CN1682473B

CN1682473B - 电子通信系统和装置

Info

Publication number: CN1682473B
Application number: CN038221314A
Authority: CN
Inventors: 福本雅朗; 杉村利明; 中野博隆
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: WO2004010618A1; CN1682473A; TWI231109B; EP1533922B1; KR100703767B1; DE60334384D1; KR20050025622A; JPWO2004010618A1; JP3962058B2; US20060153109A1; US7860455B2; EP1533922A1; EP1533922A4; TW200402954A

Abstract

由另一个电场通信装置产生的电场到达电场传感器ES。电场传感器ES根据电场的变化输出电信号。到达电场传感器ES的电场进入作为电场源的电场通信装置的返回路径。通过将电场传感器ES定位在接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG之间，在放置电场传感器ED的位置的电场强度增强。因此可以提高电场通信装置对电场变化的灵敏度。

Description

电子通信系统和装置

技术领域

本发明涉及利用随时间变化的电场进行通信的技术。

背景技术

近年来，提出了利用象人体这样的电介体中感应的静电场进行通信的方法。这种方法是在T.G.Zimmerman的论文“个人区域网：近场体内通信”(IBM系统刊物Vol.35，No.3&4，1996-MIT媒体实验室)中被第一次揭示的。根据这种方法，可以实现能够降低设备所需电能的小型化装置。

但是，在根据这种被称作PAN(个人区域网)的方法的通信中，存在建立返回路径的问题。如图22所示，PAN可以利用地面作为返回路径。由于这个原因，需要通过发射装置和接收装置之间的地面建立静电耦合。因此，当在发射和接收装置与地面隔离的位置建立发射和接收装置时，静电耦合减弱了，而且无法保证通信的稳定。因此，基于PAN的电场通信装置被认为只适用于有限距离内的通信。

为了解决地面的难题，日本专利公开No.10-229357和日本专利公开No.2001-298435揭示了以扩大通信距离为目的的技术。提出的这些技术的共同点是试图通过利用穿过作为返回路径的空气而不是地面的静电耦合来增加通信距离。

图23到图26大体上显示了利用穿过作为返回路径的空气的静电耦合进行通信的电场通信装置的通信原理。

图23中的发射机装置输出根据要发射的数据调制的信号作为电极ERBT和电极ERGT之间随时间变化的电压。然后，它利用电极ERBT和电极ERGT产生电压差，于是产生了电场。一般来说，与空气相比，在象人体这样的电介体中传导电场相对比较容易。因此，如图24所示，当电极ERBT直接接触到象人体这样的电介体时，可以使电场到达更远的距离。另外，如图25所示，当接收机装置位于由发射机装置产生的电场内时，它可以提高接收机装置的电极ERBR和ERGR之间的电压差。接收机装置检测电压差，然后通过解调电压差可以获得发射的数据。在这种情况下，返回路径是穿过发射机装置的电极ERGT和ERGR之间的空气建立的静电耦合。如图26所示，电介体可用作返回路径。在这种情况下，电介体返回路径为电场通信装置延伸了通信距离。

上面两项专利文献中的每种技术都能解决地面的问题。

然而，即使是专利文献中揭示的技术也不能保证足够远的通信距离。下面将说明这个原因。在日本专利公开No.10-229357中，为了解决地面问题，通过将发射机返回电极和接收机返回电极指向空气来保证穿过空气的静电耦合建立的返回路径。但是，由于这是穿过空气的静电耦合，因此不能过度地增加发射机装置和接收机装置的返回路径之间的距离。在利用专利文献中揭示的配置执行电场通信的例子中，不可能穿过从人体头部到骨盆之间的距离进行通信。

利用日本专利公开No.2001-298425揭示的技术，去掉返回电极，而用一个导体作成的机壳代替返回电极。在这种技术中，使用高灵敏度的电场传感器测量电场。展示被称作普克尔斯效应(Pockels Effect)的电光设备用作电场传感器。与使用晶体管或FET(场效应管)等相比，电场传感器还能够测量电场中的微小变化。但是，通过采用组合了机壳和返回路径功能的配置，不清楚到达接收装置的电场是如何在装置内部作明确分布的。例如，当只有很小一部分的电场到达了放置电场传感器的部分时，无法提高对电场变化的灵敏度。换句话说，利用专利文献中揭示的技术，由于无法精确地估计电场传感器所在位置的电场密度，因此很难充分地提高接收灵敏度。

发明内容

本发明提供了对上述问题的解决方案。本发明提供了能够保证通信距离足够远的电场通信装置。

为了解决该问题，本发明提供一种包括发射机装置和接收机装置的电场通信系统，发射机装置包括：发射机主电极，它配备在容易向电介体施加电效应的位置；发射机返回电极；产生电信号的信号发生器；以及根据所述电信号调制所述发射机主电极和所述接收机返回电极之间的电压差的调制器；接收机装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；以及测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；其中所述测量部件包括：电光晶体，它展示普克尔斯效应并且根据所述电光晶体所处的空间中的电场调制渗透到所述电光晶体中的光；向所述电光晶体渗透光的光发射装置；以及接收渗透到所述电光晶体中的光，并且根据接收到的光输出信号的光接收装置。根据本发明的电场通信系统，可以增加发射机装置和接收机装置的静电耦合，并可以使用高灵敏度的电光晶体。

本发明还提供一种包括发射机装置和接收机装置的电场通信系统，发射机装置包括：发射机主电极，它配备在容易向电介体施加电效应的位置；发射机返回电极；产生电信号的信号发生器；以及根据所述电信号调制所述发射机主电极和所述接收机返回电极之间电压差的调制器；接收机装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极，所述接收机返回电极放置在远离所述电介体的位置并且面向所述电介体；以及测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；其中所述测量部件包括：电光晶体，它展示普克尔斯效应并且根据所述电光晶体所处的空间中的电场调制渗透到所述电光晶体中的光；向所述电光晶体渗透光的光放射装置；以及接收渗透到所述电光晶体中的光，并且根据接收到的光输出信号的光接收装置。根据本发明的电场通信系统，可以增加发射机装置和接收机装置的静电耦合，并可以使用高灵敏度的电光晶体。

在优选实施例中，所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以被放置在使所述电光晶体位于所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电场的位置。根据本实施例，可以向所述电光晶体提供具有足够强度的电场。

在另一个实施例中，可以穿过空气建立所述发射机返回电极和所述接收机返回电极之间的静电耦合。根据本实施例，通信范围的延伸而与装置所在位置的无关。

在另一个实施例中，所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以跨越至少一部分所述电光晶体以相对关系放置。根据本实施例，有足够的电场渗透到所述电光晶体中。

在另一个实施例中，所述电光晶体可以是柱状的。离所述电光晶体最近的所述接收机返回电极的表面具有与所述电光晶体中的光路正交的横截面中包括的大小和形状。根据本实施例，增加了所述电光晶体的可靠性。

在另一个实施例中，所述测量部件可以连接到所述接收机返回电极；所述测量部件所在位置到所述电光晶体的距离可以比到所述接收机返回电极近；并且所述测量部件可以包括与所述接收机返回电极具有相同电位的返回电极。根据本实施例，可以增加到达所述接收机返回电极的电场。

在另一个实施例中，所述电光晶体可以是柱状的。离所述电光晶体最近的所述返回电极的表面具有与所述电光晶体中的光路正交的横截面中包括的大小和形状。根据本实施例，增加了所述电光晶体的可靠性。

在另一个实施例中，所述测量部件可以连接到所述接收机主电极；所述测量部件所在位置到所述电光晶体的距离可以比到所述接收机主电极近；并且所述测量部件可以包括与所述接收机主电极具有相同电位的返回电极。根据本实施例，可以增加到达所述接收机主电极的电场。

在另一个实施例中，所述电光晶体可以是柱状的。离所述电光晶体最近的所述目标电极的表面具有与所述电光晶体中的光路正交的横截面中包括的大小和形状。根据本实施例，增加了所述电光晶体的可靠性。

在另一个实施例中，所述电介体是人体。根据本实施例，可以通过人体进行通信。

在另一个实施例中，人体佩带所述发射机装置和所述接收机装置。根据本实施例，可以通过人体进行电场通信。

在另一个实施例中，一人佩带所述发射机装置，而另一个人佩带所述接收机装置。根据本实施例，可以通过多人的人体进行电场通信。

在另一个实施例中，一人身上佩带所述发射机装置，而所述接收机装置可以放置在人体以外的某处。当佩带所述通信装置的人接触到所述接收机装置的所述接收机主电极时，可以执行所述发射机装置和所述接收机装置之间的通信。根据本实施例，由用户人为地启动通信。

在另一个实施例中，一人身上佩带所述接收机装置，而所述发射机装置可以放置在人体以外的某处。当佩带所述通信装置的人接触到所述发射机装置的所述发射机主电极时，可以执行所述发射机装置和所述接收机装置之间的通信。根据本实施例，由用户人为地启动通信。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以连接到电源正极、电源负极、或具有低阻抗和稳定电位的部件。根据本实施例，可以执行更稳定的通信。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以连接到机壳，用导电材料制作的所述机壳容纳所述接收机返回电极。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以连接到电源正极、电源负极，或具有低阻抗和稳定电位的部件。根据本实施例，可以执行更稳定的通信。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以连接到机壳，用导电材料制作的所述机壳容纳所述接收机返回电极。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以面向所述电介体放置，而所述发射机主电极可以面向装置四周放置。根据本实施例，两个电极之间的电压差产生电场。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以面向所述电介体放置，而所述接收机主电极可以面向装置放置。根据本实施例，两个电极之间的电压差产生电场。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以面向所述电介体放置，而所述接收机主电极可以面向装置四周放置。根据本实施例，两个电极之间的电压差产生电场。

在另一个实施例中，所述光发射装置包括激光器件并且向所述电光晶体发射光。根据本实施例，可以利用电光晶体的特征测量电场。

在另一个实施例中，所述光接收装置根据渗透到所述电光晶体的光的极化状态改变输出的信号。根据本实施例，电信号根据电场的变化而改变。

在另一个实施例中，所述光接收装置根据渗透到所述电光晶体的光的强度改变输出的信号。根据本实施例，电信号根据电场的变化而改变。

在另一个实施例中，所述发射机装置和所述接收机装置还可以包括遵循以太网(注册商标)协议进行通信的通信接口。所述发射机装置和所述接收机装置可以形成以太网。根据本实施例，所述发射机和所述接收机可以和其它没有电场通信能力的装置通信。

在另一个实施例中，在所述调制器和所述解调器中使用的调制系统可以遵循以太网协议。根据本实施例，其它装置可以将所述发射机装置和所述接收机装置识别为以太网设备。

在另一个实施例中，所述发射机装置和所述接收机装置可以包含在一个机壳内。根据本实施例，可以执行发射机装置和接收机装置之间的双向通信。

在另一个实施例中，一个电极可以具有所述发射机主电极和所述接收机主电极的功能，而另一个电极可以具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极的功能。根据本实施例，可以简化装置的配置。

在另一个实施例中，一个电极可以具有所述发射机主电极和所述接收机主电极的功能。作为替换，一个电极可以具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极的功能。根据本实施例，用户可以根据应用来选择配置。

在另一个实施例中，所述调制器和所述解调器中使用的调制系统可以是AM(调幅)、PM(调相)、FM(调频)、PCM(脉冲编码调制)、SS(扩频)、CDMA(码分多址)、或UWB(超宽频)。通过使用多种调制系统，可以增加同时通信的信号数量。

本发明还提供一种电场通信系统，包括：在容易向电介体施加电效应的位置配备的接收机主电极；用来与产生对所述电介体施加效应的电场的装置建立静电耦合的接收机返回电极；测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；其中所述测量部件包括：电光晶体，它展示普克尔斯效应并且根据所述电光晶体所处的空间的电场调制渗透到所述电光晶体中的光；向所述电光晶体发射光的光发射装置；以及接收渗透到所述电光晶体中的光，并且根据接收到的光输出信号的光接收装置。根据该电场通信系统，可以增加发射机装置和接收机装置的静电耦合，并可以使用高灵敏度的电光晶体。

本发明还提供一种电场通信系统，包括：在容易向电介体施加电效应的位置配备的接收机主电极；用来与产生对所述电介体施加效应的电场的装置建立静电耦合的接收机返回电极；测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件，所述接收机返回电极放置在远离所述电介体的地方并且面向所述电介体的四周的空间；其中所述测量部件包括：电光晶体，它展示普克尔斯效应并且根据所述电光晶体所处的空间的电场调制渗透到所述电光晶体中的光；向所述电光晶体发射光的光发射装置；以及接收渗透到所述电光晶体中的光，并且根据接收到的光输出信号的光接收装置。根据电场通信系统，可以增加发射机装置和接收机装置的静电耦合，并可以使用高灵敏度的电光晶体。

在另一个实施例中，所述电状态可以是电场，并且所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以被放置在使所述电光晶体位于所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电场的位置。根据本实施例，可以向所述电光晶体提供具有足够强度的电场。

在另一个实施例中，可以通过空气在所述发射机返回电极和所述接收机返回电极之间建立静电耦合。根据本实施例，通信范围可以延伸而不受装置所在位置的限制。

在另一个实施例中，所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以跨越至少一部分所述电光晶体彼此相对放置。根据本实施例，足够的电场渗透到所述电光晶体中。

在另一个实施例中，所述光发射装置包括激光装置并且向所述电光晶体发射光。根据本实施例，可以利用电光晶体的特征测量电场。

在另一个实施例中，所述光接收装置根据渗透到所述电光晶体的光的极化状态改变输出的信号。根据本实施例，电信号可以根据电场的变化而改变。

在另一个实施例中，所述光接收装置根据渗透到所述电光晶体的光的强度改变输出的信号。根据本实施例，电信号可以根据电场的变化而改变。

如上所述，根据本发明的电场通信系统和电场通信装置，通过将电场传感器放置在高强度的电场中可以增加电场的灵敏度。从而可以延伸电场通信装置之间的通信范围。

本发明还提供包括通信装置和与所述通信装置进行通信的通信单元的通信系统，其中所述通信装置包括：在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；发射机返回电极；根据对应所发射数据的电信号对所述发射机主电极上施加的电位进行调制的调制器；所述通信装置提供给所述电介体；所述通信单元包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体的电效应的位置上；与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；以及测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；其中所述接收机返回电极放置在当与通信单元通信期间所述接收机返回电极接触不到所述电介体的位置。

在另一个实施例中，所述通信单元可以包括具有底面、侧面和上面的绝缘层。另外，所述测量部件和所述解调器可以配备在所述绝缘层上。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机主电极可以配备在所述绝缘层的上表面。另外，所述通信单元的所述接收机返回电极可以配备在所述绝缘层的侧面。

在另一个实施例中，所述通信单元可以包括在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；发射机返回电极；根据对应所发射数据的电信号对施加到所述发射机主电极上的电位进行调制的调制器；所述通信装置向所述电介体提供对应所述电介体上电位变化的电场。另外，所述通信装置可以包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；以及测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；其中所述接收机返回电极放置在当所述通信单元和所述通信装置通信期间所述接收机返回电极接触不到所述电介体的位置。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以是房间的钢架，在房间中配备所述通信单元。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以配备在房间天花板上，在房间中配备所述通信单元。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以配备在房间的“nageshi”部分(两根柱子之间的墙壁上的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以配备在房间的“mawaridzuke”部分(墙壁上部的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以配备在房间的“habaki”部分(墙壁下部的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以和所述发射机返回电极安装在同一位置上，所述接收机返回电极与所述发射机返回电极隔开。

在另一个实施例中，一个电极可以具有所述通信装置的所述发射机主电极和所述接收机主电极的功能，而另一个电极可以具有所述通信单元的所述发射机主电极和所述接收机主电极的功能。另外，一个电极也可以具有所述通信装置的所述发射机返回电极和所述接收机返回电极的功能，而另一个电极可以具有所述通信单元的所述发射机返回电极和所述接收机返回电极的功能。

在另一个实施例中，具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极功能的一个电极可以配备在房间的天花板上，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极功能的一个电极可以配备在房间的“nageshi”部分(两根柱子之间的墙壁上的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极功能的一个电极可以配备在房间的“mawaridzuke”部分(墙壁上部的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极功能的一个电极可以配备在房间的“habaki”部分(墙壁下部的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，具有所述发射机返回电极和所述接收机返回电极功能的一个电极可以是房间的钢架，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述通信单元可以包括具有底面、侧面和上面的绝缘层。另外，所述测量部件、所述解调器、和所述调制器可以配备在所述绝缘层上。此外，所述接收机返回电极可以配备在所述通信单元的上表面。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机返回电极可以配备在所述绝缘层的一个侧面。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极可以配备在与配备了所述接收机返回电极的一个侧面正交的侧面上。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极和所述接收机返回电极可以接触所述绝缘层的一个侧面，并且可以围绕所述侧面放置。

在另一个实施例中，所述绝缘层可以是长方形的形状。

在另一个实施例中，所述绝缘层是“榻榻米”的形式。所述通信单元的所述接收机返回电极可以配备在一个侧面，该侧面可以是所述绝缘层的边。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机返回电极可以配备在房间的天花板上，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机返回电极可以配备在房间的“nageshi”部分(两根柱子之间的墙壁上的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机电极可以配备在房间的“mawaridzuke”部分(墙壁上部的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机返回电极可以配备在房间的“habaki”部分(墙壁下部的水平部分)，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述通信单元的所述接收机返回电极可以是房间的钢架，所述通信单元安装在房间内。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以放置在当所述通信装置和所述通信单元之间进行通信期间所述通信单元的所述接收机返回电极接触不到所述通信单元的所述接收机主电极的位置。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以放置在当所述通信装置和所述通信单元之间进行通信期间所述通信装置的所述接收机返回电极接触不到所述通信装置的所述接收机主电极的位置。

在另一个实施例中，可以通过空气建立静电耦合。

在另一个实施例中，可以向所述发射机返回电极和所述接收机返回电极提供稳定的电位。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极和所述接收机返回电极可以连接到电源的正、负极，具有低阻抗和稳定电位的部件，信号场，所述通信装置的机壳，或地面。

在另一个实施例中，所述调制器可以调制所述发射机返回电极和所述发射机主电极之间的电压差。另外，所述调制器可以根据所述发射机返回电极和所述发射机主电极之间的电压差向所述电介体提供电场。

在另一个实施例中，所述测量部件可以测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间的电压差，由电场产生的电压差提供给所述电介体。

在另一个实施例中，所述测量部件可以包括：展示普克尔斯效应的电光晶体，它根据所述电光晶体所处空间的电状态改变渗透到所述电光晶体上的光；向所述电光晶体发射光的光发射装置；接收渗透到所述电光晶体的光并且输出显示所述电光晶体效应的信号的光接收装置。

在另一个实施例中，所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以放在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电场中放置所述电光晶体的位置。

在另一个实施例中，所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以放在所述接收机主电极面向所述接收极返回电极的位置，所述电光晶体的至少一部分可以位于所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间。

在另一个实施例中，所述通信单元还可以包括：连接到所述接收机主电极并且与所述接收机主电极具有相同电位的目标电极；连接到所述接收机返回电极并且与所述接收机返回电极具有相同电位的返回电极。另外，所述目标电极可以面向所述返回电极，并且所述电光晶体可以位于所述目标电极和所述返回电极之间。

在另一个实施例中，所述通信装置可以放置在所述发射机主电极靠近所述接收机主电极的位置。所述接收机返回电极可以放在所述接收机返回电极接触不到所述发射机主电极和所述接收机主电极的位置。所述测量部件可以利用由所述调制器产生的电场测量所述接收机返回电极和所述接收机主电极之间产生的电场。

本发明还提供一种通信系统，包括通信单元和与所述通信单元通信的通信装置，其中所述通信单元包括：在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；发射机返回电极；根据对应所发射数据的电信号对所述发射机主电极上施加的电位进行调制的调制器；所述通信装置提供给所述电介体；所述通信装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；以及测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；其中所述接收机返回电极放置在当与通信单元通信期间所述接收机返回电极接触不到所述电介体的位置。

在另一个实施例中，所述电介体可以是人体。

本发明还提供包括通信单元，包括：发射机返回电极；在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；用来与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极，具有所述发射机返回电极的通信装置，所述通信装置具有用来对施加到所述发射机主电极上的电位进行调制的调制器；接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；具有上面、侧面和底面的绝缘层；其中所述测量部件和所述调制器放置在所述绝缘层上；所述接收机返回电极放置在当与所述通信单元进行通信期间所述接收机返回电极接触不到所述电介体的位置；所述通信单元的所述接收机主电极配备在所述绝缘层的上表面。

在另一个实施例中，所述通信单元可以包括：发射机返回电极；在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；根据对应所发射数据的电信号对施加到所述发射机主电极上的电位进行调制的调制器，其中所述通信单元提供对应由所述调制器产生的电位变化的电场。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以配备在所述绝缘层的一个侧面。另外，所述发射机返回电极可以布置在与放置所述接收机返回电极的侧面正交的另一个侧面上。

在另一个实施例中，所述发射机返回电极和所述接收机返回电极可以接触所述绝缘层的一个侧面，并且可以放在所述侧面周围。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以安装在所述绝缘层的一个侧面。

在另一个实施例中，所述调制器可以调制所述发射机返回电极和所述发射机主电极之间的电压差，并且根据所述发射机返回电极和所述发射机主电极之间的电压差向所述电介体提供电场。

在另一个实施例中，所述绝缘层可以是方砖形的。

在另一个实施例中，所述绝缘层可以是“榻榻米”形的。所述通信单元的所述接收机返回电极可以安装在一个侧面。侧面可以是所述绝缘层的边缘。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以放置在当所述通信单元和所述通信装置通信期间所述通信装置和所述通信单元不会接触的位置。

在另一个实施例中，在所述通信装置的所述发射机主电极位于靠近所述接收机主电极放置，那么所述测量部件可以测量由所述调制器产生的电场产生的所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间的电场。

本发明还提供通信单元的电极铺设方法，所述通信单元包括：发射机返回电极；在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；用来与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极，具有所述发射机返回电极的通信装置，所述通信装置具有用来对施加到所述发射机主电极上的电位进行调制的调制器；接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；根据测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器，其中所述接收机返回电极放置在当与所述通信单元进行通信期间所述接收机返回电极接触不到所述电介体的位置；所述通信单元的所述接收机主电极配备在所述绝缘层的上表面。

根据本实施例，通过发射机返回电极和接收机返回电极的静电耦合建立返回路径，并且接收机返回电极位于电介体可移动的范围之外。因此，通信单元可以不间断地接收到从通信装置上发射的信号。

本发明还提供一种通信系统，包括电场通信系统和形成通信网络并且和所述电场通信装置通信的基站，所述电场通信装置作为所述通信网络的终端，其中所述基站包括在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；产生对应要发射的数据的电信号的信号发生器；根据对应所发射数据的电信号对施加到所述发射机主电极上的电位进行调制的调制器，所述调制器根据对应用来通知出现所述基站的通知信息的电信号以规定间隔调制该电位；所述电场通信装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；测量在所述接收机主电极产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；以及当连续提供通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置的一个用户所述电场通信装置能够与所述基站通信的通知装置。

在另一个实施例中，所述测量部件可以测量所述接收机主电极和预定电位之间的电压差。

本发明还提供一种通信系统，包括电场通信系统和形成通信网络并且和所述电场通信装置通信的基站，所述电场通信装置作为所述通信网络的终端，其中所述基站包括在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；连接到所述基站的发射机返回电极；产生对应要发射的数据的电信号的信号发生器；根据对应所发射数据的电信号对所述发射机主电极和所述发射机返回电极之间的电压差进行调制的调制器，所述调制器根据对应用来通知出现所述基站的通知信息的电信号以规定间隔调制该电压差；所述电场通信装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置；建立与所述发射机返回电极的返回路径的接收机返回电极；测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；以及当连续提供通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置的一个用户所述电场通信装置能够与所述基站通信的通知装置。

在另一个实施例中，所述基站还可以包括向所述发射机主电极和所述发射机返回电极施加用来为所述电场通信装置充电的交流电压的振荡器，其中所述通知信息包括显示可以在所述基站对所述电场通信装置充电的信息；所述电场通信装置包括：将交流电压转换成直流电压的整流器，所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间感应交流电压；和用所述整流器产生的直流电压进行充电的电池；以及当连续提供通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置可以在所述基站充电的通知装置。

在另一个实施例中，所述测量部件可以测量由提供给所述电介体的电场产生的所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间的电压差。

在另一个实施例中，所述测量部件可以包括：电光晶体，它展示普克尔斯效应并根据所述电光晶体所处空间的电场调制渗透所述电光晶体的光；向所述电光晶体发射光的光发射装置；接收渗透到所述电光晶体的光，并且根据接收到光输出信号的光接收装置。

本发明还提供用来与基站进行通信的电场通信装置，所述基站具有在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；根据对应所发射数据的电信号对施加到所述发射机主电极上的电位进行调制的调制器，所述调制器根据用来通知出现所述基站的通知信息以规定间隔调制电位；所述基站根据所述调制器产生的电位向所述电介体提供电场，其中所述电场通信装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；测量所述接收机主电极产生的电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；以及当连续提供通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置的一个用户所述电场通信装置可以与所述基站进行通信的通知装置。

本发明还提供用来与基站进行通信的电场通信装置，所述基站具有在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极，发射机返回电极；根据对应所发射数据的电信号对所述发射机主电极和所述发射机返回电极之间的电压差进行调制的调制器，所述调制器根据用来通知出现所述基站的通知信息以规定间隔调制电压差，所述基站根据由所述调制器产生的电压差向所述电介体提供电场，其中所述电场通信装置包括：接收机主电极，它配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体电效应的位置上；用来与所述发射机返回电极建立返回路径的接收机返回电极；测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间电状态的测量部件；根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号并且通过解调所述电信号获得从所述通信装置发射的数据的解调器；以及当连续提供通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置的一个用户所述电场通信装置能够与所述基站通信的通知装置。

在另一个实施例中，当所述解调器接收所述通知信息超过预定时长时，所述通知装置可以控制显示器显示表示所述电场通信装置能够与所述基站通信的信息。

在另一个实施例中，所述基站还可以包括向所述发射机主电极和所述发射机返回电极施加用来为所述电场通信装置充电的交流电压的振荡器，其中所述通知信息包括显示可以在所述基站对所述电场通信装置充电的信息；所述电场通信装置包括：将交流电压转换成直流电压的整流器，所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间感应交流电压；和用所述整流器产生的交流电压进行充电的电池；以及当连续提供通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置可以在所述基站充电的通知装置。

在另一个实施例中，当连续提供通知信息超过预定时长时，所述通知装置可以控制显示器显示表示所述电场通信装置能够与所述基站通信的信息。

在另一个实施例中，所述电介体可以是人体。

在另一个实施例中，所述电场通信装置可以位于使所述发射机主电极靠近所述接收机主电极的位置。所述接收机返回电极可以直接利用由所述调制器产生的电场来接收电效应，而不用通过所述电介体。

在另一个实施例中，所述测量部件可以测量由所述电介体提供的电场产生的所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间的电压差。

在另一个实施例中，所述测量部分可以包括：电光晶体，它展示普克尔斯效应并根据所述电光晶体所处空间中的电场来调制渗透到所述电光晶体中的光；向所述电光晶体发射光的光发射装置；以及接收渗透到所述电光晶体的光并且根据接收的光输出信号的光接收装置。

在另一个实施例中，所述接收机主电极和所述接收机返回电极可以放置在所述接收机主电极面向所述接收机返回电极的位置，所述电光晶体可以位于所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间。

在另一个实施例中，所述通信单元还可以包括：连接到所述接收机主电极并且与所述接收机主电极具有相同电位的目标电极；连接到所述接收机返回电极并且与所述接收机返回电极具有相同电位的返回电极。另外，所述目标电极可以面向所述返回电极，并且所述电光晶体可以放在所述目标电极和所述返回电极之间。

在另一个实施例中，所述电光晶体可以是柱状的。所述目标电极和所述返回电极中的至少一个的大小和形状可以比所述电光晶体的横截面小，所述横截面与所述电光晶体中的光路正交。

在另一个实施例中，所述接收机返回电极可以利用通过空气与所述发射机返回电极的静电耦合建立返回路径。

在另一个实施例中，可以向所述接收机返回电极和所述发射机返回电极施加相同和稳定的电位。

根据本发明，当连续提供的通知信息超过预定时长时，电场通信装置通知用户电场通信装置可以与基站进行通信。

附图说明

图1显示了电场通信装置TRX的一个示例。

图2是显示电场通信装置TRX外观的透视图。

图3是显示电场装置TRX的电子配置的方框图。

图4显示了发射机放大器AP的电子配置。

图5显示了电场传感器ES的机械配置。

图6显示了在没有提供接收机返回电极ERG的情况下当感应到电场时电场传感器的状态的一般形式。

图7显示了在提供了接收机返回电极ERG的情况下当感应到电场时电场传感器的状态的一般形式。

图8是显示当电极EOB与接收机主电极ERB连接时的配置的方框图。

图9显示了在电极EOB与接收机主电极ERB连接的情况下感应电场的电场传感器的状态的一般形式。

图10是显示在电极EOG与接收机返回电极ERG电连接的情况下的配置的方框图。

图11显示了在电极EOG与接收机返回电极ERG电连接的情况下电场传感器ES感应电场的状态的一般形式。

图12是说明在接收机返回电极ERG被连接到低阻抗信号源的情况下的一个实施例的方框图。

图13是说明在接收机返回电极ERG被连接到低阻抗信号源的情况下的一个实施例的方框图。

图14是说明在接收机返回电极ERG被连接到低阻抗信号源的情况下的一个实施例的方框图。

图15概括地显示了通信的第一示例。

图16概括地显示了通信的第二示例。

图17概括地显示了通信的第三示例。

图18概括地显示了通信的第四示例。

图19概括地显示了通信的第五示例。

图20显示了第一实施例的第四修改中的发射机放大器的电子配置。

图21显示了第一优选实施例的第四修改中的发射机放大器的电子配置。

图22解释了PAN的接地问题。

图23显示了利用通过空气的静电耦合作为返回路径的电场通信装置的通信原理的一般形式。

图24显示了利用通过空气的静电耦合作为返回路径的电场通信装置的通信原理的一般形式。

图25显示了利用通过空气的静电耦合作为返回路径的电场通信装置的通信原理的一般形式。

图26显示了利用电介体作为返回路径的电场通信装置的通信原理的一般形式。

图27显示了根据本发明第二实施例的通信系统的整体构成的示例。

图28显示了根据通信系统的发射装置HTRX的硬件配置。

图29显示了根据通信系统的通信单元CP的横截面。

图30显示了根据通信系统的接收装置FTRX的硬件组成的示例。

图31是说明根据本发明第三实施例的通信单元TCP的外观的透视图。

图32显示了根据本发明第三优选实施例的通信单元TCP的横截面。

图33是说明根据本发明第三实施例当铺设平铺地毯形通信单元TCP时的外观透视图。

图34显示了根据本发明第三个实施例铺设平铺地毯形通信单元TCP的横截面。

图35是根据本发明第四实施例的通信单元TMA的透视图。

图36显示了根据本发明第四实施例的通信单元TMA的横截面。

图37显示了根据本发明第五实施例的通信系统的配置。

图38显示了根据本发明第六实施例的通信系统的配置。

图39显示了接收机返回路径上铺设的电极的修改形式。

图40显示了根据本发明第三修改的通信系统的配置。

图41显示了根据本发明第五修改的通信系统的配置。

图42显示了根据第八修改的发射机和接收机返回电极的布局。

图43描述了根据第八修改的发射机和接收机返回电极阵列的修改示例。

图44显示了根据第八修改在通信单元CP上形成的发射机返回电极和接收机返回电极的示例。

图45显示了根据第八修改在通信单元CP上形成的发射机返回电极和接收机返回电极的另一个示例。

图46显示了根据本发明第七实施例的具有平铺地毯CPEn的电子设备APP。

图47显示了根据第七实施例的电子设备APP和平铺地毯CPEn的电路配置。

图48显示了第七实施例中在充电模式和通信模式之间划分时间的情况下分区开关FPSW和APSW的切换操作。

图49显示了根据第七实施例使用于充电的交流电压的频率P和载波的载频D不同的示例。

图50显示了根据第七实施例的修改的电子设备APP的屏幕的示例。

图51显示了根据第七实施例的修改电子设备APP的屏幕的另一个示例。

图52是显示第八实施例中具有极性反相器电路的电场装置Txa的配置的方框图。

图53是具有极性反相和不反相的信号示例。

图54是电场通信装置TXa中执行的操作的流程图。

图55是具有第八实施例中单独的极性反相器电路的电场装置RXb的方框图。

图56是电场通信装置RXb中执行的操作的流程图。

图57是显示具有分开的极性转换电路的电场装置RXc的另一种配置的方框图。

图58是显示根据第九实施例的通信单元TCPa的外观的透视图。

图59显示了根据第九实施例，当通信单元TCPa与外部电场通信装置电耦合时的状态。

图60显示了在第十实施例中，通信单元与相邻通信单元耦合时的状态。

图61显示了第十实施例的通信单元间隔一个分开的通信单元后彼此耦合的状态。

图62显示了根据第十实施例几个通信单元耦合的状态。

具体实施方式

[1.第一优选实施例的配置]

下面参考附图描述第一实施例。

图1显示了根据本发明的电场通信装置TRX的示例。如图1所示，电场通信装置TRX佩带在人体HB。电场通信装置TRX可以发射表示人体良好导电性的从几十kHz到几MHz频率变化的电场，还可以检测到通过人体HB到达TRX的电场。因此，几个电场通信装置TRX可以通过人体HB进行通信。

如果电介体具有通过某种频率的导电性，那么电场装置TRX可以利用电介体作为传输媒介。因此，电场通信装置TRX也可以放置在人体HB以外的各种地方，象房间的墙壁、地板和天花板上。另外，电场通信装置TRX还可以假设利用通过空气的静电耦合的返回路径，并且能保证通过电介体的返回路径。

图2是电场通信装置TRX外观的透视图。

机壳CS采用形状是覆盖绝缘层IS的盒子的形状。发射机主电极ESB和接收机主电极ERB通过导体IS配备在机壳CS的底面。发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG通过绝缘体IS建立在机壳CS的上表面。在上述配置中，发射机主电极ESB和接收机主电极ERB，以及发射机返回电极 ESG和接收机返回电极ERG由绝缘体IS彼此隔离。这里，最好将发射机主电极ESB和接收机主电极ERB放置在尽量远离机壳CS电路和它内部的地方。绝缘体IS还有保证其它装置与发射机主电极ESB和接收机主电极ERB之间距离的功能。下面会更详细地解释这个原因。

当发射机主电极ESB和发射机返回电极ESG之间产生电压差时，根据该电压差发射电场。该电场通过人体HB延伸到更远的距离。发射机返回电极ESG利用通过空气的静电耦合建立返回路径。当电场通信装置TRX佩带在人体HB时，发射机返回电极ESG朝外面向房间四周。

当发射机主电极ESB直接与人体HB接触时，发射机主电极ESB发射的电场可以到达最大距离。然而，由于即时在电场穿过几层衣服的情况下到达人体HB，发射机主电极ESB发射的电场通过人体HB后只能延伸一定距离。在这种情况下，稍微缩小了电场范围，但是减小了用户对电击和皮肤过敏的担心。另外，出于同样的原因，在发射机主电极ESB和发射机返回电极ESG的表面覆盖一层薄的绝缘层。

图3是电场通信装置TRX的电子配置的方框图。

如图3所示，电场通信装置TRX包括外部接口NIC、控制单元CR、发射机TM和接收机单元RV。

外部接口NIC是利用以太网(注册商标)协议执行向外部设备发送数据或从外部设备接收数据的接口。外部接口NIC可以连接到任何一种遵循以太网标准10Base-2连接的设备。例如，通信终端(未示出)可以通过外部接口NIC连接到电场通信装置TRX。在这种情况下，通信终端将电场通信装置TRX识别为以太网设备。此外，在这个例子中它被识别为10Base-2制式，也可以使用10Base-T或10Base-5。

控制单元CR包括发射机控制单元MPUT和接收机控制单元MPUR。

发射机控制单元MPUT控制数据向其它电场通信装置TRX的发送。更具体地说，发射机控制单元MPUT将必须被发送到其它电场装置TRX的数据转换成发送信号。然后，发射机控制单元MPUT向发射部分TM提供发射信号。当接收机控制单元MPUR从接收机单元RV接收到信号后，接收机控制单元MPUR从接收信号中解调数据。接收机控制单元MPUR根据解调后的数据执行操作。例如，在从发送的接收信号中获得图像数据的情况下，接收机控制单元MPUR利用显示装置(未示出)显示数据。在另一个例子中，在从发送的接收信号中获得声音数据的情况下，MPUR根据数据来控制扬声器(未示出)输出声音。

发射机TM包括调制器EC和发射机放大器AP。

调制器EC根据从发射机控制单元MPUT输入的发射机信号调制载波。对于调制器EC调制载波时使用的调制系统，如果主信号频率范围在表示人体具有良好导电性的几十kHz之上，那么可以任意地选择任何频率范围。本发明中采用了以太网广泛使用的10Base-2系统。另外，如果选择了不易接纳环境噪音的频率，那么可以稳定载波频率的通信质量。调制器EC向发射机放大器AP输出调制后的信号。

发射机返回电极ESG被连接到发射机放大器端子Q。于是，发射机主电极ESB和发射机返回电极ESG之间的电压差升高。电压差辐射到周围空间。发射机返回电极ESG不仅可以连接到发射机放大器端子Q，还可以连接到象电源正、负或机壳CS这样的低阻抗信号源。通过将发射机返回电极ESG连接到如上所述的低阻抗信号源，可以稳定发射的电场。

此外，如果发射的电场足够稳定，那么发射机返回电极ESG可以不连接任何的信号源。另外，为了防止由短路造成的电场衰减，需要将人体HB和发射机主电极ESB与机壳CS和发射机返回电极ESG隔离。或者，发射放大器AP的端子P可以连接到发射机返回电极ESG，而端子Q可以连接到发射机主电极ESB。在这种情况下，发射的电场极性变成与上述情况相反。然而，通过利用象FM这样与电场极性无关的调制系统，或利用发射和接收电路中的极性反相电路可以执行正常通信。

当来自调制器EC的信号被输入到发射机放大器AP后，发射机放大器AP放大信号，并且根据放大后的信号产生端子P和端子Q之间的电压差。

图4示出了发射机放大器AP的电子配置。图4中所示的发射机放大器AP最好用于具有连续振幅值的调制系统。当发射机放大器AP的驱动电压较高时，发射机放大器AP可以放大发射信号的振幅。如图4所示，发射机放大器AP的端子P被连接到发射机主电极ESB。因此，当输入了发射机放大器AP调制的信号后，根据端子P和端子Q之间产生的电压差向人体HB辐射电场。此外，最好当电场通信装置TRX的发射电压高时，流过发射机电极的电流极小。因此，发射机放大器AP的电源容量不需要很高。

此外，端子Q使用的连接单元可以是表示稳定电压的东西。例如，即使在上述配置之外，但是如果单元表示电位稳定并且具有低阻抗，那么可以将该单元连接到端子Q。另外，端子Q可以连接到电源的正、负极，并且可以保持电源的电位。另外，如果保持端子Q上的电位稳定有困难，那么端子Q可以不连接任何东西而保持空气的电位。

接下来，接收机单元RV包括电场传感器ES和解调器DC。

电场传感器ES可以检测到极其微弱的电场。当由其它电场装置发射的电场到达电场传感器ES后，电场传感器ES测量电场中的变化。电场传感器ES从测量到的变化中获得调制信号，并且向解调器DC输出调制信号。当解调器DC从电场传感器ES接收到信号后，解调器DC通过解调信号获得发送的原始信号。

如图3所示，电场传感器ES包括电光晶体EO和光检测器DT。

电光晶体EO是象BSO(Bi₁₂SiO₂₀)、BTO(Bi₁₂TiO₂₀)、CdTi、CdTe、或DAST(二甲氨基锑甲苯磺酸盐(dimethyl-amino-stilbazolium tosylate))这样表现普克尔斯效应，即晶体根据电场变化按比例改变它的折射率的晶体。

光检测器包括光发射装置，例如在电光晶体EO上发射激光束的激光二极管，和光感应装置，例如检测来自光发射装置发射的光的光电检测器。

图5显示了电场传感器ES的机械配置。从光发射装置LD发出的撞击电光晶体EO的激光束从电光晶体EO的表面反射，通过光感应装置PD上配备的极化面，然后撞击光感应装置PD。此时，如果电光晶体EO的折射率发生改变，那么穿过电光晶体EO的激光束的极性根据反射率的变化而改变。结果，穿过极化面的激光束的强度也随之改变。通过测量强度变化，光检测器DT可以检测到电场中的变化。

电场传感器ES如下所述获得信号。

例如，假设在另一个电场通信装置TRX发射的电场内的接收机主电极 ERB和接收机返回电极ERG之间的电压差升高。那么，电光晶体的折射率根据电压差改变，并且激光束的极性条件也随之改变。光检测器DT测量在这种极性条件下的变化。折射率根据电场的变化而改变，并且这个电压差基于由发射电场的电场通信装置TRX调制的信号。因此，如果通过10Base-2体制解调来自光检测器DT的测量结果，那么解调器DC可以获得原始的发射信号。

此外，由电光晶体EO和光检测器DT构成的电场传感器感应电场的方法是已知的并且类似于日本专利申请公开No.8-262117中揭示的方法。

另外，本发明的电场通信装置TRX具有能增加感应电场灵敏度的结构。利用这种结构，电光晶体EO能够充分检测到电场变化。下面会详细描述。

首先，即使在电光晶体EO没有接收机返回电极ERG的情况下，在理论上也可以进行通信。然而，在这种情况下，电光晶体EO不能充分地感应电场，并且电场通信装置TRX的通信范围也会减小。

图6示出了当没有提供接收机返回电极ERG的情况下感应电场的电场传感器ES的状态的通用方式。如图6所示，在没有提供接收机返回电极ERG的情况下，通过接收机主电极ERB到达电光晶体EO的电场立即穿过电光晶体EO的表面并且当电场穿过接收机主电极ERB时进入返回路径。电场不充分经过电光晶体EO就进入返回路径的事实说明电光晶体EO受电场的影响很小。电光晶体EO受电场影响很小的事实说明电光晶体EO的折射率变化很小。它说明电场通信装置TRX的接收灵敏度没有增加。

另一方面，通过按图3所示的配置提供接收机返回电极ERG，可以使电场传感器ES充分感应电场。因此，扩大了电场通信装置TRX的通信范围。

图7显示了在提供接收机返回电极ERG的情况下电场传感器ES感应电场的示意图。在图7中，接收机主电极ERG与发射机返回电极ESG类似，靠近人体HB。接收机返回电极ERB与发射机主电极ESB类似，放在面向环境空间中的机壳CS表面的位置。另外，电场传感器ES可以放置在接收机返回电极ERG和接收机主电极ERB之间的位置。这里，为了防止由于短路造成的电场衰减，机壳CS和接收机返回电极ERG必须与人体HB和接收机主电极ERB隔离。

在图7所示配置的情况下，通过穿过空气的发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG之间的静电耦合建立返回路径。因此，离开接收机主电极ERB的电力线(electric field force lines)画进接收机返回电极ERG。所以，与图6中的情况相比，增加了穿过电光晶体EO的电力线的数量。此时，光检测器DT感应到极性状态的变化和从电场传感器ES传出的光强度的变化，并且感应到穿过电场传感器ES的电场的变化作为电信号的变化。

如图3所示的配置，现在，在电场传感器ES的一部分提供电极EOB并且将用电连接到接收机主电极ERB的情况下，就能够有效地将到达接收机主电极ERB的电场引导到电场传感器ES。

图8是显示在电极EOB电连接到接收机主电极ERB时的配置方框图。接下来，图9描述了当电极EOB电连接到接收机主电极ERB时电场传感器ES感应电场的情形的一般形式。

如图9所示，通过接收机主电极ERB到达电光晶体EO的电场通过电极EOB的电位被吸引到放置接收机返回电极的方向。这样，电光晶体EO可以吸引大量的电场。

另外，如果在电极EOB的对面提供电极EOG，那么通过将电极EOG与接收机返回电极ERG电连接，能有效地将电场引导到电场传感器ES。

图10显示了在电极EOG和接收机返回电极电连接的情况下的配置方框图。如图10所示，电极EOG略小于电光晶体EO表面上提供的表面的尺寸。图11示意性地显示了在电极EOG被连接到接收机返回电极ERG的情况下，电场传感器ES感应电场时的状态。

如图11所示，到达接收机主电极ERB的电力线被电极EOB的电位吸引到放置电光晶体EO的位置，并且，又被电极EOG的电位吸引到放置接收机返回电极ERG的方向。因此，可以增加穿过电光晶体EO的电力线的数量，并且电场传感器ES能够更充分地感应电场。

另外，对于上面的各种实施例，还可以将接收机返回电极ERG连接到象电场通信装置TRX上配备的电路的信号接地(signal ground)、电源正、负极、机壳CS等这样的低阻抗信号源。通过将接收机返回电极ERG连接到低阻抗信号源，还可以稳定被引导到电场传感器ES的电场。

图12-14是说明当接收机返回电极ERG连接到低阻抗信号源时各种实施例的方框图。图12显示了在电场传感器ES上没有配备电极时的连接示例。图13显示了电场传感器ES上配备了电极EOB时的连接示例。图14显示了电场传感器ES上配备了电极EOB和电极EOG时的示例。

作为替换，接收机返回电极ERG可以面向人体HB放置，而接收机主电极ERB可以面向环境空间放置。在这种情况下，虽然感应到的电场极性是相反的，但是他们可以使用与极性无关的调制方法，例如FM等，或者他们可以在几个发送和接收电路中的任何一个上配备极性反相电路。空气是电介体，因此电场通信装置TRX可以正常通信。

另外，通过规范发射机主电极ESB、接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG的形状和布局，电场通信装置TRX可以具有允许电场高效通过电光晶体的结构。电极可以具有任何形状和任何布局。

利用上述配置，通过使用高灵敏度的电场传感器，电场通信装置TRX可以充分感应电场。因此，与现有装置相比，可以极大地延伸电场通信装置TRX的通信距离。

[2.第一实施例的操作]

接下来将描述上述配置的电场通信装置TRX的典型具体实现和操作。为了提供详细的说明，将考虑电场通信装置TRX1-TRX5采用的各种不同设备的例子，还会描述这个系列的电场通信装置TRX的通信。

电场通信装置TRX1包括象有绳键盘这样的手持键盘。电场通信装置TRX1可以被用作输入接口，并且可以输入各种数据。另外，电场通信装置TRX1配有扬声器并且具有声音输出功能。

电场通信装置TRX2安装了诸如闪存之类的非易失性存储器。非易失性存储器可以记录各种信息。换句话说，电场通信装置TRX2可被用作存储装置。

电场通信装置TRX3具有诸如无线LAN(局域网)接口或移动电话(都未示出)这样的通信接口。电场通信装置TRX3可用作其它通信终端和构建的LAN之间的通信，和通过象因特网这样的WAN(广域网)通信的网关。

电场通信装置TRX4包括利用胶片形液晶显示器构造的具有小显示装置的头带式显示器等。换句话说，电场通信装置TRX4可用作显示装置。

电场通信装置TRX5被构造成室内使用的装置。电场通信装置TRX5的接收机主电极和接收机返回电极放置在室内地面，墙面，和天花板表面。与电场通信装置TRX3类似，电场通信装置TRX5可作为网关设备用于所构建的LAN中其它通信终端之间的通信，和通过象因特网这样的WAN(广域网)进行通信。

此外，对于下面的描述，关于电场通信装置TRX1的结构元件，为了指定每个元件，向图3中使用的每个符号添加参考编号“1”。此外，对于下面的描述，关于电场通信装置TRX2的结构元件，为了指定每个元件，向图3中使用的每个符号添加参考编号“2”。电场装置TRX3-5也类似处理。

<布局示例1>

图15示意性地显示了布局示例1的通信。

在图15中，显示了电场通信装置TRX1和TRX2之间的通信示例。

首先，电场通信装置TRX2的发射机控制单元MPUT2将要发送到电场通信装置TRX1的数据转换成发射信号。然后，发射机控制单元MPUT2向调制器EC2输出发射信号。调制器EC2根据发射信号调制载波。然后调制器EC2向发射机放大器AP2输出调制后的信号。发射机放大器AP2放大调制信号并且将它转换成端子P2和端子Q2之间的电压差。然后根据电压差发射机主电极ESB2发射电场。电场通过人体HB到达放置电场通信装置TRX1的位置。

当电场通信装置TRX2发射的电场到达电场通信装置TRX1后，电场通信装置TRX1的电光晶体EO1的折射率发生改变。因此，在光检测器DT1的光接收器单元接收到的激光的极性状态也发生改变。然后，光检测器DT1向解调器DC1输出根据接收到的光级别的变化而调制的电信号。解调器 DC1解调输出的电信号。解调器DC1向接收机控制单元MPUR1输出解调后的信号。接收机控制单元MPUR1根据从解调器DC1输出的信号获得电场通信装置TRX2发送的数据。然后，接收机控制单元MPUR1根据获取的数据执行操作。

<布局示例2>

图16示意性地显示了布局示例2的通信。在图16中，解释了用户A佩带的电场通信装置TRX2a和用户B佩带的电场通信装置TRX2b之间的通信。

首先，从电场通信装置TRX2a的发射机主电极ERB2a发射根据要发送数据调制的电场。对于这种情形，当用户A的身体接触到用户B的身体，例如握手，用户A发射的电场被发射到用户B。然后，电场到达电场通信装置TRX2b。然后，电场通信装置TRX2b获得电场通信装置TRX2a发送的数据，并且根据数据执行操作。

此外，对于电场通信装置TRX2a发射信号的过程，和电场通信装置TRX2b调制信号并获取数据的过程，由于与布局示例1类似，因此说明省略。

<布局示例3>

图17示意性地显示了布局示例3的通信。在图17中，解释了在几个电场装置TRX1-TRX4之间的通信。

本布局示例是电场装置TRX1-TRX4执行电场通信的一个示例。换句话说，人体HB的作用就象I/O设备、存储设备，和网关设备之间的通信总线。此外，利用本布局示例可以通过电场通信装置TRX5执行与连接到LAN和WAN的通信终端的通信。

此外，因为各种设备之间执行的通信过程与布局示例1类似，所以说明省略。

<布局示例4>

图18示意性地显示了布局示例4的各种设备之间的通信。在图18中，解释了电场装置TRX2和自动贩卖机VM之间的通信。用这种方式，可以在室外使用的装置上安装电场通信装置TRX，并且与人体佩带的电场通信装置进行通信。

图18中所示的自动贩卖机VM有它自己的机壳电场通信装置TRX。然后，自动贩卖机VM的用户在买饮料时必须按下的购买按钮作为接收机主电极ERB。另一方面，接收机返回电极ERG配备在低位置，例如，装置正面的下部，使得用户可以直接碰到。这里，如果结构不允许用户同时接触到接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG，那么接收机返回电极ERG可以位于任何位置。为了提高配套的电场装置TRX的静电耦合，并且稳定通信质量，最好将接收机返回电极ERG放置在接近接收机主电极ERB的位置。

在电场通信装置TRX2根据，例如，电子货币值等辐射调制的电场的情况下，用户按下自动贩卖机VM的购买按钮。然后，在电场通信装置TRX2和自动贩卖机VM之间进行通信，并且自动贩卖机吐出对应用户按下的购买按钮的商品。

此外，因为电场通信装置TRX2和自动贩卖机VM之间的通信过程与上面多个电场通信装置TRX的通信类似，所以在这里将说明省略。

假设使用微弱信号的近距离无线通信来代替上面的例子。那么只有在经过用户身边时才进行通信，并且装置中记录的信息可能外流。然而，在电场通信装置TRX的例子中，用户需要接触电场通信装置TRX才能与外部设备进行通信。因此，很容易防止装置中记录的信息向外泄露，并且可以对与信息外泄有关的用户进行有目的的确认。换句话说，电场通信装置TRX最好用于执行身份确认和购物的设备。

<布局示例5>

图19示意性地显示了布局示例5的每个装置之间的通信。

当使用电场通信装置TRX5时，可以利用与上面布局示例3类似的方式，通过LAN或WAN等进行通信。在本布局示例中，电场通信装置TRX5的接收机主电极ERB配备在地板表面。这样，用户A只要站在接收机主电极ERB的位置就可以进行电场通信。本布局示例的应用范围很广，包括电子邮件(e-mail)的接收确认，当然还有电视节目以及象视频点播所发布内容的选择。

此外，因为布局示例5的各种设备之间的通信与上述各种设备的相同，所以在这里将说明省略。

[3.第一实施例的效果]

如上所述，因为本实施例的电场通信装置TRX的通信灵敏度与前面的电场通信设备相比要高，所以佩带在人体某部分的装置之间可以进行通信。因此，极大地增加了装置的可用性。

[4.第一实施例的修改]

此外，本发明的电场通信装置不限于上述实施例，还允许在本发明的技术思路范围内进行各种修改。

(修改1)

在上述实施例中，发射机主电极ESB和接收机主电极ERB，发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG是各自独立的。然而，一个电极可以具有发射机主电极ESB和接收机主电极ERB二者的功能。另外，一个电极也可以具有发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG二者的功能。

(修改2)

在上述实施例中，电场通信装置TRX包括能够实现发射机装置和接收机装置的配置。但是，根据它的应用，电场通信装置TRX可能只有接收机和发射机的其中一种功能。在这种情况下，根据要实现的功能，电场通信装置TRX可以只有主电极和返回电极的其中一种功能。类似地，电场通信装置TRX可以只有发射机控制器部分MPUT或接收机控制器部分MPUR。

(修改3)

在上述实施例中，电场通信装置TRX采用10BASE-2体制作为它唯一的调制系统。在这种情况下，可以利用一条发射路径(一个人体HB)发射信号的电场通信装置由一个装置控制。但是，也可以提出增加能够利用多频调制或利用多调制系统同时发射信号的电场通信装置TRX数量的实施例。电场通信装置TRX采用的调制系统不局限于10Base-2系统。例如，电场通信装置TRX可以采用下面任何一种系统：除了乙太网标准的10Base-2、100Base、1000Base的基带系统外，还有AM(调幅)、PM(调相)、FM(调频)、PCM(脉冲编码调制)、SS(扩频)、CDMA(码分多址)和UWB(超宽频)。另外，如果能够接受通过电介体的导电，也可以采用任何频率的载波。

(修改4)

在上述实施例中，利用图4所示的发射机放大器AP输出调制后的信号作为端子P和端子Q之间的电压差。然而，电场通信装置TRX使用的发射机放大器AP不限于图4所示的实施例。例如，在采用诸如100Base-T之类的多值系统作为调制系统的情况下，最好使用图20所示的发射机放大器。在这种情况下，可以根据输入信号切换开关输出多值电压值。在这种情况下，输出电压可以是预定的。另外，可以采用图21中所示的发射机放大器。图21中所示的发射机放大器能够根据输入信号切换，并且适用于象10BASE-2这样具有两级输出值的调制系统。

(修改5)

在上面的实施例中，电场传感器ES根据穿过电光晶体EO的激光束的激光的极性状态输出电信号。然而，电场传感器ES可以测量激光束入射到电光晶体EO之前和之后的光干扰，并且可以通过用这种方法测量电场中的变化来输出电信号。简而言之，只要电场传感器ES具有能够根据到达电光晶体EO的电场变化输入电信号的配置就可以采用任何配置和功能的电场传感器ES。

[5.第二实施例]

[5-1.第二优选实施例的配置]

图27显示了根据本发明第二实施例的通信系统的整体配置。

发射机装置HTRX是佩带在人体HB上的通信装置，并且具有能利用人体HB作为传输路径进行通信的功能。通信单元CP是安装在房间RM地板上的一部分建筑部件，并且具有作为通信装置的接收机装置FTRX。网关GW中继连接到因特网INET的通信装置(未示出)和接收机装置FTRX之间进行通信的数据。网关GW连接到因特网INET和接收机装置FTRX。

接收机装置FTRX具有通过网关GW与连接到因特网INET的通信装置进行通信的功能。另外，接收机装置FTRX还具有利用人体HB作为传输路径与人体HB佩带的发射机装置HTRX进行通信的功能。接收机返回电极ERG安装在房间RM的天花板上，并且接收机返回电极ERG连接到接收机装置FTRX的地线GND。

对于图27所示的通信系统，发射机装置HTRX通过通信单元CP中包含的接收机装置FTRX、网关GW和因特网INET与连接到因特网INET的通信装置进行通信。

[5-1-1.发射机装置HTRX的配置]

图28显示了发射机装置HTRX硬件配置的方框图。

盒形机壳CS1能容纳下面描述的组成发射机装置HTRX的各种元件。

微型计算机MC1是具有微处理器、ROM(只读存储器)、RAM(随机访问存储器)、I/O端口(都未示出)等的常规微型计算机。ROM保存与接收机装置FTRX和连接到INET的其它通信装置进行通信的控制程序。当接通电源(图中未示出)时，微型计算机MC1读取和执行ROM中存储的程序，并且执行对发射机装置HTRX各部分的控制。

绝缘体HIS形成在机壳CS1与人体HB接触的表面，即，形成发射机主电极ESB的表面，将人体HB和机壳CS1隔离。发射机返回电极ESG是当发射机装置HTRX佩带在人体HB时在暴露于空气的部位上配备的电极。发射机返回电极ESG的表面覆盖有绝缘层。发射机返回电极ESG连接到发射机装置HTRX的地线GND。

调制器EC1连接到微型计算机MC1。另外，调制器EC1还连接到与人体HB相连的发射机主电极ESB。当信号从微型计算机MC1输入到调制器EC1后，调制器EC1根据输入的信号来调制载波。载波具有表明人体HB具有良好导电性的频率，例如，十几kHz以上。另外，调制器EC1还有发射机放大器(未示出)，并且根据调制后的信号产生发射机主电极ESB和发射机返回电极ESG之间的电压差。这样，对应调制后的信号的电场就可以供给人体HB。此外，如果调制器使用的载波频率不与环境噪音冲突，就可以提高通信质量的稳定性。此外，这种发射机装置HTRX还有电池、存储器和操作键，但是在图中没有显示本发明的这些非本质的部分。

[5-1-2.通信单元CP的配置]

图29显示了通信单元CP的配置。如图29所示，通信单元CP包括接收机装置FTRX、接收机主电极ERB和绝缘层INS。接收机主电极ERB用来测量电场变化，并且连接到接收机装置FTRX。绝缘层INS是绝缘体。当通信单元CP如图27所示安装在房间RM内时，绝缘层INS隔离接收机主电极ERB和房间RM地面。

[5-1-3.接收机装置FTRX的配置]

图30是解释通信单元CP中包含的接收机装置FTRX的硬件配置的方框图。

盒状机壳CS2能容纳下面解释的组成接收机装置FTRX的各个部件。绝缘层FIS形成在机壳CS2与接收机主电极ERB接触的表面，将接收机主电极ERB和机壳CS2隔离。

微型计算机MC2是与发射机装置HTRX中的微型计算机类似的常规微型计算机。接收机装置FTRX中微型计算机MC2的ROM存储与发射机装置FTRX或因特网INET连接的其它通信装置进行通信的控制程序。并且在接通电源(未示出)时微型计算机MC2读取和执行ROM中保存的程序，执行对接收机装置FTRX各部分的控制。

电光晶体EOa是折射率根据它上面施加的电场变化的CdTe、ZnTe、Bi₁₂GeO₂₀、Bi₁₂SiO₂₀、Bi₄Ge₃O₁₂、LiNbO₃、LiTaO₃这样的晶体。换句话说，晶体展示了普克尔斯效应。电光晶体EOa是柱状的。与EOa一起使用的电极EOBa是电光晶体EOa底面上形成的电极。电极EOBa具有与电光晶体的基座(圆形)相同的尺寸。与EOa一起使用的电极EOBa连接到接收机主电极ERB。与EOa一起使用的电极EOBa和电光晶体的接触面是镜面。镜面反射从光检测器DTa输出的激光。与EOa一起使用的电极EOGa是在电光晶体EOa上形成的电极，并且连接到图30所示电极ERG。接收机返回电极ERG连接到发射机装置HTRX的地线GND。如图30所示，与EOa一起使用的电极EOBa和与EOa一起使用的电极EOGa放在能夹住它们之间的电光晶体的位置。这样，如图11所示，增加了穿过电光晶体EOa的电力线的数量，并且能够执行更远距离的通信。

光检测器DTa测量电光晶体EOa上的折射率变化。光检测器DTa具有可以起到向电光晶体EOa发射激光的光源功能的半导体激光二极管LDa，还有带用于接收从光源发出的光的光电二极管的光接收单元。如果来自光线源发射的激光指向电光晶体EOa，并且渗透到电光晶体EO的光被与EOa一起使用的电极EOBa反射，那么光接收单元位于能接收到反射光的位置。因此，如果电光晶体EOa的反射率发生变化，那么渗透到电光晶体EOa的激光的极性状态也随之改变。光接收单元接收到的光量根据极性状态的变化而改变。因此，光检测器DTa可以根据接收到的光量变化测量到电光晶体EOa上的折射率变化。当电光晶体EOa上的折射率出现变化时，光检测器DTa测量到电光晶体EOa上的折射率变化。光检测器DTa将测量结果转换成电信号，并且向解调器装置DCa输出电信号。

解调器装置DCa解调从光检测器DTa输出的电信号。解调器装置DCa连接到微型计算机MC2。接口IF连接到图27所示的微型计算机MC2和网关GW，并且中继微型计算机MC2和网关GW之间进行通信的数据。当微型计算机MC2接收到从解调器装置DCa输出的信号后，微型计算机MC2通过控制接口IF经网关GW向连接到因特网INET的通信装置发送信号。

此外，只要经人体的通信频率在十几kHz以上，调制器EC1和解调器DCa可以，例如使用下列任何一种制式：AM(调幅)、PM(调相)、FM(调频)、PCM(脉冲编码调制)、SS(扩频)、CDMA(码分多址)和UWB(超宽频)。此外，这种发射机装置HTRX还有电池、存储器和操作键，但是在图中没有显示本发明的这些非本质的部分。

接下来参考图27描述与发射机装置HTRX和接收机装置FTRX进行通信的情况下的发射路径。当发射机装置HTRX产生电场后，电力线沿人体HB扩散并且到达通信单元CP的接收机主电极ERB。到达接收机主电极ERB的电力线进入接收机装置FTRX，并且通过与连接到接收机主电极ERB的EOa一起使用的电极EOBa到达电光晶体EOa。房间RM的天花板上安装的接收机返回电极ERG收集通过与EOa一起使用的电极EOGa到达接收机主电极ERB的电力线。到达接收机返回电极ERG的电力线通过空气返回发射机装置HTRX的发射机返回电极。因为接收机返回电极ERG安装在人体HB接触不到的天花板上，所以不用担心人体HB会接触到接收机返回电极ERG造成信号的传输路径短路。

[5-2.第二实施例的操作]

在本发明的第二实施例中，描述在发射机装置HTRX向连接到因特网INET的通信装置发射数据的情况下的操作。

首先，在发射机装置HTRX中，发射机装置HTRX发送的数据从微型计算机MC1输出到调制器EC1。当从微型计算机MC1输出的信号被输入到调制器设备EC1后，调制器设备EC1根据信号调制载波。载波具有表示人体具有良好导电性的十几kHz以上的频率。当发射机装置HTRX放大调制器EC1的发射机放大器中的调制信号后，发射机装置HTRX根据放大后的信号产生发射机主电极ESB和发射机返回电极ESG之间的电压差。这样，就可以向人体HB提供电场。

在接收机装置FTRX中，通过人体HB中产生的电场，接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG之间出现电压差。接着，电光晶体EOa的折射率根据该电压差改变。光检测器DTa检测到电光晶体EOa上的折射率变化，并被转换成电信号。折射率随电场的变化而改变，并且该电信号是基于发射电场的发射机装置HTRX调制的信号。转换后的电信号从光检测器DTa输出然后输入给解调器DCa。

在解调器DCa中，解调从光检测器DTa输出的信号。这样，就获得了从发射机装置HTRX的微型计算机MC1输出的信号。解调器DCa解调的信号从解调器DCa输出，然后被输入到接收机装置FTRX的微型计算机MC2。输入到微型计算机MC2的信号被输出到接口IF。在从接口IF输出信号后，输入到接口IF的信号通过网关GW被发送到与因特网INET连接的通信装置。

如上所述，根据本发明的第二实施例，接收机返回电极ERG安装在天花板上。因此，不存在人体HB接触到接收机返回电极ERG的可能性，从而防止了通信的中断。另外，因为提供了接收机返回电极ERG和发射机返回电极ESG，所以可以进行稳定的通信。另外，当房间RM按如上所述安装了电极后，发射机装置HTRX和接收机装置FTRX可以在房间内进行通信。

[6.第三实施例]

接下来描述本发明的第三实施例。图31显示了通信单元TCP外观的透视图。根据本发明第三实施例的通信系统与第二优选实施例的不同之处在于用图31说明的平铺地毯式通信单元TCP代替根据第二实施例的通信系统中安装在房间RM地面上的通信单元CP。对于根据第三实施例的通信系统，因为除了通信单元TCP外，系统中的其它元件与第一个实施例中的类似，所以这里省略了对配置的说明。

[6-1.第三实施例的配置]

参见图31和图32说明通信单元TCP的配置。图32说明了通信单元TCP的横截面。如图32所示，通信单元TCP具有绝缘层INS，包含在绝缘层INS中的接收机装置FTRX，接收机主电极ERB、地毯CA、和接收机返回电极ERG。

接收机装置FTRX的地线GND和与EOa一起使用的电极EOGa连接到接收机返回电极ERG，并且如图31和图32所示安装在绝缘层INS的四周。接收机主电极ERB形成在绝缘层INS的上表面上，并且接收机主电极ERB的上面覆盖有地毯CA。接收机电极ERB被连接到与接收机装置FTRX的EOa 一起使用的电极EOBa。另外，与第二实施例的通信单元CP类似，接收机装置FTRX连接到与因特网INET相连的网关GW。

如图33所示，通信单元TCP象平铺地毯一样铺在房间RM的地面上。图34是如图33所示布置的通信单元TCP的横截面图。如图34所示，绝缘层GIS位于两个通信单元TCP之间的间隔中，即，在通信单元TCP铺成平铺地毯的情况下，接收机返回电极ERG的上部以上的空间。

当发射机装置HTRX产生电场时，电力线沿人体HB扩散，并且集中到通信单元TCP的接收机返回电极ERB。集中到接收机主电极ERB的电力线被拉入接收机装置FTRX。电力线穿过与接收机主电极ERB连接的EOa中使用的电极EOBa，然后被拉向电光晶体EOa。被拉向电光晶体EOa的电力线通过EOa中使用的电极EOGa被拉向通信单元TCP中安装的接收机返回电极ERG。被拉向接收机返回电极ERG的电力线通过空气返回发射机装置HTRX的发射机返回电极。由于接收机返回电极ERG位于绝缘层GIS的下面，人体HB无法接触到该位置，因此人体HB和接收机返回电极ERG之间不存在传输信号路径发生短路的可能性。

此外，在相邻通信单元TCP之间缝隙宽度窄到接收机返回电极ERG接触不到人体HB的程度的情况下，由于人体HB不会接触接收机返回电极ERG，所以通信系统也可以不用绝缘层GIS。然而，通信系统最好具备绝缘层GIS，因为有可能发生当象导体碎片这样的外来物体进入缝隙时产生通信困难的问题。

[6-2.第三实施例的操作]

接下来描述本发明第三实施例中在发射机装置HTRX向连接到因特网INET的通信装置发送数据的情况下的操作。此外，由于到发射机装置HTRX产生电场为止的这些操作都与第二实施例中的类似，因此这里省略对这部分操作的说明。

当发射机装置HTRX在人体HB上产生电场后，接收机装置FTRX的接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG之间出现电压差。接收机装置FTRX利用光检测器DTa从电压差获得发射机装置HTRX为了发送数据而使用的调制信号。当接收机装置FTRX利用解调器DCa解调所获得的调制信号后，它就获得发射机装置HTRX发送的数据。所获得的数据被输入到接收机装置FTRX的微型计算机MC2。输入到微型计算机MC2的信号被输出到接口IF。在从接口IF输出信号后，输入到接口IF的信号通过网关GW被发送到与因特网INET连接的通信装置。

如上所述，根据本发明的第三实施例，由于接收机返回电极ERG位于绝缘层GIS的下面，所以不存在人体HB接触到建立返回路径的接收机返回电极ERG的可能性。因此，防止了通信的中断。另外，根据本发明的第三实施例，因为没有必要象第二实施例那样在天花板上安装接收机返回电极，所以和第二实施例相比，房间的配置更简单，并且丝毫不影响房间的美观。另外，在通信单元TCP象平铺地毯一样铺设时，绝缘层GIS防止了缝隙中聚积灰尘，还弥补了表面的不平。

[7.第四实施例]

接下来，解释本发明的第四实施例。图35是显示通信单元TMA外观的透视图。根据本发明第四实施例的通信系统与第三实施例的区别在于它用图35说明的通信单元TMA代替了根据第三实施例的通信系统中安装在房间RM地面上的通信单元TCP。该通信单元的形状象榻榻米，一种在日式房间中出现的席子。通过将通信单元做成榻榻米的形状，不会影响房间的美观。当然，通信单元也可以采用其它形式和设计。在根据本发明第四实施例的通信系统中，因为除了通信单元TMA之外，其它配置元件与第二实施例中的类似，所以省略对这些元件的说明。

[7-1.第四实施例的配置]

参考图35和图36描述通信单元TMA的配置。图36显示了通信单元TMA的横截面。如图36所示，通信单元TMA具有绝缘层INS、包含在绝缘层INS中的接收机装置FTRX、接收机主电极ERB、垫子饰面T、接收机返回电极ERG、和沿纵向在通信单元TMA侧面的包边HR。另外，通信单元TMA还有在被包边HR、接收机返回电极ERG和绝缘层INS包围的空间中的绝缘层GIS。

接收机返回电极ERG连接到接收机装置FTRX的地线GND和与EOa一起使用的电极EOGa。接收机返回电极ERG如图35和图36所示沿着绝缘层INS纵向形成。接收机主电极ERB形成在绝缘层INS上，接收机主电极ERB的上表面覆盖垫子饰面T。接收机电极ERB连接到与接收机装置FTRX的EOa一起使用的电极EOBa。另外，与第二实施例中的通信单元CP类似，接收机装置FTRX连接到与因特网INET相连的网关GW。与普通的榻榻米类似，通信单元TMA象榻榻米一样铺设在房间地面上。

当接收机装置HTRX产生电场时，电力线沿人体HB扩散，并且被集中到通信单元TMA的接收机主电极ERB。集中到接收机主电极ERB中的电力线被拉入接收机装置FTRX，并且通过与连接到接收机主电极ERB的EOa一起使用的电极EOBa被集中到电光晶体EOa。被集中到电光晶体EOa的电力线通过与EOa一起使用的电极EOGa被集中到通信单元TMA上安装的接收机返回电极ERG。接收机返回电极ERG中集中的电力线通过空气返回发射机装置HTRX的发射机返回电极。由于接收机返回电极ERG位于人体HB不会接触到的包边HR和绝缘体GI层的位置，因此不会发生由于接收机返回电极ERG接触到人体HB而发生信号的传输路径短路的可能性。

[7-2.第四实施例的操作]

接下来描述在本发明的第四实施例中，在向连接到因特网INET的通信装置发送数据时发射机装置HTRX的操作。此外，由于到发射机装置HTRX产生电场为止的操作都与第二实施例中的类似，因此说明省略。

当发射机装置HTRX在人体HB产生电场时，接收机装置FTRX的接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG之间出现电压差。接收机装置FTRX利用光检测器DTa从该电压差获得发射机装置HTRX用来发送数据的调制信号。当接收机装置FTRX利用解调器DCa解调所获得的调制信号时，就获得了发射机装置HTRX发送的数据。所获得的数据被输入到接收机装置FTRX的微型计算机MC2。当输入到微型计算机MC2的信号被输出到接口IF。在它从接口IF输出后，输入到接口IF的信号通过网关GW被发送到连接因特网INET的通信装置。

如上所说明的，根据本发明第四实施例，接收机返回电极ERG位于包边HR和绝缘层GIS的下面。因此，不存储人体HB与建立返回的接收机返回电极ERG接触的可能性，从而防止了通信中断。另外，对于本发明的第四实施例，如同第二实施例中，由于不必在天花板上安装接收机返回电极ERG，因此与第二实施例相比，房间的配置简单了。另外，由于接收机返回电极ERG的位置不象在第二实施例中所示的那么碍眼，因此不会影响房间美观。另外，如果绝缘层INS采用普通榻榻米形状，即将接收机返回电极固定在沿榻榻米纵向安装的包边的一部分，那么在保持榻榻米外观的同时也能进行满意的通信。

[8.第五实施例]

接下来，描述本发明的第五实施例。图37示出了根据第五实施例的通信系统的配置。根据本发明第五实施例的通信系统与第二实施例的区别在于用构造房间的钢架SK代替了根据第二实施例的通信系统的接收机返回电极ERG。作为返回电极的钢架SK连接到接收机FTRX的地线GND和电极EOGa。对于根据第五实施例的通信系统，由于除了钢架SK外，其它配置与第二实施例类似，因此省略说明。

当发射机装置HTRX产生电场时，电力线沿人体HB扩散，并且到达通信单元CP的接收机主电极ERB。到达接收机主电极ERB的电力线被集中到接收机装置FTRX，并且通过与连接到接收机主电极ERB的EOa一起使用的电极EOBa被集中到电光晶体EOa。被集中到电光晶体EOa的电力线通过与EOa一起使用的电极EOGa被集中到连接接收机装置FTRX的钢架SK。钢架SK收集的电力线通过空气返回发射机HTRX的发射机返回电极ESG。由于钢架SK安装在人体HB无法碰到的墙壁内，因此不存储由于作为返回电极的钢架SK碰到人体HB而发生信号的传输路径短路的可能性。

接下来，对于本发明的第五实施例，说明当发射机装置HTRX向连接到因特网INET的通信装置发送数据时的操作。此外，由于到发射机装置HTRX产生电场为止的操作都与第二实施例中的类似，因此省略说明。

当发射机装置HTRX在人体HB提供电场时，接收机装置FTRX的接收机主电极ERB和钢架SK之间出现电压差。

接收机装置FTRX利用光检测器DTa从该电压差获得发射机装置HTRX为了发送数据而使用的调制后的信号。当接收机装置FTRX利用解调器DCa解调所获得的调制信号时，接收机装置FTRX就获得了发射机装置HTRX发送的数据。所获得的数据被输入到接收机装置FTRX的微型计算机MC2。输入到微型计算机MC2的信号被输出到接口IF。信号从接口IF输出后，输入到接口IF的信号通过网关GW被发送到连接因特网INET的通信装置。

如上所说明的，根据本发明第五实施例，建筑物墙壁内的钢架可以起到返回电极的作用。因此，不存在人体HB与建立返回路径的钢架SK相接触的问题，从而防止了通信中断。另外，如同第二个实施例中，由于不必在室内安装接收机返回电极ERG，因此与第二实施例相比，房间的配置简单了，并且不影响房间的美观。

[9.第六实施例]

接下来说明本发明的第六实施例。图38说明了根据本发明第六实施例的通信系统的配置。如图38所示，在本发明的第六实施例中，第二实施例中的通信系统被布置在建筑物的几层上。此外，在图38中，没有显示网关GW和因特网INET。

[9-1.第六实施例的配置]

建筑物BL具有至少三层结构，并且几层上的房间都安装了通信单元CPn和接收机返回电极ERGn(这里，n表示楼层)。每层安装的通信单元CPn中包含的接收机装置FTRXn都连接到网关(这里，n表示楼层)。与第二实施例类似，网关GW连接到与图中未示出的通信装置相连的因特网INET。

另外，每个通信单元CPn中包含的接收机装置FTRXn的地线GND连接到房间RMn的天花板上安装的接收机返回电极ERGn。每层的人都有各自的发射机装置HTRXn(这里，n表示楼层)。

当发射机装置HTRXn产生电场时，电力线沿人体HBn扩散，并且被收集到通信单元CP的每个接收机主电极ERBn中(n表示楼层)。收集到接收机主电极ERBn的电力线被收集到接收机装置FTRX，并且通过与连接到接收机主电极ERBn的EOa一起使用的电极EOBa被收集到电光晶体EOa。被收集到电光晶体EOa的电力线通过EOa使用的电极EOGa被收集到连接通信单元CPn的接收机返回电极ERGn。接收机返回电极ERGn收集的电力线通过空气返回发射机HTRX的发射机返回电极ESG。由于接收机返回电极ERGn安装在人体HB无法碰到的天花板上，因此不存在作为返回电极的接收机返回电极ERGn与人体HB接触而使信号的传输路径短路的可能性。

[9-2.第六实施例的操作示例]

接下来，以建筑物BL的二层为例，描述在第六实施例中，当发射机装置HTRX向与因特网INET连接的通信装置发送数据的情况下的操作。

首先，在属于二层用户的发射机装置HTRX2中，发射机装置HTRX2发送的数据从微型计算机MC1输出到调制器设备EC1。当从微型计算机MC1输出的信号被输入到调制器设备EC1时，调制器设备EC1根据信号来调制该载波。该载波具有显示人体具有良好导电性的十几kHz以上的频率。在发射机装置HTRX2在调制器EC1的发射机放大器中放大调制信号时，发射机装置HTRX2根据放大的信号产生发射机主电极ESB和发射机返回电极ESG之间的电压差。发射机装置HTRX2向人体HB2提供电场。

在接收机装置FTRX2，响应人体HB2产生的电场在接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG2之间出现电压差。然后，电光晶体EOa的折射率响应该电压差而改变。光检测器Dta可以测量电光晶体EOa的折射率变化。折射率的变化被转化成电信号。折射率根据电场的变化而改变。电信号根据发射电场的发射机装置HTRX2中调制的信号而变化。从光检测器DTa输出的转换后电信号又被输入到解调器DCa。

解调器DCa解调从光检测器DTa输出的信号。从而获得从发射机装置HTRX2的微型计算机MC1输出的信号。解调器装置DCa输出由调制器DCa调制的信号，并且将它输入到接收机装置FTRX的微型计算机MC2。输入到微型计算机MC2的信号被输出到接口IF。在信号从接口IF输出后，输入到接口IF的信号通过网关GW被发送到连接因特网INET的通信装置。

如上所述，根据本发明第六实施例，属于每层用户的所述发射机装置HTRXn利用通信单元CPn和接收机返回电极ERGn进行通信。因此，每层上配备的通信系统可以独立操作。

[10.修改]

(修改1)

在上面的实施例中，接收机装置FTRX的接收机返回电极ERG安装在天花板上，但是安装位置不限于天花板。例如，如图39所示，安装位置可以是人体不易接触到的地方，象墙壁表面(接收机返回电极MG)的“mawaridzuke”部分(墙壁上部的水平部分)，墙壁表面(接收机返回电极NG)的“nageshi”部分(两根柱子之间的墙壁上部的水平部分)，以及墙壁表面(接收机返回电极KG)的“habaki”部分(墙壁下部的水平部分)等，这些部分都可以。

(修改2)

在上面的实施例中，地毯或榻榻米等铺设在接收机主电极ERB的上面，但是铺设在接收机主电极ERB上面的东西不限于这些东西。毯子、人造草坪、橡胶垫等也可以铺设在接收机主电极ERB上面。

(修改3)

佩带在人体上的发射机装置也可以佩带在消费类电子设备、植物和动物身上。另外，对于本发明，通信系统也可以不是象人体HB一样的电介体。图40显示了具有发射机装置HTRX功能的电子设备APPTRX的示例。电子设备APPTRX是诸如电视或收音机、个人电脑之类的电子设备。电子设备APPTRX与发射机装置HTRX类似，具有微型计算机和调制器。调制器连接到发射机主电极AB。另外，电子设备APPTRX的地线GND连接到接收机返回电极AG。发射机主电极AB和接收机返回电极AG的表面都覆盖了绝缘层。

在电子设备APPTRX中，通过将电子设备APPTRX放在通信单元CP的上面使电子设备APPTRX的发射机主电极AB面向通信单元CP的接收机主电极ERB。这样可以利用电场进行通信。因此，电子设备APPTRX可以通过网关GW与连接到因特网INET的通信装置进行通信。

此外，在如上所述执行电子设备APPTRX和通信单元CP中的通信装置FTRX之间的通信的情况下，不需要将为了产生电场而使用的载波的频率限制在表示人体良好导电性的十几kHz以上。这是因为它们不用人体作为传导路径。换句话说，也可以使用低于上述范围的频率的载波。

(修改4)

对于第六实施例，当通信单元CPn的绝缘层INS很薄时，存在着电极ERBn和安装接收机返回电极ERGn的建筑物下一层天花板上安装的接收机返回电极ERG(n-1)之间可能会耦合的可能性。为了避免这种情况，一个办法是当在每层天花板上安装的接收机返回电极ERGn和天花板之间插入绝缘层时，加厚每个通信单元CPn的绝缘层INS。根据这种修改，可以降低在接收机主电极ERBn和接收机返回电极ERG(n-1)之间出现耦合的可能性。

(修改5)

在本发明的第六实施例中，每层都安装接收机返回电极ERGn。然而，如图41所示，建筑物BL构造中的钢架SK可以替代接收机返回电极ERG。根据这个修改，由于不需要在每个房间内都有返回电极，因此可以很容易地安装通信系统。

(修改6)

另外，如果发射机装置HTRX和接收机装置FTRX采用多种负载频率，那么可以增加能够与一个通信单元CP通信的发射机装置HTRX的数量。

(修改7)

另外，对于上述实施例，假设发射机装置HTRX的发射机主电极ESB与人体HB接触，但是之间也可以有衣服或一段距离。

(修改8)

也可以在一个机壳中包括发射机和接收机的功能。功能集成的设备可以佩带在人体HB或包含在通信单元CP中。发射机装置可以有一个具有发射机主电极和接收机主电极的主电极。发射机装置还可以有一个具有发射机返回电极和接收机返回电极的返回电极。当然，发射机装置可以有独立的发射机主电极和接收机主电极，或独立的发射机返回电极和接收机返回电极。根据这个修改，可以在人体HB佩带的通信装置和通信单元CP中包含的通信装置之间进行双向通信。另外，在通信装置具有发射机和接收机装置功能并且通信装置被包含在通信单元CP、通信单元TCP、和通信单元TMA的修改中，通信装置可以具有路由器的功能。另外，发射机装置可以安装在通信单元中，而人体可以佩带接收机装置。在这种情况下，发射机装置的发射机主电极形成在通信单元的上表面，而发射机装置的发射机返回电极形成在诸如天花板之类的人体接触不到的地方。

在通信装置具有发射机和接收机装置的功能并且通信装置被包含在通信单元CP中时，如图42所示，可以在天花板上安装接收机返回电极ESG，并且接收机返回电极在房间的“nageshi”部分(两根柱子之间墙壁上的水平部分)。当然，除了上述位置，发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG也可以布置在“mawaridzuke”(墙壁上部的水平部分)，或“habaki”的位置(墙壁下部的水平部分)。另外，也可以将发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG安装在同一房间的同一部分。

另外，如图43所示，发射机返回电极ESG可以形成在通信单元CP的侧面，而接收机返回电极ERG可以安装在天花板。在这种情况下，可以将接收机返回电极安装在“mawaridzuke”、“nageshi”和“habaki”的位置。另外，在这种情况下，构造房间RM的钢架SK可以代替接收机返回电极。

另外，在构造房间的钢架作为电极的情况下，钢架可以具有通信单元CP中包含的收发信机的发射机返回电极的功能。作为替换，钢架可以具有发射机返回电极和接收机返回电极的功能。

如图44所示，在收发信机被包含在通信单元CP中的情况下，发射机返回电极可以形成在绝缘层INS的一个侧面上，而接收机返回电极可以形成在与形成发射机返回电极的侧面正交的侧面上。另外，如图45所示，可以将发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG布置在绝缘层INS周围。

(修改9)

在上述实施例中，为了能够进行更稳定的通信，通信装置HTRX的发射机返回电极ESG接地。另外，安装在天花板和墙壁上的接收机返回电极ERG也接地。在这种方法中，为了能进行稳定的通信，最好向发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG提供稳定的电压。因此，发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG都可以连接到象机壳CS1、CS2、电源正、负极这样能提供同样稳定电压的的低阻抗信号源。此外，即使在没有向发射机返回电极ESG和接收机返回电极ERG提供同样稳定的电压的情况下，也可以进行通信。另外，如果发射机装置HTRX产生的电场足够稳定，那么发射机返回电极ESG不需要连接到任何地方。

(修改10)

在上述第四实施例中，电极FG形成在沿通信单元TMA纵向的两侧，然而接收机返回电极ERG只可以形成在一侧。

(修改11)

对于上述实施例，通信单元CP、通信单元TCP和通信单元TMA采用矩形，但是它们的形状不限于矩形。它们可以是圆形或椭圆形，或其它各种非矩形的形状。

(修改12)

在上述实施例中，各种通信单元和接收机返回电极ERG都安装在建筑物的房间内，然而，各种通信单元和返回电极不限于只安装在房间内。各种通信单元和返回电极都可以安装在汽车、轮船或飞行器等结构中。

(修改13)

在上述实施例中，绝缘层覆盖与人体HB接触的接收机返回电极ERB的表面，绝缘层也可以覆盖整个电极。另外，由于即使没有绝缘层通信系统的操作也不会改变，因此电极可以不覆盖绝缘层。然而，由于发射机主电极ESB和接收机主电极ERB是由导电材料制造的，因此它们通常含有金属离子。人体皮肤对接触含有金属离子的材料有可能过敏。为了解决这个问题，本发明的发射机主电极HSB和接收机主电极ERB的表面覆盖绝缘层。另外，在发射机主电极HSB和接收机主电极ERB的表面覆盖绝缘层还可以防止象由于人体HB与发射机装置HTRX和接收机装置FTRX隔离而发生电击这样的罕见事件。

(修改14)

与EOa一起使用的电极EOBa和与EOa一起使用的电极EOGa最好与底座或电光晶体EOa的上表面的大小相同或比它们小，然而它们也不限于这些尺寸。当然，电光晶体EOa的形状也不限于柱状。另外，与EOa一起使用的电极EOBa和与EOa一起使用的电极EOGa不一定只接触电光晶体EOa，还在它们之间插入电光晶体EOa。另外，与EOa一起使用的电极EOBa不必连接到接收机主电极ERB，与EOa一起使用的电极EOGa不必连接到接收机返回电极ERG。换句话说，如果设置与EOa一起使用的电极EOBa和接收机主电极ERB，以及与EOa一起使用的电极EOGa和接收机返回电极ERG分别毗连，那么即使不连接，也可以让它们实现大约相同的功能。

(修改15)

在上述实施例中，发射机装置和接收机装置都有电极和返回电极，但是设备也可以没有返回电极。例如，在图11中所示的配置中，接地的机壳CS1可以代替接收机返回电极ERG。此外，接收机装置FTRX的接收机返回电极ERG可以去掉，而与EOa一起使用的电极EOGa可以接地。通信装置可以具有通信装置HTRX和FTRX的功能。

(修改16)

在上述实施例中，通信装置HTRX的接收机主电极ESB和接收机返回电极ESG的布局可以互相变化。另外，通信装置FTRX的接收机主电极ERB和接收机返回电极ERG的布局也可以互相变化。换句话说，主电极可以安装在天花板上，而返回电极可以形成在通信单元CP的表面。在这种情况下，当测量到的电压差的极性反相时，可以采用诸如FM之类与极性无关的解调器系统。作为替换，通信系统HTRX和通信系统FTRX可以有极性反相电路。

(修改17)

对于上述实施例，机壳CS1和CS2的表面可以覆盖绝缘层。

[F.第七实施例]

接下来，利用上面实施例中描述的通信系统说明对电子设备进行充电的方法。

根据本发明的平铺地毯CPEn是整体地板并且铺在地板上。另外，平铺地毯CPEn包含具有利用上述实施例说明的发射机装置和接收机装置功能的通信装置FTRX。如图46所示，主电极FB形成在平铺地毯CPEn的表面上。主电极FB的表面覆盖一层绝缘层。另外，平铺地毯CPEn中包含的通信装置FTRX连接到房间墙壁上安装的返回电极WG。另一方面，电极设备APP是，例如象电视或个人电脑这样的电子信息设备。电子设备APP在底面上有主电极APPB，和在上表面上有返回电极APPG。主电极APPB和返回电极APPG的表面也都覆盖一层绝缘层。

如图47所示，平铺地毯CPEn具有通信控制器装置CCUX、通信装置FTRX、振荡器POSC、和分区开关FPSW。另外，电子设备APP具有控制所述电子设备APP的每个部分、通信装置APPTRX、分区开关APSW、整流电路BRG和可充电池BAT的控制单元APPCPU。

在通信控制装置CCUX接收到从电子设备APP发送的指示将转换开关切换到充电模式的命令后，平铺地毯CPEn中包含的通信控制装置CCUX转换到充电模式。在充电模式时，通信控制装置CCUXn首先向分区开关FPSW发送开关转换信号，然后将两个分区开关FPSW都连接到P。在电子装置APP中，在控制单元APPCPU的控制下，两个分区开关APSW都连接到P。此外，平铺地毯CPEn可以在它的上表面有一个用来操作分区开关FPSW转换的操作按钮。另外，分区开关FPSW可以通过用户操作该操作按钮从P切换到D。

然后，通信控制器单元CCUXn可以利用振荡器POSC产生用来为电子设备APP充电的交流电压。在这种方式中，通过主电极FB或返回电极WG在电子装置APP的主电极APPB和返回电极APPG之间感应交流电压。整流器电路BRG对交流电压整流，并获得直流电压。电子装置APP从整流电路BRG获得直流电压然后给电池充电。在通信模式中，平铺地毯CPEn的分区开关FPSW和电子装置APP的分区开关APSW都连接到D。因此，可以利用通信装置FTRX和通信装置APPTRX之间的电场进行通信。

此外，通过同步电子设备APP的分区开关APSW重复将分区开关FPSW从P切换到D的操作，可以执行充电模式和通信模式的分时。图48说明了上述情况下分区开关FPSW和APSW的切换操作。在图48中，“D”表示操作模式是所有分区开关FPSW和APSW都连接到D时的通信模式。类似地，“P”表示操作模式是所有分区开关FPSW和APSW都连接到P时的通信模式。在图48中，横轴表示时间，而纵轴表示场强。

另外，如图49所示，可以利用与通信中采用的载波频带D不同的充电采用的交流电频带P同时进行充电模式和通信模式。在图49中，横轴表示频带，纵轴表示场强。然而，在这种情况下，需要提供在主电极FB和返回电极之间施加多路交流电压的电路。多路交流电压是通过多路复用从振荡器POSC提供的用于充电的交流电压(频带P)和用于从通信装置FTRX提供的通信的交流电压(频带D)而获得的交流电压。此外，需要提供将用于通信的交流电分量和用于充电模式的交流电分量与主电极APPB和返回电极APPG之间感应的交流电隔离的电路。电路向通信装置APPTRX 输出用于通信的交流电的分量，向整流器电路BRG输出用于充电的交流电分量。

另外，在这种情况下，最好能提供从主电极APPB和返回电极APPG之间感应的交流电中检测是否有用于通信或充电的载频分量的电路。根据这种配置，电子设备APP可以确定放置所述电子设备的位置是在能够充电的平铺地毯CPEn的上面，还是在能够通信的平铺地毯CPEn的上面。

此外，为了给电子设备APP充电，初级线圈可以代替返回电极WG和主电极FB，而次级线圈可以代替主电极APPB和返回电极APPG。利用这种配置，通过互感可以在次级线圈中感应交流电。这种情况下，初级线圈安装在接近电子设备APP内部的下表面，而次级线圈安装在接近平铺地毯CPEn内部的上表面。另外，为了使初级线圈和次级线圈的相对位置合适，最好画一条线或标记表示平铺地毯应该放置的位置。

[第七实施例的修改]

<修改1>

对于第七实施例，通信控制装置CCUXn、平铺地毯CPEn中的通信装置FTRX、和电子装置APP可以如上所述执行操作。通信控制装置CCUXn控制通信装置FTRX在规定间隔发送通知出现所述通信控制装置CCUXn的通知信号。电子装置APP根据主电极APPB和返回电极APPG之间的电压差的测量结果来解调从通信装置FTRX发送的数据。在电子装置APP连续接收到通知超过预定时长的情况下，电子装置APP在显示屏幕上显示指示电子装置APP在通信服务区的消息或标记。

另外，在能够对电子装置APP进行充电的平铺地毯CPEn中，通信控制装置CCUXn控制通信装置FTRX周期性地发送通知能利用所述平铺地毯CPEn进行充电的充电通知信息，通知信息被添加到通知信号中。在电子装置APP连续接收到通知信号超过预定时长的情况下，电子装置APP在显示屏幕上显示指示电子装置APP在可充电的平铺地毯上的消息或标记。

图50和图51显示了根据本修改在电子装置APP上显示的图像的示例。在电子装置APP在可充电的平铺地毯CPEn上的情况下，如图50所示，电子装置APP在显示图像DP中显示指示可以充电的充电标记MK1、用波浪数表示电场接收水平强度的场强标记MK2、和表示在通信服务区内的区域通知标记MK3。

另外，在电子装置APP在通信区以外的情况下，如图51所示，不显示充电标记MK1和场强标记MK2，而只在显示图像DP中显示指示电子装置APP在通信区外的区域通知标记MK3。

当然，电子装置APP可以通过可听消息等来代替充电标记MK1、场强MK2和区域通知标记MK3来通知信息。另外，本修改可以应用于人体HB佩带的通信装置HTRX。

[10.第八实施例]

在上面的描述中，描述了在电极面向人体和电极面向空间，例如，当接收机返回电极ERG面向人体，而接收机主电极ERB面向空间时系统可以进行通信的情况。在这种情况下，需要提供极性反相装置。

下面描述具有极性反相设备的电场通信装置。

图52显示了具有极性反相电路的电场通信装置TXa配置的方框图。TXa是发射机装置，而RXa是接收机装置。TXb和RXa在机壳外部有一套电极。电极TXB和RXB面向人体形成，而电极TXG和RXG朝外面向环境空间形成。

Txa应用电极TXB和TXG之间调制的电压，然后利用发射模块TBK发射信号。RXa测量电极RXB和RXG之间产生的电场，然后利用检测模块RBK解调信号。

在TXB和RXB二者面向人体(或空间)的情况下，正确地执行解调。然而，在TXB和RXB之一面向人体(或空间)的情况下，由RXa测量的信号极性与发射信号的极性相反。

图53显示了当极性没有反相时，和当信号的极性反相时从检测模块RBK输出的信号。对于本发明，在图53中，因为系统采用10Base-2制式，给出以在10Base-2帧前面发射的前置码作为示例。对于10Base-2以太网帧，重复发送“10”31次，之后，发送“11”作为前面帧的前置码。在“11” 之后，跟着以太网帧的主体。图53的上半部分显示了当该前置码部分的极性正确时的情况，而图53的下半部分显示了当前置码部分的极性反相时的情况。此外，10Base-2相对地采用了曼彻斯特(Eanchester)编码，但是为了简单起见，在图53的示例中，代码“1”对应负电压，而代码“0”对应正电压。

从检测模块RBK输出的信号输入到RXa的解调器DCb。RXa的解调器DCb具有用来检测信号前置码的检测部分，并且执行图54所示的操作。

首先，解调器DCb执行前置码部分的检测。通过检测连续发送“10”或“01”的次数来执行前同步码部分的检测。当检测到连续发送“10”或“01”比特码型的次数时，假设检测到的信号对应该前置码。然后，解调器DCb等待前置码的最后部分“11”或“00”。

如果在等待功能后检测到“11”的比特码型，前置码的极性则是正确的。因此，解调器DCb不改变下一个以太网帧的极性而进行解调。

如果检测到“00”的比特码型，极性则反相。因此，解调器DCb以其反相的极性解调下一个以太网帧。在这种情况下，解调器DCb在接收到一个以太网帧的主体后将极性反相，但是它也可以从以太网帧的开始执行逐位的极性反相。在既没有检测到“11”也没有检测到“00”的情况下，放弃“10”或“01”的比特码型并且结束操作。

利用上述方法，即使在解调器DCb没有接收到前置码部分的全部31个“10”比特码型的情况下，解调器DCb能够检测到前置码的分隔符和以太网帧的分隔符以及极性的反相。

此外，在任何一个帧的分析结束时都重置极性的反相或非反相状态。这样，可以兼容各种不同收发信机的极性状态。

当前置码检测部分检测到前置码是以“0101”而不是“1010”开始后，可以假设极性反相的可能性很高。在这种情况下，解调器DCb可以利用极性反相器电路RV反相后面比特的极性。由于不需要等待前置码的最终的比特码型，这提供了加速操作的优点。

图55是具有另一种极性反相电路的电场通信装置RXb的方框图。图56显示了电场通信装置RXb中执行的操作的流程图。在电场通信装置RXb 中，解调器DCc具有存储器MM和反相电路RV。首先，电场通信装置RXb通过清除存储器MM准备接收以太网帧。然后，解调器DCc按规定间隔重复确定输入信号是否包括以太网帧的首部。在检测到首部的情况下，解调器DCc在存储器MM中存储由检测模块RBK输入的帧并解调该帧。在正确地完成了解调的情况下，解调器DCc输出解调结果。删除存储在存储器MM中的数据。操作进行到对下一帧的分析。

在解调期间出现差错的情况下，解调器DCc对存储器MM中存储的数据的极性反相并读取该数据。解调器DCc解调极性被反相的数据。当正确地完成解调时，解调器DCc输出解调结果。删除存储器MM中存储的数据。操作进行到对下一帧的分析。

在上面的两种分析中都出现误差的情况下，则删除存储器MM中存储的数据。然后，操作进行到对下一帧的分析。

此外，在反相的或未反相的极性的状况下，每次重置对每帧的分析。这样，可以对应根据安装条件不同的几种收发信机的极性。

图57是具有另一种极性反相装置的电场通信装置RXc的方框图。电场通信装置RXc有两个解调器(DCd和DCe)。解调器平行排列。反相电路RV使DT2的输入端信号的极性反相。

两个解调器分别分析输入帧。在帧分析成功的情况下，它们输出分析结果。耦合的解调器设备DTT多路复用两个解调器的输出。输出复用后的信号。

在输入正确帧的情况下，只有DCd输出结果。在输入了反相帧的情况下，则只有DCe输出结果。这样，只有DCd或Dce中的一个输出结果。在错误帧的情况下，DCd和DCe都不输出结果。这样，可以对应根据安装条件而不同的几种收发信机的极性情况。

[11.第九实施例]

接下来描述本发明的第九实施例。图58是说明通信单元TCPa外观的透视图。根据本发明第九实施例的通信单元与第三实施例的通信单元的区别在于，接收机主电极ERB构造成模块而不是单独一个电路板，并且如图 58所示，接收机返回电极ERG集成在通信单元的四个面上。由于根据第九实施例的通信单元的其余配置和方法与第三实施例的类似，因此省略说明。此外，最佳的网格宽度和网格间距会根据接触表面(人体、或其它设备)的物体而有所不同，但最好是一厘米(网格宽度)，和几厘米(网格间距)。

在这种情况下，图59显示了通信单元的电场和电介体上安装的发射机装置的耦合状态。与上述实施例类似，网格部分的接收机主电极ERB利用发射机装置的主电极ESB与作为信号路径的人体耦合。接收机返回电极ERG通过接收机主电极的网格间距与发射机装置的返回电极ESG耦合。由于电极具有网格形状，与非网格形状的电极相比，返回电极的耦合相对容易。当增加通信单元的尺寸时，耦合工作特别容易。

此外，通信单元的接收机主电极ERB的形状不限于网格。电极可以有象网状或穿孔这种在电极部分之间有间距的其它形式。

[12.第十实施例]

接下来描述本发明的第十实施例。图60示出了第十实施例。在第十实施例中，根据第三实施例的通信单元的修改后的接收机返回电极ERG和修改后的接收机主电极ERB相连。

在第十实施例中，如图60所示，通信单元TCP1的接收机主电极ERB连接到相邻通信单元TCP2的接收机返回电极ERG。通信单元TCP1的接收机返回电极ERG连接到相邻通信单元TCP2的接收机主电极ERB。通过将它们以这种方式连接，外界通信单元上部的接收机主电极ERB具有通信单元TCP1的接收机返回电极的功能。因此，可以相对容易地耦合返回信号路径。在没有实现这种连接的情况下，通信单元的接收机返回电极ERG竖着藏在地板下面，这会发生返回电极耦合减弱的情况。另外，在这种相邻通信单元之间耦合的情况下，人要跨两个通信单元站着，而在电子装置跨在通信单元放置的情况下，存在着通信路径短路的可能性。这样，通信可能中断。在这种情况下，通过用某种东西将与所述通信单元进行通信的通信单元稍微分开，可以稍微减少人跨两个通信单元站着的可能性。图61显示了通信单元连接到一个与之分离的通信单元的情况。图61中所示的通信单元的接收机返回电极ERG连接到被一个通信单元分开的通信单元的接收机主电极ERB。另外，通信单元的接收机主电极ERB连接到被一个通信单元分开的通信单元的接收机返回电极ERG。

另外，通信单元可以和多个通信单元互连。特别是在网格四个方向上相互互连被一个通信单元分开的相邻通信单元时，可以通过组合通信单元来覆盖整个地板。图62的右边显示了利用通信单元组(A-D)排列的示例。在这个示例中，地板表面由四组通信单元覆盖。图62n的左边显示了通信单元之间的连接情况。通过将通信单元按这种方式连接，增加了属于一组的通信单元的数量，这样电场的耦合程度不容易减弱。

此外，可以去掉形成在墙壁表面和天花板表面的接收机返回电极。但是，如果形成它们，可以用它们作为补充电极。

Claims

1.一种电场通信系统，包括：

发射机装置，包括：

在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；

发射机返回电极；

产生电信号的信号发生器；和

根据所述电信号调制所述发射机主电极和所述发射机返回电极之间电压差的调制器；

接收机装置，包括：

接收机主电极，配备在所述接收机主电极容易接受来自所述电介体的电效应的位置；

与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；其中

所述测量部件包括：

电光晶体，它展示普克尔斯效应并且根据所述电光晶体所在的空间中的电场来调制渗透到所述电光晶体中的光；

向所述电光晶体放射光的光发射装置；和

接收渗透到所述电光晶体中的光，并且根据接收到的光来输出信号的光接收装置，

其中所述接收机返回电极放置在当所述发射机装置和所述接收机装置之间进行通信时，所述接收机返回电极和所述电介体彼此不接触的位置，以及

所述测量部件测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间的电压差，所述电压差由所述发射机装置经由所述电介体所发射的电场产生。

2.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中所述接收机返回电极连接到电源正极，电源负极，或具有低阻抗和稳定电位的部件。

3.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中所述接收机返回电极连接到机壳，所述机壳容纳所述接收机返回电极并且由导体材料制造。

4.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中所述发射机返回电极连接到电源正极，电源负极，或具有低阻抗和稳定电位的部件。

5.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中所述发射机返回电极连接到机壳，所述机壳容纳所述发射机返回电极并且由导体材料制造。

6.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中所述发射机装置和所述接收机装置被包含在一个机壳内。

7.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中所述发射机主电极和所述接收机主电极由同一个电极实现，或所述发射机返回电极和所述接收机返回电极由同一个电极实现。

8.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中：

所述接收机装置还包括：

在容易向所述电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；

发射机返回电极；和

根据要发射的数据改变提供给所述接收机装置的所述发射机主电极的电位的调制器；并且其中所述接收机装置根据所述调制器产生的电位向所述电介体提供电场；和

所述发射机装置还包括：

接收机主电极，它配备在所述发射机装置的所述接收机主电极容易接受来自所述电介体的电效应的位置；

与所述接收机装置的所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

测量在所述接收机装置的所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；和

根据所述发射机装置的所述测量部件的测量结果获得电信号，并且通过解调该电信号获得发射的数据的解调器；

其中所述发射机装置的所述接收机返回电极放置在当所述发射机装置和所述接收机装置之间进行通信时，所述发射机装置的所述接收机返回电极和所述电介体彼此不接触的位置。

9.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中：

所述接收机装置还包括目标电极，所述目标电极连接到所述接收机主电极，所述目标电极与所述接收机主电极具有相同电位；

所述接收机装置还包括返回电极，所述返回电极连接到所述接收机返回电极，所述返回电极与所述接收机返回电极具有相同电位；和

所述目标电极和所述返回电极彼此相对地位于所述电光晶体的两侧。

10.根据权利要求1所述的电场通信系统，其中：

所述发射机装置以规定的间隔改变所述发射机主电极和所述发射机返回电极之间的电压差来通知所述发射机装置的出现；

所述接收机装置根据所述测量部件的测量结果获得所述电信号；

所述接收机装置还包括通过解调电信号获得从所述发射机装置发射的数据的解调器；和

所述接收机装置包括：当所述解调器接收该通知超过预定时长时，通知所述接收机装置的一个用户所述接收机装置已经准备与所述发射机装置进行通信的通知装置。

11.一种电场通信系统，包括：

发射机装置，包括

在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极；

发射机返回电极；

产生电信号的信号发生器；和

根据所述电信号调制所述发射机主电极和所述发射机返回电极之间的电压差的调制器；以及

接收机装置，包括：

与所述发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

所述测量部件包括：

向所述电光晶体放射光的光发射装置；和

其中：

在所述通信装置中，所述发射机主电极位于靠近所述接收机主电极的位置；

所述接收机返回电极配备在所述接收机返回电极不接触所述发射机主电极和所述接收机主电极的位置；并且

所述测量部件测量所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电场，该电场由所述调制器产生，并且不通过所述电介体。

12.一种电场通信装置，包括：

接收机主电极，配备在所述接收机主电极容易接受来自电介体的电效应的位置；

与发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

测量在所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量部件；

其中所述测量部件包括：

电光晶体，它展示普克尔斯效应并且根据所述电光晶体所在空间中的电场来调制渗透到所述电光晶体中的光；

向所述电光晶体发射光的光发射装置；

接收渗透到所述电光晶体中的光，并且根据接收到的光来输出信号的光接收装置；以及

以下各项中的至少一个：电连接到所述接收机返回电极、并且位于比所述接收机返回电极更接近所述电光晶体的位置的返回电极；以及电连接到所述接收机主电极，并且位于比所述接收机主电极更接近所述电光晶体的位置的目标电极，

其中：

所述电场通信装置还包括具有上表面、底面和侧面的绝缘体；

所述测量部件配备在所述绝缘体中；

所述接收机返回电极配备在电场通信期间所述接收机返回电极不接触所述电介体的位置；和

所述接收机主电极配备在所述绝缘体的所述上表面上。

13.根据权利要求12所述的电场通信装置，其中所述接收机返回电极位于远离所述电介体并且面向所述电介体的位置。

14.根据权利要求12所述的电场通信装置，其中所述接收机主电极和所述接收机返回电极放置在使所述电光晶体位于由所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间产生的电场中的位置。

15.根据权利要求12所述的电场通信装置，其中所述接收机主电极和所述接收机返回电极彼此相对地位于至少一部分所述电光晶体的两侧。

16.根据权利要求12所述的电场通信装置，其中：

所述电连接到所述接收机返回电极、并且位于比所述接收机返回电极更接近所述电光晶体的位置的返回电极与所述电光晶体接触。

17.根据权利要求12所述的电场通信装置，其中：

所述目标电极与所述电光晶体接触。

18.根据权利要求12所述的电场通信装置，还包括根据所述测量部件的测量结果获得电信号，并且通过解调电信号获得发射数据的解调器，

其中在解调过程的开始，所述解调器检测接收的数据包的首部的极性，以及

当所述解调器检测到首部的极性与预定极性反相时，所述解调器将数据包的极性反相并解调具有反相极性的数据包。

19.根据权利要求12所述的电场通信装置，还包括根据所述测量部件的测量结果获得电信号，并且通过解调该电信号获得发射数据的解调器，

其中所述解调器包括用于存储所接收的数据包的临时存储器，以及

当所述解调器对数据包解调失败时，所述解调器将所述临时存储器中存储的信号反相，并解调具有反相极性的数据包。

20.一种电场通信装置，包括：

与发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

其中所述测量部件包括：

向所述电光晶体发射光的光发射装置；和

其中所述电场通信装置适于与发射机装置进行通信，所述发射机装置具有在容易向电介体施加电效应的位置配备的发射机主电极，和发射机返回电极，其中所述发射机装置以规定间隔发送调制后的通知信息，以通知所述发射机装置的出现，其中所述电场通信装置还包括：

解调器，根据所述测量部件所获得的所述接收机主电极与所述接收机返回电极之间产生的电状态的测量结果，解调从所述发射机装置发射的数据；

通知装置，在所述解调器接收该通知信息超过预定时长期间，通知所述电场通信装置的用户所述电场通信装置已经准备好与所述发射机装置进行通信。

21.根据权利要求20所述的电场通信装置，其中：

所述发射机装置还包括在所述发射机主电极和所述发射机返回电极之间提供交流电压来为所述电场通信装置充电的振荡器；

所述通知信息包括显示所述发射机装置能够对所述电场通信装置充电的信息；

所述电场通信装置包括将交流电压转换成直流电压的整流器，所述接收机主电极和所述接收机返回电极之间感应交流电压；

所述电场通信装置包括用所述整流器获得的直流电压进行充电的电池；

通知装置，当所述解调器接收该通知信息超过预定时长时，通知所述电场通信装置的用户所述发射机装置已经准备好对所述电场通信装置充电。

22.根据权利要求20所述的电场通信装置，其中：

所述接收机主电极位于靠近所述发射机主电极的位置；和

所述电场通信装置直接接收电场，而不通过所述电介体。

23.一种电场通信装置，包括：

与发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

其中所述测量部件包括：

向所述电光晶体发射光的光发射装置；

根据所述测量部件的测量结果接收电信号的第一解调器；

根据所述测量部件的测量结果接收其极性与电信号反相的电信号的第二解调器；和

接收从所述第一解调器和所述第二解调器输出的信号，然后输出正确解调的信号的电路。

24.一种电场通信装置，包括：

与发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

其中所述测量部件包括：

向所述电光晶体发射光的光发射装置；和

其中所述接收机主电极有一个孔。

25.一种电场通信装置，包括：

与发射机返回电极建立静电耦合的接收机返回电极；和

其中所述测量部件包括：

向所述电光晶体发射光的光发射装置；和

其中接收机主电极连接到另一个电场通信装置的接收机返回电极。