CN104685796B - 通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信系统，其具备第一通信机(10)、第二通信机(20)及第三通信机(30)。第一通信机从第一天线(12)输出高频交流电，第二通信机的受电电路(23)经由第二天线(22)接收所述高频交流电。在第二天线与受电电路之间设有电线(60)，该电线(60)包括具有第一半圆弧部(61a、62a、63a)的第一电线和具有与第一半圆弧部组合而形成环状天线(61、62、63)的第二半圆弧部(61b、62b、63b)的第二电线。第三天线经由第三天线(32)接收从环状天线输出的所述高频交流电。第一通信机、第二通信机及第三通信机中的至少两个通信机经由各自的天线而发送接收通信信号。在环状天线以外的部分，第一电线与第二电线构成绞合线。

Description

通信系统

相关申请的相互参照

本申请基于在2012年9月26日申请的日本申请号为2012-212471号而主张优先权，并在此援引其记载内容。

技术领域

本申请涉及多个通信机进行通信的通信系统。

背景技术

以往，在供电系统中，存在具备相对于电线而输出高频交流电的高频交流电源、和不与电线接触地从电线分别接收由高频交流电源输出的高频交流电的多个通信机的系统(例如，参照专利文献1)。

另外，在通信系统中，具备传输通信信号的平衡供电线、和从平衡供电线经由结合器而接收通信信号的拾取器(pick-up)(例如，参照专利文献2)。

本申请的发明人基于上述专利文献1、2的系统，对如下所述的通信系统进行了研究，该通信系统具备高频电以及通信信号重叠而进行传输的电线，且通信机通过电磁感应从该电线经由结合器而发送接收高频电以及通信信号，发明人发现，存在高频交流电以及通信信号从电线中的结合器以外的部分以电磁波的形式泄漏这样的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际特开第2007-029438号

专利文献2：日本特开2005-45327号

发明内容

本申请是鉴于上述点而完成的，其目的在于提供一种能够抑制高频交流电、通信信号从电线泄漏的通信系统。

本申请的一方式的通信系统具备第一通信机、第二通信机、连接于所述第二通信机的第二天线与受电电路之间的电线、以及第三通信机。所述第一通信机具有第一天线，且从所述第一天线输出高频交流电。所述第二通信机具有所述第二天线和所述受电电路。所述受电电路经由所述第二天线接收从所述第一天线输出的所述高频交流电。所述电线包括相对于所述电线的规定部位设置在所述第二天线侧的第一电线和设置在所述受电电路侧的第二电线。所述第一电线具有至少一个形成为半圆弧状的第一半圆弧部，所述第二电线具有至少一个形成为半圆弧状的第二半圆弧部，并且所述第一半圆弧部与所述第二半圆弧部组合而形成至少一个环状天线。第三通信机具有第三天线，且经由所述第三天线而接收从所述环状天线输出的所述高频交流电。所述第一通信机、所述第二通信机、所述第三通信机中的至少两个通信机构成为，经由各自的天线而发送接收通信信号。在所述电线中的所述环状天线以外的部分，所述第一电线与所述第二电线绞合而构成绞合线。

根据上述系统，电线中的环状天线以外的部分由第一电线、第二电线构成绞合线，因此能够抑制高频交流电、通信信号从电线中的环状天线以外的部分泄漏。

附图说明

关于本申请的上述目的以及其他目的、特征、优点，通过参照附图以及下述的详细说明得以更加明确。该附图是：

图1是表示本申请的一实施方式中的车辆用通信系统的电气结构的图，

图2是表示上述实施方式中的车辆用通信系统的动作的图，

图3是表示环状天线的半径与空间传送效率之间的关系的曲线图，

图4是表示间隙(clearance)与空间传送效率之间的关系的曲线图，

图5(a)和图5(b)是表示上述实施方式中的电线以及各天线的尺寸的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本申请的实施方式进行说明。图1表示本申请所涉及的车辆用通信系统1的一实施方式的电气结构。

本实施方式的车辆用通信系统1构成以通信机10为主机、以通信机20、30、40为副机的主机-副机方式的通信系统。

通信机10具备通信电路(COMMCIRC)11、天线12以及供电电路(PWSPCIRC)13。通信电路11经由天线12而输出通信信号，并且经由天线12而接收通信信号。作为本实施方式的天线12而使用线圈状的天线。供电电路13为了向通信机20、30、40、50供电而经由天线12输出高频交流电。

通信机20具备通信电路(COMMCIRC)21、天线22以及受电电路(PWRCCIRC)23。通信电路21经由天线22而输出通信信号，并且经由天线22而接收通信信号。作为本实施方式的天线22而使用线圈状的天线。

在此，天线22的一方的电极22a与通信电路21以及受电电路23连接，天线22的另一方的电极22b经由电线60而与通信电路21以及受电电路23连接。由此，在受电电路23以及天线22之间连接有电线60。电线60如后述那样构成对通信机20、30、40的电力供给和环状天线61、62、63。

受电电路23经由天线22而接收从天线12输出的高频交流电，将该接收的高频交流电转换为直流电并将该直流电向通信电路21以及电负载供给。

通信机30具备通信电路(COMMCIRC)31、天线32、受电电路(PWRCCIRC)33、蓄电电路(PWSTCIRC)34、送电电路(PWTRCIRC)35以及断线检测电路(DETCCIRC)36。通信电路31经由天线32而接收从环状天线61接收的通信信号，并且将通信信号从天线32向环状天线61输出。作为本实施方式的天线32而使用线圈状天线(接收线圈)。

受电电路33经由天线32而接收从环状天线61接收的高频交流电，将该接收的高频交流电转换为直流电并将该直流电向蓄电电路34输出。蓄电电路34是通过蓄电池、电容器等而存储直流电的电路。送电电路35基于蓄电电路34所存储的直流电而将高频交流电从天线32向环状天线61输出。断线检测电路36根据通信机10、30间的通信来检测电线60的断线的有无。

通信机40具备通信电路(COMMCIRC)41、天线42以及受电电路(PWRCCIRC)43。通信电路41从天线42向环状天线62输出通信信号，并且经由天线42而从环状天线62接收通信信号。

作为本实施方式的天线42而使用线圈状天线(接收线圈)。

受电电路43经由天线42而接收从环状天线62输出的高频交流电，将该接收的高频交流电转换为直流电并将该直流电向通信电路41以及电负载供给。

通信机50具备通信电路(COMMCIRC)51、天线52以及受电电路(PWRCCIRC)53。通信电路51从天线52向环状天线63输出通信信号，并且经由天线52而从环状天线63接收通信信号。作为本实施方式的天线52而使用线圈状天线(接收线圈)。

受电电路53经由天线52而接收从环状天线63输出的高频交流电，将该接收的高频交流电转换为直流电并将该直流电向通信电路51以及电负载供给。

在此，通信机20的电负载比通信机30、40、50的电负载大。作为通信机20、30、40、50各自的电负载，例如使用构成车载空调装置的伺服马达等致动器。

本实施方式的电线60形成为在其长边方向上的中间部位60a向天线22侧(受电电路23侧)折回。而且，电线60如后述那样使高频电以及通信信号重叠而进行传输。

如上所述，电线60连接于受电电路23以及天线22之间。

电线60中的、相对于中间部位60a而位于天线22侧的第一电线具有形成为半圆弧状的半圆弧部61a、62a、63a。半圆弧部61a、62a、63a各自分离地设置。

电线60中的、相对于中间部位60a而位于受电电路23侧(或通信电路21侧)的第二电线具有形成为半圆弧状的半圆弧部61b、62b、63b。半圆弧部61b、62b、63b各自分离地设置。

需要说明的是，为了便于理解，将图1中的第一电线由黑粗线(涂黑线)表示，将图1中的第二电线由白粗线(涂白线)表示。

半圆弧部61a、61b组合而构成环状天线61。半圆弧部62a、62b组合而构成环状天线62。半圆弧部63a、63b组合而构成环状天线63。

接下来，参照图2对本实施方式的车辆用通信系统1的动作进行说明。

首先，通信机10开始电力的发送(步骤S100)。具体地说，供电电路13开始经由天线12而输出高频交流电。高频交流电作为电磁波而从天线12向天线22输出。当该输出的高频交流电由天线22接收时，该接收的高频交流电的一部分向受电电路23供给。换句话说，通信机20接受电力(步骤S110)。通信机20从通信机10以大电力接收高频交流电。

在此，由天线22接收的高频交流电中的、向上述受电电路23供给的电力以外的剩余的电力作为电磁波而经由电线60从环状天线61、62、63输出。

从环状天线61输出的高频交流电经由天线32而被受电电路33接收。换句话说，通信机30接受电力(步骤S120)。然后，受电电路33将经由天线32而接收的高频交流电转换为直流电并将其向蓄电电路34供给。由此，蓄电电路34存储电力(步骤S130)。

从环状天线62输出的高频交流电经由天线42而被受电电路43接收。换句话说，通信机40接受电力(步骤S140)。通信机40从通信机10以小电力接受高频交流电。

从环状天线63输出的高频交流电经由天线52而被受电电路53接收。换句话说，通信机50接受电力(步骤S140)。通信机50从通信机10以小电力接受高频交流电。

如此，通信机10向通信机20、30、40、50供给高频交流电。

另外，通信机10在与通信机20、30、40、50之间进行通信。

具体地说，通信机10的通信电路11与每个通信机对应地周期性地输出用于呼出通信机20、30、40、50的呼出信号。而且，从通信电路11输出的呼出信号作为电磁波从天线12输出。该输出的呼出信号经由天线22而由通信机20的通信电路21接收。

伴随于此，通信机20的通信电路21将响应信号从天线22向天线12输出。该输出的响应信号经由天线12而由通信机10的通信电路11接收。

另外，由天线22接收的呼出信号经由电线60而从环形天线61、62、63输出。

例如，从环形天线61输出的呼出信号经由天线32而由通信电路31接收。伴随于此，通信电路31从天线32输出响应信号。当该输出的响应信号由环形天线61接收时，该响应信号经由电线60而向天线22传输，该传输的响应信号从天线22向天线12输出。该输出的响应信号经由天线12而被通信电路11接收。

例如，从环形天线62输出的呼出信号经由天线42而由通信电路41接收。伴随于此，通信电路41从天线42输出响应信号。当该输出的响应信号由环形天线62接收时，该响应信号经由电线60而向天线22传输，该传输的响应信号从天线22向天线12输出。该输出的响应信号经由天线12而被通信电路11接收。

例如，从环形天线63输出的呼出信号经由天线52而由通信电路51接收。伴随于此，通信电路51从天线52输出响应信号。当该输出的响应信号由环形天线63接收时，该响应信号经由电线60而向天线22传输，该传输的响应信号从天线22向天线12输出。该输出的响应信号经由天线12而被通信电路11接收。

另外，通信机30的断线检测电路36监视电线60(具体地说，电线60中的、天线22以及环形天线61间)的断线状态(步骤S160)。

例如，当从通信机10发送的呼出信号按照固定周期而被通信电路31接收时，断线检测电路36判断为在电线60中的、天线22与环形天线61之间没有产生断线。

另一方面，当从通信机10发送的呼出信号在一定时间以上没有被通信电路31接收时，断线检测电路36判断为电线60中的、天线22与环形天线61之间产生断线。

在该情况下，断线检测电路36以基于蓄电电路34所存储的直流电将高频交流电从天线32输出的方式控制送电电路35(步骤S150)。此时，从天线32输出的高频交流电由环形天线61接收。该接收的高频交流电经由电线60而向环形天线62、63传输，该传输的高频交流电从环形天线62、63输出。

从环状天线62输出的高频交流电经由天线42而被受电电路43接收。换句话说，从通信机30输出的高频交流电被直接连接于通信机30的通信机40接受。

从环状天线63输出的高频交流电经由天线52而被受电电路53接收。换句话说，从通信机30输出的高频交流电被直接连接于通信机30的通信机50接受。

如此，即便在电线60中产生断线，也能够从通信机30向通信机40、50供给高频交流电。

根据以上说明的本实施方式，通信系统1的特征在于，具备：从天线12输出高频交流电的通信机10；具有经由天线22接收从天线12输出的高频交流电的受电电路23的通信机20；连接于天线22与受电电路23之间的电线60，电线60中的、相对于中间部位60a而位于天线22侧的第一电线具有半圆弧部61a、62a、63a，电线60中的、相对于中间部位60a而位于受电电路23侧的第二电线具有半圆弧部61b、62b、63b，并且组合半圆弧部61a、61b而形成环状天线61，组合半圆弧部62a、62b而形成环状天线62，组合半圆弧部63a、63b而形成环状天线63，通信系统1具备经由天线32、42、52而接收从环状天线61、62、63输出的高频交流电的通信机30、40、50，通信机10与通信机20、30、40、50构成为经由各自的天线而发送接收通信信号，电线60中的环状天线61、62、63以外的部分由第一电线、第二电线构成绞合线(绞合构造)。

在此，绞合线是捻合第一电线、第二电线而成的电缆。因此，从第一电线、第二电线产生的磁场抵消。由此，能够抑制高频交流电、通信信号从电线60中的、环状天线61以外的部分泄漏。

在本实施方式中，高频交流电的频率设定为由该通信系统1确定的共振频率。因此，能够进一步抑制高频交流电从电线60中的、环状天线61以外的部分泄漏。

在本实施方式中，通信机30、40、50相对于电线60以非接触的方式进行高频交流电、通信信号的发送接收。因此，无需使用用于将通信机30、40、50与电线60之间连接起来的连接器等构件。

接下来，参照图3、图4、图5对本实施方式的环状天线61、62、63与天线32、42、52之间的空间传送效率K·Q进行说明。

图3是纵轴为空间传送效率K·Q、横轴为环状天线61的半径R(图中记作环半径R：参照图5(b))时的曲线图。

在此，空间传送效率K·Q是指，电力从环状天线61(62、63)向天线32(42、52)传送时的传送效率。

当环状天线61的半径R为1.5mm～4.5mm时，空间传送效率K·Q为50％以上。在天线32(接收线圈)的半径r为3mm时，当环状天线61的半径R为0.5×r～1.5×r的范围内时，空间传送效率K·Q为50％以上。另一方面，当环状天线61的半径R脱离0.5×r～1.5×r的范围时，空间传送效率K·Q小于50％。

在此，天线32的半径r是指，天线32的与轴线方向正交的剖面的半径。

环状天线62、63中的半径R和空间传送效率K·Q之间的关系与环状天线61中的半径R和空间传送效率K·Q之间的关系相同。

换句话说，根据环状天线61(62、63)的大小来设定从环状天线61(62、63)向天线32(42、52)传送的高频交流电的电量。

图4是纵轴为空间传送效率K·Q、横轴为间隙g(mm)(参照图5(a))时的曲线图。如图5(a)所示，间隙g为环状天线61与天线32(接收线圈)之间的距离。

当间隙g为6mm以下时，空间传送效率K·Q为50％以上。在天线32(接收线圈)的剖面的半径r为3mm时，当间隙g为2×r以下(半径r的2倍以下)时，空间传送效率K·Q为50％以上。另一方面，当间隙g大于2×r时，空间传送效率K·Q小于50％。

环状天线62、63中的间隙g和空间传送效率K·Q之间的关系与环状天线61中的间隙g和空间传送效率K·Q之间的关系相同。

换句话说，根据环状天线61(62、63)的间隙g设定从环状天线61(62、63)向天线32(42、52)传送的高频交流电的电量。

由此，根据环状天线61(62、63)的大小以及间隙g设定从环状天线61(62、63)向天线32(42、52)传送的电量。因此，在通信机30、40、50的消耗电力各自不同的情况下，能够根据通信机30、40、50各自的电负载的大小来设定环状天线的大小以及间隙g，从而分别适量地设定该电量。由此，能够防止向通信机30、40、50供给超过其所需的电量。因此，在通信机30、40、50中，无需实施过电流保护等对策。

需要说明的是，图5中的附图标记C1是构成天线12的电容器。附图标记C2是构成天线22的电容器。作为本实施方式的绞合线的间距a使用12.5(mm)。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，虽然对将本申请的通信系统应用于车辆的例子进行了说明，但也可以将本申请的通信系统应用于车载设备以外的设备(例如，家庭用设备)。

在上述实施方式中，虽然对构成以通信机10为主机、以通信机20、30、40、50为副机的主机-副机方式的通信系统的例子进行了说明，但也可以由通信机10、20、30、40、50构成主机-副机方式的通信系统以外的通信系统。

在上述实施方式中，虽然对在通信机10与通信机20、30、40、50之间进行通信的例子进行了说明，但也可以在通信机10、20、30、40、50中的任两个通信机之间进行通信。换句话说，也可以在通信机20、30、40、50中的任两个通信机之间进行通信。

在上述实施方式中，虽然对使用线圈状的天线作为天线12、22、32、42、52的例子进行了说明，但也可以使用线圈状的天线以外的各种天线(例如，环形天线)作为天线12、22、32、42、52。

在上述实施方式中，虽然对在电线60中设有三个线圈状天线(61、62、63)的例子进行了说明，但并不局限于此，也可以在电线60中设有一个环状天线或两个环状天线。或者也可以在电线60中设有四个以上的环状天线。

通信机10相当于第一通信机，天线12相当于第一天线。通信机20相当于第二通信机，天线22相当于第二天线。通信机30相当于第三通信机，天线32相当于第三天线，通信机40、50相当于第四通信机，天线42、52相当于第四天线。

虽然本申请依据实施例而进行了记述，但应理解为本申请并不局限于该实施例、构造。本申请还包括各种变形例、等同范围内的变形。此外，各种组合及形态以及向各种组合、形态中添加或删除一个要素的其他组合及形态也包含在本申请的范畴、思想范围内。

Claims (10)

1.一种通信系统，其中，具备：

第一通信机(10)，其具有第一天线(12)，且从所述第一天线(12)输出高频交流电；

第二通信机(20)，其具有第二天线(22)和受电电路(23)，所述受电电路(23)经由所述第二天线(22)接收从所述第一天线(12)输出的所述高频交流电；

电线(60)，其连接于所述第二天线(22)与所述受电电路(23)之间，所述电线(60)包括相对于所述电线(60)的规定部位(60a)设置在所述第二天线侧的第一电线和设置在所述受电电路侧的第二电线，所述第一电线具有至少一个形成为半圆弧状的第一半圆弧部(61a、62a、63a)，所述第二电线具有至少一个形成为半圆弧状的第二半圆弧部(61b、62b、63b)，并且所述第一半圆弧部(61a、62a、63a)与所述第二半圆弧部(61b、62b、63b)组合而形成至少一个环状天线(61、62、63)；以及

第三通信机(30)，其具有第三天线(32)，且经由所述第三天线(32)接收从所述环状天线输出的所述高频交流电，

所述第一通信机(10)、所述第二通信机(20)及所述第三通信机(30)中的至少两个通信机构成为，经由各自的天线(12、22、32)而发送接收通信信号，

在所述电线(60)中的所述环状天线(61、62、63)以外的部分，所述第一电线与所述第二电线绞合而构成绞合线。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，

所述高频交流电的频率设定为由该通信系统确定的共振频率。

3.根据权利要求1所述的通信系统，其中，

从所述环状天线向所述第三天线(32)传送的所述高频交流电的电量由所述环状天线与所述第三天线(32)之间的距离和所述环状天线的大小来设定。

4.根据权利要求3所述的通信系统，其中，

所述第三天线(32)是线圈状天线。

5.根据权利要求4所述的通信系统，其中，

所述环状天线的半径设定为所述第三天线(32)的半径的0.5倍以上且1.5倍以下。

6.根据权利要求5所述的通信系统，其中，

所述环状天线与所述第三天线(32)之间的距离设定为所述第三天线(32)的半径的2倍以下。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信系统，其中，

还具备第四通信机(40、50)，该第四通信机(40、50)具有第四天线(42、52)，

所述电线(60)中的所述第一电线具有至少两个所述第一半圆弧部(61a、62a、63a)，所述电线中的所述第二电线具有至少两个所述第二半圆弧部(61b、62b、63b)，两个所述第一半圆弧部中的一方的第一半圆弧部(61a)与两个所述第二半圆弧部中的一方的第二半圆弧部(61b)组合而形成第一环状天线(61)，

两个所述第一半圆弧部中的另一方的第一半圆弧部(62a、63a)与两个所述第二半圆弧部中的另一方的第二半圆弧部(62b、63b)组合而形成第二环状天线(62、63)，

所述第三通信机(30)与所述第一环状天线(61)对应设置，并且所述第四通信机(40、50)与所述第二环状天线(62、63)对应设置，

所述第四通信机(40、50)经由所述第四天线(42、52)接收从所述第二环状天线(62、63)输出的所述高频交流电。

8.根据权利要求7所述的通信系统，其中，

所述第三通信机(30)还具备蓄电电路(34)，该蓄电电路(34)基于经由所述第三天线(32)接收的所述高频交流电来存储电力。

9.根据权利要求8所述的通信系统，其中，

所述第三通信机(30)具备：

送电电路(35)，其基于存储在所述蓄电电路(34)中的电力而将所述高频交流电从所述第三天线(32)向所述第一环状天线(61)输出；以及

断线检测电路(36)，其在判断为在所述电线(60)中所述第一环状天线(61)与所述第二天线(22)之间产生了断线时，控制所述送电电路(35)而将所述高频交流电从所述第三天线(32)向所述第一环状天线(61)输出，

所述第四通信机(40、50)经由所述第二环状天线(62、63)接收从所述第三通信机(30)的所述送电电路(35)向所述第一环状天线(61)输出而在所述电线(60)中传输的所述高频交流电。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的通信系统，其中，

所述第一天线(12)与第二天线(22)中的至少一方的天线是线圈状的天线。