CN101946431B - 电场通信用电子设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种电场通信用电子设备，即使面对传输介质的电子设备的面是信号电极侧的面之外的面也可以进行通信，用户无需在意电子设备的正面或背面就可以进行通信、容易使用。框体(11)的内部配设有电路基板(12)。框体(11)的第1面侧配设有发送和/或接收电场信号的信号电极(13)。该信号电极(13)与作为设备构成要素的电路基板(12)的导电部(16)电连接。框体(11)的第2面侧配设有作为设备构成要素的电池(14)及具有电场的基准电位的基准电极(15)。第1面面对传输介质(2)时的信号电极(13)以及设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)和第2面面对传输介质(2)时的设备构成要素与传输介质(2)之间生成的静电电容的总和(Cgt)大致相等。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过人体或空间这样的传输介质来收发电场信号的系统的电子设备。
背景技术
关于通过传输介质(主要是人体)进行收发的通信系统，由专利文件1等公开了使用电场进行通信的方法。在该专利文件1所公开的系统中，发送机与接收机分别具有一对电极对，即与人体紧密接触地进行电容耦合的人体侧(内部)电极和被定向为对于房间接地的耦合比人体侧(内部)电极大的外侧(外部)电极所构成的电极对。
另外，在专利文件2中，着眼于用于电场通信的移动终端的电子电路或显示器所产生的无用电磁波混入人体造成通信品质劣化的问题，公开了通过在远离用于电场通信的移动终端的电路要素(显示器，操作键盘，电场通信收发器，计算机等)的位置上新设置人体通信专用的收发电极，来抑制电路要素所产生的无用电磁波混入生物体，从而寻求通信品质的提高。
专利文献1：JP特表平11-509380号公报
专利文献2：JP特开2005-303922号公报
以往的电场通信系统，主要着眼于当用户手持电子设备时可以进行可靠的通信，在这种观点下，通常着眼于信号电极，并以该信号电极面对传输介质(主要是人体)为前提。因此，被设计为信号电极面向人体的电场通信用电子设备，特别是假定放入口袋(pocket)等中时，存在以下的问题：信号电极面向人体插入口袋中的情况下，和与之反向插入口袋中的情况下，发送功率和接收灵敏度将会变化，当反向插入口袋时不能构成通信。此外，还存在以下问题：如果以反向插入口袋为前提进行设计，则信号电极面向人体插入口袋时的发送功率将会增大到设计以上。
发明内容
本发明为了解决上述问题而产生，目的是提供一种面对传输介质的电子设备的面即使是除了信号电极侧的面之外的面也可以进行通信，用户无需在意电子设备的正面或背面就可以进行通信的容易使用的电场通信用电子设备。
本发明的电场通信用电子设备，是作为通过传输介质进行电场通信的系统中的发送机或接收机来使用的电子设备，其特征在于：所述电子设备具有相互对置的第1面和第2面；在所述第1面侧，配设有发送或接收电场信号的信号电极以及与所述信号电极连接或电容耦合的第1设备构成要素；在所述第2面侧，配设有与所述电子设备的基准电位连接或电容耦合的包含电池的第2设备构成要素；所述第1面面对所述传输介质时的所述信号电极以及所述第1设备构成要素与所述传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)，和所述第2面面对所述传输介质时的所述第2设备构成要素与所述传输介质之间生成的静电电容的总和(Cgt)基本相等。
根据该构成，不限于信号电极侧的第1面，当使第2面面对传输介质时也可以进行同等水平的通信。因此，用户也无需区别电子设备的第1面和第2面，使用变得简单。
在本发明的电场通信用电子设备中，较为理想的是有具备所述基准电位的基准电极。根据此构成，连接基准电位的基准电极和传输介质之间产生的静电电容被附加，即使在由电池或电路基板等形成的与传输介质间的静电电容不足的情况下，也能够得到用于电场通信的充足的静电电容。而且，通过设置基准电极，可以容易地取得第1面和第2面之间的静电电容的平衡。
在本发明的电场通信用电子设备中，较为理想的是所述第1面的面积和所述第2面的面积彼此大致相同，并且比所述电子设备的其他面的面积大。根据此构成，通常使面积较大的面面向传输介质是一种自然的状态，所以用户无需特别注意就会使第1面、第2面面向传输介质，因此使用变得更加简单。
在本发明的电场通信用电子设备中，较为理想的是所述第1面的面积和所述第2面的面积彼此大致相同，并且与所述电子设备的其他面的面积 相比并非最大。根据此构成，适合用户特意使第1面或第2面面对传输介质这种用途。在此情况下，也不需要区别第1面与第2面，可以实现容易使用的电子设备。
本发明的电场通信用电子设备，是作为通过传输介质进行电场通信的系统中的发送机和/或接收机来使用的电子设备，所述电子设备具有彼此相对的第1面和第2面；在所述第1面侧，配设有发送和/或接收电场信号的信号电极以及与所述信号电极连接或电容耦合的第1设备构成要素；在所述第2面侧，配设有与所述电子设备的基准电位连接或电容耦合的包含电池的第2设备构成要素；所述第1面面对所述传输介质时的所述信号电极以及所述第1设备构成要素与所述传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)，和所述第2面面对所述传输介质时的所述第2设备构成要素与所述传输介质之间生成的静电电容的总和(Cgt)基本相等，因此，是一种面对传输介质的电子设备的面即使是信号电极侧的面之外的面也可以进行通信，用户无需在意电子设备的正面或背面就可以进行通信的容易使用的电子设备。
附图说明
图1是表示使用了本发明实施方式的电子设备的电场通信系统的概要构成图。
图2是表示本发明实施方式的电子设备的概略剖面图。
图3(a)、(b)是为了说明本发明实施方式的电子设备的使用状态中的静电电容的图。
图4是表示本发明实施方式的电子设备的一个实例的图。
图5是为了说明图4所示的电子设备的使用形态的图。
图6是为了说明图4所示的电子设备的其他使用形态的图。
图7是表示本发明实施方式的电子设备的其他实例的图。
图8是为了说明图7所示的电子设备的使用形态的图。
具体实施方式
将如便携式电话这样的在设备中电池所占体积较大的电子设备应用 于电场通信系统的发送机和/或接收机时，考虑电池和传输介质之间的静电电容是特别重要的。单纯地使信号电极与基准电极的面积相同时，第1面面对传输介质时的信号电极以及设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)，和第2面面对传输介质时的设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cgt)，成为Cst＜Cgt的关系，根据面对传输介质的面是第1面还是第2面，通信性能有很大差异。特别是，电子设备作为发送机使用的时候，在Cgt比设想大的情况下，由信号电极(发送电极)向传输介质提供的发送功率会变得比设想大。另外，对于折叠式便携式电话，还可以考虑在放入口袋的状态下进行电场通信的情况。这种情况下，因为通常是以折叠的状态将便携式电话放入口袋，所以需要由这种状态下的Cst和Cgt取得平衡。
本发明者们着眼于这样的观点，发现通过包括电池和电路基板等取得第1面侧与第2面侧的静电电容的平衡，使第1面面对传输介质时的信号电极以及设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)，和第2面面对传输介质时的设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cgt)，成为Cst＝Cgt的关系，可以不限于信号电极侧的第1面，即使在使第2面面对传输介质时也可以进行同等水平的通信，于是产生了本发明。
即，本发明的要点是，在作为通过传输介质进行电场通信的系统中的发送机和/或接收机而使用的电子设备中，取得包括电池和电路基板等的彼此相对的第1面侧与第2面侧的静电电容的平衡，使第1面面对传输介质时的信号电极以及设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)、和第2面面对传输介质时的设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cgt)，成为Cst＝Cgt的关系，从而使得不限于信号电极侧的第1面，在使第2面面对传输介质时也可以进行同等水平的通信。
以下，参照附图对本发明实施方式进行详细说明。
图1是用于说明使用了本发明实施方式的电子设备的电场通信系统的图。
如上所述，在通过传输介质(主要是人体)2进行收发的电场通信系统中，发送机1及接收机3分别具有一对电极对，即，与人体2紧密接触 地进行电容耦合的人体侧(内部)电极、和被定向为对于接地4的耦合比人体侧(内部)电极大的外侧(外部)电极所构成的电极对。并且，在使用了电场的人体通信中，需要有通过发送机-人体-接收机的电容耦合进行信号传播的去路(图1中的路径A)以及通过接收机-空气等电介质或大地等导体-接收机的电容耦合进行信号传播的回路(图1中的路径B)。
在这样的电场通信系统中，在发送机1中，例如，人体利用显示导电性的频率(数百kHz～数十MHz)的载波对信息信号进行调制得到调制信号。该调制信号通过放大并变换为电压变化，成为与调制信号对应的电磁场信号。并且，该电场信号被传给作为传输介质2的人体。另外，关于发送机1及接收机3中的调制/解调方式没有特别限制，不进行调制/解调的基带传送也可以。传给人体的电场信号由接收机3的信号电极接收。信号电极上施加的电场信号被放大，并利用发送机1所使用的载波进行解调从而作为信息信号输出。
图2是表示在图1所示的系统中作为发送机1或接收机3而使用的电子设备的概要剖面图。图2所示的电子设备具备框体11，该框体11具有相互对置的第1面和第2面。在框体11的内部配设有电路基板12。另外，在框体11的第1面侧配设有发送和/或接收电场信号的信号电极(发送电极、接收电极或收发电极)13。该信号电极13与作为设备构成要素的电路基板12的导电部16电连接。而且，信号电极13和电路基板12的导电部16可以通过有线或电容耦合等手段电连接。另外，在框体11的第2面侧配设有作为设备构成要素的电池14以及具有电场的基准电位的基准电极15。此外，作为设备构成要素，还可以列举电极等的导电部、连接导电部与基板的布线、电池、电子部件、电路基板等。并且，在本说明书中，设备构成要素不一定配设在框体的外露面上，也可包括将各设备构成要素配设在对于框体11的中心相对靠近第1面侧或第2面侧的情况。
在第2面侧具有基准电极15。该基准电极15是在由电池或电路基板等形成的与传输介质间的静电电容不足的情况下设置的，因此附加了基准电极与传输介质之间产生的静电电容，从而可以得到用于电场通信的充足的静电电容。并且，通过设置该基准电极，可以容易地取得第1面与第2面之间的静电电容的平衡。另外，例如若电池14充分大并且取得了第1 面与第2面之间的静电电容的平衡，则不一定设置此基准电极15也可以。
图3(a)是表示电子设备的第1面面对传输介质的状态的图，图3(b)是表示电子设备的第2面面对传输介质的状态的图。在本发明实施方式的电子设备中，其特征是：第1面面对传输介质2时的信号电极13以及设备构成要素与传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)、和第2面面对传输介质2时的设备构成要素与传输介质2之间生成的静电电容的总和(Cgt)大致相等。
例如，如图3(a)所示，在电子设备的第1面面对传输介质2的状态下，信号电极13与传输介质2之间的静电电容作为Cs1，与信号电极13相连接的导电部(布线及电路基板的一部分)16与传输介质2之间的静电电容作为Cs2，则其总和为Cst＝Cs1+Cs2。
另一方面，在电子设备的第2面面对传输介质2的状态下，具有基准电位的电池14与传输介质2之间的静电电容作为Cg1，具有基准电位的电路基板12的一部分与传输介质2之间的静电电容作为Cg2，具有基准电位的基准电极15与传输介质2之间的静电电容作为Cg3，则其总和为Cgt＝Cg1+Cg2+Cg3。
在此，通过使Cst与Cgt大致相等，可以使面对传输介质2的面为第1面与第2面之中的任意一个的时候都可以实现相同水平的通信。因此，用户也无需区别电子设备的第1面和第2面，使用变得简单。另外，如上所述，在基于电池14和电路基板12的Cg1、Cg2满足Cst的情况下，选择设备构成要素时也可去掉基准电极15。此外，使Cst与Csg大致相等的情况，优选Cst与Cgt之间的差为10％以内。
另外，对于折叠式便携式电话，在折叠状态下外露在表面的副显示器、相机模块等，也需要在评价对信号电极13或基准电极15中的哪一个有贡献的基础上，取得Cst与Cgt的平衡。
图4是表示具有六面体形状的一般电子设备的图。在该电子设备中，面积最大的面作为上面21、 
面22，并将其分别作为第1面与第2面。此外，也可以将上面21作为第2面，底面22作为第1面。在卡片型无钥匙进入、使用了IC卡的各种ID钥匙、电子货币等用途中，可以考虑将该六面体装入口袋等的使用形态。此时，如图5所示，通常是按照电子设备 的厚度变薄的方式放入口袋31中，从而上面21或底面22面对人体。因此，即使用户没有特别在意，电子设备的第1面或第2面也会面对人体放置。另外，在用图6所示的像手表那样的表带(wristband)41来安装的情况下，也成为上面21或底面22面对人体安装。
像这样，在图5和图6所示的使用形态下，在电子设备中，较为理想的是第1面的面积和第2面的面积彼此大致相同，并且比电子设备的其他面的面积大。根据此构成，通常使面积较大的面面向传输介质是一种自然的状态，所以用户不用特别注意就会使第1面、第2面面向传输介质，因此使用变得更加简单。
图7是表示具有六面体形状的电子设备的其他实例的图。在该电子设备中，将面积最大的面以外的面，在这里是侧面23、24，分别作为第1面和第2面。即，在此构成中是将比上面、底面面积小，通常面对传输介质的可能性较小的面作为第1面、第2面。通过这种构成，可以通过带有使电子设备竖立的意图的动作来使通信成为可能。即，可以防止在用户不注意的状态下进行通信。例如，在图6所示的表带型的电子设备的情况下，通常水平放置不会实现通信，只有用户有意地竖立放置时才可能进行通信。
另外，如图8所示，在板状的传输介质(导电体或电介质)2上有多个电子设备，竖立放置的电子设备之间可以相互通信，水平放置的电子设备不能进行通信。将此应用于双六这样的游戏中时，可以在棋子竖立放置的时候进行通信，将路径的履历存储在存储器中，也可以在特定的地方停止的时候通过通信来加分或减分。在这种情况下，即使面对传输介质2的面为侧面23、24，通信性能也是相同的，无需进行区分，容易使用。
像这样，在图7所示的使用形态下，在电子设备中，较为理想的是第1面的面积和第2面的面积彼此大致相同，并且与电子设备的其他面的面积相比并非最大。通过这样的构成，可以在用户有意地将第1面或第2面面对传输介质这样的图8的用途下进行电场通信。在这种情况下，也不需要区别第1面和第2面，可以实现容易使用的电子设备。
本发明不限于上述实施方式，可以进行多种变更来实施。例如，上述实施方式中的电路构成、部件个数，数值等为一个实例，本发明并不限于 此，能够进行适当变更来实施。此外，可以在不脱离本发明范围的前提下适当变更来实施。
Claims (4)
1.一种电场通信用电子设备，是一种作为通过传输介质进行电场通信的系统中的发送机或接收机来使用的电子设备，其特征在于，
所述电子设备具有相互对置的第1面和第2面，
在所述第1面侧，配设有发送或接收电场信号的信号电极以及与所述信号电极连接或电容耦合的第1设备构成要素，
在所述第2面侧，配设有与所述电子设备的基准电位连接或电容耦合的包含电池的第2设备构成要素，
所述第1面面对所述传输介质时的所述信号电极以及所述第1设备构成要素与所述传输介质之间生成的静电电容的总和(Cst)、和所述第2面面对所述传输介质时的所述第2设备构成要素与所述传输介质之间生成的静电电容的总和(Cgt)大致相等。
2.根据权利要求1所述的电场通信用电子设备，其特征在于，
在所述第2面侧配设有具备所述基准电位的基准电极。
3.根据权利要求1或2所述的电场通信用电子设备，其特征在于，
所述第1面的面积和所述第2面的面积彼此大致相同，并且比所述电子设备的其他面的面积大。
4.根据权利要求1或2所述的电场通信用电子设备，其特征在于，
所述第1面的面积和所述第2面的面积彼此大致相同，并且与所述电子设备的其他面的面积相比并非最大。
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