ｐ ３／１２

Ｈ０１Ｐ ５／０８

Ｈ０１Ｐ ５／１０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導波管と、
前記導波管の内部にて電磁波を送受信することによって互いに通信を行う複数の通信部と、
を備え、
前記複数の通信部は、複数の異なるモードの電磁波を同時に送受信する構成と時分割でモードを変更する構成とを組み合わせてなる
通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導波管を介して通信を行う技術に関する。

【背景技術】

【0002】

導波管を介して通信を行う導波管通信システムが知られている。例えば、特許文献１に記載の技術では、曲げることができる導波管を用いて通信を行う導波管通信システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２４３５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記の導波管通信システムでは、導波管が全く変形しないとき等、予め設定された単一の条件における電磁界の発生態様に合わせて通信周波数等の通信設定をするものと考えられる。しかしながら、曲げることができる導波管を用いると、導波管の状態によっては通信設定が最適なものにならず、通信が成立しにくくなる虞があった。

【0005】

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、導波管を介して通信を行う導波管通信システムにおいて、曲げることができる導波管を用いる場合においても良好な通信が成立しやすくする技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面の通信システム１においては、円形導波管と、円形導波管の内部にて電磁波を送受信することによって通信を行う複数の通信装置と、を備え、複数の通信装置は、個々の電磁波の発生態様をモードとして、複数の異なるモードの電磁波を送受信することで通信を行う。

【0007】

このような通信システムによれば、複数の異なるモードの電磁波を送受信することで通信を行うので、あるモードでの通信に失敗したとしても他のモードでの通信が成功しやすくすることができる。したがって、曲げることができる円形導波管を用いる場合においても良好な通信が成立しやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】通信システムの構成を示すブロック図である。

【図2】プリント基板と円形導波管との組み付け例を示す鳥瞰図である。

【図3】実施形態においてプリント基板における給電素子配置例を示す平面図である。

【図4】複数のモードの一例を示す説明図である。

【図5】その他の実施形態においてプリント基板における給電素子配置例（その１）を示す平面図である。

【図6】その他の実施形態においてプリント基板における給電素子配置例（その２）を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す導波管通信システム１は、複数の通信装置１０，２０が円形導波管５を媒体として互いに通信を行うシステムである。導波管通信システム１では、複数の通信装置として、通信装置Ａ１０と通信装置Ｂ３０とを備える。円形導波管５は、円形導波管５の長手方向と直交する任意の平面にて円形導波管５を切断したときの断面が円形かつ中空に構成されている。

【0010】

通信装置Ａ１０および通信装置Ｂ３０は、それぞれ、通信制御部Ａ１１，Ｂ３１、コネクタオスＡ１２，Ｂ３２、プリント基板Ａ２０，Ｂ４０を備えている。プリント基板２０，４０は、それぞれ、給電部Ａ２１，Ｂ４１、送受信モジュールＡ２２，Ｂ４２、コネクタメスＡ２３，Ｂ４３を備えている。

【0011】

通信装置Ａ１０および通信装置Ｂ３０は、同様の構成であるため、以下、通信装置Ａ１０についてのみ説明し、通信装置Ｂ３０については説明を省略する。なお、通信装置Ａ１０および通信装置Ｂ３０は、同様の構成である必要はなく、本開示の技術範囲に属する限り任意の態様を採用しうる。

【0012】

通信制御部Ａ１１は、円形導波管５を通じて送信しようとするデータに基づく電気信号を生成し、送受信モジュールＡ２２に向けて送信する。また、通信制御部Ａ１１は、送受信モジュールＡ２２から得られる電気信号に基づいてデータを復元する。

【0013】

コネクタオスＡ１２およびコネクタメスＡ２３は、周知のコネクタとして構成され、通信制御部Ａ１１とプリント基板２０とを電気的に接続するために用いられる。コネクタオス１２とコネクタメス２３とが結合されると、通信制御部Ａ１１と送受信モジュールＡ２２とが通信可能に接続される。

【0014】

送受信モジュールＡ２２は、通信装置における周知の送信機能および受信機能を備えている。送信機能とは、所定の搬送波に対して通信制御部Ａ１から得られた電気信号に応じた変調を行うことによって送信波を生成して給電部Ａ２１に送る機能をいう。また、受信機能とは、給電部Ａ２１から得られた受信波から搬送波の成分を除去した電気信号を生成して通信制御部Ａ１１に送る機能をいう。

【0015】

給電部Ａ２１は、送受信モジュールＡ２２にて送受信される送信波および受信波を円形導波管５内に送受信するための構成である。具体的には、配線および給電素子を備える。
プリント基板２０は、図２に示すように、表面２０１に円形導波管５の端部を接合することにより固定される。そして、プリント基板２０においては、円形導波管５の内周よりも内側の領域が複数の給電素子が配置される給電素子配置領域２６Ａとされる。

【0016】

給電素子配置領域２６Ａにおいては、前述の複数の給電素子として、図３に示すように、複数組のダイポールアンテナ２６１，２６２，２６３がそれぞれ異なる位置に配置されている。送受信モジュールＡ２２は、複数組のダイポールアンテナ２６１，２６２，２６３のそれぞれから同時に電磁波を放射させることによって複数の異なるモードでの電磁波を送信する。

【0017】

ここで、モードとは、個々の電磁波の発生態様を示す。具体的には、電磁波の偏波面の方向、電磁波の強度、電磁波の周波数、電磁波の分布等の電磁界の発生状態を示す。モードは、給電素子の種別や偏波面の方向、給電素子から出力される電磁波の強度や電磁波の周波数、電磁波の発生位置等によって決められる。

【0018】

具体的には、例えば図４に示すようなモードが予め準備される。すなわち、モード１として、円形導波管５の変形がないときに損失が最小となり良好に通信ができるモードが準備される。なお、損失とは、円形導波管５における電磁波の伝送時の減衰量または減衰率を示す。

【0019】

また、モード２〜５としては、例えば、円形導波管５の変形がない通常のとき、膨張、収縮、湾曲等の変形が生じたときに少なくとも１つのモードで通信可能となるように各モードが準備される。

【0020】

例えば、モード２として、気温や湿度等の変化により円形導波管５が膨張したときや円形導波管５が湾曲したとき等に損失が比較的小さくなり良好に通信ができるモード、また、モード３として、気温や湿度等の変化により円形導波管５が収縮したとき等に損失が比較的小さくなり良好に通信ができるモードが準備される。また、例えば、モード４として、円形導波管５が湾曲したとき等に損失が比較的小さくなるモード、また、モード５として、円形導波管５の断面形状変形時に損失が比較的小さくなるモードが準備される。

【0021】

なお、各モードを設定するにあたって前提となる、円形導波管５の膨張量、収縮量、湾曲量、回転量等の変形量については、実験的に設定される。また、円形導波管５において異なる複数の変形量に対応した複数のモードが準備されていてもよい。また、各変形量を組み合わせたモードが準備されていてもよい。

【0022】

また、本実施形態の給電素子においては３組のダイポールアンテナ２６１，２６２，２６３が配置されているため、予め準備された複数のモードのうち事前に選択された３つのモードで電磁波が同時に放射される。

【0023】

なお、本実施形態では、３組の給電素子の位置がそれぞれ異なるので、給電素子の種別や偏波面の方向、給電素子から出力される電磁波の強度や電磁波の周波数が同様であったとしても、異なるモードの電磁波が放出される。

【0024】

［１−２．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）上記の通信システム１においては、円形導波管５と、円形導波管５の内部にて電磁波を送受信することによって通信を行う複数の通信装置１０，３０と、を備え、複数の通信装置１０，３０は、個々の電磁波の発生態様をモードとして、複数の異なるモードの電磁波を送受信することで通信を行う。

【0025】

このような通信システム１によれば、複数の異なるモードの電磁波を送受信することで通信を行うので、あるモードでの通信に失敗したとしても他のモードでの通信が成功しやすくなる。したがって、曲げることができる円形導波管５を用いる場合においても良好な通信が成立しやすくすることができる。

【0026】

また、上記通信システム１において、複数の通信装置１０，３０は、複数のモードとして、円形導波管５の変形がないときに良好に通信ができるモードとして予め準備されたノーマルモードと、円形導波管５の変形があるときに良好に通信ができるモードとして予め準備された変形時モードとを含むモードで電磁波を送受信する。

【0027】

このような通信システム１によれば、円形導波管５の変形があるときであっても良好に通信を行うことができる。なお、変形時モードとしては、円形導波管５が膨らんだとき、円形導波管５が縮んだとき、円形導波管５が回転し捩れたとき、円形導波管５が曲がったとき、のうちの少なくとも１つに対応したモードを準備しておくとよい。

【0028】

また、上記通信システム１において、複数の通信装置１０，３０は、複数の異なるモードの電磁波を同時に送受信することで通信を行う。
このような通信システム１によれば、複数の異なるモードの電磁波を同時に送受信するので通信速度を維持することができる。

【0029】

また、上記通信システム１において、予め設定されたモード毎に異なる位置に配置された複数の給電素子を有する。
このような通信システム１によれば、給電素子の位置を変更することで異なるモードとすることができる。よって簡素な構成で複数のモードを実現することができる。

【0030】

［２．他の実施形態］
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0031】

（２ａ）上記実施形態では、複数のモードの電磁波を同時に送信したが、同時である必要はない。例えば、１つの給電素子を用いて時分割でモードを変更してもよいし、複数のモードの電磁波を同時に送信する構成と時分割でモードを変更する構成とを組み合わせてもよい。

【0032】

（２ｂ）また、上記実施形態では、給電素子配置を異ならせることによって異なるモードの電磁波を放出できるよう構成したが、この構成に限定されるものではない。複数のモードの電磁波を同時に送信する場合には、送信周波数は同じであっても、偏波面の方向を給電素子毎に変更することによって複数のモードとしてもよい。

【0033】

この場合、例えば、図５に示すように、給電素子配置領域２６Ｂには、それぞれが異なる偏波面の方向を有する複数のダイポールアンテナ２６４，２６５，２６６を準備し、それぞれのダイポールアンテナ２６４，２６５，２６６から電磁波を送信するとよい。

【0034】

このような通信システムによれば、偏波方向を異ならせることで異なるモードとすることができる。
（２ｃ）また、上記実施形態では、予め設定されたモード毎に異なる電磁波の周波数で通信を行うようにしてもよい。例えば、図６に示すように、給電素子配置領域２６Ｃには、モード毎に周波数に応じた異なる電気長を有する複数のダイポールアンテナ２６７，２６８，２６９を備えておく。そして、これらのダイポールアンテナ２６７，２６８，２６９には、送受信モジュールＡ２２から電気長に応じて適した周波数の送信波が供給され、その周波数の電磁波が放出される。なお、電気長とは、伝送線路上を伝わる信号の遅延時間を基準に給電素子や配線等の長さを表したものである。

【0035】

このような通信システムによれば、異なる電磁波の周波数とすることで異なるモードとすることができる。また、周波数を異ならせる際に適切な電気長とすることができる。
（２ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

【0036】

（２ｅ）上述した導波管通信システムの他、当該導波管通信システムの構成要素となる装置、当該導波管通信システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、導波管通信方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

【0037】

［３．本開示の構成と実施形態の構成との関係］
上記実施形態における通信装置１０，３０は本開示でいう通信部に相当する。また、上記実施形態の図４にて示すモード１が本開示でいうノーマルモードに相当し、モード２，３，４，５が本開示でいう変形時モードに対応する。

【符号の説明】

【0038】

１…導波管通信システム、５…円形導波管、１０，３０…通信装置（通信部）、２０…プリント基板、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ…給電素子配置領域、２６１，２６２，２６３，２６４，２６５，２６６，２６７，２６８，２６９…ダイポールアンテナ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】