JP2007150654A - Sensor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状の信号伝達装置の表面近傍に配置することによって、当該信号伝達装置に各種の測定結果を送信することができるセンサ装置に関する。 The present invention relates to a sensor device capable of transmitting various measurement results to a signal transmission device by being arranged near the surface of a sheet-shaped signal transmission device.
従来から、複数の通信素子が埋め込まれたシート状(布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。)の通信装置に関する技術が、本願の発明者らによって提案されている。たとえば、以下の文献では、個別の配線を形成することなく、シート状の部材(以下「シート状体」という。)に埋め込まれた複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝達する通信装置が提案されている。
ここで、[特許文献1]に開示される技術においては、各通信素子は、シート状体の面に格子状、三角形状、もしくは蜂の巣状の図形の頂点に配置される。各通信素子は、当該通信素子により発生された電位の変化が近傍には強く、遠方には減衰して伝播することを利用して、周辺に配置されている他の通信素子とのみ通信する。 Here, in the technique disclosed in [Patent Document 1], each communication element is arranged at the apex of a lattice-like, triangular, or honeycomb-like figure on the surface of the sheet-like body. Each communication element communicates only with other communication elements arranged in the vicinity by utilizing the fact that the potential change generated by the communication element is strong in the vicinity and attenuated and propagated in the distance.
この局所的な通信により通信素子間で信号を順次伝達することによって、目的とする通信素子まで信号が伝達される。また、複数の通信素子は管理機能により階層に分けられ、各階層において経路データが設定されており、効率よく最終目的の通信素子まで信号を伝達することが可能となる。 By sequentially transmitting the signals between the communication elements by this local communication, the signals are transmitted to the target communication element. The plurality of communication elements are divided into hierarchies by the management function, and route data is set in each hierarchy, so that signals can be efficiently transmitted to the final target communication element.
一方で、発明者らの研究により、互いに対向するシート状体に挟まれる狭間領域に電磁場を存在させ、2つのシート状体の間の電圧を変化させて当該電磁場を変化させたり、当該電磁場の変化によってシート状体の間の電圧を変化させて、電磁場を進行させ、通信を行う技術が開発されている。 On the other hand, according to the inventors' research, there is an electromagnetic field in a narrow region sandwiched between sheet-like bodies facing each other, and the electromagnetic field is changed by changing the voltage between the two sheet-like bodies. A technology has been developed in which the voltage between the sheet-like bodies is changed by the change, the electromagnetic field is advanced, and communication is performed.
2つのシート状体の間の電圧を検知するには、通信機器を直接両者に有線接続したり、コネクタをシート状体に設け、これを通信機器に接続するのが一般的であった。 In order to detect the voltage between two sheet-like bodies, it has been common to directly connect a communication device to both of them or provide a connector on the sheet-like body and connect it to the communication device.
しかしながら、このような有線接続をできるだけ行わないようにし、外部の通信機器をシート状体の近傍に寄せることによって信号の伝達ができるようにすると、ユーザにとっても使いやすくなり、メンテナンス効率も向上する。 However, if such a wired connection is not performed as much as possible and an external communication device is brought close to the sheet-like body so that a signal can be transmitted, it is easy for the user to use and maintenance efficiency is improved.
このとき、外部の通信機器として、各種のセンサを利用できるようにすると、さらに利便性が高まる。 At this time, if various sensors can be used as an external communication device, the convenience is further enhanced.
そこで、このような要望に対応するための新しい技術が強く求められている。 Therefore, there is a strong demand for new technologies to meet such demands.
本発明は、このような要望に応えるもので、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する信号伝達装置を提供することを目的とする。 The present invention responds to such a demand by changing the electromagnetic field in the narrow area sandwiched between the mesh-like conductor part and the sheet-like conductor part and the leaching area outside the mesh-like conductor part. An object of the present invention is to provide a signal transmission device for transmitting.
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。 In order to achieve the above object, the following invention is disclosed in accordance with the principle of the present invention.
本発明の第1の観点に係るセンサ装置は、シート状の信号伝達装置と、インターフェース装置と、を備え、以下のように構成する。 A sensor device according to a first aspect of the present invention includes a sheet-like signal transmission device and an interface device, and is configured as follows.
まず、シート状の信号伝達装置は、電磁場を内部で伝播させ、表面の近傍に電磁場を浸出させる領域を有する。 First, the sheet-like signal transmission device has a region in which an electromagnetic field propagates inside and the electromagnetic field is leached in the vicinity of the surface.
一方、インターフェース装置は、当該信号伝達装置と離間して配置され、当該電磁場が浸出される領域に属した場合、当該浸出された電磁場を介して当該信号伝達装置と通信可能となる。 On the other hand, when the interface device is disposed apart from the signal transmission device and belongs to a region where the electromagnetic field is leached, the interface device can communicate with the signal transmission device via the leached electromagnetic field.
さらに、当該インターフェース装置には、識別情報が付与され、当該電磁場が浸出される領域に属した場合、当該識別符号を当該信号伝達装置に送信することにより、当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知する。 Further, when the identification information is given to the interface device and belongs to a region where the electromagnetic field is leached, the interface code is transmitted to the region where the electromagnetic field is leached by transmitting the identification code to the signal transmission device. Detect that the device belongs.
また、本発明のセンサ装置において、当該インターフェース装置には、RFタグにより当該識別情報が付与されるように構成することができる。 In the sensor device of the present invention, the interface device can be configured to be provided with the identification information by an RF tag.
また、本発明のセンサ装置において、当該信号伝達装置と、当該インターフェース装置と、の間に、これらを離間させる弾性体を配置し、当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知した場合、当該インターフェース装置の近傍に圧力がかかっている旨を検知するように構成することができる。 Further, in the sensor device of the present invention, an elastic body for separating them is arranged between the signal transmission device and the interface device to detect that the interface device belongs to a region where the electromagnetic field is leached. In this case, it can be configured to detect that pressure is applied in the vicinity of the interface device.
また、本発明のセンサ装置において、当該信号伝達装置と、当該インターフェース装置と、の間に、これらを離間させる弾性体を配置し、当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知した場合、当該インターフェース装置と当該信号伝達装置との通信の強度により、当該弾性体の変形量を検知するように構成することができる。 Further, in the sensor device of the present invention, an elastic body for separating them is arranged between the signal transmission device and the interface device to detect that the interface device belongs to a region where the electromagnetic field is leached. In this case, the deformation amount of the elastic body can be detected based on the strength of communication between the interface device and the signal transmission device.
また、本発明のセンサ装置において、当該弾性体は、ゴム、スポンジ、もしくは、金属の梁構造体であるように構成することができる。 In the sensor device of the present invention, the elastic body can be configured to be a rubber, sponge, or metal beam structure.
また、本発明のセンサ装置において、当該信号伝達装置と、当該インターフェース装置と、の間に、物理量の変化によって誘電率が変化する誘電体を配置し、当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知した場合、当該インターフェース装置と当該信号伝達装置との通信の強度により、当該物理量の変化を検知するように構成することができる。 In the sensor device of the present invention, a dielectric whose dielectric constant changes due to a change in physical quantity is disposed between the signal transmission device and the interface device, and the interface device is located in a region where the electromagnetic field is leached. Can be configured to detect the change in the physical quantity based on the strength of communication between the interface device and the signal transmission device.
また、本発明のセンサ装置において、当該インターフェース装置は、当該誘電体と一体に構成され、当該誘電体と当該信号伝達装置とは、着脱可能に構成されるように構成することができる。 In the sensor device of the present invention, the interface device may be configured integrally with the dielectric, and the dielectric and the signal transmission device may be configured to be detachable.
本発明によれば、シート状の信号伝達装置の表面近傍に配置することによって、当該信号伝達装置に各種の測定結果を送信することができるセンサ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sensor apparatus which can transmit a various measurement result to the said signal transmission apparatus can be provided by arrange | positioning in the surface vicinity of a sheet-like signal transmission apparatus.
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。 Embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below are for explanation, and do not limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can employ embodiments in which each of these elements or all of the elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
以下では、平板状の形状をした信号伝達装置と、当該信号伝達装置に近接させて信号を取得したり信号を送り込んだりするためのインターフェース装置(コネクタ)、これらの組合せにより構成されるセンサについて、順に説明する。 In the following, regarding a signal transmission device having a flat plate shape, an interface device (connector) for acquiring a signal in close proximity to the signal transmission device and sending a signal, a sensor constituted by a combination thereof, These will be described in order.
なお、以下では、理解を容易にするため、信号伝達に用いる電磁波の周波数帯において導電体であるものを「導電体」と呼び、当該周波数帯において誘電体であるものを「誘電体」と呼ぶ。したがって、たとえば、直流電流に対しては絶縁体であるものを「導電体」と呼ぶこともある。 In the following, in order to facilitate understanding, what is a conductor in the frequency band of the electromagnetic wave used for signal transmission is referred to as “conductor”, and what is a dielectric in the frequency band is referred to as “dielectric”. . Therefore, for example, what is an insulator against a direct current may be referred to as a “conductor”.
(信号伝達装置)
図1は、本実施形態に係る信号伝達装置の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
(Signal transmission device)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the signal transmission device according to the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図(b)は、本実施形態に係る信号伝達装置101の断面図である。本図に示すように、信号伝達装置101は、メッシュ状の第1導体部111と、これに略平行な平板状の第2導体部121と、を備えている。
This figure (b) is sectional drawing of the
ここで、第1導体部111と第2導体部121とに挟まれる領域が、狭間領域131であり、本図において第1導体部111の上側にある領域が、浸出領域141である。
Here, a region sandwiched between the
本図(a)は、信号伝達装置101の上面図である。本実施形態の第1導体部111は、正方形のメッシュ状となっており、正方形の中から第2導体部121が透けて見えている。
This figure (a) is a top view of the
またメッシュの繰り返し単位は横に隣り合う正方形の中心同士の距離に等しく、これは、正方形の一辺の長さにほぼ等しい。 Further, the repeating unit of the mesh is equal to the distance between the centers of the squares adjacent to each other, which is substantially equal to the length of one side of the square.
本実施形態では、狭間領域131および浸出領域141はいずれも空気となっているが、いずれか一方もしくは両方もしくはそれらの一部分を、各種の誘電体としたり、水や土としたり、真空としたりしても良い。
In this embodiment, the
第1導体部111と第2導体部121の外形は、いずれもシート状(布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。)である。
The outer shapes of the
したがって、たとえば、部屋の壁を本実施形態の信号伝達装置とする場合には、まず第2導体部121として金属箔を貼り付け、つぎに絶縁体を吹き付けてから、第1導体部111として金属の網を貼り付け、さらに絶縁体の壁紙を貼り付ければ良い。
Therefore, for example, when the wall of the room is used as the signal transmission device of the present embodiment, first, a metal foil is pasted as the
さて、このように、信号伝達装置101において、第1導体部111と第2導体部121とに挟まれる狭間領域131の間を伝播する電磁波モードに注目する。
Now, in this way, in the
かりに第1導体部111がメッシュではなく、箔状の開孔がない構造であった場合には、電磁波は狭間領域131に完全に閉じ込められる。
If the
しかしながら、第1導体部111は、メッシュ状の構造を持ち、開孔がある。このような形状では、メッシュの間隔と同程度の高さまで、電磁場が染み出すようになる。電磁波が染み出す領域が、浸出領域141である。
However, the
浸出領域141の高さ(厚さ)は、メッシュの繰り返し単位と同程度である。実際には、第1導体部111の表面からの距離に応じて、指数的に電磁波の強度が減衰するようになる。
The height (thickness) of the
図2は、本実施形態の信号伝達装置に対する最も単純な形状のインターフェース装置の様子を示す説明図である。本図では、ループアンテナもしくはダイポールアンテナをインターフェース装置とすることによって、信号伝達装置101との間で通信を行う様子が示されている。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of an interface device having the simplest shape with respect to the signal transmission device of the present embodiment. This figure shows a state in which communication is performed with the
メッシュ状の第1導体部111の表面に存在する浸出領域141に、送受信を行う通信回路201と、当該通信回路に接続されたループ型アンテナ202と、の組合せが、本図では4つ示されている。
In the drawing, four combinations of the
ループ型アンテナ202の長さは、信号伝達装置101により伝達される電磁波の波長の半分程度が好適であるが、これより大きくとも小さくとも、通信は可能である。
The length of the
本図では、長方形状のループ型アンテナ202を第1導体部111の表面に平行に配置する場合、第1導体部111の表面に垂直に配置する場合が示されている。
This figure shows a case where the
また、本図では、コの字型のループ型アンテナ202の両端が通信回路201によって終端されており、第1導体部111の表面に平行に配置されている場合が示されている。
Further, in this figure, a case where both ends of the
さらに、本図では、コの字型のループ型アンテナ202が通信回路201に接続され、さらにその端部が通信回路201の反対側にまで延伸しているような形状のものを、第1導体部111の表面に垂直に配置する場合が示されている。
Further, in this figure, the
このほか、同軸ケーブルの芯線が露出しただけのダイポール型アンテナ203を利用したインターフェース装置も図示されている。この場合は、ダイポール型アンテナ203の芯線を第1導体部111に近接させることによって、同軸ケーブルに接続された通信機器と信号伝達装置101との間で、電磁波の授受が可能となる。
In addition, an interface device using a
これらの通信回路201同士や、同軸ケーブルに接続された通信機器と通信回路201とは、信号伝達装置101を介して互いに通信を行うことが可能である。また、本図には示していないが、第1導体部111と第2導体部121とに直接有線接続される通信機器がある場合には、当該通信機器との通信も可能である。このようにして、1対1、1対N、N対1、N対Nのいずれの通信も可能である。
These
さらに、通信回路201として、RFIDタグの回路を用い、本装置をタグの読み取り装置とすることもできるし、さらにそこにセンサを搭載することもできる。また、通信回路から配線によって外部機器と接続したり、通信回路に接続するかわりに同軸ケーブルに接続し、外部機器と接続する使用形態もある。
Further, an RFID tag circuit can be used as the
また、マイクロ波を用いて、インターフェース装置側を充電して、電力を供給することも可能である。 It is also possible to supply power by charging the interface device side using microwaves.
また、上記の実施形態では、第2導体部121は、箔状の開孔のない導電体としているが、第2導体部121を第1導体部111と同様のメッシュ状としても良い。図3はこのような構成に係る断面図である。
In the above-described embodiment, the
本図に示すように、第2導体部121の外側にも浸出領域141に相当する対向領域151が存在し、ここにも電磁波が染み出すようになる。したがって、表面と裏面の両方に電磁波が浸出するため、インターフェース装置をいずれかの面に近接させれば、信号の授受が可能になる。
As shown in this figure, there is a
さて、以下では、このような浸出領域141の理論的背景について簡単に説明する。上記のような構成の信号伝達装置101では、狭間領域131(およびその近傍である浸出領域141や対向領域151)において、信号伝達装置101の外側へ電磁波を「放射」せずに進行する電磁波のモードφnが存在する。
Now, the theoretical background of the
ここで、狭間領域131と同程度の強度の電磁場が染み出し、かつ遠方への電磁放射がない近接場の高さLは、メッシュの繰り返しの単位長さをdとしたとき、L = d/(2π)程度である。
Here, the height L of the near field where the electromagnetic field of the same degree as the
ここで、浸出領域141や対向領域151において、第1導体部111や第2導体部121の表面からの距離をzとしたとき、染み出した電磁波の振幅は、概ねe-z/Lのように減衰する。
Here, in the
したがって、第1導体部111(や第2導体部121)から距離Lの範囲にインターフェース装置を配置して、φnを誘起して、信号の伝達を行うのである。なお、インターフェース装置の感度によって、距離Lではなく、長さd程度としても良い。すなわち、浸出領域141(や対向領域151)の厚さは、L乃至d程度と考えることができる。 Therefore, the interface device is arranged within a distance L from the first conductor portion 111 (or the second conductor portion 121), and φ n is induced to transmit a signal. Depending on the sensitivity of the interface device, the distance d may be about d instead of the distance L. That is, the thickness of the leaching region 141 (or the opposing region 151) can be considered to be about L to d.
以下、さらに詳細に考える。図4は、信号伝達装置101の分析に用いる座標系の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
The following is considered in more detail. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the state of the coordinate system used for the analysis of the
本図に示すように、z = 0には、繰り返し単位長さがdのメッシュ状の第1導体部111が配置され、z = -Dには、第2導体部121が配置されているものとする。そして、第1導体部111と第2導体部121以外は、誘電率εの誘電体で満たされているものとする。メッシュは正方形の網目状とする。原点はメッシュ交点に重なっており、x軸、y軸はメッシュに平行である。
As shown in this figure, a mesh-shaped
このとき、電磁エネルギーがメッシュ近傍に局在しており、電磁場のうちの電場Eについて、
Ez = Af(x,y,z) exp(-j(xkx + yky))
という形をした進行波解が存在する。ここで、Ezは、電界のz成分、A,kx,kyは定数、f(x,y,z)はx方向、y方向に周期dを持つ関数であり、k = (kx,ky,0)は、進行波の進行方向を示す波数ベクトル(伝搬ベクトル)である。
At this time, electromagnetic energy is localized in the vicinity of the mesh, and for the electric field E of the electromagnetic field,
E z = Af (x, y, z) exp (-j (xk x + yk y ))
There is a traveling wave solution in the form of Where E z is the z component of the electric field, A, k x , k y are constants, f (x, y, z) is a function with period d in the x direction and y direction, and k = (k x , k y , 0) is a wave vector (propagation vector) indicating the traveling direction of the traveling wave.
すなわち、任意のx,y,zに対して、
f(x+d,y,z) = f(x,y,z) = f(x,y+d,z)
が成立する。
That is, for any x, y, z
f (x + d, y, z) = f (x, y, z) = f (x, y + d, z)
Is established.
さて、Ezを含む電磁場は、誘電体において、波動方程式
ΔEz = -(ω2/c2)Ez
を満たし、
kx 2 + ky 2 ≒ ω2/c2
である。
Now, the electromagnetic field including E z has a wave equation ΔE z =-(ω 2 / c 2 ) E z in the dielectric.
The filling,
k x 2 + k y 2 ≒ ω 2 / c 2
It is.
ここで、z > 0での電磁場に注目すると、fの周期性により、fは以下のようなフーリエ展開が可能である。
f(x,y,z) = Σm,n a(m,n)exp(2πj m x/d)exp(2πj n y/d)g(m,n,z)
ここで、m,nは整数である。
Here, paying attention to the electromagnetic field at z> 0, f can be subjected to the following Fourier expansion due to the periodicity of f.
f (x, y, z) = Σ m, n a (m, n) exp (2πj mx / d) exp (2πj ny / d) g (m, n, z)
Here, m and n are integers.
dが電磁波長λより十分小さく、2π/dがω/cより十分大きく、(m,n)≠(0,0)では、フーリエ展開の各成分の独立性より、成分
u(m,n) = exp(2πj m x/d)exp(2πj n y/d)g(m,n,z)
は、近似的に、
Δu = (-(2πm/d)2-(2πn/d)2+∂2/∂z2)u = 0
すなわち、
∂2/∂z2 g ≒ (2π)2(m2+n2)/d2 g
を満たす。したがって、
g(m,n,z) ≒ B exp(-2π(m2+n2)1/2 z/d)
である。ただし、Bは定数である。したがって、(m,n)≠(0,0)の成分については、その減衰定数は、d/(2π)以下となる。
When d is sufficiently smaller than the electromagnetic wave length λ, 2π / d is sufficiently larger than ω / c, and (m, n) ≠ (0,0), the independence of each component of the Fourier expansion
u (m, n) = exp (2πj mx / d) exp (2πj ny / d) g (m, n, z)
Is approximately
Δu = (-(2πm / d) 2- (2πn / d) 2 + ∂ 2 / ∂z 2 ) u = 0
That is,
∂ 2 / ∂z 2 g ≒ (2π) 2 (m 2 + n 2 ) / d 2 g
Meet. Therefore,
g (m, n, z) ≒ B exp (-2π (m 2 + n 2 ) 1/2 z / d)
It is. However, B is a constant. Therefore, for the component of (m, n) ≠ (0,0), the attenuation constant is d / (2π) or less.
ここで、(m,n)≠(0,0)の成分は、メッシュ構造の周期の変調を受けた進行波成分に相当する。 Here, the component of (m, n) ≠ (0,0) corresponds to a traveling wave component subjected to modulation of the period of the mesh structure.
また、(m,n)=(0,0)に相当する成分、すなわち、メッシュ構造の周期の変調を受けていない進行波成分は、波長λ = 2π/(kx 2 + ky 2)1/2程度までは到達するが、その強度は、小さい。この成分は、項exp(-j(xkx + yky))に直接係る成分である。 Further, (m, n) = component corresponding to (0,0), i.e., the traveling wave component not modulated periodic mesh structure, the wavelength λ = 2π / (k x 2 + k y 2) 1 It reaches up to about / 2, but its strength is small. This component is a component directly related to the term exp (−j (xk x + yk y )).
このような理論的背景により第1導体部111をd = 2[mm]の正方形網目状のメッシュ状の形状の導体とし、第2導体部121を箔状の導体とし、第1導体部111に平均線電荷密度σ = 1[C/m]を与えたときに、生じる垂直電界Ez[V/m]に定数4πεを乗じたものを求めてみた。
Due to such a theoretical background, the
上記と同様に、第1導体部111はz = 0に配置され、第2導体部121はz = -Dに配置されている。原点はメッシュ交点に重なっており、x軸、y軸はメッシュに平行である。
Similarly to the above, the
図5は、この場合の、信号伝達装置の種々の場所の垂直電界の強度を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the strength of the vertical electric field at various locations of the signal transmission device in this case. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図上段の3つのグラフに示すように、(x,y) = (0,0)、(x,y) = (d/2,d/2)、(x,y) = (d/2,0)のいずれの場合も、z = 1[mm]付近から垂直電界がほぼ0になることがわかる。また、y = 1[mm],z = 0.2[mm]における垂直電界は、本図下段の1つのグラフに示すような周期パターンとなる。 As shown in the upper three graphs, (x, y) = (0,0), (x, y) = (d / 2, d / 2), (x, y) = (d / 2 , 0), it can be seen that the vertical electric field becomes almost zero from around z = 1 [mm]. Further, the vertical electric field at y = 1 [mm] and z = 0.2 [mm] has a periodic pattern as shown in one graph at the bottom of the figure.
このように、メッシュの繰り返し単位長さが2mmのとき、電磁場の染み出しは約1mmと考えられるから、この距離以下にインターフェース装置を近付ければ、電磁場との間での誘導が可能になり、信号の送受が可能となると考えられる。 Thus, when the repeating unit length of the mesh is 2 mm, the leakage of the electromagnetic field is considered to be about 1 mm, so if you bring the interface device closer than this distance, induction between the electromagnetic field becomes possible, It will be possible to send and receive signals.
なお、z = -Dに配置される第2導体部121をz = 0に配置される第1導体部111と同じメッシュ構造とした場合の電界分布は、対称の原理により、z = -D/2に箔状の第2導体部121を配置し、z = 0にメッシュ状の第1導体部111を配置した場合と同じ分布となる。したがって、上記と同様の結論が得られる。
The electric field distribution when the
このように、浸出領域141や対向領域151の厚さとしては、d/(2π)〜d/2〜d程度のオーダーを考慮すれば十分であり、浸出領域141や対向領域151の中にインターフェースを「浸す」ことによって、通信を行うことができるのである。
As described above, it is sufficient to consider the order of d / (2π) to d / 2 to d as the thickness of the
なお、(m,n) = (0,0)に対応する成分は、通信層内での電磁波長λ = 2π/(kx 2 + ky 2)1/2の程度まで浸出する場合があるが、通信層の表面付近では、この成分の強度は他の成分よりも小さいので、無視することができる。 Incidentally, sometimes leach to (m, n) = component corresponding to (0,0), the degree of electromagnetic wavelength λ = 2π / (k x 2 + k y 2) 1/2 in the communication layer However, near the surface of the communication layer, the intensity of this component is smaller than that of the other components and can be ignored.
なお、メッシュは必ずしも正方形の繰り返しである必要はなく、各種の多角形形状のメッシュとしても良い。また、メッシュの単位は同じ形状に限る必要はなく、適切な網目状となっていれば、異なる形状であっても良い。この場合には、上記のdに相当する値は、各メッシュの大きさの平均であると考えることができる。また、これらの基本周期が存在する場合は、その周期をdと考えることもできる。 Note that the mesh does not necessarily have to be a square repetition, and may be various polygonal meshes. Further, the unit of the mesh need not be limited to the same shape, and may be a different shape as long as it has an appropriate mesh shape. In this case, the value corresponding to the above d can be considered as an average of the sizes of the meshes. Moreover, when these basic periods exist, the period can also be considered as d.
このほか、平板導体にハニカム状に円形のパンチ穴を複数開孔したものを、第1導体部111としても良い。この場合は、円の中心同士の距離が、上記のdに相当する。
In addition, a flat conductor having a plurality of honeycomb punch holes formed in a honeycomb shape may be used as the
(インターフェース装置)
上記の説明では、インターフェース装置においてループ型アンテナ202やダイポール型アンテナ203を用いていたが、以下では、指向性を持つ電磁場を放出できるようなインターフェース装置を提案する。
(Interface device)
In the above description, the
なお、ここで提案するインターフェース装置は、上記の信号伝達装置101と組み合わせて使用するのが好適であるが、信号を伝達する電磁場に接することができれば、通信は可能である。したがって、当該インターフェース装置を使用する局面は、上記の信号伝達装置101との組み合わせには限られない。
Note that the interface device proposed here is preferably used in combination with the
図6は、このような電磁場の指向性を説明するための説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the directivity of such an electromagnetic field. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、信号伝達装置101の第1導体部111と第2導体部121に垂直に設定されたz軸の周りの角度をθとすると、本実施形態に係るインターフェース装置が放出する電磁場φ1は、z方向の電界をEz、z軸左回りの磁場成分をBθとしたとき、
Ez ≒ e(r,z)cosθ;
Bθ ≒ b(r,z)cosθ;
ただし、r2 = (x2 + y2)である。
As shown in this figure, when the angle around the z-axis set perpendicular to the
E z ≒ e (r, z) cosθ;
B θ ≒ b (r, z) cos θ;
However, r 2 = (x 2 + y 2 ).
(インターフェース装置の例)
図7は、このような指向性を有するインターフェース装置の一つの実施形態の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
(Example of interface device)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of one embodiment of an interface device having such directivity. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
インターフェース装置601は、大別して、内部導体部602、外部導体部603、経路導体部604に分けることができる。
The
内部導体部602は、信号伝達装置101に近接する導体であり、幅tの帯状の形状をしており、その一端は、外部導体部603に、その他端は、経路導体部604に、それぞれ接続されている。
The
外部導体部603は、箱状の構造をして内部導体部602を覆っている。外部導体部603には開孔があり、その開孔を経路導体部604が非接触に貫通している。
The
これにより、外部導体部603〜内部導体部602〜経路導体部604の電流経路が成立する。そして、外部導体部603の開孔付近で、外部導体部603と経路導体部604に同軸ケーブルや、信号送受信回路を結合して、ここに流れる電流を変化させると、電磁波が主に、本図矢印の方向に放出されることになる。
Thereby, the current path of the
なお、θ = 0は、内部導体部602に沿う向きである。
Note that θ = 0 is a direction along the
このように、外部導体部603が内部導体部602および経路導体部604を覆うことによって、インタフェース装置601の外部への無用な電磁放射が防止できるので、信号伝送装置101との間で、効率よく電磁エネルギを授受できるようになる。
As described above, since the
なお、外部導体部603、内部導体部602、経路導体部604以外の部分は誘電体で充填されていてもよい。また、外部導体部603、内部導体部602、経路導体部604は、その表面が表皮厚さ分だけ導体であればよく、その内部の材料は任意であってよい。
Note that portions other than the
外部導体部603と内部導体部602の互いに対向しあう面は平行であることが望ましく、内部導体部602もまた平面帯状となっていることが望ましいが、段差や凹凸があっても良い。
The mutually facing surfaces of the
外部導体部603と内部導体部602の互いに対向しあう面の距離をwとしたとき、tがwよりも極端に大きくならないことが望ましい。すなわち、tがwと同程度、もしくはtがw以下であることが望ましい。
When the distance between the mutually facing surfaces of the
図8は、インターフェース装置601におけるtとwの値の関係を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the values of t and w in the
tがwと同程度かそれ以下であれば、内部導体部602に電流が流れることで生じる電磁場は、インターフェース装置601の外部にも生ずるようになり(本図右側の網かけ領域)、信号伝達装置101の進行波モードと結合して、進行波を誘起することができる。
If t is equal to or less than w, the electromagnetic field generated by the current flowing through the
一方、tが大きくなり、インターフェース装置601の底面をすべて覆えば、信号の送受はまったくできなくなる。
On the other hand, if t increases and the entire bottom surface of the
しかし、底面の一部に隙間が開いていれば、信号伝達装置101の狭間領域131の進行波モードとの結合が生じる。そこで、インターフェース装置601を駆動するケーブルや通信回路とのインピーダンス整合をとる際に、(ケーブルとインターフェース装置601との接続部である)外部導体部603の開孔から、インタフェース装置601内部側をみたときのインピーダンスを小さくするために、tをwより大きくする場合も考えられる。
However, if there is a gap in a part of the bottom surface, coupling with the traveling wave mode of the
ただしその場合、本図左側の網かけ領域S内に蓄積されるエネルギーの、インターフェース装置601の外側に生じる電磁エネルギーに対する割合が大きくなり、領域Sに接する第1導体部111や、領域Sにおける誘電損失によって余計なエネルギーロスが生じてしまう。
However, in that case, the ratio of the energy accumulated in the shaded area S on the left side of the figure to the electromagnetic energy generated outside the
したがって、tそのものを大きくするのではなく、内部導体部602を、複数の細い帯からなるようにして、インピーダンス整合をとる手法を採用することができる。図9は、このような場合の内部導体部602の経路導体部604に接続される側の概形を示す説明図である。
Therefore, instead of increasing t itself, it is possible to employ a technique of matching the impedance by making the
本図に示すように内部導体部602はフォーク状の形状をしており、細い帯が、経路導体部604から複数延伸して、外部導体部603(本図には図示せず)に接続されるように構成するのである。
As shown in the figure, the
また、内部導体部602の長さR(内部導体部602が外部導体部603に接続される点と、内部導体部602が経路導体部604に接続される点と、の距離はR - mになる。)と、当該電磁場の波長λとについて、Rがλより極端に小さくはないことが望ましい。
Further, the length R of the inner conductor portion 602 (the distance between the point where the
ここで、λは、信号伝達装置101における進行波の波長2π/(kx 2 + ky 2)1/2である。
Here, lambda is the wavelength 2π / (k x 2 + k y 2) of the traveling wave in the
仮に2πR≪λが成立してしまうと、電流経路の近傍に局所的に生ずる電磁エネルギーに対して、遠方の放射されるエネルギーの割合が著しく小さくなるため、信号伝達装置101に電磁波を送り込む際のエネルギーロス(インタフェース部周辺の誘電損失、金属の抵抗による)の割合が大きくなってしまうからである。
If 2πR << λ is established, the ratio of the energy radiated far away to the electromagnetic energy locally generated in the vicinity of the current path is remarkably reduced. Therefore, when electromagnetic waves are sent to the
さて、このような概形のインターフェース装置601は、上記の信号伝達装置101と結合できるほか、2枚のシート状導電体を対向させて局所的に開孔を設けた信号伝達装置や、1枚のシート状導電体の上にシート状誘電体を貼付した信号伝達装置とも結合させることができる。したがって、インターフェース装置601は、種々の信号伝達装置に対して適用することができる。
The
以下では、インターフェース装置601が発生させる電磁場についてさらに詳細に検討する。
Hereinafter, the electromagnetic field generated by the
図10は、インターフェース装置601の形状のパラメータを示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing parameters of the shape of the
内部導体部602(以下、適宜「近接経路」とも呼ぶ。)の長さをR、内部導体部602と外部導体部603との間の距離をw、内部導体部602が経路導体部604との接続点を超えてさらに延伸する長さをmとする。
The length of the internal conductor 602 (hereinafter also referred to as “proximity path” as appropriate) is R, the distance between the
図11は、このような条件のもとで、内部導体部602の近傍の領域Sに生ずる電磁場の様子を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state of an electromagnetic field generated in the region S near the
インターフェース装置601に接続される同軸ケーブルのインピーダンスと、同軸ケーブルが接続される部分からインターフェース装置601の内部を見たインピーダンスが近くなるようにR,m,w,tを調整する。ここで、そして、R ≒ λ/4のときに、インピーダンスのリアクタンス成分がゼロ交差する場所がある。そこで、Rの長さをゼロ交差する場所に設定する。
R, m, w, and t are adjusted so that the impedance of the coaxial cable connected to the
次に、インピーダンスの実部が、同軸ケーブルのインピーダンスになるように、m,t,wをあわせて調整するのである。 Next, m, t, and w are adjusted together so that the real part of the impedance becomes the impedance of the coaxial cable.
このようなφ1モードの電磁場が生ずるのであるが、図12は、φ1モードの電磁場の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 Such a φ 1 mode electromagnetic field is generated, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state of the φ 1 mode electromagnetic field. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図上段と本図下段に示される長方形は、内部導体部602に相当するものである。また、外部導体部603は、点線で示される円形形状をしている。
The rectangles shown in the upper part of the figure and the lower part of the figure correspond to the
本図上段は、信号伝達装置101内の磁場Bθのθ = 0,180°の方向についての分布の様子を示すものである。他の方向は、本図の分布をcosθ倍した形状になる。なお、中心近くでは、磁場には動経方向成分Brも存在するが、本発明においては、大きな役割を果たすものではない。
The upper part of the figure shows the distribution of the magnetic field B θ in the
信号伝達装置101内の第1導体部111を流れる電流の様子を示す。このように、電流を1方向に誘導するだけで電磁波が放出できるため、都合が良い。
The state of current flowing through the
すなわち、本実施形態のインターフェース装置601が生じさせる電磁場は、非対称なφ1モードの電磁場との重なりが大きく、信号伝達装置101の近傍で一方向の磁場もしくは電流を誘導するだけで電磁波が放出される。このため、本実施形態のインターフェース装置601が生じさせる信号伝達装置101の電磁場と良く結合するのである。
That is, the electromagnetic field generated by the
(様々な形状のインターフェース装置)
以下では、他の形状のインターフェース装置について、さらに提案する。図13および図14は、円形のインターフェース装置の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
(Interface devices of various shapes)
In the following, other types of interface devices will be further proposed. 13 and 14 are explanatory diagrams showing a schematic configuration of a circular interface device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
図13上段は、インターフェース装置601の底面図であり、中段および下段は断面図である。図14は、インターフェース装置601の斜視図である。
The upper part of FIG. 13 is a bottom view of the
本図に示すように、円形のインターフェース装置601の外部導体部603は、円板に円柱状の側面をつけた形状をしており、円板の逆側には縁取がされている。内部導体部602は、その縁取に接続されている。
As shown in this figure, the
また、内部導体部602は、円形の中心を通過しており、円形の中心に相当する場所で、経路導体部604に接続されている。
Further, the
経路導体部604は、外部導体部603の中心付近に設けられた開孔を貫通している。
The
そして、外部導体に覆われる領域は、誘電体が充填され、絶縁体部605をなしている。
The region covered with the outer conductor is filled with a dielectric and forms an
この構造では、インターフェース装置601の中心軸について対称な定在波とも結合しやすく、φ1モードと軸対称モード(インタフェース装置601から放射状に全方向等しいエネルギー密度で電磁波が進行するモード)の両方に結合できるため、インターフェース装置601がメッシュのどこに存在しても、場所依存性の少ない安定した結合が可能になると考えられる。
In this structure, it is easy to couple with a standing wave symmetric about the central axis of the
また、本実施形態では、内部導体部602を十文字状の形状とし、当該十文字の中心が経路導体部604に接続され、当該十文字の4つの端が外部導体部603に接続されるように構成しても良い。
Further, in the present embodiment, the
図15は、この他の実施形態を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 15 is an explanatory view showing another embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示す例では、内部導体部602と経路導体部604とが一体化しており、一本のループ状の導線が円板状の外部導体部603の接続点606で接続されている。このようにシールドとして機能する外部導体部603に覆われる中に、ループして電流経路を確保することとしても良い。
In the example shown in this figure, the
このほか、内部導体部602が外部導体部603に接続されていない形態を考えることもできる。図16は、このような場合のパラメータの関係と、電流や磁場の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
In addition, a form in which the
内部導体部602が外部導体部603に直接接続されていない形態では、本図上段に示すように、内部導体部602の長さRは、波長λの半分程度とすることが望ましい。内部導体部602の幅tや内部導体部602と外部導体部603の間の距離w、内部導体部602と経路導体部604の接点から内部導体部602の端点までの距離のうち小さい方の距離mを調整することでインピーダンス整合をとる。
In a form in which the
本図下段の3つのグラフは、電流分布、磁場分布、電場分布を示すものである。図11のグラフの形状をさらに延長したものが、本図のグラフの形状である。 The three graphs in the lower part of the figure show the current distribution, magnetic field distribution, and electric field distribution. The shape of the graph of FIG. 11 is obtained by further extending the shape of the graph of FIG.
本図に示す例の場合、内部導体部602の長さは、電磁波長λの半分に設定されている。本図に示すように、内部導体部602の右側先端からインターフェース装置601の中心寄りに向かって距離xにおけるインピーダンスZを見ると、x = 0では、回路が開放されているためZ = ∞であるが、x = λ/4でZ = 0に近付く。
In the case of the example shown in this figure, the length of the
したがって、x = λ/4の地点で、内部導体部602と外部導体部603をショートしたのと同じこととなる。すなわち、波長λにおいては、内部導体部602と外部導体部603が等価的にコンデンサとコイルの直列接続を形成することによって、ループ状の電流経路が形成されていると考えることができるのである。
Therefore, this is the same as when the
図17は、インピーダンス整合を行う他の手法を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 17 is an explanatory diagram showing another method for performing impedance matching. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、内部導体部602が途中で切断されており、容量結合的に結合されることとなっている。
As shown in this figure, the
このように、内部導体部602を途中で切断するのは、インターフェース装置601の入口で、内部導体部602に容量(典型的にはコンデンサである。)を直列接続するのと同じ効果をもたらす。
In this way, cutting the
これらの場合、電流経路は分断されるが、分断地点の近傍はいわばコンデンサとして機能することとなり、通信に用いる周波数帯によっては良好な接続が可能であることが、実験により確認されている。すなわち、このような場合であっても、非直流成分については、電流ループが形成されていると考えることができる。 In these cases, the current path is divided, but the vicinity of the dividing point functions as a capacitor, and it has been confirmed by experiments that a good connection is possible depending on the frequency band used for communication. That is, even in such a case, it can be considered that a current loop is formed for the non-DC component.
図17に示す実施形態の場合、インターフェース装置601の外形が小さくとも、分断を行うことによってインピーダンス整合がとりやすくなる、という利点がある。
In the case of the embodiment shown in FIG. 17, even if the
また、図16や図17に示す実施形態の場合、(分断を含む)ループ構造を流れる電流と経路長によって電磁波の放射や受入の強度が決定されるのであり、分断の位置と信号伝達装置101との相対的位置関係が、その強度を直接的に決定するわけではない。
In the case of the embodiment shown in FIGS. 16 and 17, the intensity of electromagnetic wave radiation and reception is determined by the current flowing through the loop structure (including the division) and the path length, and the position of the division and the
このように、上記の実施形態では、電磁波を2次元的に封じ込めて通信を行うため、一定距離への情報伝達に必要なエネルギーが、いわゆる無線通信の場合よりも小さい。 As described above, in the above-described embodiment, since electromagnetic waves are two-dimensionally confined and communication is performed, energy required for information transmission to a certain distance is smaller than that in the case of so-called wireless communication.
また、エネルギーが拡散される範囲が狭いため、電力供給を行うことも可能である。 In addition, since the range in which energy is diffused is narrow, it is possible to supply power.
さらに、マルチパス問題が回避でき、無線に比べて高速化が可能であると考えられる。 Furthermore, it is considered that the multipath problem can be avoided and the speed can be increased as compared with wireless.
そして、電気的な配線不要で、インターフェース装置601と信号伝達装置101との信号の授受ができる。
In addition, it is possible to exchange signals between the
(実験結果)
インターフェース装置601の外部導体部603に覆われた領域には比誘電率10の誘電体を充填し、周波数帯は2.4GHzであり、R = 10mmとし、w = 1.6mmとした。なお、経路導体部604の接続位置mは、m = 5mmの場合にも良好な結果を示したが、以下ではm = 0mmの場合の実験結果を示す。また、メッシュ周期d = 15mmである。
(Experimental result)
The region covered with the
図18は、信号伝達装置101とインターフェース装置601の実験パラメータを示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing experimental parameters of the
本図における諸元にて、2つのインターフェース装置601を中心間隔10[cm]で配置し、振幅1[V]の2.4[GHz]信号を一方から他方に送信する。他方のインターフェース装置601の高さ(z軸方向の位置。)を変化させたときの受信電圧(S12)を観測した。また、両側のインターフェースには50[Ω]のケーブルを接続して、ネットワークアナライザを用いて、受信電圧(S12)を計測するのである。
The two
なお、本図における諸元においては、「線幅1mm、メッシュの開口部辺14mm」となっているが、これらは、メッシュの繰り返し単位dが15mmである場合に相当する。 In the specifications in this figure, “line width is 1 mm, mesh opening side is 14 mm”, which corresponds to the case where the mesh repeating unit d is 15 mm.
図19は、その結果を示すグラフである。0.5mm程度離れるまでに、受信強度は急速に減衰した。 FIG. 19 is a graph showing the results. By about 0.5 mm away, the received intensity decreased rapidly.
次の実験は、2つのインターフェース装置601同士の間隔を6[cm]とし、受信側のインターフェース装置601のメッシュに対する向きを三通り考えた。1GHzから5GHzの間で、各周波数ごとに1V振幅の信号を入力したときの受信電圧S12をグラフにしてある。2つのインターフェースに50Ωのケーブルを接続して、ネットワークアナライザを用いて受信電圧(S12)を計測するのである。
In the next experiment, the interval between the two
図20は、その結果を示すグラフである。グラフ横軸の左端が1GHz、右端が5GHzに相当する。本図に示す通り、広い帯域で信号が観測され、本発明の有効性が確認された。なお、それぞれのインピーダンスを本図最下段に示してある。インターフェース装置601と信号伝達装置101との間の結合が強いため、設置の向きによって2.4GHz帯におけるインピーダンスが変化していることがわかる。
FIG. 20 is a graph showing the results. The left end of the horizontal axis of the graph corresponds to 1 GHz and the right end corresponds to 5 GHz. As shown in the figure, signals were observed in a wide band, confirming the effectiveness of the present invention. Each impedance is shown at the bottom of the figure. Since the coupling between the
図21は、上記の場合で、一方のインターフェース装置601の位置を移動させた場合のグラフである。本図に示す通り、いずれの場所においても、十分な強度の信号が観測された。
FIG. 21 is a graph when the position of one
さて、以下では、上記の実施形態の種々の変形例について説明する。 Now, various modifications of the above embodiment will be described below.
図22は、インターフェース装置の他の実施形態の断面を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 22 is an explanatory view showing a cross section of another embodiment of the interface device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図下段に記載のインターフェース装置601は、図2に記載の通信装置201とループ型アンテナ202の組合せを外側導体部603で覆ったものに相当する形態である。ループ型アンテナ202の開放側が、内側導体部602に相当し、ループ型アンテナ202の外側導体部603側が、経路導体部604に相当する、と考えることができる。
The
本図中段に記載のインターフェース装置601は、経路導体部604にかえて、通信装置201を採用するとともに、当該通信装置201で外側導体部603と内側導体部602を直結するものである。
The
本図上段に記載のインターフェース装置601は、内部導体部602と外部導体部603とが接続される点が、開孔の近傍である形態であり、図15に示す実施形態に類似するものである。
The
本発明のインターフェース装置601は、内部導体部602がループの一部をなし、当該ループは、インターフェース装置601が信号伝達装置101に接すると信号伝達装置101の表面に対して垂直になることによって、電磁場の密な結合をなすものである。このとき、電磁場の漏れを防止するために、これらを覆う外部導体部603を用意するのである。
In the
図23は、インターフェース装置と、これが接続可能な他の形態の信号伝達装置のとの関係を示す断面図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 23 is a cross-sectional view showing the relationship between the interface device and another form of signal transmission device to which the interface device can be connected. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図上段に記載のインターフェース装置601は、対向して配置される2つの導体板(シート状の導体でも良い。以下同様。)901のうち、開孔を持つ導体板901の開孔付近に配置されている。上記実施形態同様、2つの導体板901の間に電磁波が封じ込められるので、信号伝達が可能であると同時に、開孔から染み出す電磁場を介して、インターフェース装置601が通信を行うのである。
The
本図下段に記載のインターフェース装置601も上記と同様であるが、本実施形態では、下方の導体板901と、これより幅の狭い情報の導体901と、が配置されており、2つの導体板901は、いずれも、本図に直交する方向に延伸していて、全体としては帯状の形状をしている。そして、2つの導体板901に挟まれる領域に電磁波を封じ込めるのであるが、幅が異なるため、本図に示すように、下方の導体板901が露出しているところでは電磁場が染み出す。そこで、これを用いて、インターフェース装置601が通信を行う。
The
図24は、信号伝達装置に有線接続を行う場合の説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 24 is an explanatory diagram when a wired connection is made to the signal transmission device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、信号伝達装置101のメッシュ状の第1導体部111が同軸ケーブル902の芯線に接続される接合部903の直前で、インピーダンスを整合するように電線の幅を調整する。また、同軸ケーブル902の外側導体は、第2導体部121に接続される。
As shown in this figure, the width of the electric wire is adjusted so that the impedance is matched immediately before the
また、本図に示す例では、第1導体部111の縁には、帯状の導体部904が配置されており、帯状の導体部904と第2導体部121との間には、集合抵抗などの電磁波吸収体を配置して、電磁波の漏れを防止している。
Further, in the example shown in the figure, a strip-shaped
図25は、信号伝達装置の第1導体部をメッシュ状ではなく、ストライプ状にした実施形態を示す説明図である。 FIG. 25 is an explanatory diagram showing an embodiment in which the first conductor portion of the signal transmission device is not in a mesh shape but in a stripe shape.
本図に示すように、信号伝達装置101の第1導体部111が、第2導体部121の本図手前側に配置され、第1導体部111は、メッシュ状ではなく根本で集中したストライプ状の形状となっている。このストライプの間隔をdとすると、上記実施形態と同様、電磁波の染み出しの程度はd程度となるので、上記実施形態と同様の浸出領域を形成することができる。
As shown in the figure, the
(ダイポール型のインターフェース装置)
上述した通り、メッシュ状の信号伝達装置(図1、図3等)、導体の大きさを変更することによって開孔部やストライプ構造等を有することとした信号伝達装置(図23、図25等)では、いずれも、電磁波の浸出領域が形成されている。
(Dipole interface device)
As described above, a mesh-like signal transmission device (FIGS. 1 and 3 etc.), a signal transmission device (FIGS. 23, 25, etc.) having an aperture or a stripe structure by changing the size of the conductor In each case, an electromagnetic wave leaching region is formed.
そして、図2では、このような電磁波の浸出領域に近接させることによってアンテナをインターフェース装置として機能させる態様について説明した。 In FIG. 2, the aspect in which the antenna functions as an interface device by being brought close to such an electromagnetic wave leaching region has been described.
以下では、このようなインターフェース装置と信号伝達装置の関係を整理した一形態である水平給電方式を提案するとともに、上記のインターフェース装置とは異なる構成のダイポール型アンテナを用いた形態について説明する。 In the following, a horizontal feed system that is one form in which the relationship between the interface device and the signal transmission device is arranged will be proposed, and a form using a dipole antenna having a configuration different from that of the interface device will be described.
図26は、信号伝達装置に対する水平給電方式の基本的な考え型を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 26 is an explanatory diagram showing a basic idea type of the horizontal power feeding method for the signal transmission device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
第1導体部111と第2導体部121とが略平行に配置され、第1導体部111が第2導体部121に対して重ならない領域が存在することによって、電磁波の浸出領域が存在しうることとなるような信号伝達装置101を考える。本図では、当該第1導体部111が第2導体部121に対して重ならない領域が、大きさ2rの開孔931となっている。
When the
水平給電方式とは、第1導体部111に設けられた開孔931の辺縁の2つの接続領域932に対して、電圧を印加し、もしくは、両者の間に電流を流すことによって、信号の送受を行う方式である。
In the horizontal power feeding method, a voltage is applied to the two
接続領域932に対して電圧を印加し、もしくは電流の経路を形成する手法としては、本図(a)に示すように、インターフェース装置601を直接接続とすることも可能であるし、本図(b)に示すように、インターフェース装置601の電極933を水平方向に近接させるのみとして間接接続とすることも可能である。また、本図(c)に示すように、接続領域932とインターフェース装置601の電極933を、本図垂直方向に間隔をもって配置して、容量結合とすることも可能である。
As a method for applying a voltage to the
2つの接続領域932は、本図に示すように、開口部の中心を通過する直線について線対称の形状とするのが典型的である。また、本図に示すように、接続領域932や電極933の形状を、開孔931の中心から辺縁に向かうにしたがって滑らかに広がるような形状とすることで、反射を少なくして、周波数特性を改善させることができるようになる。
Typically, the two
なお、電極933の形状は、単なる線形状とし、幅や太さが一定のものとしても良い。
Note that the
これらの接続領域932と電圧印加や電流発生をさせる機器とにより形成される経路の途中には、インピーダンスを整合させるために、コイル等のインダクタンスやコンデンサ等の容量を、適宜結合させても良い。
In the middle of a path formed by the
このような水平給電方式により、図6を参照しながら上述したような、φ1モードの電磁波が発生される。 By such a horizontal power feeding method, the φ 1 mode electromagnetic wave as described above with reference to FIG. 6 is generated.
2つの接続領域932から放射される波動は、逆相で駆動されることとなるので、干渉によって波動を強め合うことによって通信特性を向上させるため、狭間領域131における電磁波の波長λに対して、開孔931の大きさ(直径)2rや、2つの電極933の全長Lをλ/2程度とすることが望ましい。実際には、開孔931の辺縁や接続領域932の辺縁で波動の迂回が生じるため、最適な2rやLの大きさはλ/2からずれることもある。
Since the waves radiated from the two
以下、図26(b)に示すような、直接接続されない電極933を用いるダイポール型のインターフェース装置(近接コネクタ)の構成について、説明する。
The configuration of a dipole interface device (proximity connector) using an
2つの電極933の間の電圧または電流と、2つの接続領域932のそれぞれにおける電界または磁界、電束密度や時速密度(これらは、電圧や電流およびその変化を一般化したものに対応する。)と、は、直接接続もしくは近傍に配置されることにより、相互作用を起こし、特に、容量結合した場合や誘導結合した場合(この場合は、電磁波の波長以下まで近接する必要がある。)には、この相互作用が大きく働く。そして、両者の変化が互いに呼応することにより、通信を行うことができるのである。
The voltage or current between the two
ここで、電極を導電層に近接させた状態で、電極表面に電荷が生じると、導電層には逆符号の電荷が誘導される。これを「容量結合している状態」と呼ぶ。 Here, when a charge is generated on the electrode surface in a state where the electrode is close to the conductive layer, a charge having an opposite sign is induced in the conductive layer. This is called a “capacitive coupling state”.
また電極表面に電流が生じると、これによって発生する磁場を導電層の内部から排斥するように導電層の表面に電流が流れる。これを「誘導結合している状態」呼ぶ。 Further, when a current is generated on the electrode surface, the current flows on the surface of the conductive layer so as to eliminate the magnetic field generated thereby from the inside of the conductive layer. This is called “inductively coupled state”.
一つの電極上に電荷分布、電流分布が同時に生じる結果、それらが同時に生じることもある。 As a result of simultaneous charge distribution and current distribution on one electrode, they may occur simultaneously.
図27は、信号伝達装置にダイポール型のインターフェース装置を近接させた断面の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 27 is an explanatory view showing a state of a cross section in which a dipole interface device is brought close to the signal transmission device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、第2導体部121と重ならない領域として開孔931を有する第1導体部111の領域に、2本の線状の電極(以下「線状電極」という。)933を有するインターフェース装置601が近接している。第1導体部111と第2導体部121の間隔はdであり、狭間領域131には比誘電率εの誘電体が充填されている。
As shown in this figure, two linear electrodes (hereinafter referred to as “linear electrodes”) 933 are formed in the region of the
電極933には、外部の通信機器934が接続されており、この通信機器934が電圧や電流を電極933に与えれば送信が行え、開孔931近傍の浸出領域の電磁場の変化を検知すれば、受信が行える。
An
2本の線状電極933は、開孔931の中心を通る直線上に離間して配置されるのが好適である。ここで、2本の線状電極933からなるインターフェース装置601の全長Lは、λ/2程度とすることが望ましいが、詳細な最適条件は、後述する。また、線状電極933の一方の長さ(給電位置)をx、線状電極933の幅(電線で線状電極933を構成する場合は、電線の太さの直径に相当する。図示せず。)をDとおく。
The two
本図に示すダイポール型のインターフェース装置601は、図2に示す各種のループアンテナ202や同軸ケーブルを用いたダイポールアンテナ203と同様の原理で動作することとなるが、発生する電磁波の性質、駆動インピーダンス、最適条件は、上記の場合とは異なる。以下詳細に説明する。
The dipole-
インターフェース装置601に接続されるケーブルのインピーダンスや通信機器934の出力インピーダンスをRとする。また、開孔931の縁辺からインターフェース装置601の電極933の一端までの距離をgとする。以下では、R = 50Ω,d = 3mm,ε=2.0,D = 0.1mmとし、電磁波の周波数帯を2.4GHzの場合を考える。
Let R be the impedance of the cable connected to the
かりに、開孔931の大きさを無限大とし、2つの線状電極933の長さをいずれも無限大とすると、線状電極933と第2導体部121との間の特性インピーダンスZ0は、Z0 ≒ 260Ω程度である。また、2つの線状電極933の間のインピーダンスは2 Z0程度となる。
If the size of the
ここで、第1導体部111が存在しないものと仮定する。
Here, it is assumed that the
Lが小さいときは、2つの線状電極933の間のインピーダンスについて、その絶対値は、2 Z0より大きくなり、容量性の性質を示す。
When L is small, the absolute value of the impedance between the two
ここから、Lを大きくしていくと、L ≒ λ/2のある値に達したとき、2つの線状電極933の間のインピーダンスについて、インピーダンスは実数となり、絶対値が極小値となる。このとき、線状電極933の付近には、定在波が生じる。
From this point, when L is increased, when a certain value of L≈λ / 2 is reached, the impedance between the two
この定在波の磁界は、線状電極933と第2導体部121の間の空間においては、線状電極933にほぼ垂直で第2導体部121の表面に対してほぼ平行である。
The magnetic field of the standing wave is substantially perpendicular to the
一般に、nを整数とするとき、2つの線状電極933の間のインピーダンスが実数になる状態はL ≒ (λ/2)nの近傍に、周期的に出現する。
In general, when n is an integer, a state in which the impedance between the two
このような前提のもとで、L,x,d,D,g、および、線状電極933の間隔を調整して、線状電極933同士の間のインピーダンスを、駆動インピーダンスRに一致させることができる。
Under such a premise, L, x, d, D, g, and the distance between the
このようにして、インピーダンスを整合させると、たとえばインターフェース装置601にケーブルを接続した場合、ケーブルを進行してきた電磁波のエネルギーは反射されることなく、狭間領域131に放射される。
When the impedance is matched in this way, for example, when a cable is connected to the
線状電極933の端と、第1導体部111の最近傍点との間のインピーダンスの絶対値がZ0より大きい場合(たとえば、gが大きい場合)、線状電極933の付近に生じる整合時(共振時)の電界分布について考える。図28は、n = 1の共振状態の場合の電界分布の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
When the absolute value of the impedance between the end of the
共振時には、狭間領域131の中の電界は、実数Eを用いてE exp(jωt + θ)と表現することができ、狭間領域131の境界面に略垂直となる。本図には、このときのEの分布が示されている。本図に示すように、線状電極933付近における電界分布Eは、中央でゼロ交差する。
At resonance, the electric field in the
gが大きい場合等、第1導体部111の最近傍点との間のインピーダンスの絶対値がZ0より大きい場合については、上記の通りであるが、線状電極933の全長Lが開孔931よりも大きく、線状電極933と第1導体部111との結合が十分に強い場合には、状況が異なる。この場合について、以下に説明する。
As in the case where the absolute value of the impedance between the nearest point of the
なお、理解を容易にするため、インターフェース装置601は対称な形状を持つものとし、線状電極933同士の離間部分は、開孔931の中央に配置されるものとする。図29は、このような場合のインターフェース装置601と信号伝達装置101との位置関係を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
For easy understanding, it is assumed that the
線状電極933と第1導体部111との結合が十分に強い場合のインピーダンス整合のための条件は、線状電極933の全長Lよりも、開孔931の半径rに強く依存するようになる。
The condition for impedance matching when the coupling between the
gが大きい場合は、線状電極933の端点から外を見たときのインピーダンスzは、|z|>>Z0を満たしていた(開放端条件)。一方、本図に示す場合には、線状電極933の開孔931の縁辺に対向する点P(図中の黒丸)と、この点に対向する第2導体部121との点Q(図中の黒丸)との間のインピーダンスzが、|z|<<Z0となる場合がある(短絡端条件)。
When g is large, the impedance z when looking out from the end point of the
短絡端条件が満たされる場合、2r≒λ/2となるようなrをうまく選択すると、線状電極933の間のインピーダンスは実数となり、その絶対値が極大となる。
When the short-circuit condition is satisfied, if r is selected so as to satisfy 2r≈λ / 2, the impedance between the
このときのインピーダンスがRに等しくなるように、各パラメータを調整すれば、最適な性能が得られる。 Optimum performance can be obtained by adjusting each parameter so that the impedance at this time becomes equal to R.
なお、上記の例において、電極933の端点でのインピーダンスがZ0と同程度の場合は、最適条件がL≒λ/2や2r≒λ/2とは大きくずれる場合もあるが、その場合においても、適切なパラメータを選択することが可能である。
In the above example, when the impedance at the end point of the
また、上記のいずれの場合でも、インピーダンスが完全整合していなくとも、ある程度のパワーでの電磁波の送受は可能であり、パラメータは用途に合わせて適宜変更できる。 In any of the above cases, even if the impedance is not perfectly matched, electromagnetic waves can be transmitted and received with a certain level of power, and the parameters can be changed as appropriate according to the application.
なお、線状電極933は、線状電極933として、太さ一定の電線状の素材を採用しても良いが、図26(c)に示すように、外側にいくにしたがって滑らかに徐々に広がるような形状としても良い。
The
後者の場合、インターフェース装置601と開孔931との相対位置がずれても、反射係数が急激に変化することがなく、線状電極933間のインピーダンスが極端に変化することがなくなる。したがって、信号伝達装置101との接続がなめらかになるとともに、線状電極933の特定の箇所における強い反射が抑えられ、広い帯域での信号伝送が可能となる。
In the latter case, even if the relative position between the
図30は、本実施態様のインターフェース装置の種々の形状の断面を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 30 is an explanatory view showing cross sections of various shapes of the interface device of the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図(I)、本図(II)は、図27、図29に示す実施形態に相当するものであり、本図(III)、本図(IV)は、図29に示す実施形態に対して、線状電極933を覆うシールド935を用意するものである。
FIGS. (I) and (II) correspond to the embodiment shown in FIGS. 27 and 29. FIGS. (III) and (IV) are different from the embodiment shown in FIG. Thus, a shield 935 covering the
本図(III)は、線状電極933はシールド935とは独立に構成されており、本図(IV)は、線状電極933の一方がシールド935に接続されている。また、本図には示していないが、線状電極933の両方をシールド935に接続しても良い。
In this drawing (III), the
シールド935を用いると、電磁波が信号伝達装置101とは反対側に放射されるのを防止することができる。本図(IV)で、gが十分に大きい場合は、L≒λ/4が最適長さになり、このとき、駆動端子間のインピーダンスは極小となる。
When the shield 935 is used, electromagnetic waves can be prevented from being radiated to the side opposite to the
また、本図(I)に対してシールド935を設け(図示せず)、線状電極933の両方のお互いに最も離れた端点をシールド935に接続した場合は、g > 0であり、L≒λ/2が最適長さとなり、そのとき駆動端子間のインピーダンスは極大となる。
In addition, when a shield 935 is provided (not shown) with respect to this figure (I) and both end points of both of the
図31は、折り返しダイポール型のインターフェース装置の形状を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 31 is an explanatory view showing the shape of a folded dipole interface device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示すように、インターフェース装置601の全長Lは、開孔931の直径2rよりも小さい。
As shown in the figure, the total length L of the
また、線状の導電体の両端部を残りの部分に平行に折り曲げた折り曲げ電極936が1つだけ用意されている。これに通信機器934を接続すると、ちょうど長い長方形の辺を電極とし、その長手方向の辺の一部を分割して、通信機器934を挿入したような形状となる。
Further, only one
本図に示す態様は、一見図2に示すようなループアンテナのような形状となっているが、実際にはダイポールアンテナを2本並べたものと同様の電磁場が形成され、駆動インピーダンスは大きくなるものの、上記のような単純なダイポール型のインターフェース装置601と類似の通信特性を示すようになる。
The form shown in this figure has a shape like a loop antenna as shown in FIG. 2 at first glance, but actually, an electromagnetic field similar to that of two dipole antennas is formed, and the driving impedance is increased. However, communication characteristics similar to those of the simple
なお、折り返し部分は、丸くなっていても良い。また、長方形形状ではなく長楕円形状など、曲線形状を採用することも可能である。 The folded portion may be rounded. It is also possible to adopt a curved shape such as an elliptical shape instead of a rectangular shape.
ここで、これらの実施形態の特徴について整理する。
(1)線状電極933の全長Lは、λ/2付近に最適値があるが、それ以外の長さでも信号の送受は可能である。
(2)給電位置xの最適値は、必ずしもL/2ではなく、実施用途および態様に応じて適宜調整ができる。
(3)線状電極933の太さや形状の制限は少ない。典型的には直線状の形状を採用するが、屈曲した形状やV字型の形状でも良い。また、2つの線状電極933の形状が異なるような非対称の構造(たとえば、一方が幅広の帯、他方が幅狭の帯等。)を採用しても良い。
(3)線状電極933の一部としてコイルや共振器を挿入しても良い。gが大きい場合には、コイルを挿入することでLを小さくすることができる。また、共振器を挿入すると、複数周波数での駆動が可能となる。
(4)開孔931の大きさ2rは、Lより大きくとも小さくとも良い。また、開孔931の中心位置と線状電極933の全長の中心位置とが一致しなくとも良い。
(5)図1に示すようなメッシュ型の信号伝達装置101でも利用が可能であるほか、開孔931に導電体の線が張られてメッシュ状となっているような場合にも適用ができる。
Here, the features of these embodiments will be summarized.
(1) The total length L of the
(2) The optimum value of the power feeding position x is not necessarily L / 2, and can be appropriately adjusted according to the application and mode of implementation.
(3) There are few restrictions on the thickness and shape of the
(3) A coil or a resonator may be inserted as part of the
(4) The
(5) In addition to being usable in the mesh type
(センサ装置)
上記のように、各種の信号伝達装置101において電磁場が浸出するエバネッセント領域にインターフェース装置601を配置することにより、インターフェース装置601に接続された通信機器934との通信が可能である。
(Sensor device)
As described above, by arranging the
そこで、この通信機器934としてRFタグを採用し、インターフェース装置601とRFタグとを一体に組み合わせたものを「センサタグ」と呼ぶこととする。
Therefore, an RF tag is adopted as the
センサタグを複数用意し、それぞれのIDを異なるものとしておけば、いずれのセンサタグがエバネッセント領域に存在し、いずれのセンサタグがエバネッセント領域の外に存在するか、を、信号伝達装置101を介して接続されたRFタグリーダや各種のコンピュータにおいて、検知することが可能である。したがって、これらを応用したセンサ装置を構成することができる。
If multiple sensor tags are prepared and each ID is different, which sensor tag exists in the evanescent area and which sensor tag exists outside the evanescent area is connected via the
エバネッセント領域の中にあるか否かを検知することから、これを利用したセンサ装置の構成では、
(1)信号伝達装置101とセンサタグとの距離が変化することを検知するもの
(2)信号伝達装置101とセンサタグとの間の誘電率の変化を検知するもの
の2通りが考えられる。
Since it detects whether or not it is in the evanescent region, in the configuration of the sensor device using this,
(1) Detecting a change in the distance between the
まず第1の手法について説明する。図32は、信号伝達装置101とセンサタグとの距離が変化することを検知することによるセンサ装置の断面を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
First, the first method will be described. FIG. 32 is an explanatory diagram showing a cross section of the sensor device by detecting a change in the distance between the
本図に示すように、信号伝達装置101の浸出領域141側には、第1導体部111や狭間領域131を覆うように、弾性体941が配置されている。
As shown in the figure, an
弾性体941は、外部からの圧力がかからない自然長の場合に、センサタグ942が浸出領域141側に配置されるように、センサタグ942と信号伝達装置101の距離を保っている。
The
そして、外部からの圧力がかかると、弾性体941は変形し、センサタグ942が浸出領域141の内側に入ることとなる。いずれのセンサタグ942が浸出領域141内に入ったか否かによって、どの位置に外力がかかっているか否かを検知することがきる。
When an external pressure is applied, the
また、センサタグ942との通信における信号の強さによって、当該センサタグ942近傍における弾性体941の変形量(ひいては、外力・圧力の大きさ)を求めることも可能である。信号の強さが大きければそれだけ、センサタグ942が浸出領域141の中に入り込んでいることになるから、変形量も大きいことになる。
Further, the amount of deformation of the
弾性体941としては、ゴムやスポンジなどを採用することもできるし、本図に示すように、梁構造の形状をした金属を採用しても良い。
As the
また、弾性体941のかわりに、SMAやバイメタルなど、温度変化によって変形するものを採用すれば温度センサになるし、光・湿度・化学物質などで変形する材料を採用すれば、それぞれのセンサになる。
In addition, instead of the
次に第2の手法について説明する。図33は、信号伝達装置101とセンサタグとの間の誘電率の変化を検知することによるセンサ装置の断面を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
Next, the second method will be described. FIG. 33 is an explanatory diagram showing a cross section of the sensor device by detecting a change in dielectric constant between the
本図に示すように、センサタグ942の信号伝達装置101側には、誘電体943が配置され、RFタグが接続されたインターフェース装置601がその上に貼付されている。そして、センサタグ942が信号伝達装置101の表面に配置されると、インターフェース装置601が、当該誘電体943が存在する環境下で信号伝達装置101の浸出領域141内に配置されるようになっている。
As shown in this figure, a dielectric 943 is disposed on the
誘電体943の素材として、光・熱・温度・化学物質・圧力によって誘電率が変化する素材を使用すると、外的要因によって、インターフェース装置601と信号伝達装置101との電気的結合(通信の電磁波の伝達強度)が変化することとなる。
If a material whose dielectric constant varies depending on light, heat, temperature, chemical substance, or pressure is used as the material of the dielectric 943, the electrical coupling (communication electromagnetic wave) between the
この情報とRFタグのID検出とを組み合わせることにより、信号伝達装置101の場所とその場所における検知値とを取得することができる。
By combining this information with the ID detection of the RF tag, the location of the
図34は、これらのセンサタグ942を信号伝達装置101の表面に配置する例を示すものである。本図に示すように、好きな場所にセンサタグ942を配置できる。
FIG. 34 shows an example in which these
この場合、センサタグ942の底面(信号伝達装置101に配置される側の面)に、あらかじめ適当な大きさの誘電体943を貼り付けておき、自由に配置できることとすると、各種の異なる誘電体943を用いることにより、異なる対象を検知するセンサユニットを構成することができる。
In this case, it is assumed that a dielectric 943 of an appropriate size is pasted on the bottom surface of the sensor tag 942 (the surface on the side where the
また、検知対象が一定である場合は、信号伝達装置101の表面にシート状の誘電体943を貼り付けておき、所望の位置にセンサタグ942を配置することも可能である。
When the detection target is constant, a sheet-
以上説明したように、本発明によれば、シート状の信号伝達装置の表面近傍に配置することによって、当該信号伝達装置に各種の測定結果を送信することができるセンサ装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sensor device that can transmit various measurement results to the signal transmission device by being arranged near the surface of the sheet-shaped signal transmission device. .
101 信号伝達装置
111 第1導体部
121 第2導体部
131 狭間領域
141 浸出領域
151 対向領域
201 通信回路
202 ループ型アンテナ
203 ダイポール型アンテナ
601 インターフェース装置
602 内部導体部
603 外部導体部
604 経路導体部
605 絶縁体部
606 接続点
901 導体板
902 同軸ケーブル
903 接合部
904 帯状の導体部
931 開孔
932 接続領域
933 電極
934 通信機器
935 シールド
936 折り曲げ電極
941 弾性体
942 センサタグ
943 誘電体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
当該信号伝達装置と離間して配置され、当該電磁場が浸出される領域に属した場合、当該浸出された電磁場を介して当該信号伝達装置と通信可能となるインターフェース装置と、
を備えるセンサ装置であって、
当該インターフェース装置には、識別情報が付与され、当該電磁場が浸出される領域に属した場合、当該識別符号を当該信号伝達装置に送信することにより、当該インターフェース装置が当該電磁場が浸出される領域に属する旨を検知する
ことを特徴とするセンサ装置。 A sheet-like signal transmission device having a region for propagating the electromagnetic field therein and leaching the electromagnetic field in the vicinity of the surface;
An interface device that is arranged separately from the signal transmission device and belongs to a region where the electromagnetic field is leached, and is capable of communicating with the signal transmission device via the leached electromagnetic field;
A sensor device comprising:
When the interface device is provided with identification information and belongs to a region where the electromagnetic field is leached, the interface device is transmitted to the signal transmission device so that the interface device is moved to the region where the electromagnetic field is leached. A sensor device characterized by detecting that it belongs.
当該インターフェース装置には、RFタグにより当該識別情報が付与される
ことを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 1,
The identification information is given to the interface device by an RF tag.
当該信号伝達装置と、当該インターフェース装置と、の間に、これらを離間させる弾性体を配置し、
当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知した場合、当該インターフェース装置の近傍に圧力がかかっている旨を検知する
ことを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 1 or 2,
An elastic body is disposed between the signal transmission device and the interface device to separate them,
A sensor device, characterized in that, when it is detected that the interface device belongs to a region where the electromagnetic field is leached, it is detected that pressure is applied near the interface device.
当該信号伝達装置と、当該インターフェース装置と、の間に、これらを離間させる弾性体を配置し、
当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知した場合、当該インターフェース装置と当該信号伝達装置との通信の強度により、当該インターフェース装置の近傍における当該弾性体の変形量を検知する
ことを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 1 or 2,
An elastic body is disposed between the signal transmission device and the interface device to separate them,
When it is detected that the interface device belongs to a region where the electromagnetic field is leached, the deformation amount of the elastic body in the vicinity of the interface device is detected based on the strength of communication between the interface device and the signal transmission device. A sensor device.
当該弾性体は、ゴム、スポンジ、もしくは、金属の梁構造体である
ことを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 3 or 4,
The elastic device is a rubber, sponge, or metal beam structure.
当該信号伝達装置と、当該インターフェース装置と、の間に、物理量の変化によって誘電率が変化する誘電体を配置し、
当該電磁場が浸出される領域に当該インターフェース装置が属する旨を検知した場合、当該インターフェース装置と当該信号伝達装置との通信の強度により、当該物理量の変化を検知する
ことを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 1 or 2,
Between the signal transmission device and the interface device, a dielectric whose dielectric constant changes due to a change in physical quantity is arranged,
A sensor device, wherein when detecting that the interface device belongs to a region where the electromagnetic field is leached, a change in the physical quantity is detected based on the strength of communication between the interface device and the signal transmission device.
当該インターフェース装置は、当該誘電体と一体に構成され、
当該誘電体と当該信号伝達装置とは、着脱可能に構成される
ことを特徴とするセンサ装置。 The sensor device according to claim 6,
The interface device is configured integrally with the dielectric,
The said dielectric and the said signal transmission apparatus are comprised so that attachment or detachment is possible. The sensor apparatus characterized by the above-mentioned.
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