JPH11331099A - Reception method and device in communication system using magnetic vector potential - Google Patents

Reception method and device in communication system using magnetic vector potential

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JPH11331099A
JPH11331099A JP13081798A JP13081798A JPH11331099A JP H11331099 A JPH11331099 A JP H11331099A JP 13081798 A JP13081798 A JP 13081798A JP 13081798 A JP13081798 A JP 13081798A JP H11331099 A JPH11331099 A JP H11331099A
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JP
Japan
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electric field
magnetic vector
vector potential
magnetic
communication system
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Application number
JP13081798A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Yamashita
治 山下
Makoto Kawakami
川上  誠
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Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the receiver that selectively receives in an excellent way an electric field caused by a time change of magnetic vector potential in the communication system where the magnetic vector potential is used for a signal propagation medium. SOLUTION: A 2-way radio channel 3 using a magnetic vector potential is provided between a relay base station 1 and a terminal 2. The relay base station 1 and terminal 2 are provided with a receiver 12, 22 respectively with a electric field sensor that is electrically shielded from a noise electric field and senses an electric field produced by a time change of the propagated magnetic vector potential.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ベクトルポテ
ンシャルを信号伝播媒体とした通信システムにあって、
磁気ベクトルポテンシャルの時間変化によって生じる電
場を受信する方法及び装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a communication system using a magnetic vector potential as a signal propagation medium.
The present invention relates to a method and an apparatus for receiving an electric field generated by a time change of a magnetic vector potential.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
一般的な通信手段として電波,マイクロ波等の電磁波の
利用が広く知られている。しかしこのような電磁波は障
害物によって遮蔽され易く、使用する場所及び環境によ
って信号の送,受信に支障を生じることが少なくない。
また、電磁波の使用周波数帯域は電波法により比較的狭
い帯域に限定されているため、混信による電波障害も大
きな問題である。更に、電磁波を利用する通信システ
ム、例えば携帯電話等は数百ミリガウスの漏洩電磁波が
あるため、至近距離では精密機器の誤動作を引き起こ
し、種々のトラブルを招く虞れがある他、人体に与える
悪影響の可能性も無視出来ないものとなっている。この
ような状況にあって、上記の問題を解決できる新しい通
信手段の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art
The use of electromagnetic waves such as radio waves and microwaves is widely known as a general communication means. However, such electromagnetic waves are easily shielded by obstacles, and there are many cases where transmission and reception of signals are hindered depending on the place and environment of use.
Further, since the frequency band used by electromagnetic waves is limited to a relatively narrow band by the Radio Law, radio interference due to interference is also a serious problem. Furthermore, communication systems using electromagnetic waves, such as mobile phones, have leakage electromagnetic waves of several hundred milligauss, which may cause malfunctions of precision equipment at short distances, leading to various troubles and adverse effects on the human body. The possibility cannot be ignored. Under such circumstances, development of a new communication means capable of solving the above problem is desired.

【0003】ところで、磁気ベクトルポテンシャルは、
電子線ホログラフィによる電子線の干渉実験によってそ
の存在は確認されている(Phys. Rev. Lett.48,1443(19
82))。しかし、この磁気ベクトルポテンシャルは、電子
線ホログラフィによる磁区観察または磁束,磁束量子の
観測に利用されている程度であり、実用的な利用はなさ
れていないのが現状である。本発明者等は、通信媒体と
して磁気ベクトルポテンシャルを利用する点に着目した
(特願平9−323516号)。
By the way, the magnetic vector potential is
Its existence has been confirmed by electron beam holography interference experiments (Phys. Rev. Lett. 48, 1443 (19
82)). However, this magnetic vector potential is only used for observation of magnetic domains or observation of magnetic flux and magnetic flux quantum by electron beam holography, and has not been used practically at present. The present inventors have paid attention to using magnetic vector potential as a communication medium (Japanese Patent Application No. 9-323516).

【0004】まず、磁気ベクトルポテンシャルの概念に
ついて簡単に説明する。図1は、磁気ベクトルポテンシ
ャルの説明図である。図1には、軟質磁性体を内蔵した
ソレノイドを図示しており、軟質磁性体の半無限長の棒
に施された捲線に交番電流Iを流した場合に棒の両端に
発生するN,S磁極、棒の内部に発生する磁束密度*B
(以下ベクトル成分については*印を付して示すことと
し、ベクトルBは*Bと表す)、磁気ベクトルポテンシ
ャル*A(以下ベクトルAを*Aと表す)を示してい
る。
First, the concept of the magnetic vector potential will be briefly described. FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic vector potential. FIG. 1 shows a solenoid having a built-in soft magnetic material, and N, S generated at both ends of the soft magnetic material when an alternating current I is applied to a winding wound on a semi-infinite rod. Magnetic flux density generated inside magnetic poles and rods * B
(Hereinafter, the vector components are indicated with an asterisk (*), and the vector B is expressed as * B), and the magnetic vector potential * A (hereinafter, the vector A is expressed as * A).

【0005】交番電流の通電によって磁性体内部に発生
する磁束密度*Bは、図2に示すような棒の断面に平行
な方向をx軸,y軸とし、コア断面の中心点(原点)か
らの距離がrである観測点Pにおいて、下記(1)式で
示される。 *B=(Bx ,By ,Bz )=(0,0,B) …(1) ここで、磁束密度*Bは一般に下記(2)式を満たすの
で、磁気ベクトルポテンシャル*Aによって下記(3)
式で定義することが可能であり、この定義式から逆に磁
気ベクトルポテンシャル*Aを求めることができる。 div *B=0 …(2) *B=rot ×*A …(3)
The magnetic flux density * B generated inside the magnetic material by the application of the alternating current is represented by the x-axis and the y-axis in the directions parallel to the cross section of the rod as shown in FIG. At the observation point P whose distance is r, it is expressed by the following equation (1). * B = (B x , B y , B z ) = (0,0, B) (1) Here, the magnetic flux density * B generally satisfies the following equation (2). (3)
It is possible to define the magnetic vector potential * A from the definition equation. div * B = 0 (2) * B = rot × * A (3)

【0006】棒の半径をr0 、その断面積をSとする
と、棒の全磁束Φは下記(4)式となり、上記(1),
(3)式から磁気ベクトルポテンシャル*Aは、棒の外
部,内部について夫々、、下記(5A),(5B)式で
表される。但し、*i,*jは棒の断面の面内座標を表
す。 Φ=BS …(4) *A=Φ(−y*i+x*j)/2πr2 (r>r0 ) …(5A) *A=Φ(−y*i+x*j)/2πr0 2 (r≦r0 ) …(5B)
Assuming that the radius of the rod is r 0 and its cross-sectional area is S, the total magnetic flux Φ of the rod is given by the following equation (4).
From the equation (3), the magnetic vector potential * A is expressed by the following equations (5A) and (5B) for the outside and inside of the rod, respectively. Here, * i and * j represent in-plane coordinates of the cross section of the bar. Φ = BS (4) * A = Φ (−y * i + x * j) / 2πr 2 (r> r 0 ) (5A) * A = Φ (−y * i + x * j) / 2πr 0 2 (r ≦ r 0) ... (5B)

【0007】一方、磁気ベクトルポテンシャル*Aは、
ストークスの定理により、下記(6)式を常に満足する
必要がある。簡単な計算によりこの(6)式が満たされ
ることは容易に確認できる。
On the other hand, the magnetic vector potential * A is
According to Stokes' theorem, the following equation (6) must always be satisfied. It can be easily confirmed that Expression (6) is satisfied by a simple calculation.

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】このストークスの定理が成立するために
は、磁気ベクトルポテンシャル*Aが常に連続である必
要がある。従って、磁気ベクトルポテンシャル*Aを物
理的に遮蔽することは不可能であるので、磁気ベクトル
ポテンシャルは通信媒体として非常に透過性が良い信号
になり、新しい通信システムとして期待できる。
In order for the Stokes theorem to hold, the magnetic vector potential * A must always be continuous. Therefore, since it is impossible to physically shield the magnetic vector potential * A, the magnetic vector potential becomes a signal having very good transparency as a communication medium, and can be expected as a new communication system.

【0010】マクスウエル方程式である下記(7)式に
上記(3)式を代入してゲージ関数φを用いると、電場
*Eは下記(8)式となる。この(8)式は、磁気ベク
トルポテンシャル*Aの時間的変化が直接に電場*Eを
生ぜしめることが分かる。 rot ×*E=−∂*B/∂t …(7) *E=−∂*A/∂t+grad・φ …(8)
When the gauge function φ is used by substituting the above equation (3) into the following Maxwell equation (7), the electric field * E becomes the following equation (8). This equation (8) shows that the temporal change of the magnetic vector potential * A directly generates the electric field * E. rot × * E = -∂ * B / ∂t (7) * E = -∂ * A / ∂t + grad · φ (8)

【0011】ここで、考えている領域の中に電荷が存在
しないことを前提としているので、放射ゲージを採用す
ることができ、grad・φ=0とすることができる。従っ
て、軟質磁性体の棒の外側(r>r0 )で観測される電
場*Eは、下記(9)式のようになり、その絶対値は棒
の中心からの距離rに反比例して減少することが分か
る。 *E=(∂Φ/∂t)・(y*i−x*j)/2πr2 (r>r0 ) …(9)
Here, since it is assumed that there is no charge in the region under consideration, a radiation gauge can be adopted, and grad · φ = 0 can be set. Therefore, the electric field * E observed outside the soft magnetic rod (r> r 0 ) is as shown in the following equation (9), and its absolute value decreases in inverse proportion to the distance r from the center of the rod. You can see that * E = (∂Φ / ∂t) · (y * i−x * j) / 2πr 2 (r> r 0 ) (9)

【0012】従って、磁気ベクトルポテンシャル*Aの
強度を高めるためには、全磁束Φを大きくすれば良く、
また、受信対象である信号としての電場*Eの強度を上
げるためには、∂Φ/∂t(全磁束Φの時間的変化量)
を大きくする必要がある。よって、磁束の時間的変化量
を出来る限り大きくすることにより、良好な通信システ
ムを実現できる。
Therefore, in order to increase the strength of the magnetic vector potential * A, it is sufficient to increase the total magnetic flux Φ.
Further, in order to increase the intensity of the electric field * E as a signal to be received, ∂Φ / ∂t (the amount of time change of the total magnetic flux Φ)
Need to be larger. Therefore, a favorable communication system can be realized by increasing the temporal change amount of the magnetic flux as much as possible.

【0013】本発明者等は、既に定義された磁気ベクト
ルポテンシャルの発信方法と受信方法とを検討した結
果、ソフトフェライト等の電気抵抗が高い軟質磁性体を
トロイダルコアに加工した後、捲線を施し、その導線に
周波数が高い電流を流して電気ベクトルポテンシャルを
発生させることにより、比較的強度が高い電場を発生で
きることを知見した。また、検知部を電場シールドした
高感度の電界センサを用いることにより、微弱な電場で
あっても精度良く磁気ベクトルポテンシャルの時間変化
によって生じる電場を選択的に検知できることを知見し
た。このような知見を発展させることにより、十分離れ
た距離でも磁気ベクトルポテンシャルによる通信が可能
である。
As a result of studying the transmission method and the reception method of the magnetic vector potential defined above, the present inventors have processed a soft magnetic material having a high electric resistance such as soft ferrite into a toroidal core, and then wound the wire. It has been found that a relatively high-intensity electric field can be generated by applying a high-frequency current to the conductor to generate an electric vector potential. In addition, it was found that by using a high-sensitivity electric field sensor in which the detection unit is shielded by an electric field, it is possible to selectively detect an electric field generated by a temporal change of a magnetic vector potential with high accuracy even in a weak electric field. By developing such knowledge, communication using magnetic vector potential is possible even at a sufficiently long distance.

【0014】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、磁気ベクトルポテンシャルの時間変化によって
生じる電場を、電場シールドした電場センサにて検知す
ることにより、磁気ベクトルポテンシャルを用いた通信
システムにおける伝播信号の受信感度を飛躍的に向上で
きる受信方法及び受信装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an electric field generated by a time change of a magnetic vector potential is detected by an electric field sensor shielded by an electric field, so that a communication system using a magnetic vector potential can be used. An object of the present invention is to provide a receiving method and a receiving device that can dramatically improve the receiving sensitivity of a propagation signal.

【0015】本発明の他の目的は、磁気ベクトルポテン
シャルを用いた通信システムの実現化の大きな助けとな
る受信方法及び受信装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a receiving method and a receiving apparatus which greatly assist in realizing a communication system using a magnetic vector potential.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る磁気ベク
トルポテンシャルを用いた通信システムにおける受信方
法は、磁気ベクトルポテンシャルを信号伝播媒体とする
通信システムにあって、磁気ベクトルポテンシャルの時
間変化によって生じる電場を伝播信号として受信する受
信方法において、信号伝播媒体となる磁気ベクトルポテ
ンシャルとは無関係である電場に対してシールドした電
場センサにて、磁気ベクトルポテンシャルの時間変化に
よって生じる電場を検知することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a communication method using a magnetic vector potential in a communication system using a magnetic vector potential as a signal propagation medium. In a receiving method of receiving an electric field as a propagation signal, an electric field sensor which is shielded against an electric field which is unrelated to a magnetic vector potential serving as a signal propagation medium detects an electric field caused by a temporal change of a magnetic vector potential. And

【0017】請求項2に係る磁気ベクトルポテンシャル
を用いた通信システムにおける受信方法は、請求項1に
おいて、前記磁気ベクトルポテンシャルは、捲線を施し
た軟質磁性体に交番電流を流して発生させたものである
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the receiving method in the communication system using the magnetic vector potential according to the first aspect, wherein the magnetic vector potential is generated by passing an alternating current through a soft magnetic material having a winding. There is a feature.

【0018】請求項3に係る磁気ベクトルポテンシャル
を用いた通信システムにおける受信装置は、磁気ベクト
ルポテンシャルを信号伝播媒体とする通信システムにあ
って、磁気ベクトルポテンシャルの時間変化によって生
じる電場を伝播信号として受信する受信装置において、
信号伝播媒体となる磁気ベクトルポテンシャルとは無関
係である電場に対してシールドされており、磁気ベクト
ルポテンシャルの時間変化によって生じる電場を検知す
る電場センサを備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a communication system using a magnetic vector potential as a signal propagation medium, wherein the receiving device receives an electric field generated by a time change of the magnetic vector potential as a propagation signal. Receiving device,
An electric field sensor is provided which is shielded from an electric field irrelevant to a magnetic vector potential serving as a signal propagation medium and detects an electric field generated by a time change of the magnetic vector potential.

【0019】請求項4に係る磁気ベクトルポテンシャル
を用いた通信システムにおける受信装置は、請求項3に
おいて、前記電場センサは、共振型電場センサであるこ
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the receiving apparatus in the communication system using the magnetic vector potential according to the third aspect, wherein the electric field sensor is a resonance type electric field sensor.

【0020】請求項5に係る磁気ベクトルポテンシャル
を用いた通信システムにおける受信装置は、請求項3ま
たは4において、前記電場センサの検知部を導電性の金
属材料で電場シールドしたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus in a communication system using a magnetic vector potential according to the third or fourth aspect, wherein the detecting portion of the electric field sensor is shielded with an electric field by a conductive metal material.

【0021】請求項6に係る磁気ベクトルポテンシャル
を用いた通信システムにおける受信装置は、請求項3ま
たは4において、前記電場センサの検知部を、接地され
るようにした金属材料で電場シールドしたことを特徴と
する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus in a communication system using a magnetic vector potential, wherein the detecting section of the electric field sensor is shielded by a metal material grounded. Features.

【0022】請求項7に係る磁気ベクトルポテンシャル
を用いた通信システムにおける受信装置は、請求項3ま
たは4において、前記電場センサの検知部を軟質磁性材
料で電場シールドしたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus in a communication system using a magnetic vector potential according to the third or fourth aspect, wherein the detecting section of the electric field sensor is shielded by a soft magnetic material.

【0023】請求項1及び3では、伝播される磁気ベク
トルポテンシャルの時間変化量に応じてその大きさが変
化する電場を、伝播される磁気ベクトルポテンシャルと
は無関係な雑音電場に対してシールドした電場センサに
て検知する。よって、周囲の電場の影響を受けることな
く、磁気ベクトルポテンシャルによる振動電場を精度良
く検知できる。
According to the first and third aspects, the electric field whose magnitude changes in accordance with the time variation of the propagated magnetic vector potential is shielded from a noise electric field irrelevant to the propagated magnetic vector potential. Detected by sensor. Therefore, the oscillating electric field due to the magnetic vector potential can be accurately detected without being affected by the surrounding electric field.

【0024】請求項2では、捲線を施した軟質磁性体に
交番電流を流すことにより、磁気ベクトルポテンシャル
を発生させる。よって、効率的に磁気ベクトルポテンシ
ャルを発生できる。
According to the second aspect, an alternating current is applied to the wound soft magnetic material to generate a magnetic vector potential. Therefore, a magnetic vector potential can be generated efficiently.

【0025】請求項4では、電場センサとして、共振型
電場センサを用いる。よって、共振周波数と同一の周波
数を持つ電場成分のみを検出できるので、各種機器から
漏洩される電場成分、つまり、磁気ベクトルポテンシャ
ルを用いた通信システムでは雑音となる電場成分を除去
して、受信精度が向上する。
According to the fourth aspect, a resonance type electric field sensor is used as the electric field sensor. Therefore, since only the electric field component having the same frequency as the resonance frequency can be detected, the electric field component leaked from various devices, that is, the electric field component which becomes a noise in the communication system using the magnetic vector potential is removed, and the reception accuracy is reduced. Is improved.

【0026】請求項5では、電場センサの検知部の周囲
を導電性が高い金属材料で電場シールドしており、雑音
電場を除外する。
According to the present invention, the periphery of the detection section of the electric field sensor is shielded with a highly conductive metal material to eliminate a noise electric field.

【0027】請求項6では、シールド材となる金属材料
を接地しており、外部の雑音電磁波を効率良く除去す
る。
According to the present invention, the metallic material serving as the shielding material is grounded, so that external noise electromagnetic waves are efficiently removed.

【0028】請求項7では、電場センサの検知部の周囲
を軟質磁性材料で電場シールドしており、磁気ベクトル
ポテンシャルの伝播により生じる振動電場を効率良く吸
収する。
In the seventh aspect, the periphery of the detecting portion of the electric field sensor is shielded with an electric field by a soft magnetic material, so that the oscillating electric field generated by the propagation of the magnetic vector potential is efficiently absorbed.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図3は、本発明
を適用した通信システムの概要を示す模式図であり、図
中1は中継基地局、2は端末装置を示している。中継基
地局1と端末装置2との間が、例えば電波障害発生地域
または有線回線の架設が困難な場所であり、中継基地局
1と端末装置2との間には、磁気ベクトルポテンシャル
を用いた双方向の無線回線3が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a communication system to which the present invention is applied. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a relay base station, and 2 denotes a terminal device. The area between the relay base station 1 and the terminal device 2 is, for example, an area where radio interference occurs or a place where it is difficult to install a wired line. A bidirectional wireless line 3 is provided.

【0030】中継基地局1は、磁気ベクトルポテンシャ
ルを発生させて無線回線3を介して端末装置2へ送る発
信装置11と、無線回線3を介して端末装置2から送ら
れる磁気ベクトルポテンシャルの時間変化によって生じ
る電場を捉えてこれを所望の出力信号に変換する受信装
置12とを有する。また、端末装置2は、電気ベクトル
ポテンシャルを発生させて無線回線3を介して中継基地
局1へ送る発信装置21と、無線回線3を介して中継基
地局1から送られる磁気ベクトルポテンシャルの時間変
化によって生じる電場を捉えてこれを所望の出力信号に
変換する受信装置22とを有する。
The relay base station 1 generates a magnetic vector potential and sends the generated magnetic vector potential to the terminal device 2 via the wireless line 3, and a time change of the magnetic vector potential transmitted from the terminal device 2 via the wireless line 3. And a receiving device 12 for capturing an electric field generated by the electric field and converting the electric field into a desired output signal. In addition, the terminal device 2 generates an electric vector potential and sends the generated electric vector potential to the relay base station 1 via the wireless link 3, and a time change of the magnetic vector potential transmitted from the relay base station 1 via the wireless link 3. And a receiving device 22 that captures the electric field generated by this and converts it into a desired output signal.

【0031】まず、発信装置11,21について説明す
る。図4は、発信装置11,21の構成を示すブロック
図である。発信装置11,21は、各種の入力信号に応
じて変調した電圧を出力する電圧変調器31と、変調電
圧を電流に変換する電流変換器32と、その変換電流を
捲線に流して軟質磁性体から磁気ベクトルポテンシャル
を発生する磁気ベクトルポテンシャル発生器33とを有
する。
First, the transmitting devices 11 and 21 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the transmitting devices 11 and 21. The transmitting devices 11 and 21 include a voltage modulator 31 that outputs a voltage modulated according to various input signals, a current converter 32 that converts the modulated voltage into a current, and a soft magnetic material that flows the converted current through a winding. And a magnetic vector potential generator 33 for generating a magnetic vector potential from

【0032】図5は、磁気ベクトルポテンシャル発生器
33の一例を示す図であり、図5(a)はその平面図、
図5(b)はその断面図である。図5(a),(b)に
おいて、41は軟質磁性体としてのトロイダルコアであ
る。トロイダルコア41には捲線42が巻回されてい
る。出来る限り磁気ベクトルポテンシャルの時間変化量
つまり電場強度を上げるために、軟質磁性体として、透
過率が高く、渦電流損が少なく、電気抵抗が高いMn−
Znフェライトを用いる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the magnetic vector potential generator 33, and FIG.
FIG. 5B is a sectional view thereof. 5A and 5B, reference numeral 41 denotes a toroidal core as a soft magnetic material. A winding 42 is wound around the toroidal core 41. In order to increase the amount of time change of the magnetic vector potential, that is, the electric field strength, as much as possible, a soft magnetic material having high transmittance, low eddy current loss, and high electrical resistance Mn−
Zn ferrite is used.

【0033】トロイダルコア41の断面積をS、その透
磁率をμ、その断面の中心の磁路長の半径をaとし、捲
線42の巻数をN、捲線42に周波数fで最大値I0
電流を流した場合、ω=2πfとして、捲線42に流れ
る電流Iは(10)式で表され、トロイダルコア41に発
生する磁場Hは(11)式となる。 I=I0 sinωt …(10) H=NI/2πa …(11)
The sectional area of the toroidal core 41 is S, its magnetic permeability is μ, the radius of the magnetic path length at the center of the cross section is a, the number of turns of the winding 42 is N, and the winding 42 has a frequency f and a maximum value I 0 . When a current is applied, assuming that ω = 2πf, the current I flowing through the winding 42 is expressed by the equation (10), and the magnetic field H generated in the toroidal core 41 is expressed by the equation (11). I = I 0 sinωt (10) H = NI / 2πa (11)

【0034】従って、トロイダルコア41内部の磁束密
度Bは(12)式となり、磁束Φは(13)式である。 B=μH=μNI/2πa …(12) Φ=BS=SμNI/2πa …(13)
Accordingly, the magnetic flux density B inside the toroidal core 41 is expressed by the equation (12), and the magnetic flux Φ is expressed by the equation (13). B = μH = μNI / 2πa (12) Φ = BS = SμNI / 2πa (13)

【0035】磁束の時間変化量∂Φ/∂tは(14)式で
示されるので、この(14)式を前述の(9)式に代入す
ることにより、トロイダルコア41を2等分した面内の
中心からrの距離で発生する電場*Eは(15)式のよう
になる。但し、*i,*jはトロイダルコア41の断面
の面内座標を表す。 ∂Φ/∂t=SμNωI0 cosωt/2πa =SμNfI0 cosωt/a …(14) *E=SμNfI0 cosωt(y*i−x*j)/2πar2 …(15)
The time variation ΔΦ / Δt of the magnetic flux is expressed by the equation (14). By substituting the equation (14) into the equation (9), the surface obtained by dividing the toroidal core 41 into two equal parts is obtained. The electric field * E generated at a distance of r from the center in is as shown in equation (15). Here, * i and * j represent in-plane coordinates of the cross section of the toroidal core 41. ∂Φ / ∂t = SμNωI 0 cosωt / 2πa = SμNfI 0 cosωt / a ... (14) * E = SμNfI 0 cosωt (y * i-x * j) / 2πar 2 ... (15)

【0036】しかしながら、この(15)式はトロイダル
コア41の1つの断面を考えた場合のものであり、実際
には図5(b)に示すように2つの断面による磁気ベク
トルポテンシャルが発生するので、両方の磁気ベクトル
ポテンシャルによる電場を求める必要がある。
However, this equation (15) is based on the consideration of one cross section of the toroidal core 41. Actually, as shown in FIG. 5B, a magnetic vector potential is generated by two cross sections. , It is necessary to find an electric field based on both magnetic vector potentials.

【0037】図5(b)に示すようなトロイダルコア4
1の断面A,Bによる電場*EA ,*EB を求めるため
に、(15)式のx,y座標を変換する。断面Aによる電
場*EA は、トロイダルコア41の中心を原点とする
と、(15)式のx,y,rの各座標を(16)〜(18)式
のように変換すれば良い。なお、αは、図5(b)に示
すように、トロイダルコア41の中心軸(z軸)と距離
*rとのなす角度である。 x=r cosα−a …(16) y=r sinα …(17) r2 =x2 +y2 =a2 +r2 −2ra cosα …(18) これらの(16)〜(18)式を上記(15)式に代入するこ
とにより、断面Aによる電場*EA は(19)式のように
なる。
The toroidal core 4 as shown in FIG.
1 of section A, the electric field by B * E A, in order to obtain the * E B, converts the equation (15) x, y coordinates. Field * E A by section A, when the origin at the center of the toroidal core 41, (15) the x, y, the coordinates of r (16) ~ (18) may be transformed as expression. Note that α is an angle between the central axis (z-axis) of the toroidal core 41 and the distance * r, as shown in FIG. x = r cosα-a ... ( 16) y = r sinα ... (17) r 2 = x 2 + y 2 = a 2 + r 2 -2ra cosα ... (18) These (16) to (18) above ( by substituting 15), the electric field * E a by section a is as (19).

【0038】[0038]

【数2】 (Equation 2)

【0039】断面Bによる磁束密度*Bは、断面Aのそ
れと逆方向であるので、断面Bによる電場*EB は、
(15)式のx,y,rの各座標を(20)〜(22)式のよ
うに変換すれば良い。 x=r cosα+a …(20) y=r sinα …(21) r2 =x2 +y2 =a2 +r2 +2ra cosα …(22) これらの(20)〜(22)式を上記(15)式に代入するこ
とにより、断面Bによる電場*EB は(23)式のように
なる。
Since the magnetic flux density * B according to the section B is in the opposite direction to that of the section A, the electric field * E B according to the section B becomes
The coordinates x, y, and r in equation (15) may be converted as in equations (20) to (22). x = r cos α + a (20) y = r sin α (21) r 2 = x 2 + y 2 = a 2 + r 2 + 2ra cos α (22) These equations (20) to (22) are converted to the above equation (15). by substituting the electric field by the cross section B * E B is as (23).

【0040】[0040]

【数3】 (Equation 3)

【0041】この(19)式及び(23)式の合計が、トロ
イダルコア41により発生した電場*Eとなる。従っ
て、求める電場*Eは(24)式のようになる。
The sum of the expressions (19) and (23) is the electric field * E generated by the toroidal core 41. Therefore, the electric field * E to be obtained is as shown in equation (24).

【0042】[0042]

【数4】 (Equation 4)

【0043】この(24)式から、透磁率が高い軟質磁性
体をトロイダルコア41に使用し、しかも、捲線42に
高い周波数の電流を流すことにより、高い電場強度が得
られることが分かる。
From equation (24), it can be seen that a high magnetic field strength can be obtained by using a soft magnetic material having a high magnetic permeability for the toroidal core 41 and passing a high-frequency current through the winding 42.

【0044】流す電流の周波数を高くすると、電磁波が
輻射されるので、その輻射電磁波を遮蔽する手段を磁気
ベクトルポテンシャル発生器33に設けるようにした方
が良い。図6はこの輻射電磁波の遮蔽手段の一例を示す
図であり、図6(a)はその平面図、図6(b)はその
断面図である。図6(a),(b)において、図5
(a),(b)と同一部分には同一番号を付している。
When the frequency of the flowing current is increased, electromagnetic waves are radiated. Therefore, it is preferable to provide a means for shielding the radiated electromagnetic waves in the magnetic vector potential generator 33. FIG. 6 is a view showing an example of the radiated electromagnetic wave shielding means. FIG. 6 (a) is a plan view thereof, and FIG. 6 (b) is a sectional view thereof. 6A and 6B, FIG.
The same parts as in (a) and (b) are given the same numbers.

【0045】捲線42を施されたトロイダルコア41
は、他の機器からの電場をシールドするための金属箱4
3に収納されている。また、トロイダルコア41から外
部に延びる捲線42のリード線は、電場シールド用の金
属パイプ44内を挿通されている。これらの金属箱43
及び金属パイプ44は接地されている。
Toroidal core 41 provided with winding 42
Is a metal box 4 to shield the electric field from other devices
3 The lead wire of the winding wire 42 extending from the toroidal core 41 to the outside is inserted through a metal pipe 44 for shielding the electric field. These metal boxes 43
The metal pipe 44 is grounded.

【0046】このように、軟質磁性体のトロイダルコア
41を電気伝導性に優れた金属板(金属箱43)で密閉
することにより、他の機器からの輻射電磁波を遮蔽でき
る。また、この金属板(金属箱43)を接地することに
より、輻射電磁波を反射できる。なお、電波吸収効率が
高い軟質性材料にてトロイダルコア41を密閉するよう
にしても、輻射電磁波の遮蔽効率を向上できる。このよ
うなシールド手段は、磁気ベクトルポテンシャルの遮蔽
には何の効果もないので、磁気ベクトルポテンシャルの
発生に影響を全く及ぼさない。
By sealing the soft magnetic toroidal core 41 with a metal plate (metal box 43) having excellent electrical conductivity, radiated electromagnetic waves from other devices can be shielded. Further, by grounding the metal plate (metal box 43), radiated electromagnetic waves can be reflected. In addition, even if the toroidal core 41 is sealed with a soft material having high radio wave absorption efficiency, the shielding efficiency of the radiated electromagnetic wave can be improved. Such a shield has no effect on the shielding of the magnetic vector potential, and thus has no influence on the generation of the magnetic vector potential.

【0047】ところで、発生する電場があまり高くなり
過ぎると、周辺機器に影響を及ぼして各種精密機器の誤
動作の原因となったり、人体への悪影響も考えられる。
よって、その発生電場は数百mV/m以内に抑える必要
がある。これは静電気による電位(数千ボルト)から発
する電場に比べて非常に小さい。
If the generated electric field is too high, it may affect peripheral devices, cause malfunctions of various precision devices, and adversely affect the human body.
Therefore, it is necessary to suppress the generated electric field to within several hundred mV / m. This is very small compared to an electric field generated from a potential due to static electricity (thousands of volts).

【0048】なお、磁気ベクトルポテンシャルの発生器
としては、上述したようなトロイダル型式以外に、軟質
磁性体を内蔵したソレノイド型式でも良い。但し、ソレ
ノイド型式の場合には、棒状のコアの両端に発生する
N,Sの磁極による磁場もシールドする必要がある。
As the generator of the magnetic vector potential, a solenoid type having a built-in soft magnetic material may be used in addition to the toroidal type as described above. However, in the case of the solenoid type, it is necessary to shield the magnetic field generated by the N and S magnetic poles generated at both ends of the rod-shaped core.

【0049】次に、受信装置12,22について説明す
る。図7は、受信装置12,22の構成を示すブロック
図である。受信装置12,22は、磁気ベクトルポテン
シャルの時間変化によって生じる電場を検知する電場セ
ンサ51と、測定した電場を電流または電圧に変換して
所望の信号を出力する変換器52とを有する。
Next, the receiving devices 12, 22 will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the receiving devices 12 and 22. Each of the receiving devices 12 and 22 includes an electric field sensor 51 that detects an electric field generated by a time change of a magnetic vector potential, and a converter 52 that converts a measured electric field into a current or a voltage and outputs a desired signal.

【0050】この電場センサ51としては、基本的には
感度が高いセンサであれば何れの種類でも良く、ループ
アンテナ等の各種の電場センサの使用が可能である。し
かし、ループアンテナ等の電場センサは寸法が大きいの
で、電場シールドが困難である、携帯できない等の難点
があり、使用には適さない。よって、本例では、磁気ベ
クトルポテンシャルの時間変化によって生じる電場の測
定に最適である共振型電場センサを電場センサ51に使
用する場合について以下に説明する。
As the electric field sensor 51, basically any type of sensor having a high sensitivity may be used, and various electric field sensors such as a loop antenna can be used. However, an electric field sensor such as a loop antenna has a large size, so that it is difficult to shield the electric field, cannot be carried, and is not suitable for use. Therefore, in this example, a case will be described below in which a resonance type electric field sensor that is optimal for measuring an electric field generated by a time change of a magnetic vector potential is used for the electric field sensor 51.

【0051】図8は、この共振型電場センサの一例の構
成を示す概略図である。図8において、61は円筒状の
誘電体である。誘電体61の両端に銀製の金属電極6
2,62が設けられ、リード線63により両金属電極6
2,62は接続されている。リード線63の両端はトラ
ンス64の1次側コイルに接続され、トランス64の2
次側コイルに電圧計65が接続されている。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of an example of the resonance type electric field sensor. In FIG. 8, reference numeral 61 denotes a cylindrical dielectric. Silver metal electrodes 6 on both ends of the dielectric 61
2 and 62 are provided, and both metal electrodes 6
2, 62 are connected. Both ends of the lead wire 63 are connected to the primary coil of the transformer 64,
A voltmeter 65 is connected to the secondary coil.

【0052】誘電体61の両端に振動電場により誘起さ
れた電荷がリード線63を通して流れる場合のLC共振
時の起電力を電圧計65で調べることによって電場測定
を行っている。この際、共振周波数は磁気ベクトルポテ
ンシャルの周波数に一致するように調整している。
The electric field is measured by examining, using a voltmeter 65, the electromotive force at the time of LC resonance when the charge induced by the oscillating electric field flows through the lead wire 63 at both ends of the dielectric 61. At this time, the resonance frequency is adjusted to match the frequency of the magnetic vector potential.

【0053】この共振型電場センサを使用する場合、同
一周波数の電場成分のみを選択的に受信するので、各種
の機器から漏洩した周波数が異なる電場成分はほとんど
測定されない利点がある。この際、誘電体61の比誘電
率は出来る限り高い方がセンサの検知部を小型化でき
る。また、共振周波数での誘電率の虚数部が小さい方が
Q値が高くなり、S/N比が向上する効果がある。
When this resonance type electric field sensor is used, since only electric field components having the same frequency are selectively received, there is an advantage that electric field components having different frequencies leaked from various devices are hardly measured. At this time, if the relative dielectric constant of the dielectric 61 is as high as possible, the detection unit of the sensor can be downsized. In addition, the smaller the imaginary part of the dielectric constant at the resonance frequency, the higher the Q value, which has the effect of improving the S / N ratio.

【0054】他の機器からの漏洩電場の影響を受けない
ように、それを遮蔽する手段を電場センサ51に設ける
ようにした方が良い。図9はこの漏洩電場の遮蔽手段の
一例を示す図であり、図9(a)はその平面図、図9
(b)はその断面図である。図9(a),(b)におい
て、図8と同一部分には同一番号を付している。
It is preferable to provide a means for shielding the electric field sensor 51 so as not to be affected by a leaked electric field from another device. FIG. 9 is a view showing an example of a means for shielding the leaked electric field, and FIG.
(B) is a sectional view thereof. 9A and 9B, the same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.

【0055】両端に金属電極62,62が形成された誘
電体61は、他の機器からの電場をシールドするための
金属箱66に収納されている。また、金属電極62,6
2に接続されて誘電体61外に引き出されるリード線6
3は、電場シールド用の金属パイプ67内を挿通されて
いる。この金属箱66は接地されている。
The dielectric 61 having the metal electrodes 62, 62 formed at both ends is housed in a metal box 66 for shielding an electric field from another device. Also, the metal electrodes 62, 6
2 connected to the lead wire 6 and drawn out of the dielectric 61
Reference numeral 3 is inserted through a metal pipe 67 for shielding an electric field. This metal box 66 is grounded.

【0056】このように、電場センサ51の検知部を電
気伝導性に優れた金属板(金属箱66)で密閉したり、
この金属板(金属箱66)を接地することにより、受信
精度を向上できる。なお、電波吸収効率が高い軟質性材
料にて電場センサ51の検知部を密閉するようにして
も、受信精度を向上できる。
As described above, the detection portion of the electric field sensor 51 is sealed with a metal plate (metal box 66) having excellent electric conductivity,
By grounding the metal plate (metal box 66), the reception accuracy can be improved. It should be noted that the reception accuracy can be improved even when the detection unit of the electric field sensor 51 is sealed with a soft material having high radio wave absorption efficiency.

【0057】市販の高感度のセンサを電場センサ51と
して使用することも可能であるが、そのまま使用する場
合には、電気製品等の各種機器から発生する電場も測定
してしまってS/N比が低下する。よって、上述したよ
うなシールド構造は必須となる。
Although a commercially available high-sensitivity sensor can be used as the electric field sensor 51, if the electric field sensor 51 is used as it is, electric fields generated from various devices such as electric appliances are measured and the S / N ratio is measured. Decrease. Therefore, the above-mentioned shield structure is indispensable.

【0058】特に、周波数10kHz以下の磁気ベクト
ルポテンシャルの場合には、シールド材料として金属材
料が好ましいが、周波数が100kHzを超える磁気ベ
クトルポテンシャの場合には、その周波数に応じてシー
ルド材料を選択することが望ましい。また、観測する磁
場は交番磁場であるので、人体及び有機体等による静電
場の影響を全く無視できる。一方、受信する電場は非常
に弱い強度であるので、人体への悪影響はほとんど無視
できる。また、このようなシールド手段は、磁気ベクト
ルポテンシャルの遮蔽には何の効果もないので、磁気ベ
クトルポテンシャルの発生に影響を全く及ぼさない。磁
気ベクトルポテンシャルの時間変化によって生じる電場
には、上述したような電場シールドによる遮蔽効果は全
くないので、通信環境による信号強度の低下、周囲の電
磁波によるS/N比の低下等は生じない。
In particular, in the case of a magnetic vector potential having a frequency of 10 kHz or less, a metal material is preferable as a shield material. In the case of a magnetic vector potential having a frequency exceeding 100 kHz, a shield material should be selected according to the frequency. Is desirable. Further, since the magnetic field to be observed is an alternating magnetic field, the influence of the electrostatic field due to the human body and the organic body can be completely ignored. On the other hand, since the received electric field has a very weak intensity, the adverse effect on the human body can be almost ignored. In addition, since such a shielding means has no effect on the shielding of the magnetic vector potential, it does not affect the generation of the magnetic vector potential at all. Since the electric field generated by the time change of the magnetic vector potential has no shielding effect by the electric field shield as described above, the signal strength does not decrease due to the communication environment, and the S / N ratio does not decrease due to surrounding electromagnetic waves.

【0059】以上のような構成を有する磁気ベクトルポ
テンシャル発生器33を備えた発信装置11,21と、
以上のような構成を有する電場センサ51を備えた受信
装置12,22とを使用することにより、中継基地局
1,端末装置2間の磁気ベクトルポテンシャルを用いた
双方向の通信を行える。即ち、実際の通信では、各種入
力信号に応じて変調した電圧を電流に変換して、軟質磁
性体から磁気ベクトルポテンシャルを発生させ、それの
時間変化によって生じる電場を受信側で観測し、電場の
測定結果を電流または電圧に変換して所望の出力信号と
して取り出すようにすれば良い。このように、磁気ベク
トルポテンシャルは、従来の電磁波による通信と同様の
通信システムを構築でき、従来の無線通信が不可能な環
境での通信を可能とする。
Oscillating devices 11 and 21 each having the magnetic vector potential generator 33 having the above configuration,
By using the receiving devices 12 and 22 including the electric field sensor 51 having the above-described configuration, bidirectional communication using the magnetic vector potential between the relay base station 1 and the terminal device 2 can be performed. That is, in actual communication, a voltage modulated according to various input signals is converted into a current, a magnetic vector potential is generated from a soft magnetic material, and an electric field caused by a time change thereof is observed on a receiving side, and the electric field is measured. The measurement result may be converted into a current or a voltage and taken out as a desired output signal. As described above, the magnetic vector potential can construct a communication system similar to the conventional communication using electromagnetic waves, and enables communication in an environment where conventional wireless communication is impossible.

【0060】次に、磁気ベクトルポテンシャル発生器3
3及び電場センサ51の具体的な実施例について説明す
る。
Next, the magnetic vector potential generator 3
3 and a specific example of the electric field sensor 51 will be described.

【0061】磁気ベクトルポテンシャル発生器33は、
以下のようにして作製した。軟質磁性体としての比誘電
率が5000のMn−Znフェライトを、外径:40m
m,内径:30mm,断面:10mmのトロイダルコア
の形状に成形加工し、そのトロイダルコア41に径0.
2mmの銅線を500ターン巻いて捲線42とした。そ
して、周波数20kHzの電流を流した際に捲線42か
ら発生する輻射電磁波をシールドするために、捲線42
を施したトロイダルコア41を、外径:51mm,内
径:23mm,高さ:17mmのパーマロイ製の金属箱
43で密封し、更に、捲線42のリード線を金属パイプ
44で覆った後、金属箱43及び金属パイプ44を接地
した。
The magnetic vector potential generator 33
It was produced as follows. Mn-Zn ferrite having a relative dielectric constant of 5000 as a soft magnetic material was prepared by using an outer diameter of 40 m.
m, an inner diameter: 30 mm, a cross section: 10 mm, formed into a toroidal core shape.
A 2 mm copper wire was wound 500 turns to form a winding 42. In order to shield a radiated electromagnetic wave generated from the winding 42 when a current having a frequency of 20 kHz flows, the winding 42
Is sealed with a metal box 43 made of permalloy having an outer diameter of 51 mm, an inner diameter of 23 mm, and a height of 17 mm. 43 and the metal pipe 44 were grounded.

【0062】一方、電場センサ51は、以下のようにし
て作製した。比誘電率が10000である円柱状の誘電
体(径:50mm,長さ:50mm)に対してその中心
軸を中心として径2mmの孔加工を施して円筒状の誘電
体61を形成し、その上下面に銀を塗布して焼き固めて
金属電極62,62を形成し、各金属電極62,62か
らリード線63,63を取り出して自己インダクタンス
18mHのトランス64に接続し、電場を起電力として
電圧計65で測定する共振周波数20kHzの共振型電
場センサを作った。
On the other hand, the electric field sensor 51 was manufactured as follows. A cylindrical dielectric (diameter: 50 mm, length: 50 mm) having a relative dielectric constant of 10000 is subjected to a hole processing with a diameter of 2 mm around its central axis to form a cylindrical dielectric 61. Silver is applied to the upper and lower surfaces and baked to form metal electrodes 62, 62. Lead wires 63, 63 are taken out from each metal electrode 62, 62 and connected to a transformer 64 having a self-inductance of 18 mH. A resonance type electric field sensor having a resonance frequency of 20 kHz measured by the voltmeter 65 was manufactured.

【0063】この共振型電場センサにおける出力電圧の
周波数特性を、図10に示す。作製した共振型電場セン
サは、ほぼ周波数20kHzで最大電圧を示すことを確
認できた。また、この共振型電場センサにおける出力電
圧と振動電場との関係を、図11に示す。作製した共振
型電場センサは、電場に比例した出力電圧が得られてい
ることが分かった。
FIG. 10 shows the frequency characteristics of the output voltage in this resonance type electric field sensor. It was confirmed that the manufactured resonance type electric field sensor exhibited a maximum voltage at a frequency of approximately 20 kHz. FIG. 11 shows the relationship between the output voltage and the oscillating electric field in this resonance type electric field sensor. It was found that the produced resonance type electric field sensor had an output voltage proportional to the electric field.

【0064】そして、このような共振型電場センサを用
い、表1に示すような磁気特性の材料で電場シールドし
た場合と、全く電場シールドしない場合とにおける電場
の実効値を測定した。その測定結果を表2に示す。但
し、誘電体61の中心軸がトロイダルコア41のz軸に
平行になるように、磁気ベクトルポテンシャル発生器3
3及び電場センサ51を位置決めした。また、電場のシ
ールド効果が顕著になるように、磁気ベクトルポテンシ
ャル発生器33の中心と電場センサ51との距離を常に
0.25mとした。電場センサとしての良否の判断は、
電場の実測値に対する計算値の比率で0.80以上を適
合とし、それ未満を不適合とした。つまり、バックグラ
ウンドの電場成分が20%であることを閾値として、適
合,不適合の判断を行った。
Using such a resonance type electric field sensor, the effective value of the electric field was measured when the electric field was shielded with a material having magnetic properties as shown in Table 1 and when the electric field was not shielded at all. Table 2 shows the measurement results. However, the magnetic vector potential generator 3 is set so that the center axis of the dielectric 61 is parallel to the z-axis of the toroidal core 41.
3 and the electric field sensor 51 were positioned. The distance between the center of the magnetic vector potential generator 33 and the electric field sensor 51 was always set to 0.25 m so that the electric field shielding effect became remarkable. Judgment of good or bad as an electric field sensor
0.80 or more in the ratio of the calculated value to the measured value of the electric field was determined to be suitable, and less than 0.80 was determined to be non-conforming. That is, whether the electric field component of the background is 20% was set as the threshold value, and the determination of the conformity or the non-conformity was made.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】[0066]

【表2】 [Table 2]

【0067】表2の結果から明らかなように、電気伝導
性に優れた金属または電波吸収効率に優れたソフトフェ
ライトで電場センサの検知部を電場シールドすれば、輻
射電磁波を効率良く遮蔽できている。電場センサの検知
部を電場シールドすることにより、磁気ベクトルポテン
シャルによる観測電場が計算値とよく一致し、シールド
による電場強度の低下はないことが分かる。
As is evident from the results in Table 2, if the detecting portion of the electric field sensor is shielded with a metal having excellent electric conductivity or a soft ferrite having excellent radio wave absorption efficiency, the radiated electromagnetic wave can be efficiently shielded. . By shielding the detection unit of the electric field sensor with an electric field, the observed electric field based on the magnetic vector potential agrees well with the calculated value, and it can be seen that the electric field intensity does not decrease due to the shield.

【0068】従来の電磁波による通信システムでは、電
磁波が障害物によって遮蔽されやすいので、通信障害が
起こりやすかった。これに対して、磁気ベクトルポテン
シャルによる通信ではその透過性が従来の通信システム
に比べて著しく優れており、通信障害が起こりにくい。
In a conventional communication system using electromagnetic waves, since electromagnetic waves are easily shielded by obstacles, communication failures are likely to occur. On the other hand, in the communication using the magnetic vector potential, the transparency is remarkably superior to that of the conventional communication system, and the communication failure hardly occurs.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上のように、請求項1及び3では、磁
気ベクトルポテンシャルの時間変化によって生じる電場
を、電場シールドした電場センサにて受信するようにし
たので、磁気ベクトルポテンシャルを通信媒体とした通
信システムにおける受信装置の受信感度を飛躍的に向上
させることができる。この結果、このような通信システ
ムの実用化に向けて大きな助けとなる。また、各種機器
を接続するケーブルのワイヤレス化にも用途を開くこと
ができる。
As described above, in the first and third aspects, the electric field generated by the time change of the magnetic vector potential is received by the electric field sensor shielded by the electric field, so that the magnetic vector potential is used as the communication medium. The receiving sensitivity of the receiving device in the communication system can be dramatically improved. As a result, it is a great help for putting such a communication system into practical use. Further, the present invention can be applied to a wireless cable for connecting various devices.

【0070】また、請求項2では、捲線を施した軟質磁
性体に交番電流を流すことによって磁気ベクトルポテン
シャルを発生させるので、磁気ベクトルポテンシャルを
効率良く発生できる。
According to the second aspect of the present invention, the magnetic vector potential is generated by passing an alternating current through the wound soft magnetic material, so that the magnetic vector potential can be generated efficiently.

【0071】更に、請求項4では、共振型電場センサを
用いるので、共振周波数と同一の周波数を持つ電場成分
のみを検出でき、受信精度の向上を図れる。
Furthermore, since the resonance type electric field sensor is used, only electric field components having the same frequency as the resonance frequency can be detected, and the receiving accuracy can be improved.

【0072】更に、請求項5では、電場センサの検知部
の周囲を導電性が高い金属材料で電場シールドしている
ので、外部の雑音電場を効率良く除外でき、受信精度の
向上を図れる。
Further, since the electric field shield around the detecting portion of the electric field sensor is made of a highly conductive metal material, an external noise electric field can be efficiently removed, and the receiving accuracy can be improved.

【0073】更に、請求項6では、シールド材となる金
属材料を接地しているので、外部の雑音電磁波を効率良
く除去でき、受信精度の向上を図れる。
Further, since the metal material serving as the shield material is grounded, external noise electromagnetic waves can be efficiently removed, and the receiving accuracy can be improved.

【0074】更に、請求項7では、電場センサの検知部
の周囲を、電磁波吸収効率が高い軟質磁性材料で電場シ
ールドしているので、磁気ベクトルポテンシャルの伝播
により生じる振動電場を効率良く吸収でき、受信精度の
向上を図れる。
Furthermore, in the present invention, the periphery of the detecting portion of the electric field sensor is shielded by a soft magnetic material having high electromagnetic wave absorption efficiency, so that the oscillating electric field generated by the propagation of the magnetic vector potential can be efficiently absorbed. The receiving accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の磁気ベクトルポテンシャルの概念の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the concept of a magnetic vector potential according to the present invention.

【図2】軟質磁性体の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a soft magnetic body.

【図3】本発明を適用した通信システムの概要を示す模
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a communication system to which the present invention is applied.

【図4】発信装置の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a transmitting device.

【図5】磁気ベクトルポテンシャル発生器の構成を示す
概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a magnetic vector potential generator.

【図6】磁気ベクトルポテンシャル発生器の電磁波シー
ルド状態を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an electromagnetic wave shield state of the magnetic vector potential generator.

【図7】受信装置の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a receiving device.

【図8】電場センサの構成を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of an electric field sensor.

【図9】電場センサの電場シールド状態を示す概略図で
ある。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an electric field shield state of the electric field sensor.

【図10】電場センサにおける出力電圧の周波数特性を
示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a frequency characteristic of an output voltage in the electric field sensor.

【図11】電場センサにおける出力電圧と振動電場との
関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between an output voltage and an oscillating electric field in an electric field sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 中継基地局 2 端末装置 3 無線回線 11,21 発信装置 12,22 受信装置 33 磁気ベクトルポテンシャル発生器 41 トロイダルコア 42 捲線 51 電場センサ 61 誘電体 62 金属電極 63 リード線 64 トランス 65 電圧計 66 金属箱 67 金属パイプ REFERENCE SIGNS LIST 1 relay base station 2 terminal device 3 wireless circuit 11, 21 transmitting device 12, 22 receiving device 33 magnetic vector potential generator 41 toroidal core 42 winding 51 electric field sensor 61 dielectric 62 metal electrode 63 lead wire 64 transformer 65 voltmeter 66 metal Box 67 Metal pipe

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気ベクトルポテンシャルを信号伝播媒
体とする通信システムにあって、磁気ベクトルポテンシ
ャルの時間変化によって生じる電場を伝播信号として受
信する受信方法において、信号伝播媒体となる磁気ベク
トルポテンシャルとは無関係である電場に対してシール
ドした電場センサにて、磁気ベクトルポテンシャルの時
間変化によって生じる電場を検知することを特徴とする
磁気ベクトルポテンシャルを用いた通信システムにおけ
る受信方法。
In a communication system using a magnetic vector potential as a signal propagation medium, in a receiving method for receiving an electric field generated by a time change of the magnetic vector potential as a propagation signal, the communication method is independent of a magnetic vector potential as a signal propagation medium. 1. A receiving method in a communication system using a magnetic vector potential, wherein an electric field generated by a time change of a magnetic vector potential is detected by an electric field sensor shielded from the electric field.
【請求項2】 前記磁気ベクトルポテンシャルは、捲線
を施した軟質磁性体に交番電流を流して発生させたもの
である請求項1記載の磁気ベクトルポテンシャルを用い
た通信システムにおける受信方法。
2. The receiving method in a communication system using magnetic vector potentials according to claim 1, wherein said magnetic vector potentials are generated by passing an alternating current through a soft magnetic material having a winding.
【請求項3】 磁気ベクトルポテンシャルを信号伝播媒
体とする通信システムにあって、磁気ベクトルポテンシ
ャルの時間変化によって生じる電場を伝播信号として受
信する受信装置において、信号伝播媒体となる磁気ベク
トルポテンシャルとは無関係である電場に対してシール
ドされており、磁気ベクトルポテンシャルの時間変化に
よって生じる電場を検知する電場センサを備えることを
特徴とする磁気ベクトルポテンシャルを用いた通信シス
テムにおける受信装置。
3. In a communication system using a magnetic vector potential as a signal propagation medium, a receiving apparatus for receiving an electric field generated by a time change of the magnetic vector potential as a propagation signal is independent of a magnetic vector potential as a signal propagation medium. A receiving device in a communication system using magnetic vector potentials, comprising: an electric field sensor that is shielded from an electric field that is generated and detects an electric field generated by a time change of a magnetic vector potential.
【請求項4】 前記電場センサは、共振型電場センサで
ある請求項3記載の磁気ベクトルポテンシャルを用いた
通信システムにおける受信装置。
4. The receiving apparatus according to claim 3, wherein the electric field sensor is a resonance type electric field sensor.
【請求項5】 前記電場センサの検知部を導電性の金属
材料で電場シールドした請求項3または4記載の磁気ベ
クトルポテンシャルを用いた通信システムにおける受信
装置。
5. The receiving apparatus in a communication system using magnetic vector potentials according to claim 3, wherein the detection unit of the electric field sensor is shielded by an electric field with a conductive metal material.
【請求項6】 前記電場センサの検知部を、接地される
ようにした金属材料で電場シールドした請求項3または
4記載の磁気ベクトルポテンシャルを用いた通信システ
ムにおける受信装置。
6. The receiving apparatus in a communication system using magnetic vector potentials according to claim 3, wherein the detection unit of the electric field sensor is shielded by a metal material grounded.
【請求項7】 前記電場センサの検知部を軟質磁性材料
で電場シールドした請求項3または4記載の磁気ベクト
ルポテンシャルを用いた通信システムにおける受信装
置。
7. A receiving apparatus in a communication system using magnetic vector potentials according to claim 3, wherein the detecting section of the electric field sensor is shielded by a soft magnetic material.
JP13081798A 1997-11-25 1998-05-13 Reception method and device in communication system using magnetic vector potential Pending JPH11331099A (en)

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KR1019980049854A KR19990045434A (en) 1997-11-25 1998-11-20 Communication system using magnetic vector potential and transmitter and receiver in this communication system

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9373966B2 (en) 2014-03-03 2016-06-21 Divergent, Inc. Wireless power and communication systems using magnetic vector potential
US9385537B2 (en) 2014-03-03 2016-07-05 Divergent, Inc. Using skin effect to produce a magnetic vector potential for inducing a voltage
US9472366B2 (en) 2014-03-03 2016-10-18 Divergent, Inc. Generation and use of electric fields from capacitive effects of a solenoid
JP2018173340A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 国立大学法人岩手大学 Vector potential detector, ac magnetic field detector, vector potential measuring device, and tomography device

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