JP2008236365A

JP2008236365A - 非接触ミリ波通信機

Info

Publication number: JP2008236365A
Application number: JP2007072985A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yoneyama; 米山　　務; Sukenori Kawahara; 祐紀川原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】クライアントの低価格化、小電力化および携帯性の向上を実現できる非接触ミリ波通信機を提供する。
【解決手段】非接触ミリ波通信機１において、サーバ２の送受信回路は、ミリ波送信用の第１のアンテナ１８と、ミリ波受信用の第２のアンテナ１９とを備え、クライアント３の送受信回路は、第１のアンテナからミリ波を受信するための第３のアンテナ２３と、ミリ波送受信用の第４のアンテナ２４とを備え、第１乃至第４のアンテナは、第１と第３のアンテナ、第２と第４のアンテナをそれぞれ対向させたとき、第１のアンテナと第４のアンテナ間、および第２のアンテナと第３のアンテナ間の不要結合レベルが所定値より低くなるアンテナ特性を有し、クライアントの送受信回路がミリ波発振器を有さないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミリ波通信機に関し、特に、ＮＲＤガイドで構成された送受信回路を有するサーバとクライアントとの間において非接触で双方向通信を行う非接触ミリ波通信機に関するものである。

近年、携帯電話機などの無線端末機は、サーバから無線によって音楽ファイルなどの情報ファイルをダウンロードするクライアントとしての機能を有しており、利用者は、クライアントをコネクタに接続することなくサーバから情報ファイルを取得できるようになっている。

このようなクライアントにおいては、マイクロ波によってサーバと通信を行うため、音楽ファイルなどファイルサイズの小さい情報ファイルをダウンロードするには十分な通信速度を有しているものの、映画ファイルなど音楽ファイルと比較してファイルサイズが大きい情報ファイルをダウンロードするには通信速度が低すぎるという問題がある。

サーバとクライアントとの間の通信速度を上げる方法として、より周波数の高いミリ波帯においてサーバとクライアントとの間の通信を行うことが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
米山、他、「ミリ波を用いた超高速・大容量映像ダウンロード」、第４回ミリ波ワークショップ講演資料集、電気学会ミリ波技術を用いたシステムの高機能化とその展開調査専門委員会、平成15年10月29日、p.11-18

しかしながら、このような従来の無線通信機においては、ミリ波発振器が、他の構成要素と比較して非常に高価であるのみならず、消費電力も大きいため、クライアントにミリ波発振器を備えると、クライアントが高価になるとともに、大容量のバッテリーを搭載する必要も生じ、クライアントの小型化や軽量化の妨げになるという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、クライアントにミリ波発振器を備えることなくミリ波帯の双方向通信を行うことを可能にし、クライアントの低価格化および小型化・軽量化のできる非接触ミリ波通信機を提供することを目的とする。

本発明の非接触ミリ波通信機は、サーバとクライアントとによって構成され、前記サーバと前記クライアントとの間でミリ波による非接触の通信が行われる非接触ミリ波通信機において、前記サーバの送受信回路は、ミリ波発振器と、前記ミリ波発振器から出力されたミリ波を変調するための第１の変調器と、前記第１の変調器により変調されたミリ波を前記クライアントに向けて送信するための第１のアンテナと、前記クライアントとの間でミリ波を送受信するための第２のアンテナと、前記第２のアンテナにより受信されたミリ波を検波するための第１の検波器と、を備え、前記クライアントの送受信回路は、前記第１のアンテナから送信されたミリ波を受信するための第３のアンテナと、前記第３のアンテナにより受信されたミリ波を検波するための第２の検波器と、前記第２のアンテナとの間でミリ波を送受信するための第４のアンテナと、前記第４のアンテナで受信された無変調のミリ波を変調するための第２の変調器と、を備え、前記第１乃至第４のアンテナは、前記第１と第３のアンテナ、前記第２と第４のアンテナをそれぞれ対向させたとき、前記第１のアンテナと前記第４のアンテナ、および前記第２のアンテナと前記第３のアンテナの結合レベルが所定の値より低くなるアンテナ特性を有し、前記クライアントの送受信回路が、ミリ波発振器を有していないことを特徴とした構成を有している。

この構成により、クライアントにミリ波発振器を組み込むことなくサーバと双方向のミリ波通信を行うことができるので、クライアントを低コストで組み立てられるとともに、非接触ミリ波通信機全体を低コストで実現できる。また、クライアントが消費電力の大きいミリ波発振器を備える必要がないため、クライアントに搭載するバッテリーを小型化、軽量化でき、クライアントの携帯性を高めることができる。

さらに、本発明の非接触ミリ波通信機は、請求項１に記載の非接触ミリ波通信機において、サーバとクライアントとによって構成され、前記サーバと前記クライアントとの間でミリ波による非接触の通信が行われる非接触ミリ波通信機において、前記サーバの送受信回路は、ミリ波発振器と、前記ミリ波発振器から出力されたミリ波を変調するための第１の変調器と、前記第１の変調器により変調されたミリ波を前記クライアントに向けて送信するための第１のアンテナと、前記クライアントとの間で電波を送受信するための第２のアンテナと、前記第２のアンテナにより受信された電波を検波するための第１の検波器と、を備え、前記クライアントの送受信回路は、前記第１のアンテナから送信されたミリ波を受信するための第３のアンテナと、前記第３のアンテナにより受信されたミリ波を検波するための第２の検波器と、前記第２のアンテナとの間で電波を送受信するための第４のアンテナと、電波を変調するための第２の変調器と、を備え、前記第１乃至第４のアンテナは、前記第１と第３のアンテナ、前記第２と第４のアンテナをそれぞれ対向させたとき、前記第１のアンテナと前記第４のアンテナ、および前記第２のアンテナと前記第３のアンテナの結合レベルが所定の値より低くなるアンテナ特性を有し、前記第２のアンテナと前記第１の検波器、および前記第４のアンテナと前記第２の変調器が、それぞれ低速通信用無線機の一部によって構成されており、前記クライアントの送受信回路が、ミリ波発振器を有していないことを特徴とした構成を有している。

この構成により、クライアントにミリ波発振器を組み込むことなくサーバと双方向のミリ波通信を行うことができるので、クライアントを低コストで組み立てることが可能でありながら、サーバとクライアントとの間で上り下りともミリ波による超高速の伝送速度を確保することができる。

さらに、本発明の非接触ミリ波通信機は、請求項１または２に記載の非接触ミリ波通信機において、前記サーバおよび前記クライアントの前記送受信回路の少なくとも一部が、ＮＲＤガイドによって構成されることを特徴とした構成を有している。

この構成により、クライアントおよびサーバを構成するミリ波送受信回路におけるミリ波の伝送損失を著しく低減できるので、サーバやクライアントにミリ波増幅器を搭載する必要がなく、より簡単な構成で、低コストで高性能な非接触ミリ波通信機を実現することができる。

本発明は、クライアントにミリ波発振器を組み込むことなくサーバと双方向のミリ波通信を行うことにより、クライアントを低コストで組み立てることができるとともに、クライアントが消費電力の大きいミリ波発振器を備える必要がないため、クライアントに搭載するバッテリーを小型化、軽量化でき、クライアントの携帯性を高めることができるという効果を有する非接触ミリ波通信機を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態の非接触ミリ波通信機について、図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態における非接触ミリ波通信機について、図１乃至図９を用いて、説明する。

図１に示すように、非接触ミリ波通信機１は、サーバ２およびクライアント３によって構成されている。

サーバ２は、６０ＧＨｚ帯のミリ波を発振するミリ波発振器１１と、結合器１２と、第１および第２のサーキュレータ１３、１４と、第１の変調器１５と、無反射終端器１６と、第１の検波器１７と、第１および第２のアンテナ１８、１９とを備えており、これらはミリ波送受信回路を構成している。

また、サーバ２は、映画ファイルなどの情報ファイルが蓄積された記憶装置２７や、サーバ２とクライアント３との間の通信制御を行うための不図示の通信制御手段に接続されている。

クライアント３は、第２の検波器２１と、第２の変調器２２と、第３および第４のアンテナ２３、２４とを備えており、これらはミリ波送受信回路を構成している。また、クライアント３は、サーバ２から受信した情報ファイルを蓄積するための記憶装置２８と接続されている。記憶装置２８は、例えば、ハードディスクドライブによって構成されており、クライアント３と一体となるよう形成されている。ここで、記憶装置２８は、クライアント３と着脱可能になっていてもよい。

サーバ２とクライアント３は、第１と第３のアンテナ１８、２３とが対向し、第２と第４のアンテナ１９、２４とが対向するように配置される。このとき、対向するアンテナ間の通信距離が至近距離となるようにする。この通信距離は、第１および第２の検波器１７、２１によってミリ波を十分に検波できる距離であるとともに、利用者がクライアント３のアンテナをサーバ２のアンテナに対向させることが容易な距離であることが好ましく、例えば、対向するアンテナがほぼ接する程度の距離から、数１００ｃｍの範囲であればよい。本実施の形態においては、通信距離を２０ｍｍとしている。

以下、サーバ２およびクライアント３の送受信回路をＮＲＤガイド集積回路によって構成する場合について説明する。

ＮＲＤガイドは、方形断面を有する誘電体線路１０と、平行に配置されハウジングとして機能する上部導体板３１および下部導体板３２とによって構成されており、誘電体線路１０は、上部導体板３１および下部導体板３２により狭持されている（図２参照）。本実施の形態においては、上部および下部導体板３１、３２はアルミニウムにより形成されているが、銅または真鍮などの良導電体・非磁性体材料により形成されていればよい。

誘電体線路１０は、ミリ波に対して低損失性を有するよう、損失角tanδが１０^−４程度、比誘電率ε_ｒが３．０以下の材料により形成されると好適である。本実施の形態においては、誘電体線路１０は、比誘電率ε_ｒが２．０４のポリテトラフルオロエチレン（以下、単にＰＴＦＥという）により形成されている。

誘電体線路１０の寸法は、高さをａ、幅をｂ、自由空間波長をλ_０とすると、
ａ＝０．４５λ_０
ｂ＝０．５１・（（ε_ｒ）^−１）^−１／２・λ_０
となっている。本実施の形態においては、５５ＧＨｚから６５．５ＧＨｚの帯域において単一モードとなるよう、ａ＝２．２５ｍｍ、ｂ＝２．５ｍｍとしている。

サーバ２においては、誘電体線路１０は、結合器１２とミリ波発振器１１、無反射終端１６、第１のサーキュレータ１３および第２のサーキュレータ１４との間、第１のサーキュレータ１３と第１の変調器１５および第１のアンテナ１８との間、第２のサーキュレータ１４と第１の検波器１７および第２のアンテナ１９との間にそれぞれ設置されている。

また、クライアント３においては、誘電体線路１０は、第３のアンテナ２３と第２の検波器２１との間、第２の変調器２２と第４のアンテナ２４との間にそれぞれ設置されている。

第１のサーキュレータ１３は、モードサプレサ３５を有する３本の誘電体線路１０と、１組のフェライトディスク３６、３７と、誘電体スペーサ３８と、不図示の１組のディスク型磁石とによって形成されており（図３参照）、３本の誘電体線路は、互いに１２０°の角度間隔で放射状に配置されている。また、第２のサーキュレータ１４も同様の構成を有している。

モードサプレサ３５は、Ｃｕ箔等からなる、チョーク型のストリップ線路により形成されている。

第１のサーキュレータ１３は、誘電体線路１０ｄを伝搬してきたミリ波を、フェライトディスク３６によって反時計回りに回転させ、誘電体線路１０ｅへ伝搬させるようになっている。したがって、誘電体線路１０ｄから誘電体線路１０ｆへは伝搬しない。また、第１のサーキュレータ１３は、誘電体線路１０ｅを伝搬してきたミリ波を、反時計回りに回転させ、誘電体線路１０ｆへ伝搬させる。

同様に、ミリ波発振器１１から誘電体線路１０ａを介して１０ｃに伝搬されたミリ波は、第２のサーキュレータ１４のフェライトディスク３６によって反時計回りに回転され、誘電体線路１０ｇに伝搬される。また、第２のアンテナ１９から誘電体線路１０ｇを介して第２のサーキュレータ１４に入力されたミリ波は、フェライトディスク３６によって反時計回りに回転され、誘電体線路１０ｈへ伝搬される。

図４（ａ）は、ミリ波発振器１１の構造を模式的に示す斜視図である。また、図４（ｂ）は、ミリ波発振器１１が有するガンダイオードマウント４１の断面図である。ミリ波発振器１１は、ガンダイオード４０が螺入されたガンダイオードマウント４１と、ストリップ線路４４と、誘電体線路１０と、セラミック共振器４２とによって構成されている。

ガンダイオードマウント４１は、真鍮によって形成されており、断面がＨ型となるチョーク構造を有している。また、ガンダイオードマウント４１の側部には、λ／４チョーク構造のバイアスチョーク４３が形成されている。ガンダイオード４０による発振出力は、ＰＴＦＥ基板上に形成されたストリップ線路４４を介して、モードサプレサを有する誘電体線路１０に導かれる。

セラミック共振器４２は、セラミックディスクと、セラミックディスクを狭持する一組のＰＴＦＥディスクにより構成されている。セラミックディスクとＰＴＦＥディスクは、不図示のＰＴＦＥチューブにより被覆されている。このセラミック共振器４２は、温度および印加電圧によってドリフトするガンダイオード４０の発振周波数をロックするようになっている。

図１に戻り、結合器１２は、所定の曲率半径および曲がり角度を有する２本の誘電体線路を、所定の間隔で配置することによって構成されており、これらの曲率半径、曲がり角度および間隔を調節することにより、所望の結合度を得ることができる。本実施の形態においては、結合度を３ｄＢとしている。

ここで、結合器１２は、１入力２出力の電子スイッチにより置き換えられてもよい。

第１および第２の変調器１５、２２は、不図示のショットキーバリアダイオードと、ショットキーバリアダイオードが装荷されたマウントとによって構成されている。マウントは、ＰＴＦＥ基板により形成されており、このＰＴＦＥ基板上には、プリントされたチョーク付きパッチパターンが形成されている。マウントは、公知のように、誘電体線路１０の長軸方向に対して垂直面内に配置される。

第１および第２の変調器１５、２２によるミリ波の変調は、ＡＳＫ、ＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＭＰＳＫなど公知の変調方式を用いればよいが、ＡＳＫが安価、簡単で望ましい。

第１および第２の検波器１７、２１は、本願出願人による特開２００６−１６６４０１号公報に開示されているように、ショットキーバリアダイオードにより構成すると、高周波特性に優れているとともに、検波器のダイオードに電圧を印加して検波感度を調整できるので、ミリ波を高感度に検波できる。

第１乃至第４のアンテナ１８、１９、２３、２４は、誘電体線路の先端部に、先端ほど細くなるテーパ部を有するロッドアンテナにより構成されており、テーパ部がハウジングから突出するように配置されている。テーパ部の長さは、ミリ波の伝送効率や、サーバ２およびクライアント３が許容される大きさに基づいて決定される。

ここで、第１および第２のアンテナ１８、１９を小型の誘電体レンズアンテナにより構成し、第３および第４のアンテナ２３、２４を小型の円錐ホーンアンテナにより構成してもよい。

図５は、円錐ホーンアンテナの構造を模式的に示す誘電体線路１０の長軸と平行な面における断面図である。

円錐ホーンアンテナは、図５に示すように、上部導体板３１に形成された長さｔ、直径ｄの円形導波管部と、その上部に形成された高さｈ、開口直径ｄ_ｍの円錐ホーン部により構成されている。

図６は、誘電体レンズアンテナの構造を模式的に示す誘電体線路１０の長軸と平行な面における断面図である。

誘電体レンズアンテナは、図６に示すように、円錐ホーンアンテナの円錐ホーン部にポリフォーム４９を介して誘電体レンズ４８を設置したものである。ポリフォーム４９は、レンズ焦点距離ＦＰと等しい厚みを有しており、レンズ固定部材として機能している。誘電体レンズ４８は、直径２Ｒ、レンズ焦点距離Ｆを有する誘電体により形成されている。

第１乃至第４のアンテナ１８、１９、２３、２４の放射特性やアンテナ利得などのアンテナ特性は、想定されるサーバ２とクライアント３との通信距離の範囲において、第１のアンテナ１８と第４のアンテナ２４との間、および第２のアンテナ１９と第３のアンテナ２３との間のミリ波の不要結合が十分小さいように、たとえば−２０ｄＢ以下になるように定めると、不要結合の影響は雑音レベル以下となる。したがって、第１乃至第４のアンテナ１８、１９、２３、２４の特性としては、低サイドローブのものが好ましい。

また、第１のアンテナ１８と第２のアンテナ１９との間隔および第３のアンテナ２３と第４のアンテナ２４との間隔は、それぞれのアンテナの大きさ、アンテナのメインローブの半値角、クライアント３のサイズなどに基づいて定められる。例えば、第１および第２のアンテナ１８、１９を誘電体レンズアンテナにより構成する場合、誘電体レンズの直径が２０ｍｍであり、クライアント３に接続される一般的なハードディスクドライブの大きさが約１０ｃｍであることから、第１のアンテナ１８と第２のアンテナ１９との間隔は２０ｍｍから８ｃｍの間となる。

以上のように構成された非接触ミリ波通信機の動作原理を、図１を参照して説明する。

まず、サーバ２のミリ波発振器１１により、６０ＧＨｚ帯の無変調のミリ波が出力され、誘電体線路１０ａへ伝搬される。

次に、誘電体線路１０ａを伝搬している無変調のミリ波が、結合器１２により誘電体線路１０ｃと誘電体線路１０ｄに分配される。

誘電体線路１０ｄに分配されたミリ波は、第１のサーキュレータ１３を介して第１の変調器１５に入力され、記憶装置２７から入力される映像や音声などの情報信号および制御信号により変調される。

第１の変調器１５によって変調されたミリ波は、誘電体線路１０ｅ、第１のサーキュレータ１３および誘電体線路１０ｆを介して第１のアンテナ１８からクライアント３に向けて変調波として出力される。

第１のアンテナ１８から出力された変調波は、クライアント３の第３のアンテナ２３により受信され、誘電体線路１０ｉを伝搬した後に第２の検波器２１により信号が検出される。検出された信号は、クライアント３に接続されている記憶装置２８に記憶されたり、前記記憶装置２８を制御する。

一方、結合器１２により誘電体線路１０ｃに分配されたミリ波は、第２のサーキュレータ１４および誘電体線路１０ｇを介して、第２のアンテナ１９から無変調のミリ波としてクライアント３に向けて出力される。

第２のアンテナ１９から出力された無変調のミリ波は、クライアント３の第４のアンテナ２４により受信され、誘電体線路１０ｊを介して第２の変調器２２に入力される。

第２の変調器２２は、サーバ２とクライアント３の間の通信制御を行うための制御情報を表す信号によりミリ波を変調する。この変調されたミリ波は、制御信号として誘電体線路１０ｊを伝搬した後、第４のアンテナ２４からサーバ２に向けて出力される。

クライアント３の第４のアンテナ２４から出力された制御信号は、サーバ２の第２のアンテナ１９により受信され、誘電体線路１０ｇ、第２のサーキュレータ１４および誘電体線路１０ｈを介して第１の検波器１７に入力され、検波される。

以上のように構成された非接触ミリ波通信機の実施例を、図７乃至図９を用いて説明する。

本実施例において、第３および第４のアンテナ２３、２４を構成する円錐ホーンアンテナは、上部導体板に形成された円形導波管の長さｔ＝２．２５ｍｍ、直径ｄ＝３．６ｍｍであり、その上部に形成された円錐ホーン部は、高さｈ＝１ｍｍ、開口直径ｄ_ｍ＝７ｍｍとした。図７は、このように形成された円錐ホーンアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）はＥ面の放射特性を、（ｂ）はＨ面の放射特性をそれぞれ示している。本実施例においては、円錐ホーンアンテナのＥ面の半値角は５８°、Ｈ面の半値角は６４°、アンテナ利得は９．６ｄＢｉであった。

一方、第１および第２のアンテナ１８、１９を構成する誘電体レンズアンテナは、直径２Ｒ＝２０ｍｍ、焦点距離Ｆ＝１２ｍｍとした。図８は、このように形成された円錐ホーンアンテナの特性を示すグラフであり、（ａ）はＥ面の放射特性を、（ｂ）はＨ面の放射特性をそれぞれ示している。この場合、６０ＧＨｚにおいてＥ面の半値角は１５°、Ｈ面の半値角は１６°であった。また、アンテナ利得は２１ｄＢｉであった。

また、サーバ２のミリ波発振器１１より出力されるミリ波の周波数を６０．５ＧＨｚ、発振電力を７ｄＢｍとした。また、第１および第２のアンテナ１８、１９と、第３および第４のアンテナ２３、２４との距離を２０ｍｍとした。

図９は、サーバ２から送信した無変調のミリ波を、クライアント３で受信して第２の変調器２２により変調した後、変調波をサーバ２に送り返し、サーバ２の第１の検波器１７で検波した際の波形を示す図であり、（ａ）は、変調信号が８００Ｍｂｐｓのときのパルス波形、（ｂ）は、変調信号が１．２５Ｇｂｐｓのときのパルス波形をそれぞれ示している。

図９（ａ）において、波形５１は、クライアント３の第２の変調器２２に入力されるパルス波形を表しており、波形５２は、サーバ２の第１の検波器１７により検波されたパルス波形を表している。

波形５１のうち、ある時点に入力されたパルス５１ａは、ミリ波により搬送され、サーバ２の第１の検波器１７によりパルス５２ａとして検波された。パルス５１ａが入力されてからパルス５２ａが検波されるまでの時間は約１２ｎｓであった。

また、図９（ｂ）に示すように、変調信号を１．２５Ｇｂｐｓにした場合についても、クライアント３の第２の変調器２２に入力されたパルス波形５３と、サーバ２の第１の検波器１７によって検出されたパルス波形５４とが対応しており、例えば、ある時点でクライアント３の第２の変調器２２に入力されたパルス５３ａが、サーバ２の第１の検波器１７によりパルス５４ａとして検波された。

以上の説明においては、サーバ２が有する第１および第２のアンテナ１８、１９を誘電体レンズアンテナにより構成し、クライアント３が有する第３および第４のアンテナ２３、２４を円錐ホーンアンテナにより構成する場合について説明した。しかしながら、クライアント３のサイズの許容値が比較的大きい場合には、第３および第４のアンテナ２３、２４を誘電体レンズアンテナにより構成してもよい。この場合、第３および第４のアンテナ２３、２４を円錐ホーンアンテナにより構成したときよりもサーバ２とクライアント３との距離を離して通信を行うことができる。

また、クライアント３の第２の変調器２２が、制御信号によってミリ波を変調する場合について説明した。しかしながら、第２の変調器２２が、時分割などの多重方式を用いることにより、制御信号のみならず、映像信号や音楽信号等の情報信号によりミリ波を変調するようにし、クライアント３からサーバ２に情報信号をアップロードできるようにしてもよい。

以上のように本発明の第１の実施の形態に係る非接触ミリ波通信機においては、クライアントがサーバから受信したミリ波を変調してサーバに送り返す構成を有しているので、クライアントに高価なミリ波発振器を備えることなくミリ波双方向通信ができる。また、クライアントは、消費電力が大きいミリ波発振器を備える必要がないので、クライアントが大容量のバッテリーを搭載する必要がなく、クライアントを小型化、軽量化し、携帯性を向上することができる。

また、サーバ２およびクライアント３のミリ波送受信回路をＮＲＤガイドにより構成することにより、ミリ波の伝送損失を大幅に低減できるので、サーバ２およびクライアント３がミリ波増幅器を備える必要がなく、非接触ミリ波通信機のより一層の低価格化およびクライアントのより一層の小型化、軽量化を実現できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る非接触ミリ波通信機を、図１０を用いて説明する。

なお、本発明の第２の実施の形態に係る非接触ミリ波通信機６１を構成するミリ波発振器７１、サーキュレータ７３、第１の変調器７４、ミリ波用アンテナ７５は、本発明の第１の実施の形態に係る非接触ミリ波通信機１を構成するミリ波発振器１１、第１のサーキュレータ１３、第１の変調器１５、第１のアンテナ１８とそれぞれ同一の構成であり、その説明を省略する。

本実施の形態の非接触ミリ波通信機６１は、サーバ６２およびクライアント６３により構成されている。サーバ６２は、ミリ波発振器７１と、サーキュレータ７３と、第１の変調器７４と、ミリ波用アンテナ７５と、低速通信用無線機７６と、を備えている。低速通信用無線機７６は、低速通信用アンテナ７７と、不図示の第１の検波器と、を有している。

クライアント６３は、ミリ波用アンテナ７８と、第２の検波器８０と、低速通信用無線機８１と、を備えている。低速通信用無線機８１は、低速通信用アンテナ７９と、不図示の第２の変調器と、を有している。サーバ６２およびクライアント６３において、ミリ波回路と低速通信用無線機は一体で構成しても、あるいは分離して構成してもよい。

サーバ６２の低速通信用無線機７６およびクライアント６３の低速通信用無線機８１は、赤外線あるいはマイクロ波帯あるいはマイクロ波帯より低い周波数帯の電波を送受信可能な公知の無線機により構成されている。

サーバ６２の低速通信用無線機７６は、記憶装置７２からの制御信号で変調された電波を低速通信用アンテナ７７からクライアント６３に送信する一方、クライアント６３の低速通信用無線機８１から送信された電波を受信し、この電波から制御信号を検出するようになっている。

クライアント６３の低速通信用無線機８１は、記憶装置８２からの制御信号で変調された電波を低速通信用アンテナ７９からサーバ６２に送信する一方、サーバ６２の低速通信用無線機７６から送信された電波を受信し、この電波から制御信号を検出するようになっている。このようにして、サーバ６２の記憶装置７２の制御信号、およびクライアント６３の記憶装置８２の制御信号を、低速通信用無線機によって相互に送受信する。

一方、サーバ６２のミリ波発振器７１で発生したミリ波は、記憶装置７２に記憶された映像情報信号によって変調され、ミリ波用アンテナ７５から送信される。このミリ波をクライアント６３のミリ波用アンテナ７８で受信し、第２の検波器８０で検波し、映像情報信号をクライアントの記憶装置８２に記憶する。これら一連の動作は、低速通信用無線機で送受信された制御信号によって制御される。

以上のように本発明の第２の実施の形態に係る非接触ミリ波通信機においては、クライアントにミリ波発振器を備えることなく、サーバからクライアントへ大容量ファイルを送信するダウンリンクをミリ波を用いて超高速化できる。また、サーバとクライアントの間の制御信号の送受信をミリ波帯より低い周波数帯の公知の無線機を用いて行うので、サーバとクライアントの製造コストをより一層下げることができる。さらに、第１の実施例で問題となったアンテナ間の結合も第２の実施例では全く問題にならない。

以上の説明においては、サーバのミリ波送受信回路およびクライアントのミリ波送受信回路をＮＲＤガイド集積回路によって形成する場合について説明したが、この場合に限られず、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）によって構成されていてもよい。この場合、ＮＲＤガイド集積回路と比較して、ミリ波の伝送損失が大きくなるため、サーバおよびクライアントの少なくとも一方がミリ波増幅器を備えるようにしてもよい。また、ＮＲＤガイド集積回路とモノリシックマイクロ波集積回路とを組み合わせてサーバおよびクライアントの送受信回路を構成してもよい。

また、クライアントが、サーバから受信した情報ファイルを一時的に保存するための不揮発性メモリを有するようにしてもよい。

また、クライアントが、記憶装置と接続される場合について説明したが、これに限定されず、ＰＤＡ（Personal digital assistant）や、受信した映像を再生するための映像再生装置などと接続されていてもよい。

以上のように、本発明にかかる非接触ミリ波通信機は、クライアントにミリ波発振器を備えずにサーバとクライアントとの間で非接触ミリ波通信ができ、クライアントを低価格化および小型・軽量化できるという効果を有し、十分活用されていないミリ波帯通信の普及に適した非接触ミリ波通信機として有用である。

本発明の第１の実施の形態における非接触ミリ波通信機の模式図本発明の第１の実施の形態におけるＮＲＤガイドを模式的に示す断面図本発明の第１の実施の形態におけるサーキュレータを模式的に示す斜視図本発明の第１の実施の形態におけるミリ波発振器を模式的に示す斜視図本発明の第１の実施の形態における円錐ホーンアンテナの構造を模式的に示す断面図本発明の第１の実施の形態における誘電体レンズアンテナの構造を模式的に示す断面図本発明の第１の実施の形態における円錐ホーンアンテナの放射特性を示すグラフ本発明の第１の実施の形態における誘電体レンズアンテナの放射特性を示すグラフ本発明の第１の実施の形態における非接触ミリ波通信機の動作特性を示す図本発明の第２の実施の形態における非接触ミリ波通信機の模式図

符号の説明

１非接触ミリ波通信機
２サーバ
３クライアント
１０誘電体線路
１１ミリ波発振器
１２結合器
１３第１のサーキュレータ
１４第２のサーキュレータ
１５第１の変調器
１６無反射終端器
１７第１の検波器
１８第１のアンテナ
１９第２のアンテナ
２１第２の検波器
２２第２の変調器
２３第３のアンテナ
２４第４のアンテナ
２７、２８記憶装置
４７円錐ホーン
４８誘電体レンズ
４９ポリフォーム
６１非接触ミリ波通信機
６２サーバ
６３クライアント
７１ミリ波発振器
７２記憶装置
７３サーキュレータ
７４第１の変調器
７５ミリ波用アンテナ
７６低速通信用無線機
７７低速通信用アンテナ
７８ミリ波用アンテナ
７９低速通信用アンテナ
８０第２の検波器
８１低速通信用無線機
８２記憶装置

Claims

サーバとクライアントとによって構成され、前記サーバと前記クライアントとの間でミリ波による非接触の通信が行われる非接触ミリ波通信機において、
前記サーバの送受信回路は、
ミリ波発振器と、
前記ミリ波発振器から出力されたミリ波を変調するための第１の変調器と、
前記第１の変調器により変調されたミリ波を前記クライアントに向けて送信するための第１のアンテナと、
前記クライアントとの間でミリ波を送受信するための第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信されたミリ波を検波するための第１の検波器と、を備え、
前記クライアントの送受信回路は、
前記第１のアンテナから送信されたミリ波を受信するための第３のアンテナと、
前記第３のアンテナにより受信されたミリ波を検波するための第２の検波器と、
前記第２のアンテナとの間でミリ波を送受信するための第４のアンテナと、
前記第４のアンテナで受信された無変調のミリ波を変調するための第２の変調器と、を備え、
前記第１乃至第４のアンテナは、前記第１と第３のアンテナ、前記第２と第４のアンテナをそれぞれ対向させたとき、前記第１のアンテナと前記第４のアンテナ、および前記第２のアンテナと前記第３のアンテナの結合レベルが所定の値より低くなるアンテナ特性を有し、
前記クライアントの送受信回路が、ミリ波発振器を有していないことを特徴とする全ミリ波型の非接触ミリ波通信機。
サーバとクライアントとによって構成され、前記サーバと前記クライアントとの間でミリ波による非接触の通信が行われる非接触ミリ波通信機において、
前記サーバの送受信回路は、
ミリ波発振器と、
前記ミリ波発振器から出力されたミリ波を変調するための第１の変調器と、
前記第１の変調器により変調されたミリ波を前記クライアントに向けて送信するための第１のアンテナと、
前記クライアントとの間で電波を送受信するための第２のアンテナと、
前記第２のアンテナにより受信された電波を検波するための第１の検波器と、を備え、
前記クライアントの送受信回路は、
前記第１のアンテナから送信されたミリ波を受信するための第３のアンテナと、
前記第３のアンテナにより受信されたミリ波を検波するための第２の検波器と、
前記第２のアンテナとの間で電波を送受信するための第４のアンテナと、電波を変調するための第２の変調器と、を備え、
前記第１乃至第４のアンテナは、前記第１と第３のアンテナ、前記第２と第４のアンテナをそれぞれ対向させたとき、前記第１のアンテナと前記第４のアンテナ、および前記第２のアンテナと前記第３のアンテナの結合レベルが所定の値より低くなるアンテナ特性を有し、
前記第２のアンテナと前記第１の検波器、および前記第４のアンテナと前記第２の変調器が、それぞれ低速通信用無線機の一部によって構成されており、
前記クライアントの送受信回路が、ミリ波発振器を有していないことを特徴とする半ミリ波型の非接触ミリ波通信機。
前記サーバおよび前記クライアントの前記送受信回路の少なくとも一部が、ＮＲＤガイドによって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ミリ波通信機。