JP2018011475A - 受信装置及び無線伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】体格を小さくしながらコイルの周辺における漏洩電磁波を低減できるようにした受信装置及び無線伝送システムを提供する。
【解決手段】所定の開口面を有するようにコア１７に巻回されたコイル１３及びコイル１３に所定の周波数帯で共振するように容量値が設定されたコンデンサ１４を設けた第１共振器１８と、法線方向が第１コイル１３の開口面の法線方向と非直交方向となる開口面を有してコア１７に巻回された第２コイル１５及び第２コイル１５に前記周波数帯で共振するように容量値が設定されたコンデンサ１６を設けた第２共振器１９を備える受信装置３は、コイル１３及び１５のインダクタンス成分をＬ、コンデンサ１４及び１６のキャパシタンス成分をＣ、コイル１３、１５の相互誘導結合する相互インダクタンスをＭとしたときに、１／[２×π×ＳＱＲＴ｛（Ｌ−Ｍ）・Ｃ｝］に応じて定められる周波数帯で信号を受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信装置及び無線伝送システムに関する。

近年、ワイヤレス伝送技術に関して様々な技術が提案されている。このワイヤレス伝送技術は互いに離間した場所に給電することを目的として開発されているが、他方、漏洩電磁波を低減することも重要である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の技術によれば、共鳴法を用いた非接触給電技術において、コイルユニットが、二次共振コイルとボビンとキャパシタと二次電磁誘導コイルとを備えており、これらを接続することで漏洩電磁場を低減可能にしている。

特開２０１１−２３４４９６号公報

特許文献１に記載のコイルユニットは、前述するように構成されているが、ボビンを２つ並列して構成しているため体格が大きくなり、例えばそれぞれのコイルユニットの近傍における漏洩電磁波の低減効果が小さくなってしまう。

本発明の目的は、体格を小さくしながらコイルの近傍における漏洩電磁波を低減できるようにした受信装置及び無線伝送システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、信号生成部、及び、前記信号生成部により生成される信号を送信する送信アンテナ、を備える送信装置と、送信された信号の周波数を含む周波数帯において共振する共振器を備え送信装置の送信アンテナから送信される信号を磁界共振結合方式により受信する受信アンテナ部、及び、受信アンテナ部を通じて受信した信号を処理する信号処理部、を備える受信装置と、を備えた無線伝送システムにおける受信装置を提供する。

受信アンテナ部は、所定の開口面を有するように芯部に巻回された第１コイルを備える第１誘導部、及び、第１誘導部に周波数帯で共振するように容量値が設定された第１容量部を設けた第１共振器、並びに、法線方向が前記第１コイルの開口面の法線方向と非直交方向となる開口面を有して芯部に巻回された第２コイルを備える第２誘導部、及び、第２誘導部に周波数帯で共振するように容量値が設定された第２容量部を設けた第２共振器、を備える。第１及び第２誘導部のインダクタンス成分Ｌ、前記第１及び第２容量部のキャパシタンス成分Ｃは、互いに許容範囲を考慮してそれぞれ同一と見做すことが可能に構成されている。そして、第１共振器及び前記第２共振器の誘導部のコイルを相互誘導結合する相互インダクタンスをＭとし、周波数帯に含む周波数をｆとしたときに、ｆ２＝１／［２×π×ＳＱＲＴ｛（Ｌ−Ｍ）・Ｃ｝］ …（２）、に応じて定められる周波数帯で信号を受信するようになっている。このような構成によれば、第１及び第２コイルが同一の芯部に巻回されているため体格を小さくできる。また、前述の周波数ｆに応じて定められる周波数帯で信号を受信するようになっているため、コイルの特に近傍の漏洩電磁波を低減できる。

第１実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 受信アンテナ部の縦断側面図 等価回路の説明図 比較例のシミュレーション条件とその結果を示す図 受信アンテナ部のシミュレーション条件とその結果を示す図 第２実施形態における受信アンテナ部の縦断側面図 第３実施形態における受信アンテナ部の縦断側面図 第４実施形態における受信アンテナ部の縦断側面図 第５実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第６実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第７実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第８実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第９実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図

以下、無線受信装置及び無線伝送システムの幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付している。なお、下記の各実施形態で説明した対応する構成は十の位と一の位に同一符号を付している。これらの対応する構成は互いに同様の機能を備えるため、その個別又は各要素間で連携して実行される機能説明を必要に応じて省略している。

（第１実施形態）
図１から図５は第１実施形態の説明図を示す。図１に無線伝送システムの構成を概略的に示す。無線伝送システム１０１は、送信装置２及び受信装置３を備え、送信装置２が受信装置３に無線により信号を送信する。本実施形態では信号伝送方向をＺ方向として説明する。送信装置２には、図示しないが電力供給源となる例えばバッテリ電源が接続される。送信装置２は、このバッテリ電源の電力に応じて無線により受信装置３に信号を伝送する。受信装置３は、送信装置２により磁界共鳴方式により結合され送信装置２から送電された電力を用いて動作する。

無線伝送システム１０１は、特に車両用の各種センサ、アクチュエータへの指令信号や、この応答信号などの無線信号の伝送に適用することが望ましい。なお、この図１には、本実施形態の特徴となる信号伝送系に係る特徴部分を主に示している。

送信装置２は、信号生成部４及び送信アンテナ部５を備える。送信アンテナ部５は、送信アンテナ用のコイル６、コア７、及び、共振部８を備える。コイル６は、例えば１回巻きのループ状に構成され、このコイル６はコア７に巻回されている。コア７は、例えばニッケル亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）系のフェライトコアにより円筒形状に構成され芯部として構成される。共振部８は、コア７に巻回されたコイル９と、このコイル９の両端に直列共振するように接続されたコンデンサ１０と、を備える。送信アンテナ部５は、信号生成部４により生成される信号を送信する。

信号生成部４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータ（図示せず）などにより構成され、与えられる電源により信号（電力信号、小電力の変調信号）を生成し、この生成信号を送信アンテナ部５を通じて受信装置３に送信する。

より具体例を挙げるとすれば、例えば送信装置２は、数ＭＨｚ帯の交流電力（正弦波電圧／電流）を生成し、この電力信号を送信信号として送信アンテナを通じて出力する。また、電力信号を送信信号とする形態を示すが、これに限定されるものではなく、例えば、ＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）変調方式などによりデータを変調したデータ変調信号を送信信号としても良い。

受信装置３は、受信アンテナ部１１、及び、信号処理部１２を備える。受信アンテナ部１１は、第１誘導部としてのループコイル（以下コイルと略す）１３、第１容量部としてのコンデンサ１４、第２誘導部としてのループコイル（以下コイルと略す）１５、第２容量部としてのコンデンサ１６、及び、コア１７を備え、送信アンテナ部５の所謂近傍界に設置され、送信装置２の送信アンテナ部５から送信される信号を磁界共振結合方式により受信する。

コア１７は、コア７と同様に例えばニッケル亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）系のフェライトコアにより円筒状に構成される。コイル１３は、コア７に所定の周回方向に巻回され、所定の開口面を備える。コイル１３の開口面はコア１７の円筒の上面に沿う面に設定されるものである。コンデンサ１４は、コイル１３の両端に接続されており、コイル１３及びコンデンサ１４により第１共振器１８が構成される。また、コンデンサ１４の容量値は、前述の送信装置２の送信信号の周波数を含む周波数帯内の所定の周波数で共振するように設定され、これにより、第１共振器１８の共振周波数は、送信装置２から送信される送信信号の周波数帯内に設定されることになる。

コイル１５もまたコア１７に巻回されている。このコイル１５は、コア１７に対しコイル１３と同一の周回方向に巻回されている。これらのコイル１３、１５は、コア１７の円筒外周周囲に密着して接触している。また、コイル１３、１５は、その開口面の法線方向となるＺ方向に密接して互い違いに交互に巻回された２重螺旋構造Ａ１とされている。本実施形態の図１の構成の断面構造を図２に示している。

この図２に示すように、コイル１３、１５の配列順は、Ｚ方向に沿ってコイル１５、コイル１３、コイル１５、コイル１３…の順に互い違いに配列されており、これにより２重螺旋構造Ａ１に配設されている。このような構成を採用することにより、コイル１３の開口面とコイル１５の開口面とが動作周波数帯において許容範囲を考慮して同一と見做すことが可能な配置関係とされている。

コイル１５もまたその両端にコンデンサ１６を接続して構成され、コイル１５及びコンデンサ１６により第２共振器１９として構成されている。またコンデンサ１６の容量値は、前述の送信装置２の送信信号の周波数を含む周波数帯内の所定の周波数で共振するように設定されており、これにより、第２共振器１９の共振周波数は、送信装置２から送信される送信信号の周波数帯内に設定されることになる。第１及び第２共振器１８及び１９の共振周波数は同一となるように設定することが望ましく、また、コイル１３、１５の巻数及びコンデンサ１４、１６の容量値は互いに同一値に設定されることが望ましいが、各要素の誤差などの許容範囲を考慮して同一値と見做すことが可能な程度に一致していれば良い。

この実施形態では、芯部としてのコア７と、芯部としてのコア１７とを分離して構成した形態を示したが、これに限定されるものではなく、同一のコア１７にコイル６、コイル８、コイル１３、コイル１５を巻回して構成しても良い。すなわち、受信アンテナ部１１のコア１７を、送信アンテナ部５のコア７と一体化、共通化して構成しても良い。例えば、コア１７をＺ方向に延伸してコア７と一体化して構成すれば良い。

図３は第１共振器１８及び第２共振器１９の等価回路を図示している。図３に示すように、第１及び第２共振器１８及び１９が近接したときには、これらの間に相互誘導結合作用を生じることになり、この等価回路は図３のように表すことができる。このときの各コイル１３、１５のインダクタンス成分をＬ、各コンデンサ１４、１６のキャパシタンス成分をＣ、相互誘導結合作用の相互インダクタンス成分をＭとすれば、
ｆ１ ＝ １／［２×π×ＳＱＲＴ｛（Ｌ＋Ｍ）・Ｃ｝］ …（１）
ｆ２ ＝ １／［２×π×ＳＱＲＴ｛（Ｌ−Ｍ）・Ｃ｝］ …（２）
の２周波数の共振モードが存在する。ＳＱＲＴは平方根の意味を示す。このとき、２周波数ｆ１、ｆ２のうち低周波数ｆ１の共振モードにおいては、図３に示すように電流Ｉ１、Ｉ２が流れることになり、相互誘導の部分２０にも電流Ｉ１＋Ｉ２が大きく流れることになる。しかし、高周波数ｆ２の共振モードにおいては、図３の実線に示すように電流Ｉ３が流れ、コイル１３、１５に流れる電流Ｉ３の方向が互いに逆位相になり、各コイル１３及び１５に生じる磁束は互いに打ち消し合うように作用することになる。

特に、各コイル１３、１５のインダクタンス成分Ｌも、各コンデンサ１４、１６のキャパシタンス成分Ｃも同一と見做す程度にであれば電流振幅もまた許容誤差範囲を含む程度で同一となる。このため、２つのコイル１３、１５の開口面の法線方向が非直交方向、望ましくは互いに同一方向と見做すことが可能な方向となっていることで、これらの磁場は打ち消されることになり、この結果、漏洩電磁波を低減できるようになる。このため、実動作させる場合には、高周波数ｆ２を用いて信号を伝送することが望ましい。

図４及び図５は、比較例と本実施形態の特性を対比したシミュレーション結果を示している。図４（ａ）〜図４（ｃ）は一般的な磁界共鳴現象によるシミュレーション結果を示し、図５（ａ）〜図５（ｃ）は本実施形態に係る磁界共鳴現象によるシミュレーション結果を示している。図４及び図５におけるシミュレーション条件を下記に示すが、図５の構造は、後述の第４実施形態に示す構造を採用して示している。

図４及び図５の何れのシミュレーション結果においても、送信アンテナ部５を構成するコイル６をニッケル亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）系のコア１７のＺ方向下側に巻回したことを想定している。またコイル６の両端に数ＭＨｚ（例えば６．７８ＭＨｚ）−０［ｄＢｍ］の電力を印加する条件を用いてシミュレーションを行った。

図４（ａ）の構成においては、ループコイル１１３及びコンデンサ１１４からなる共振器１１８が送信アンテナ部５のコイル６のＺ方向上方に隣接するように構成され、受信アンテナとしての励磁コイル１２１が、この共振器１１８のＺ方向上方に隣接するように構成されている。共振器１１８は通常のループコイル１１３とコンデンサ１１４とを直列接続した構成であり、ループコイル１１３の巻数は６ターンとした。またループコイル１１３は銅線により構成することを想定し、図４の構成では、共振器用のループコイル１１３は、その線径を０．２ｍｍ、線間ピッチを０．２ｍｍとしている。また、コンデンサ１１４の容量値を数百ｐＦ（例えば５４５ｐＦ）とした。受信アンテナの励磁コイル１２１は１ターンとし、この励磁コイル１２１の出力を信号処理部１２に入力接続することを想定してシミュレーションを行った。

図５（ａ）の構成においては、第１及び第２共振器１８及び１９がコイル６のＺ方向上方に隣接するように構成されており、受信アンテナの励磁コイル１２１がこれらの第１及び第２共振器１８及び１９の上方に隣接するように構成されている。そして、励磁コイル１２１の出力を信号処理部１２に入力接続することを想定してシミュレーションを行った。

第１共振器１８は、通常のコイル１３とコンデンサ１４とを直列接続した構成であり、コイル１３、１５の巻数はそれぞれ３ターンとし２重に重ねるように構成した。またコイル１３、１５は銅線により構成することを想定し、図５（ａ）の構成では、共振器用のコイル１３、１５は、その線径を０．３２ｍｍ、線間ピッチを０．１ｍｍとしている。また、コンデンサ１４、１６の容量値を数ｎＦ（例えば５．４ｎＦ）に設定した。受信アンテナの励磁コイル１２１は１ターンとした。

これらの条件を用い、−３ｄＢｍを受電したときの受信アンテナの励磁コイル１２１の上面周辺の磁束分布を観察した結果を図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示している。これらの結果は、受信アンテナの上面の磁束密度を面積分して比較したものとなっている。これらの図４（ｂ）、図５（ｂ）に磁場［Ａ／ｍ］の等高線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５を対比して示しているが、これらを対比して観察すると、図５（ｂ）の特性は図４（ｂ）の特性に比較して、磁束分布がコア１７のＺ方向両方向において弱いことがわかる。すなわち、コイル６から受信アンテナ部１１に電力を磁界共鳴現象により送電したとしても、共振器１８及び１９のＺ方向には磁場を打ち消し合う方向に作用し、コア１７のＺ方向直脇における漏洩電力を少なくできることが確認された。

また、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に磁束のベクトル分布を示している。これらの図４（ｃ）、図５（ｃ）のベクトル分布を対比して観察すると、図４（ｃ）の特性においては、共振器１１８のコイル１１３が一方向に電流を流していることから磁場をキャンセルできていないのに対し、図５（ｃ）の特性においては、第１及び第２共振器１８及び１９の各コイル１３及び１５がＺ方向に対向して互いに逆方向に電流を流していることから、各共振器１８及び１９の発生磁場がキャンセルし合うことが確認されている。図５（ｃ）上では、コイル１５による下向きの発生磁場がコイル１３による上向きの磁場よりも強いため、相殺しきれていない部分もあるが、これらのコイル１３、１５の発生磁場を原理的に同一とすることで磁場を相殺できる。このため、共振器１９の出力を取得することで十分に給電しつつ、コア１７の上面上に漏洩する漏洩電力を極力抑制できる。

なお、シミュレーションでは２重螺旋構造Ａ１とはしていないが、密接する関係とすればするほどミクロな視点で見たときにコイル１３、１５に生じる磁界を打ち消し合うことは、発明者らにより確認されている。このため、本実施形態の図１、図２の構造に示す構造はシミュレーションの結果よりもより漏洩電磁波を少なくできる。すなわち、第１コイル１３と第２コイル１５は極力密接するように配置させることが望ましく、コイル１３，１５の巻線の関係も本実施形態に示すように交互に巻回された２重螺旋構造Ａ１を採用することが望ましい。これは、コイル１３，１５に流れる電流に応じた磁束密度分布を微小電線に基づくミクロ領域に区切ったときにおいても、互いに逆方向特性となるように配置することができるためであり、この結果、ミクロ領域で見た場合でも漏洩電力を極力発生させないようにできるためである。

本実施形態では、（２）式に応じて定められる周波数ｆ２を用いて周波数を設定することで、漏洩電磁波を極力低減できるようになる。また、第１共振器１８と第２共振器１９の相互インダクタンスＭに応じた（２）式に応じて周波数ｆ２を用いて周波数を設定することで漏洩電磁波を抑制できるため、送信アンテナ部５の設置位置や、送信アンテナ部５と受信アンテナ部１１との距離に極力依存することなく、受信装置３の側で漏洩電磁波の影響を調整できる。

また、第１コイル１３及び第２コイル１５を２重螺旋構造Ａ１にしているため、第１及び第２コイル１３及び１５を密接構造とすることができ、微小電線に区切ったミクロ領域で見ても漏洩電力を極力生じさせないようにすることができる。

（第２実施形態）
図６は第２実施形態の追加説明図を示している。図６にコイル１３、１５の断面構造を示すように、コイル１３、１５は、その開口面の面方向に沿って交互に巻回されるように構成されていても良い。図６に示す構成の場合、第１及び第２コイル１３及び１５は、コア１７の円筒面周囲のＺ方向の特定周囲において、周外方に放射する２重渦巻き構造Ａ２に構成されている。言い換えると、図６の断面構造上では、例えばコア１７の円筒部の周の内方から外方に向けて、コイル１５、コイル１３、コイル１５…の順に交互に配置されている。これにより、第１及び第２コイル１３及び１５は、２重渦巻き構造Ａ２に構成されている。

第１及び第２コイル１３及び１５は、Ｚ方向のある所定位置にて固定されており、平面的に同一平面に配置されていることになる。また第１及び第２コイル１３及び１５は同一の周回方向に巻回されている。本実施形態の構造においても、第１及び第２コイル１３及び１５を密接構造とすることができ、微小電線に区切ったミクロ領域で見ても漏洩電力を極力発生させないようにすることができる。このため、コア１７の周辺において特にＺ方向に生じる磁場は第１実施形態と同様となり前述実施形態と同様の効果を得られる。

（第３実施形態）
図７は第３実施形態の追加説明図を示している。図７にコイルの断面構造を示すように、第１共振器１８の第１コイル１３はコア１７の外周に巻回されており、第２共振器１９の第２コイル１５は第１コイル１３の外側に巻回されている。第１及び第２コイル１３及び１５は、コア１７の円筒面から外方に密着するように配置されており、これにより当該第１及び第２コイル１３及び１５の配設位置が密接した配置となる巻回構造Ａ３とされている。言い換えれば、第１及び第２コイル１３及び１５は、コア１７の周回方向の内外に巻回される巻回構造Ａ４により構成されている。

本実施形態の構造においても、第１及び第２コイル１３及び１５を密接した構造とすることができ、微小電線に区切ったミクロ領域で見ても漏洩電力を極力発生させないようにすることができる。本実施形態においても、前述実施形態と同様の効果を得られる。

（第４実施形態）
図８は第４実施形態の追加説明図を示している。図８にコイルの断面構造を示すように、第１コイル及び第２コイル１３及び１５はＺ方向に互いに離間した領域で巻回されている。第１コイル１３はコア１７のＺ方向上側に巻回されており、第２コイル１５はコア１７のＺ方向下側に巻回されている巻回構造Ａ４とされている。この場合においても、第１コイル１３及び第２コイル１５は近接して配置されているため、漏洩電力を極力発生させないようにすることができる。

本実施形態によれば、第１及び第２コイル１３及び１５が、Ｚ方向に互いに離間した領域で巻回されている巻回構造Ａ４を採用しているため、前述実施形態と同様の効果を得られる。

（第５実施形態）
図９は第５実施形態の追加説明図を示している。図９に示す無線伝送システム２０１は送信装置２及び受信装置２０３を備える。図９に示すように、受信装置２０３は、信号処理部１２及び受信アンテナ部２１１を備える。受信アンテナ部２１１は概ね受信アンテナ部１１と構成が変化しないが、第１共振器２１８と第２共振器２１９の接続関係を変更して構成している。

すなわち、第１コイル１３の一方の接続端１３ａと第２コイル１５の一方の接続端１５ａとが共通に接続されており、第１コイル１３の他方の接続端１３ｂと第２コイル１５の他方の接続端１５ｂとが共通に接続されている。第１コイル１３及びコンデンサ１４を備えた第１共振器２１８と、第２コイル１５及びコンデンサ１６を備えた第２共振器２１９と、が接続端１３ａ、１５ａ、１３ｂ、１５ｂに接続されることにより構成されている。

第１実施形態に説明したように、動作周波数ｆ２では互いに逆方向の電流が流れるようになっているため、前述したように接続端１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂを接続することで、周波数ｆ２における電流が同相で加算されるようになり、この出力が信号処理部１２に入力される。この結果、受信アンテナ部１１の受信信号が、第１及び第２共振器２１８及び２１９を通じて増幅されるようになり受信信号を大きくできる。

本実施形態では、信号処理部１２が、第１共振器２１８及び第２共振器２１９の出力を互いに加算した信号を処理するようになっている。この結果、コイル１３、１５の巻回状態に応じて漏洩電磁波を少なくしながら、これらのコイル１３、１５の接続状態に応じて受信信号を大きくできる。

（第６実施形態）
図１０は第６実施形態の追加説明図を示している。図１０に示す無線伝送システム３０１は送信装置２及び受信装置３０３を備える。図１０に示すように、受信装置３０３は、受信アンテナ部３１１と信号処理部１２とを備える。受信アンテナ部３１１は、信号受信用の励磁コイル３２１をさらに備えており、信号処理部１２は励磁コイル３２１により受信した信号を受信し、処理するように構成されている。受信アンテナ部３１１は、信号受信用の励磁コイル３２１と送信アンテナ部５との間に、第１共振部１８の第１コイル１３、第２共振部１９の第２コイル１５が配設されるように構成されている。

励磁コイル３２１は第２コイル１５の端部（例えば上面）に沿う位置に配設されている。例えば共振器１８のコイル１３と共振器１９のコイル１５との間に励磁コイル３２１を配置しても信号を取得できないことが確認されているものの、コイル１３とコイル１５とがＺ方向に離間している場合には、Ｚ方向の上方にわずかに磁界が漏れることが確認されている。励磁コイル３２１は、コア１７のＺ方向外方に漏洩する漏洩電磁波を受信し、この受信信号を信号処理部１２に出力する。これにより、信号処理部１２はこの受信信号を例えば給電信号として利用することができる。

すなわち、本実施形態においては、漏洩電磁波が例えば図１０中の上方向にわずかに漏れることを利用している。これにより、信号受信用の励磁コイル３２１を別体に備えており、当該漏洩電磁波を受信する場合においても同様に適用できる。

（第７実施形態）
図１１は第７実施形態の追加説明図を示している。図１１に示す無線伝送システム４０１は送信装置２及び受信装置４０３を備える。送信装置２は図示を省略しているが前述実施形態と同様の構成である。図１１に示すように、受信装置４０３は、受信アンテナ部４１１と信号処理部１２とを備えている。受信アンテナ部４１１は、信号受信用の励磁コイル４２１をさらに備えており、信号処理部１２は励磁コイル４２１により受信した信号を処理するように構成されている。このとき、第１コイル１３と第２コイル１５との間に励磁コイル４２１を配設することが望ましい。

この励磁コイル４２１は、図１１に示すように、当該励磁コイル４２１の開口面の法線方向をコア１７の円筒周面の垂直方向となるように構成されており、より具体例を詳述すれば、励磁コイル４２１は、その導線がある円筒周面の所定位置から当該周面に沿って周方向に一周し、その周回点を折り返し点として、Ｚ方向に隣接して逆方向に周面に沿って周方向に一周するようになっている。これにより、励磁コイル４２１の開口面の法線方向がコア１７の円筒周面の放射状に延びる方向とされている。そして、これらの励磁コイル４２１の導線の端部が信号処理部１２に電気的に接続されている。

一方のコイル１３がＺ方向にコア１７中を上方向に磁場を発生させていれば、他方のコイル１５はＺ方向にコア１７中を下方向に磁場を発生させることになる。このため、これらのコイル１３及び１５が離間する間の隙間においては、これらのコイル１３及び１５の発生磁場が相互作用することで円筒面からその周囲放射状に磁場を強め合うように発生する。

このため、励磁コイル４２１は、第１及び第２コイル１３及び１５間で相互作用することで強め合う磁場を鎖交するようになり、大きな受信信号を受信できるようになる。この結果、受電電力や受信信号を大きくできる。

（第８実施形態）
図１２は第８実施形態の追加説明図を示している。図１２に示す無線伝送システム５０１は送信装置５０２及び受信装置５０３を備える。図１２に示すように、受信装置５０３が、信号処理部１２の入力インピーダンスと受信アンテナ部１１の出力インピーダンスとをインピーダンスマッチングするための整合回路５２２を別途備えていても良い。また、送信装置５０２が、信号生成部２の出力インピーダンスと送信アンテナ部５の入力インピーダンスとをインピーダンスマッチングするための整合回路５２３を別途備えていても良い。これらの整合回路５２２、５２３は、無線伝送システム５０１の中において両者備えていても良いし、片方だけ備えていても良い。この結果、電力、又は、信号伝送効率を高めることができる。

（第９実施形態）
図１３は第９実施形態の追加説明図を示している。図１３に示す無線伝送システム６０１は送信装置６０２及び受信装置３を備える。図１３に示すように、送信装置６０２は、その送信アンテナ部６０５にコイル６を備えるが、前述実施形態に示したような共振器８を備えていない。すなわち、送信装置６０２の送信アンテナ部６０５は共振構成とされていなくても良い。すなわち、送信装置２、６０２の構成は、第１実施形態で示した送信装置２に限られるものではない。受信装置３の構成を単独で決定したとしても、前述の周波数ｆ２を用いた周波数により送受信するように構成されていれば、送信装置２、６０２の構成はどのような装置にも適用できる。

（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
また、前述実施形態において、送信装置２、６０２は、送信アンテナ部５、６０５をループ状のコイル６を用いて構成した形態を示したが、例えば一対の送電線を撚部で撚り合わせたツイステッドペアケーブルの先端部の芯線を接続した形態により構成しても良いし、受信装置３に信号を送信できるのであれば、どのような構成を用いても良い。

前述実施形態においては、電力信号を送受信する形態を示したが、データを変調した小電力の信号を送受信する形態に適用しても良い。
（２）式に対応して定められる周波数ｆ２により設定した形態を示したが、この（２）式の周波数ｆ２に応じた周波数を設定すれば良く、各種のパラメータは様々に変更することが可能である。

第１コイル１３及び第２コイル１５は、それらの開口面の法線方向が許容範囲を考慮して同一と見做すことが可能な方向となるように設置した形態を示しているが、これらは非直交方向となるように構成しても良い。第１コイル１３、第２コイル１５はループコイルにより構成したが、使用周波数帯で誘導性を有していれば適用できる。

例えば、前述の各実施形態の構成は概念的なものであり、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、前述の実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、前述の２以上の実施形態の構成の一部又は全部を必要に応じて互いに組み合わせて付加しても置換しても良い。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図面中、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１は無線伝送システム、２、５０２、６０２は送信装置、３、２０３、３０３、４０３、５０３は受信装置、５、６０５は送信アンテナ部、１１、２１１、３１１、４１１は受信アンテナ部、１３は第１コイル（第１誘導部）、１４はコンデンサ（第１容量部）、１５は第２コイル（第２誘導部）、１６はコンデンサ（第２容量部）、１７はコア（芯部）、１８、２１８は第１共振器、１９、２１９は第２共振器、３２１は励磁コイル、５２２、５２３は整合回路、Ａ１は２重螺旋構造、Ａ２は２重渦巻き構造、Ａ３、Ａ４は巻回構造、を示す。

Claims (15)

1. 信号生成部（４）、及び、前記信号生成部により生成される信号を送信する送信アンテナ部（５、６０５）、を備える送信装置（２、５０２、６０２）と、前記送信装置から送信された信号の周波数を含む周波数帯において共振する共振器（１８、１９；２１８、２１９）を備え前記送信装置の送信アンテナから送信される信号を磁界共振結合方式により受信する受信アンテナ部（１１、２１１、３１１、４１１）、及び、前記受信アンテナ部を通じて受信した信号を処理する信号処理部（１２）、を備える受信装置（３、２０３、３０３、４０３、５０３）と、を備えた無線伝送システム（１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１）における受信装置（３、２０３、３０３、４０３、５０３）であって、
   前記受信アンテナ部は、所定の開口面を有するように芯部（１７）に巻回されたループ状の第１コイル（１３）を備える第１誘導部（１３）、及び、前記第１誘導部に前記周波数帯で共振するように容量値が設定された第１容量部（１４）を設けた第１共振器（１８；２１８）、並びに、法線方向が前記第１コイル（１３）の開口面の法線方向と非直交方向となる開口面を有して前記芯部に巻回された第２コイル（１５）を備える第２誘導部（１５）、及び、前記第２誘導部に前記周波数帯で共振するように容量値が設定された第２容量部（１６）を設けた第２共振器（１９；２１９）、を備え、
   前記第１及び第２誘導部のインダクタンス成分Ｌ、及び、前記第１及び第２容量部のキャパシタンス成分Ｃは、互いに許容範囲を考慮してそれぞれ同一と見做すことが可能に構成され、
   前記第１共振器及び前記第２共振器の誘導部のコイルを相互誘導結合する相互インダクタンスをＭとし、前記周波数帯に含む周波数をｆ２としたときに、
   ｆ２ ＝ １／[２×π×ＳＱＲＴ｛（Ｌ−Ｍ）・Ｃ｝］ …（２）
   に応じて定められる前記周波数帯で信号を受信する受信装置。
2. 請求項１記載の受信装置において、
   前記第２コイルは、その開口面の法線方向が前記第１コイルの開口面の法線方向と許容範囲を考慮して同一と見做すことが可能な方向となるように設置される受信装置。
3. 請求項２記載の受信装置において、
   前記第１及び第２コイルは、前記開口面の法線方向に沿って互い違いに交互に巻回された２重螺旋構造（Ａ１）により構成される受信装置。
4. 請求項２記載の受信装置において、
   前記第１及び第２コイルは、前記開口面の面方向に沿って交互に巻回された２重渦巻き構造（Ａ２）により構成される受信装置。
5. 請求項２記載の受信装置において、
   前記第１及び第２コイル（１３、１５）が、前記芯部の周回方向の内外に巻回される巻回構造（Ａ３）により構成される受信装置。
6. 請求項２記載の受信装置において、
   前記第１及び第２コイルは、前記開口面の法線方向に互いに離間した領域で巻回される巻回構造（Ａ４）により構成される受信装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の受信装置において、
   前記第１共振器（２１８）及び前記第２共振器（２１９）の出力を互いに加算した信号を前記信号処理部（１２）に入力するように構成される受信装置。
8. 請求項１〜６の何れか一項に記載の受信装置において、
   前記受信アンテナ部（３１１）は、前記送信アンテナから送信される信号受信用の励磁コイル（３２１）をさらに備え、
   前記第１及び第２コイル（１３、１５）は、前記励磁コイルと前記送信アンテナ部（５）との間に配設されるように構成され、
   前記信号処理部（１２）は、前記励磁コイルにより受信した信号を処理する受信装置。
9. 請求項６記載の受信装置において、
   前記受信装置の受信アンテナ部（４１１）は、前記離間した前記第１コイルと前記第２コイルとの間に励磁コイル（４２１）をさらに配設して構成され、
   前記励磁コイルは、前記第１コイルと前記第２コイルとによって互いに相互作用する磁場を鎖交するように配設され、
   前記信号処理部は、前記励磁コイルにより受信した信号を処理する受信装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の受信装置において、
    前記受信アンテナ部（１１）と前記信号処理部（１２）とをインピーダンスマッチングする整合回路（５２２）をさらに備える受信装置。
11. 信号生成部（４）、及び、前記信号生成部により生成される信号を送信する送信アンテナ部（５、６０５）、を備える送信装置（２、５０２、６０２）と、
    前記送信装置から送信された信号の周波数を含む周波数帯において共振する共振器（１８、１９；２１８、２１９）を備え前記送信装置の送信アンテナから送信される信号を磁界共振結合方式により受信する受信アンテナ部（１１、２１１、３１１、４１１）、及び、前記受信アンテナ部を通じて受信した信号を処理する信号処理部（１２）、を備える受信装置（３、２０３、３０３、４０３、５０３）と、を備え、
    前記受信アンテナ部は、所定の開口面を有するように芯部（１７）に巻回された第１コイル（１３）を備える第１誘導部（１３）、及び、前記第１誘導部に前記周波数帯で共振するように容量値が設定された第１容量部（１４）を設けた第１共振器（１８；２１８）、並びに、法線方向が前記第１コイル（１３）の開口面の法線方向と非直交方向となる開口面を有して前記芯部に巻回された第２コイル（１５）を備える第２誘導部（１５）、及び、前記第２誘導部に前記周波数帯で共振するように容量値が設定された第２容量部（１６）を設けた第２共振器（１９；２１９）、を備え、
    前記第１及び第２誘導部のインダクタンス成分Ｌ、及び、前記第１及び第２容量部のキャパシタンス成分Ｃは、互いに許容範囲を考慮してそれぞれ同一と見做すことが可能に構成され、
    前記第１共振器及び前記第２共振器の誘導部のコイルを相互誘導結合する相互インダクタンスをＭとし、前記周波数帯に含む周波数をｆ２としたときに、
    ｆ２ ＝ １／［２×π×ＳＱＲＴ｛（Ｌ−Ｍ）・Ｃ｝］ …（２）
    に応じて定められる前記周波数帯で信号を受信する無線伝送システム。
12. 請求項１１記載の無線伝送システムにおいて、
    前記第２コイルは、その開口面の法線方向が前記第１コイルの開口面の法線方向と許容範囲を考慮して同一と見做すことが可能な方向となるように設置される無線伝送システム。
13. 請求項１１または１２記載の無線伝送システムにおいて、
    前記送信装置（５０２）は前記送信アンテナ部（５）と前記信号生成部（２）とをインピーダンスマッチングする整合回路（５２３）を備える無線伝送システム。
14. 請求項１１〜１３の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
    前記送信装置の送信アンテナ部（６０５）はコイル（６）を備えるが共振構成とされていない無線伝送システム。
15. 請求項１１〜１４の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
    前記送信アンテナ部は芯部を備え、
    前記受信アンテナ部の芯部（１７）を、前記送信アンテナ部の芯部と一体化して構成した無線伝送システム。

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