JP2009005223A - ２次元拡散伝送基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来よりも伝送路設定を簡単にすると共に基板全体としての伝送効率を向上させる。
【解決手段】 信号を２次元的に伝える信号層と、信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子とを備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的地まで伝送する２次元拡散伝送基板において、複数の通信素子により形成された伝送路を複数並行して備え、伝送路における伝送方向とその他の方向とで信号の伝送特性が異なるように構成することにより、各通信素子が伝送路上において隣接する通信素子とのみ通信を行うことを可能としたことを特徴とする２次元拡散伝送基板を提供する。
【選択図】 図８

Description

この発明は、複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝送する２次元拡散伝送基板に関する。

特許文献１，２には、個別の配線を形成することなく、複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝送する通信装置が開示されている。

この通信装置は、分散して配置された複数の通信素子を備える基板を有する。各通信素子は、周辺に配置されている他の通信素子と通信する機能を有する。各通信素子による通信距離は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行える程度に設定されており、この局所的な通信により通信素子間で信号を順次伝送することによって、目的とする通信素子まで信号を伝送することができる。この通信装置では、経路データに基いて伝送路が設定されることにより、効率よく目的の通信素子まで信号が伝送される。この通信装置における複数の通信素子を備えた基板は、信号を２次元的に伝送することができるため、２次元拡散伝送基板とも称される。

特開２００３−１８８８８２号公報 特開２００４−３２８４０９号公報

２次元拡散伝送基板では、単一の伝送路を用いて信号を伝送する構成だけではなく、当該基板内に複数の伝送路を設定して複数の異なる信号を同時に伝送する構成も可能となっている。複数の伝送路を設定する構成とすれば、単一の伝送路により信号を伝送した場合よりも、基板全体としての信号の伝送効率を向上させることができる。

ところが、伝送路として選択されている通信素子が送信する信号は、当該通信素子の周辺であって且つその伝送路として選択されていない通信素子にも届く。この伝送路として選択されていない通信素子は、信号を受信する度に、各種処理を実行しなければならない。よって、伝送路として選択されている通信素子の通信距離内に存在し当該伝送路として選択されていない通信素子は、伝送路として選択されている通信素子から干渉を受けるため、他の伝送路として選択することができなかった。

このような従来の２次元拡散伝送基板においては、伝送路に隣接する或いは伝送路の周囲の通信素子を利用することができないために、通信に寄与しない無駄な通信素子が存在していた。よって、通信素子を全て活用した場合と比べて、基板全体としての伝送効率が低くならざるを得なかった。

一方、従来の２次元拡散伝送基板において、ある伝送路と他の伝送路との距離が、それぞれに含まれる通信素子の通信距離よりも大きくなるように、各通信素子を配置したとする。この場合、無駄な通信素子は無くなるが、今度は基板内の通信素子の密度が減るため、基板全体としての伝送効率を高くすることができない。

また、従来の２次元拡散伝送基板においては、伝送路に含まれる通信素子と、伝送路に含まれない通信素子との間で通信を行っていたため、１つの通信素子からの信号を受信する通信素子が多いため、伝送路設定処理が複雑であった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも基板全体としての伝送効率が高く、伝送路設定が単純な２次元拡散伝送基板を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、信号を２次元的に伝える信号層と、信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的地まで伝送する２次元拡散伝送基板において、複数の通信素子により形成された伝送路を複数並行して備え、伝送路における伝送方向とその他の方向とで信号の伝送特性が異なるように構成することにより、各通信素子が伝送路上において隣接する通信素子とのみ通信を行うことを可能としたことを特徴とする２次元拡散伝送基板を提供する。

また、本発明は、信号を２次元的に伝える信号層と、信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的地まで伝送する２次元拡散伝送基板において、複数の通信素子を、通信に使用する信号の周波数帯別に複数の組に分け、信号層の２次元平面内における一の方向に沿って各組ごとに少なくとも１つの列を形成し、隣接する列には、異なる組により形成された列を配置し、各通信素子の通信可能範囲内に存在する同一の組に属する通信素子が、各通信素子が配置された列内における両隣の通信素子のみとなるように配置したことを特徴とする２次元拡散伝送基板を提供する。

また、本発明は、信号を２次元的に伝える信号層と、信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的まで伝送する２次元拡散伝送基板において、複数の通信素子をマトリックス状に配列し、複数の通信素子は、隣接する通信素子とのみ通信が可能であり、第１の周波数帯で通信を行う複数の第１の通信素子のみからなる第１の列と、第２の周波数帯で通信を行う第２の通信素子のみからなる第２の列とが、交互に配列されたことを特徴とする２次元拡散伝送基板を提供する。

このような構成によれば、２次元拡散伝送基板上において、ある伝送方向に沿った信号の伝送路が複数形成される。各通信素子は、隣接する伝送路に配置された通信素子とは通信を行えず、伝送方向に位置する通信素子とのみ通信を行うため、従来の２次元拡散伝送基板よりも伝送路設定処理が単純化する。また、各伝送路に含まれる通信素子は、隣接する伝送路に含まれる通信素子と使用する周波数帯が異なるので、隣接する伝送路に含まれる通信素子から干渉を受けることがない。隣接する伝送路との距離を離す必要がないので、基板内の通信素子の密度を維持できる。本発明による２次元拡散伝送基板は、伝送路として選択可能な通信素子の割合を従来のものと比べて高くすることができるため、基板全体としての伝送効率を向上させることができる。

また、上記本発明の２次元拡散伝送基板においては、信号層は、一の方向に延びる帯状の領域を複数有し、当該領域は、列ごとに形成されており、各領域は、対応する列に含まれる通信素子において使用される周波数帯の信号に対する伝送特性が適合化されている。

また、本発明は、信号を２次元的に伝える信号層と、信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的地まで伝送する２次元拡散伝送基板において、信号層の２次元平面内における一の方向とその他の方向とで信号の伝送特性が異なるように信号層を構成することにより、通信素子による他の方向への通信可能範囲が一の方向への通信可能範囲よりも狭くなるように設定し、通信素子の通信可能範囲内には、一の方向に沿った通信素子の両側に他の通信素子を１つずつ配置したことを特徴とする２次元拡散伝送基板を提供する。

この構成によれば、各通信素子は、ある方向（伝送方向）に位置する通信素子とのみ通信を行うため、従来の２次元拡散伝送基板よりも伝送路設定が単純になる。また、各伝送路に含まれる通信素子は、隣接する伝送路に含まれる通信素子の通信可能範囲に含まれないため、隣接する伝送路に含まれる通信素子から干渉を受けない。また、伝送方向とは異なる方向に対しては通信可能距離が短くなるように設定されているため、隣接する伝送路との距離を大きくとる必要がないので、基板内の通信素子の密度を維持できる。本発明による２次元拡散伝送基板は、伝送路として選択可能な通信素子の割合を従来のものと比べて高くすることができるため、基板全体としての伝送効率を向上させることができる。

また、本発明においては、信号層は、一の方向に伝わる信号に対する抵抗の大きさが他の方向に伝わる信号に対する抵抗の大きさよりも小さくなるように形成されている。或いは、信号層は、一の方向に伝わる信号の距離に対する減衰率が他の方向に伝わる信号の距離に対する減衰率よりも低くなるように形成されている。

また、上記信号層は、第１の導電性部材と、第１の導電性部材よりも抵抗値の高い第２の導電性部材とにより形成されている。具体的には、第１の導電性部材及び第２の導電性部材がそれぞれ複数の糸状部材であり、信号層は、第１の導電性部材が一の方向に沿うように、且つ第２の導電性部材が一の方向と交差して網目状に形成されている。或いは、第１の導電性部材及び第２の導電性部材がそれぞれ糸状部材であり、信号層は、第１の導電性部材が第一の方向に沿うように且つ第１の導電性部材同士が接触しないように、第２の導電性部材と共に編み上げて形状されている。或いは、通信素子が複数の第１の導電性部材上に配置されており、複数の第１の導電性部材間には、一の方向に沿って第２の導電性部材が形成されている。

また、信号層は導電性ゴムであってもよい。この場合、導電性ゴムには、一の方向に延びた形状を有する導電性の添加材が混入されている。

また、信号層は、複数の第１の導電性部材と、高誘電部材とにより形成されてもよい。この場合、通信素子が複数の第１の導電性部材上に配置されており、複数の第１の導電性部材間には、一の方向に沿って高誘電部材が形成される。

したがって、本発明によれば、従来よりも基板全体としての伝送効率が高く、伝送路設定が単純な２次元拡散伝送基板を提供することができる。

まず初めに、図１から図５を参照して、従来の２次元拡散伝送基板の構造及び信号を伝送する原理について説明する。

図１は、２次元拡散伝送基板（以降、単に伝送基板という）１００の外観構成を示す図である。伝送基板１００は、複数の通信素子２００が２枚の導電層１１０及び１２０によって挟持され、導電層１１０と導電層１２０が一定の距離だけ離されて配置された構造を持つ。導電層１１０，１２０は、それぞれ単一又は複数の層からなり、各層は例えば、導電性のゴム材料で形成されている。また、各層は、平面的に均一な導電率を有する。各通信素子２００は、導電層１１０，１２０の各層に電気的に接続されている。導電層１１０，１２０に含まれる各層は、通信素子２００に電源を供給するための層、通信素子２００により送信される信号を伝播させる層、グランドを供給する層等を含む。なお、図１は、各通信素子２００の内部配置を示すために、伝送基板１００における、導電層１１０，１２０の一部を開いた状態を示している。

通信素子２００は、導電層１１０，１２０に含まれる信号層を介して他の通信素子との間で信号の送受信を行う。図２は、通信素子２００の機能ブロック図である。図２に示すように、通信素子２００は、信号の送受信を行う通信部２０１と、通信素子２００の通信機能を制御する処理部２０２と、各種データやプログラムを記憶するメモリ２０３とを有している。具体的には、処理部２０２は、導電層１１０，１２０に含まれる信号層中を伝播する信号の監視、受信した信号の解析、送信用信号の生成、信号の送信タイミングの制御等を行う。すなわち、通信素子２００は、１つの素子で信号の受信、送信の双方の役割を果たす。以下の説明においては、信号を送信している最中（送信処理中）の通信素子２００を送信元素子というものとする。また、送信元素子でない通信素子２００を受信待機素子というものとする。受信待機素子は、信号の監視処理を行っている。

図３は、伝送基板１００の局所的な断面図である。通信素子２００は、導電層１１０の一部である信号層１１１と導電層１２０の一部である信号層１２１に、図示しない接点を介して接続されている。送信元素子（図３の例では、中央の通信素子２００）は、信号層１１１，１２１を介して、有効通信距離内にある受信待機素子（図３の例では、両側の通信素子２００）とのみ通信できるように設計されている。

図４は、伝送基板１００における、送信元素子により送信された信号の強度Ｖと当該信号の伝播距離Ｘとの関係を示したグラフである。送信元素子から強度Ｖ０の信号が出力される。図４に示すように、強度Ｖは、当該信号の伝播距離Ｘが大きくなるほど、すなわち送信元素子から離れるほど減衰する。受信待機素子は信号強度Ｖｓ（＜Ｖ０）以上の信号のみが有効な信号であるものと判定するよう設計されている。信号強度がＶｓとなる伝播距離はＸ１である。よって、受信待機素子のうち伝播距離Ｘ１以内の範囲に配置されているものは有効な信号を受信し得るが、伝播距離Ｘ１よりも離れた位置に配置されているものは有効な信号を受信し得ない。有効な信号を受信した受信待機素子のみが、受信した信号の解析処理を行う。この伝播距離Ｘ１はすなわち有効通信距離である。

図５は、伝送基板１００における通信素子２００の配置の一例、及び信号の伝送の様子を示す図である。図５では、説明の便宜上、通信素子２００のみ示し、導電層１１０，１２０は省略している。また、図５に示す通信素子２００は、伝送基板１００におけるものの一部である。図５に示す例では、通信素子２００（図５中の「Ａ」〜「Ｌ」の符号を付されたブロックであり、本明細書では通信素子２００Ａ〜２００Ｌと記す）は、それぞれ距離Ｘ１程度の間隔を置いて縦横に整列して（マトリックス状に）配列されている。

図５（ａ）は、通信素子２００Ｆが送信元素子である場合を示している。通信素子２００Ｆが送信した信号は、有効通信距離Ｘ１内に含まれる通信素子２００Ｂ，２００Ｅ，２００Ｇ，２００Ｊにより受信される。

ここで、伝送基板１００における通信素子２００間の通信方法の一例について説明する。これはあくまで一例であり、伝送基板１００においては他の通信方法も利用可能である。各通信素子２００は、パケット通信によりデータの送受信が行なわれる。当該パケットのヘッダ部分には、どの通信素子２００を経由して目的地（目的とする通信素子２００、或いは伝送基板１００に接続された通信デバイス等）まで到達するかを規定した情報である経路情報が含まれている。この経路情報には、各通信素子２００に割り振られたＩＤが含まれている。有効な信号としてパケットを受信した受信待機素子は、自己のＩＤが経路情報に含まれているかを判定する。そして、当該受信待機素子は、自己のＩＤが含まれていれば、受信したパケットのヘッダから自己のＩＤを削除して、送信処理を行う。当該受信待機素子は、自己のＩＤが含まれていなければ、送信処理は行わない。このようにして、伝送基板１００では、通信素子２００が、順次、信号（パケット）を中継して目的地（例えばいずれかの通信素子２００）まで伝送する。

図５（ａ）に示す例では、信号（パケット）が、通信素子２００Ｆの次に素子２００Ｇを中継することが決まっているものとする。この場合、通信素子２００Ｂ，２００Ｅ，２００Ｊは、信号を受信後、送信処理は行わず、通信素子２００Ｇのみが送信処理を行う。通信素子２００Ｇが信号を送信すると、今度は、通信素子２００Ｃ，２００Ｆ，２００Ｈ，２００Ｋが信号を受信する。このようにして、図５（ｂ）に示すように、例えば、通信素子２００Ｅ，２００Ｆ，２００Ｇ，２００Ｈの順に信号が伝送される。なお、このような通信素子２００の順路を信号の伝送路というものとする。伝送路はパケット中の経路情報により設定されている。伝送路上では、複数のパケットからなるデータが、バケツリレー方式で次々に伝送されていく（伝送路をデータが連続的に流れる）。伝送基板１００は、通信素子２００間の局所的な通信により信号を伝送するため、信号が劣化しにくいという特徴を有している。すなわち、伝送基板１００では、伝送路の上流から下流に至るまで、信号の劣化が少ない。

また、伝送基板１００は、複数の異なる信号を同時に、異なる伝送路を設定してそれぞれの目的地へ伝送することも可能である。すなわち、伝送基板１００内で並行して複数の信号を伝送することが可能となっている。伝送基板１００では、並行する伝送路を増加させるほど、伝送基板１００全体としての信号の伝送効率が高くなる。

ところが、伝送基板１００では、ある信号の伝送路として設定されている通信素子２００の有効通信距離内にある通信素子２００は、他の伝送路として設定することができない。例えば、図５（ｂ）では、伝送路である通信素子２００Ｅ〜Ｈに隣接する通信素子（２００Ａ〜Ｄ、２００Ｉ〜Ｌ）は、他の伝送路として設定することはできない。これは、伝送路である通信素子２００（Ｅ〜Ｈ）から干渉を受けるためである。よって、伝送基板１００では、伝送路として設定できない無効な通信素子２００が存在してしまうために、通信素子２００の数の割には伝送効率を高くすることができないという問題点があった。また、無効な通信素子２００においても経路情報の判定処理等が行われるため、伝送路設定処理が複雑にならざるを得なかった。

以下に説明する本発明は、伝送路設定が容易であると共に、伝送基板内に含まれている通信素子を有効に活用することにより、伝送基板全体としての伝送効率を向上させることができる伝送基板を提案するものである。

以下、図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係る伝送基板について説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る伝送基板１における通信素子１０，２０を示す図である。また、図６は、伝送基板１００における図５同様、説明の便宜上、一部の通信素子である、通信素子１０Ａ〜Ｄ（図６の「Ａ」〜「Ｄ」）、１０Ｉ〜Ｌ（図６の「Ｉ」〜「Ｌ」）と、通信素子２０Ｅ〜Ｈ（図６の「Ｅ」〜「Ｈ」）のみを示している。伝送基板１は、図１に示す伝送基板１００と同様の構造を有している。伝送基板１００と異なる点は、通信素子２００の代わりに、通信素子１０，２０を用いている点である。図６に示すように、本発明の第１の実施形態に係る伝送基板１は、通信素子１０と通信素子２０とは、それぞれが一次元的に配列されており、且つ通信素子１０の列と通信素子２０の列とが交互に配列された構造を有する。各通信素子１０，２０の有効通信距離は通信素子２００と同一であり、通信素子１０，１０間、通信素子１０，２０間の縦横の配置間隔も通信素子２００と同一である。

通信素子１０は、伝送基板１００に用いられた通信素子２００と構造、機能共に同一である。通信素子２０は、通信素子２００と構造は同一であるが、機能が一部異なる。図７は、通信素子２０の機能ブロック図である。処理部２０２、メモリ２０３は通信素子２００と同一の機能である。通信部２０１’は、通信に使用する信号の周波数帯が通信素子１０と異なるように構成されている。通信素子１０は周波数帯ｆ１を、通信素子２０は周波数帯ｆ２（≠ｆ１）をそれぞれ使用している。

伝送基板１では、例えば、通信素子２０Ｆが送信元素子である場合、その有効通信距離には、通信素子１０Ｂ，Ｊ、通信素子２０Ｅ，Ｇが含まれる。ここで、通信素子１０Ｂ，Ｊは、通信素子２０Ｆから送信された周波数帯ｆ２の信号（以下、「信号ｆ２」と記す。周波数帯ｆ１の信号も同様に「信号ｆ１」と記す）を受信しない。よって、通信素子２０Ｆから送信された信号を受信し、経路情報の判定処理を行う素子は、通信素子２０Ｅ，Ｇの２つのみである。通信素子２０Ｅ〜Ｈからなる伝送路と隣接する通信素子（１０Ａ〜Ｄ、１０Ｉ〜Ｌ）は、干渉を受けず、他の伝送路として設定され得る。よって、伝送路として設定できない通信素子（無効な通信素子）を減らすことができ、伝送基板１内に多くの伝送路を設定することができるため、伝送基板１全体としての伝送効率を従来よりも高くすることができる。また、送信元素子から送信された信号は、伝送方向に隣接する通信素子によってのみ受信されるため、従来の伝送基板よりも伝送路設定の処理が簡単になる。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る伝送基板２を示す図である。伝送基板２は、伝送基板１と近似しているが、その異なる点は、信号層１１１，１２１（図３）の代わりに信号層１１，２１を使用している点である。信号層１１，２１は、通信素子１０と通信素子２０の配列に合わせて、信号伝送特性が変えられている。すなわち、信号層１１，２１は、通信素子１０が配置されている帯状の領域Ｓ１０と、通信素子２０が配置されている帯状の領域Ｓ２０とを有している。領域Ｓ１０は、信号ｆ１に対する伝送効率が高く、信号ｆ２に対する伝送効率が低い材料で形成されている。領域Ｓ２０は逆に、信号ｆ２に対する伝送効率が高く、信号ｆ１に対する伝送効率が低い材料で形成されている。図９（ａ）は、領域Ｓ１０、Ｓ２０のそれぞれにおける周波数−伝送効率の関係を示すグラフである。また、図９（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ領域Ｓ１０、Ｓ２０に信号ｆ１、ｆ２を流したときの距離−信号強度の関係を示すグラフである。

図９に示されるように、領域Ｓ１０、Ｓ２０は、周波数帯ｆ１とｆ２についてそれぞれ異なる特性を有する。具体的には、領域Ｓ１０は、強度Ｖ０の信号ｆ１が距離Ｘ１伝送しても通信素子が受信可能なレベル（信号強度Ｖｓを上回るレベル）を維持し、強度Ｖ０の信号ｆ２が距離Ｘ１伝送すると通信素子が受信できないレベル（信号強度Ｖｓ以下）まで減衰する特性を有する。また、領域Ｓ２０は、強度Ｖ０の信号ｆ２が距離Ｘ１伝送しても通信素子が受信可能なレベル（信号強度Ｖｓを上回るレベル）を維持し、強度Ｖ０の信号ｆ１が距離Ｘ１伝送すると通信素子が受信できないレベル（信号強度Ｖｓ以下）まで減衰する特性を有する。このように、領域Ｓ１０では信号ｆ１のみを伝送し、領域Ｓ２０では信号ｆ２のみを伝送するように構成できるので、伝送基板２は、第１の実施形態における伝送基板１よりもさらに、伝送路に隣接する通信素子が干渉を受け難いという効果を有する。また、伝送路の間隔をさらに狭くすることも可能である。

なお、上記第１及び第２の実施形態に係る伝送基板１，２では、２種類の周波数帯を用いた２種類の通信素子を用いたが、２種類に限定されるものではなく、３種類以上であってもよい。本発明では、伝送基板は、隣接する伝送路において、同じ周波数帯を使用しない種々の構成を採用し得る。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る伝送基板３を示す図である。伝送基板３は、図１の伝送基板１００と類似の構成であり、通信素子２００を備える。図１０は、図５と同様、説明の便宜上、一部の通信素子２００のみ示している。伝送基板３が伝送基板１００と異なる点は、信号層１１１，１２１の代わりに、平面方向の信号伝送特性に異方性を持つ信号層３１，４１を用いた点にある。信号層３１，４１は、一の方向と他の方向とで信号伝送特性が異なる。具体的には、図１０における横方向と縦方向とで信号伝送特性が異なる（以降、横方向を主伝送方向、縦方向を副伝送方向というものとする。第４、第５実施形態についても同様）。信号層３１，４１は、主伝送方向には、伝送基板１００の信号層１１１，１２１と同様の信号伝送特性を有するが、副伝送方向には、主伝送方向の信号伝送特性よりも低い伝送特性（すなわち、信号が伝播しにくい特性）を有するように構成されている。

図１１は、伝送基板３における主伝送方向に進む信号と副伝送方向に進む信号の強度Ｖと伝播距離Ｘとの関係を示すグラフである。各軸、信号強度Ｖｓ、及び伝播距離Ｘ１の意味は、図４において説明したものと同様である。伝送基板３では、主伝送方向に比べて副伝送方向のほうが減衰率が高くなっていることがわかる。送信元素子から有効通信距離Ｘ１に含まれる受信待機素子は、主伝送方向に隣接したものと、副伝送方向に隣接したものとが存在するが、信号層３１，４１の伝送特性から、主伝送方向に隣接した受信待機素子のみが有効な信号を受信する。例えば、図１０では、送信元素子が通信素子２００Ｆであるとすると、通信素子２００Ｅ，２００Ｇのみが有効な信号を受信する。伝送路に隣接する通信素子２００Ｂ，２００Ｊは、有効な信号を受信しないため、経路情報の判定処理等が行われない。

伝送基板３では、主伝送方向の有効通信距離はＸ１であるが、副伝送方向の有効通信距離はＸ２（＜Ｘ１）となる。すなわち、副伝送方向においては、伝播距離Ｘ２以内において、信号強度Ｖｓ以上の信号（有効な信号）が得られるからである。図１０では、送信元素子が通信素子２００Ｆであるとすると、通信素子２００Ｂ，２００Ｊは、伝播距離Ｘ２よりも離れていれば信号を受信しない。

よって、伝送基板３では、伝送路に隣接する通信素子は伝送路に含まれる通信素子から干渉を受けないため、他の伝送路として設定され得る。また、送信元素子から送信された信号は、伝送方向に隣接する通信素子によってのみ受信されるため、従来の伝送基板よりも伝送路設定の処理が簡単になる。

図１２は、導電層３１，４１（以降、単に導電層３１と記載する）の構成の第１の例を示す図である。導電層３１は、導電性を有する糸状部材により形成されている。導電性を有する糸状部材としては、導電性の繊維材料であってもよいし、絶縁性の繊維材料に導電性の材料を塗布したもの等でもよい。或いは、導電性を有する糸状部材は、針金等の金属であってもよい。導電性を有する糸状部材は、その製造工程において抵抗の大きさを調整できる。当該糸状部材は、複数の低抵抗の糸状部材３１Ｌ（図１２（ａ））と、複数の高抵抗の糸状部材３１Ｈ（図１２（ｂ））とからなる。導電層３１は、図１２（ｃ）に示されるように、糸状部材３１Ｌがそれぞれ伝送基板３の主伝送方向に沿うように、糸状部材３１Ｈがそれぞれ伝送基板３の副伝送方向に沿うようにして、網目状（メッシュ状）に形成されている。このような構成により、伝送基板３の導電層３１は、主伝送方向への信号の伝送に対しては低抵抗、副伝送方向への信号の伝送に対しては高抵抗という構成が実現される。

図１３は、導電層３１の構成の第２例を示す図である。この例においても、図１２で示した糸状部材３１Ｌ、３１Ｈを使用する。糸状部材３１Ｌ、３１Ｈは共に伝送基板３の主伝送方向に沿って配列されており、且つ副伝送方向に交互に配列される。各糸状部材３１Ｌ、３１Ｈは、隣接する糸状部材３１Ｈ、３１Ｌに編みこまれる。なお、各糸状部材３１Ｌ、３１Ｈが編みこまれた状態では、糸状部材３１Ｌ同士が接触しないよう構成されている。このような構成により、導電層３１は、信号が主伝送方向に進む場合には、高抵抗体である糸状部材３１Ｈを通る必要がなく、信号が副伝送方向に進む場合に、高抵抗体である糸状部材３１Ｈを通る必要がある。よって、この例に示す導電層３１においても、主伝送方向への信号の伝送に対しては低抵抗、副伝送方向への信号の伝送に対しては高抵抗という構成が実現される。

図１４は、導電層３１の構成の第３例を示す図である。導電層３１は、導電性ゴムにより形成されている。導電性ゴムの内部には、導電性を有するフィラー３１ｆが混入されている。当該導電フィラーは線状の材料として形成されており、個々の導電フィラーは、その軸方向が伝送基板３の主伝送方向に沿うように等方性をもって分散されている。また、この導電フィラーは、導電性ゴムに含まれるカーボン粒子等よりもずっと大きい。したがって、この例に示す導電層３１においても、主伝送方向への信号の伝送に対しては低抵抗、副伝送方向への信号の伝送に対しては高抵抗という構成が実現される。

図１５は、本発明の第４の実施形態に係る伝送基板４を示す図である。伝送基板４は、図１の伝送基板１００と類似の構成であり、通信素子２００を備えている。伝送基板４が、伝送基板１００と異なる点は、信号層１１１，１２１の代わりに、伝送方向に延びる帯状の領域である低抵抗領域と高抵抗領域とを持つ信号層５１，６１（以降、単に信号層５１と記載する）を用いている点にある。なお、低抵抗領域５１Ｌの抵抗の大きさは、伝送基板１００におけるものと同じである。

信号層５１の高抵抗領域５１Ｈは、伝送基板４の主伝送方向に延びた領域であり、副伝送方向に隣接する通信素子２００間に形成されている。各通信素子２００は、低抵抗領域５１Ｌに配置されている。

伝送基板４では、高抵抗領域５１Ｈの存在により、副伝送方向への有効通信距離は、主伝送方向への有効通信距離Ｘ１よりも短くなる。伝送基板４では、副伝送方向に隣接する通信素子２００同士は、通信できない。主伝送方向に配列した通信素子２００により信号の伝送路が設定される。

伝送基板４では、伝送路に隣接する通信素子は伝送路に含まれる通信素子から干渉を受けないため、他の伝送路として設定され得る。また、送信元素子から送信された信号は、伝送方向に隣接する通信素子によってのみ受信されるため、従来の伝送基板よりも伝送路設定の処理が簡単になる。

図１６は、本発明の第５の実施形態に係る伝送基板５を示す図である。伝送基板５は、図１５の伝送基板４と類似の構成である。伝送基板５が伝送基板４と異なる点は、信号層５１の代わりに、低抵抗領域と高誘電領域とを持つ信号層７１，８１（以降、単に信号層７１と記載する）を用いている点にある。低抵抗領域７１Ｌは、伝送基板４における低抵抗領域５１Ｌと同様の構成である。高誘電領域７１Ｄは、高誘電材料により形成された領域であり、伝送基板４における高抵抗領域５１Ｈと置き換えたものである。

伝送基板５では、通信素子２００による通信に用いられる信号が直流成分に近いほど、高誘電領域７１Ｄにおける抵抗（インピーダンス）が増大する。通信素子２００の通信に、高誘電領域７１Ｄで高インピーダンスを維持する周波数帯（以下、「通常帯域」という）を用いることにより、副伝送方向への有効通信距離を、主伝送方向への有効通信距離Ｘ１よりも短くすることができる。

よって、伝送基板５においても、伝送路に隣接する通信素子が伝送路に含まれる通信素子から干渉を受けないようにすることが可能であるため、隣接する通信素子を他の伝送路として設定し得る。また、送信元素子から送信された信号は、伝送方向に隣接する通信素子によってのみ受信されるため、従来の伝送基板よりも伝送路設定の処理が簡単になる。

なお、伝送基板５においては、通信素子２００は、信号伝送帯域を通常帯域と高周波帯域に切り替えることが可能である。高周波帯域を用いて信号を伝送した場合、副伝送方向における有効通信距離がＸ１以上となる。この場合、従来の伝送基板１００のように使用することができる。そのような使用は、基板全体としての伝送効率は高くすることができないが、２次元的な伝送路を設定したい場合などに有効である。

以上に説明したように、本発明の２次元拡散伝送基板は、従来の２次元拡散伝送基板よりも多くの伝送路を設定することができるため、基板全体としての伝送効率を向上させることができる。また、本発明の２次元拡散伝送基板は、従来のものに比べて、伝送路設定が容易である。

なお、以上説明した本発明の各種実施形態においては、通信素子をマトリックス状に配列した。また、各種実施形態においては、伝送路を、当該マトリックスに配列された通信素子を一方向に進むように設定した。本発明の２次元拡散基板においては、伝送路を１つの方向に進むようにするだけではなく、曲がるように設定してもよい。また、通信素子をマトリックス状に配列したが、通信素子の有効通信距離さえ考慮すれば、基板上にランダムに拡散させて配置させることも可能である。すなわち、各種実施形態に示した通信素子の配列に限定されるものではない。

２次元拡散伝送基板の外観構成を示す図である。 通信素子の機能ブロック図である。 伝送基板の局所的な断面図である。 信号強度と伝播距離との関係を示す図である。 通信素子の配置の一例、及び信号の伝送の様子を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る伝送基板を示す図である。 通信素子の機能ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る伝送基板を示す図である。 伝送基板上の各領域の特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る伝送基板を示す図である。 本発明の第３の実施形態の伝送基板における信号強度と距離との関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態における信号層の第１例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における信号層の第２例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における信号層の第３例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る伝送基板を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る伝送基板を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，１００ 伝送基板
１０，２０，２００ 通信素子
１１０，１２０ 導電層
１１，１２，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，１１１，１２１ 信号層

Claims (14)

1. 信号を２次元的に伝える信号層と、前記信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的地まで伝送する２次元拡散伝送基板において、
   複数の通信素子により形成された伝送路を複数並行して備え、
   前記伝送路における伝送方向とその他の方向とで信号の伝送特性が異なるように構成することにより、各通信素子が伝送路上において隣接する通信素子とのみ通信を行うことを可能としたことを特徴とする２次元拡散伝送基板。
2. 信号を２次元的に伝える信号層と、前記信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的まで伝送する２次元拡散伝送基板において、
   前記複数の通信素子を、通信に使用する信号の周波数帯別に複数の組に分け、前記信号層の２次元平面内における一の方向に沿って各組ごとに少なくとも１つの列を形成し、
   隣接する列には、異なる組により形成された列を配列し、
   各通信素子の通信可能範囲内に存在する同一の組に属する通信素子が、前記各通信素子が配置された列内における両隣の通信素子のみとなるように配置したことを特徴とする２次元拡散伝送基板。
3. 前記信号層は、前記一の方向に延びる帯状の領域を複数有し、当該領域は、前記列ごとに形成されており、各領域は、対応する列に含まれる通信素子において使用される周波数帯の信号に対する伝送特性を適合化したものであることを特徴とする請求項２に記載の２次元拡散伝送基板。
4. 信号を２次元的に伝える信号層と、前記信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的まで伝送する２次元拡散伝送基板において、
   前記複数の通信素子をマトリックス状に配列し、
   前記複数の通信素子は、隣接する通信素子とのみ通信が可能であり、
   第１の周波数帯で通信を行う複数の第１の通信素子のみからなる第１の列と、第２の周波数帯で通信を行う第２の通信素子のみからなる第２の列とが、交互に配列されたことを特徴とする２次元拡散伝送基板。
5. 前記信号層は、前記第１の列が配置された第１の領域と、前記第２の列が配置された第２の領域とにより構成され、
   前記第１の領域は、前記第１の周波数帯の信号に対する伝送特性が適合化されており、
   前記第２の領域は、前記第２の周波数帯の信号に対する伝送特性が適合化されていることを特徴とする請求項４に記載の２次元拡散伝送基板。
6. 信号を２次元的に伝える信号層と、前記信号層上に分散して配置され信号を送受信する機能を有する複数の通信素子と、を備え、一の通信素子が当該一の通信素子の通信可能範囲に含まれる他の通信素子と通信を行うことにより順次信号を中継して目的地まで伝送する２次元拡散伝送基板において、
   前記信号層の２次元平面内における一の方向とその他の方向とで信号の伝送特性が異なるように前記信号層を構成することにより、前記通信素子による前記他の方向への通信可能範囲が前記一の方向への通信可能範囲よりも狭くなるように設定し、
   前記通信素子の通信可能範囲内に、前記一の方向に沿った前記通信素子の両側に他の通信素子を１つずつ配置したことを特徴とする２次元拡散伝送基板。
7. 前記信号層は、前記一の方向に伝わる信号に対する抵抗の大きさが前記他の方向に伝わる信号に対する抵抗の大きさよりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の２次元拡散伝送基板。
8. 前記信号層は、前記一の方向に伝わる信号の距離に対する減衰率が前記他の方向に伝わる信号の距離に対する減衰率よりも低くなるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の２次元拡散伝送基板。
9. 前記信号層が、第１の導電性部材と、前記第１の導電性部材よりも抵抗値の高い第２の導電性部材とにより形成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の２次元拡散伝送基板。
10. 前記第１の導電性部材及び前記第２の導電性部材は、それぞれ複数の糸状部材であり、
    前記信号層は、前記第１の導電性部材が前記一の方向に沿うように、且つ前記第２の導電性部材が前記一の方向と交差して網目状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の２次元拡散伝送基板。
11. 前記第１の導電性部材及び前記第２の導電性部材は、それぞれ複数の糸状部材であり、
    前記信号層は、前記第１の導電性部材が前記第一の方向に沿うように且つ前記第１の導電性部材同士が接触しないように、前記第２の導電性部材と共に編み上げて形状されていることを特徴とする請求項９に記載の２次元拡散伝送基板。
12. 前記信号層が、導電性ゴムであり、
    前記導電性ゴムには、前記一の方向に延びた形状を有する導電性の添加材が混入されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の２次元拡散伝送基板。
13. 前記通信素子が前記複数の第１の導電性部材上に配置されており、
    前記複数の第１の導電性部材間には、前記一の方向に沿って前記第２の導電性部材が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の２次元拡散伝送基板。
14. 前記信号層が、複数の第１の導電性部材と、高誘電部材とにより形成されており、
    前記通信素子が前記複数の第１の導電性部材上に配置されており、
    前記複数の第１の導電性部材間には、前記一の方向に沿って前記高誘電部材が形成されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の２次元拡散伝送基板。

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