JP2022068662A - 無線伝送システム、制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の基板を適切に接続することで、通信エラーの発生を低減することを目的とする。【解決手段】 無線伝送システム２００は、信号線路とグランドとを有する複数の基板を含む結合器２０１と、結合器２０１と信号を伝達する結合器２０２と、を有し、第１の基板２０７は、信号線路２１０、２１１と略同等以下の幅を有する導体２１８、２１９によって第２の基板２０８と接続される。【選択図】 図２

Description

本発明は、無線伝送システムに関する。

近年、近接させたカプラ（結合器）を用いた電磁および／または磁界結合により、無線電通信する無線伝送システムの開発が行われている。このシステムでは、ベースバンド信号を無変調で通信することができるため、回路構成が簡易的であり、高速かつ低遅延な通信が可能である。

図１を用いて、電磁および／または磁界結合を用いた無線伝送システムについて説明する。図１（ａ）はシステム構成図、（ｂ）は無線伝送システムにおける信号の波形を示す図である。図１（ａ）に示したように、無線伝送システム１００は送信器（送信カプラ）１０１と受信器（受信カプラ）１０２によって構成される。送信器１０１は送信回路１０３と送信カプラ１０４を含み、受信器１０２は受信回路１０５と受信カプラ１０６を含む。送信器１０１は、送信回路１０３によって生成されたデジタル信号を無変調で送信カプラ１０４から送信する。受信器１０２は、送信カプラ１０４から送信された信号を微分信号として受信カプラ１０６を用いて受信する。受信器１０２は、受信した信号を受信回路１０５に含まれる比較器の閾値に基づいて、信号の復元を行う。図１（ｂ）に示した信号１０７が送信回路１０３によって生成されるデジタル信号である。また、信号１０８は、受信カプラ１０６によって受信される微分信号である。点線で示した閾値１０９は、受信回路１０５に含まれる比較器の閾値である。信号１１０は、受信回路１０５によって復元された信号である。

上記のような無線伝送システムにおいて、一方のカプラを長尺（以降、長尺カプラ）、他方のカプラを短尺（以降、短尺カプラ）とし、短尺カプラを長尺カプラの長辺方向に移動させることで、移動体における無線通信が可能となる。基板を用いて長尺カプラを構成する場合、長尺カプラの長さは製造上、ある一定の大きさ（基板のワークサイズ）に限定されてしまう。そこで、特許文献１に示すように、複数の基板をはんだや導電性ペーストなどで接続することにより、基板のワークサイズ以上の長尺カプラを構成することができる。

特開２０１３－１４９６４１号公報

しかしながら、基板の信号線やグランドの線幅、線厚、線間を考慮せずに複数の基板を接続した場合、インピーダンスの不整合が生じる。この場合、基板同士の接続点でリンギングが発生し、信号の波形が乱れることで、誤ったデータが復元され、通信エラーが発生する虞がある。

上記課題を鑑み、本発明は、複数の基板を適切に接続することで、通信エラーの発生を低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の無線伝送システムは、複数の基板を含む第１の結合器と、前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、前記複数の基板の夫々は、信号線路とグランドとを有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板は、前記信号線路と略同等以下の幅を有する導体によって前記複数の基板に含まれる第２の基板と接続されていることを特徴とする。

また、本発明の別の側面の無線伝送システムは、複数の基板を含む第１の結合器と、前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、前記複数の基板の夫々は、信号線路とグランドとを有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板は、コネクタを介して前記複数の基板に含まれる第２の基板に接続され、前記第１の基板の信号線路および前記第２の基板の信号線路のそれぞれには、前記コネクタのピンが複数接続されていることを特徴とする。

また、本発明の別の側面の無線伝送システムは、複数の基板を含む第１の結合器と、前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板と第２の基板とは、夫々信号線路とグランドとを有し、前記複数の基板に含まれる第３の基板は、ばね接点を有し、前記第１の基板と前記第２の基板とは、それぞれの信号線路に接続された前記第３の基板の前記ばね接点を介して接続されることを特徴とする。

また、本発明の別の側面の無線伝送システムは、複数の基板を含む第１の結合器と、前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、前記複数の基板の夫々は、信号線路とグランドとを有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板の信号線路と接続する第１のビアと、前記複数の基板に含まれる第２の基板の信号線路と接続する第２のビアとが、導体を介して接続されることを特徴とする。

本発明によれば、複数の基板を適切に接続することで、通信エラーの発生を低減することができる。

従来技術にかかる無線伝送システム１００のシステム構成と信号の波形を示す図である。 実施形態１にかかる無線伝送システム２００のシステム構成を示す図である。 実施形態１にかかる無線伝送システム２００のインピーダンスのシミュレーション結果を示す図である。 実施形態２にかかる送信器２０１の構成を示す図である。 実施形態２にかかる接続部４０１の構成を示す図である。 実施形態２にかかる無線伝送システム２００のインピーダンスのシミュレーション結果を示す図である。 実施形態３にかかる送信器２０１の構成を示す図である。 実施形態３にかかる接続部７０１の構成を示す図である。 実施形態４にかかる送信器２０１の構成を示す図である。 実施形態４にかかる接続部１００１の構成を示す図である。 実施形態４にかかる送信器２０１の別の構成を示す図である。 実施形態４にかかる接続部１２０１の構成を示す図である。 実施形態４にかかる送信器２０１の別の構成を示す図である。 実施形態４にかかる接続部１４０１の構成を示す図である。 実施形態４にかかる樹脂部材１７０１の構造を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

＜実施形態１＞
図２は、実施形態１にかかる無線伝送システム２００のシステム構成を示す図である。図２（ａ）には、本実施形態にかかる無線伝送システム２００のＸＺ面におけるシステム構成図を示した。なお、図２（ａ）で示した図では、本実施形態の説明に必要な構成のみを図示しており、無線伝送システム２００は本図に不図示の機能や構成を有していてもよい。

無線伝送システム２００は、送信器２０１と受信器２０２とを含む。送信器２０１は、送信回路２０３および送信用の結合器（送信カプラ）２０４を含んで構成される。受信器２０２は、受信回路２０５および受信用の結合器（受信カプラ）２０６を含んで構成される。無線伝送システム２００では、送信回路２０３が生成したデジタル信号が送信カプラ２０４を介して送信され、該デジタル信号を受信カプラ２０６が受信し、受信回路２０５で信号波形の成形が行われることで無線通信が実行される。送信カプラと受信カプラとは、電界および／または磁界結合により、無線通信を実行する。

送信カプラ２０４は、第１の送信カプラ２０７と、第２の送信カプラ２０８と、第１および第２の送信カプラを接続する接続部２０９を含む。なお、本実施形態では送信カプラ２０４は２つの送信カプラによって構成されるとしたが、これに限らず、３つ以上の送信カプラで構成されてもよい。

図２（ｂ）に、実施形態１にかかる送信器２０１をＸＹ面においてみたときの構成を示す図を示した。送信カプラ２０４の第１の送信カプラ２０７は、第１の信号線路２１０、第２の信号線路２１１、および第１のグランド導体２１２を含む。また、第２の送信カプラ２０８は、第３の信号線路２１３、第４の信号線路２１４、第２のグランド導体２１５、第１の終端抵抗２１６、および第２の終端抵抗２１７を含む。第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とを接続する接続部２０９は、第５の信号線路２１８、第６の信号線路２１９、および第３のグランド導体２２０を含む。

なお、実施形態１にかかる送信器２０１において、各信号線路は各グランド導体と同一の面上には配置されず、信号線路が配置される面とグランド導体とが配置される面とは、ｚ軸方向に対向するように配置される。なお、グランド導体が配置される面の方が、信号線路が配置される面よりも、受信カプラ２０６寄りになるように配置される。

第１の信号線路２１０と第３の信号線路２１３とは、第５の信号線路２１８を介して、はんだによって電気的に接続されている。また、第２の信号線路２１１と第４の信号線路２１４とは、第６の信号線路２１９を介して、はんだによって電気的に接続されている。第１のグランド導体２１２と第２のグランド導体２１５とは、第３のグランド導体２１８を介して、はんだによって電気的に接続されている。第１の終端抵抗２１６の一端は第３の信号線路２１３の端部に接続され、第２の終端抵抗２１７の一端は第４の信号線路２１４の端部に接続されている。第１および第２の終端抵抗の何れも、他端は第２のグランド導体２１５に接続されている。

図３は、実施形態１にかかる無線伝送システム２００のインピーダンスのシミュレーション結果を示したグラフである。具体的には、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８と接続部２０９のＴＤＲ（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：時間領域反射）シミュレーションの結果を示したグラフである。縦軸はインピーダンス、横軸は時間を表している。

第１の送信カプラ２０７のインピーダンスは９５Ω程度（２．２～２．３５ｎＳの範囲）、第２の送信カプラ２０８のインピーダンスは９５Ω程度（２．６～２．７ｎＳ）である。なお、第１の送信カプラ１０７と第２の送信カプラ２０８の第１、第２、第３、および第４の信号線路のＹ軸方向の信号線幅は５ｍｍである。接続部２０９のインピーダンスは２．３５～２．６ｎＳの範囲に示している。

接続部２０９の第５および第６の信号線路のＹ軸方向の幅を１、３、５、７、９ｍｍとした際のインピーダンスをそれぞれ図３の３０１、３０２、３０３、３０４、３０５に示した。図３のグラフ３０３から分かるように、接続部２０９の信号線路の線幅が５ｍｍの場合に、第１および第２の送信カプラとほぼ同等のインピーダンスを示す。また、グラフ３０２からわかるように、接続部２０９の信号線路の線幅３ｍｍの時は、インピーダンスが９７．８Ωとなる。また、グラフ３０４からわかるように、接続部２０９の信号線路の線幅７ｍｍの時は、インピーダンスが９１．８Ωである。線幅が３ｍｍのとき、および７ｍｍのときは、接続部２０９のインピーダンスは第１および第２の送信カプラのインピーダンス９５Ωの±５％以内に収まっているため、接続部２０９でインピーダンスの整合がとれている。この場合、各送信カプラと接続部２０９との間でインピーダンスの整合が取れているため、接続部２０９でのリンギングの発生が抑制され、通信エラーの発生が抑制される。

一方、グラフ３０１からわかるように、接続部２０９の信号線路の線幅１ｍｍの時は、インピーダンスが１０３Ωである。また、グラフ３０５からわかるように、接続部２０９の信号線路の線幅９ｍｍの時は、インピーダンスは８６Ωである。これらの場合は、接続部２０９においてインピーダンスの不整合がわずかではあるが発生している。そのため、接続部２０９においてリンギングが発生し、通信エラーが発生する虞がある。

以上、本実施形態では、接続部２０９の信号線路の線幅を、送信カプラの信号線路の線幅と略同等（±４０％以内）にすることで、インピーダンスの不整合を抑えられ、カプラを長尺化しても通信エラーの発生を抑制できることがわかる。

なお、本実施形態における接続部２０９は、フレキ基板で構成されてもよいし、ＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ ４）基板で構成されてもよいし、テフロン（登録商標）基板やセラミック基板で構成されてもよい。あるいは、接続部２０９は、基板上に構成されない導体であってもよい。

＜実施形態２＞
実施形態１にかかる無線伝送システム２００では、各信号線路と各グランド導体とが異なる面に配置された。実施形態２では、接続部２０９の各信号線路が、グランド導体と同一の面に配置されるような無線伝送システム２００について開示する。なお、本実施形態では実施形態１と異なる点のみを説明する。

本実施形態にかかる無線伝送システム２００の構成は図２（ａ）とほぼ同様である。しかし、第１の送信カプラ２０７および第２の送信カプラ２０８を接続する接続部４０１の構成が実施形態１と異なる。

図４には、本実施形態にかかる送信器２０１の構成を示した。また、図５には、本実施形態にかかる接続部４０１の詳細な構成を示した。図４に示す通り、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、接続部４０１を介して接続されている。接続部４０１は、第７の信号線路４０２、第８の信号線路４０３、第４のグランド導体４０４、第５のグランド導体４０５、第６のグランド導体４０６を含んで構成される。また、第１の送信カプラ２１０の端部はビア４０７を介して、接続部４０１の各グランド導体と同一面上に配置されるビアパッド４０８と接続される。この場合、第１の送信カプラ２０７の第１の信号線路２１０の一端は、第７の信号線路４０２とビア４０７およびビアパッド４０８を介して接続される。同様に、第２の送信カプラ２０８の第３の信号線路２１３も、ビアおよびビアパッドを介して、第７の信号線路４０２と接続される。つまり、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、第７の信号線路４０２を介して接続される。同様に、第１の送信カプラ２０７の第２の信号線路２１１と第２の送信カプラ２０８の第４の信号線路２１４は、第８の信号線路４０３を介して接続される。

図４および図５に示したようなシステム構成にすることで、接続部４０１を受信カプラ２０６と隣接する面に配置する必要がなくなるため、実施形態１に比べて受信カプラと送信カプラとをより近接させることが可能になる。この場合、実施形態１のシステムに比べて、受信信号強度が増すため、より高速な通信が可能になる。

図６に、実施形態２にかかる無線伝送システム２００のインピーダンスのシミュレーション結果を示した。具体的には、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８と接続部４０１のＴＤＲ（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：時間領域反射）シミュレーションの結果を示したグラフである。縦軸はインピーダンス、横軸は時間を表している。

第１の送信カプラ２０７のインピーダンスは９５Ω程度（２．２～２．３５ｎＳの範囲）、第２の送信カプラ２０８のインピーダンスは９５Ω程度（２．６～２．７ｎＳ）である。なお、第１の送信カプラ１０７と第２の送信カプラ２０８の第１、第２、第３、および第４の信号線路のＹ軸方向の信号線幅は５ｍｍである。接続部４０１のインピーダンスは２．３５～２．６ｎＳの範囲に示している。

接続部４０１の第７の信号線路４０２、第８の信号線路４０３のＹ軸方向の幅を０．５ｍｍ、２．５ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍとした際のインピーダンスをそれぞれ６０１、６０２、６０３、６０４に示した。なお、第７の信号線路４０２と、第４のグランド導体４０４、第５のグランド導体４０５の夫々との距離は、０．３ｍｍで一定に保った状態でシミュレーションをしている。また、第８の信号線路４０３と、第４のグランド導体４０４、第６のグランド導体４０６の夫々との距離も、０．３ｍｍで一定に保った状態でシミュレーションをしている。

グラフ６０２、６０３からわかるように、接続部４０１の各信号線路の線幅が２．５ｍｍ、５ｍｍのとき、接続部４０１のインピーダンスは９８．５Ω、９２Ωであり、送信カプラのインピーダンスとほぼ同等である。これらの場合、接続部２０１のインピーダンスは、送信カプラのインピーダンス９５Ωの±５％以内に収まっている。よって、接続部４０１の各信号線路の線幅が２．５ｍｍ、５ｍｍのときは、接続部４０１でインピーダンスの整合がとれている。

一方、グラフ６０１からわかるように、接続部４０１の各信号線路の線幅が０．５ｍｍのとき、接続部４０１のインピーダンスは１１１．５Ωである。また、グラフ６０４からわかるように、接続部４０１の各信号線路の線幅が８ｍｍのとき、接続部４０１のインピーダンスは８９Ωである。いずれの場合も、接続部４０１のインピーダンスが、送信カプラのインピーダンス９５Ωの±５％を超えており、インピーダンスの不整合がわずかではあるが発生している。そのため、接続部４０１においてリンギングが発生し、通信エラーが発生する虞がある。

以上、実施形態２では、接続部４０１の各信号線路が、グランド導体と同一の面に配置されることで、実施形態１よりも接続部４０１の信号線路の線幅が狭い場合であっても、インピーダンスの整合をとることができる。具体的には、実施形態２では、接続部４０１の信号線路の線幅が、送信カプラの信号線路の線幅の半分（５０％）にまですることができる。

第１のカプラ２０７および第２のカプラ２０８では、それぞれ信号線路と異なる面に配置された第１のグランド導体２１２、第２のグランド導体２１５と作る電磁界のよって特性インピーダンスが決定される。しかし、接続部４０１では、各グランド導体が信号線路と異なる面ではなく、同じ面に配置されているため、信号線路の線幅が同じ場合、送信カプラより接続部の方が、特性インピーダンスが低くなる。そのため、接続部の信号線路とグランド導体とが異なる面に配置される実施形態１よりも、接続部の信号線路とグランド導体が同じ面に配置される実施形態２の方が、接続部の信号線路の線幅を細くすることができる。

なお、本実施形態における接続部４０１は、フレキ基板で構成されてもよいし、ＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ ４）基板で構成されてもよいし、テフロン基板やセラミック基板で構成されてもよい。あるいは、接続部４０１は、基板上に構成されない導体であってもよい。

＜実施形態３＞
実施形態１および２では、各送信カプラの信号線路を、導体である接続部をはんだ付けすることで、インピーダンスが整合されるように接続した。実施形態３では、コネクタを用いて各送信カプラを接続する無線通信システム２００について開示する。なお、本実施形態では実施形態１、２と異なる点のみを説明する。

本実施形態にかかる無線伝送システム２００の構成は図２（ａ）とほぼ同様である。しかし、第１の送信カプラ２０７および第２の送信カプラ２０８を接続する接続部７０１の構成が実施形態１、２と異なる。

図７には、本実施形態にかかる送信器２０１の構成を示した。また、図８には、本実施形態にかかる接続部７０１の詳細な構成を示した。図８は、接続部７０１を図７の視点に対して裏面から見たときの図である。図７に示す通り、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、接続部７０１を介して接続されている。接続部７０１は、複数のピンを有するコネクタ７０２と７０３を含んで構成される。コネクタ７０２と７０３とは互いにオスメスの関係であり、電気的に接続し、機械的には篏合する。本実施形態において、コネクタ７０２、７０３のピン数が７本の場合を示したが、ピン数はこれに限らない。

コネクタ７０２のピンは、導体パターン７０４、７０５、および第１のグランド導体２１２に接続する。導体パターン７０４は導体ビア７０８を介して、第１の送信カプラ２０７の第２の信号線路２１１に接続する。導体パターン７０５は導体ビア７０９を介して、第１の送信カプラ２０７の第１の信号線路２１０に接続する。

コネクタ７０３のピンは、導体パターン７０６、７０７、および第２のグランド導体２１５に接続する。導体パターン７０６は、導体ビア７１０を介して第２の送信カプラ２０８の第４の信号線路２１４に接続する。導体パターン７０７は、導体ビア７１１を介して、第２の送信カプラ２０８の第３の信号線路２１３に接続する。

表１に、実施形態３にかかる無線伝送システム２００のインピーダンスの測定結果を示す。具体的には、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８と接続部７０１のＴＤＲ（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：時間領域反射）における測定結果を示した。

条件１は、コネクタ７０２、７０３のピンがそれぞれ、導体パターン７０４、７０５、７０６、７０７のそれぞれに１本のみ接続されている状態での測定結果である。条件２は、コネクタ７０２、７０３のピンがそれぞれ、導体パターン７０４、７０５、７０６、７０７のそれぞれに複数（２本以上）接続されている状態での測定結果である。

表９に示した結果より、複数のピンが導体パターン接続されている状態の方が、単数のピンが接続されている状態より、接続部７０１と各送信カプラとのインピーダンスの差が小さく、整合が取れている。これは、一般的に信号線路の線幅と、コネクタのピンの幅を比較すると、信号線路の線幅の方が十分大きいためである。そのためコネクタのピンを複数使用することで、信号線路の線幅と複数のピンの幅の合計とが同等程度になり、インピ―ダンスが整合される。

以上、実施形態３では、コネクタを用いて複数の送信カプラを結合する場合に、各送信カプラの信号線路に対してコネクタのピンを複数接続させることで、インピーダンスを整合させた。インピーダンスが整合されることで、通信エラーの発生が抑制される。

なお、本実施形態において、コネクタ７０２と７０３は７ピンを有するコネクタとしたがこれに限らない。コネクタは、接続する信号線路の倍の数のピンと、グランド導体に接続するための１本のピンとを有していればよい。本実施形態の無線伝送システム２００に対しては少なくとも５本以上のピンを有するコネクタであればよい。

＜実施形態４＞
実施形態３では、コネクタを介して送信カプラ同士が接続される無線伝送システム２００について、送信カプラの通信線路にコネクタのピンが複数接続されるように構成することで、インピーダンスが整合されるようにした。送信カプラを製品の筐体に固定することを想定した場合、実施形態３のような構成では、まずコネクタを用いて送信カプラ同士を接続したあと、送信カプラをねじや両面テープなどを用いて筐体に固定することになる。しかし、このような手順で送信カプラを筐体に固定する際に、接続部が外れてしまう虞がある。実施形態４では、送信カプラを筐体に固定後に、固定した送信カプラ同士を接続できるように、同軸ケーブルやばね接点、ジャンパーピンなどを接続部として用いる無線伝送システム２００について開示する。なお、本実施形態では、実施形態１～３と異なる点のみを説明する。

本実施形態にかかる無線伝送システム２００の構成は図２（ａ）とほぼ同様である。しかし、第１の送信カプラ２０７および第２の送信カプラ２０８を接続する接続部の構成が実施形態１～３と異なる。

図９には、接続部１００１に同軸コネクタを用いた送信器２０１の構成を示した。また、図１０には、接続部１００１の詳細な構成を示した。図１０は、接続部１００１を図９の視点に対して裏面から見たときの図である。なお、図１０に示した接続部１００１の構成の内、図８に示した接続部７０１と同様の構成については、図８と同じ付番を付している。図９に示す通り、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、同軸ケーブル１００６、１００７を用いた接続部１００１によって接続されている。

接続部１００１は、同時コネクタ１００２、１００３、１００４、１００５と、同軸ケーブル１００６、１００７とを含んで構成される。同軸コネクタ１００２の芯線は導体パターン７０４と接続し、同軸コネクタ１００２のグランドは第１のグランド導体２１２と接続する。同軸コネクタ１００３の芯線は導体パターン７０５と接続し、同軸コネクタ１００３のグランドは第１のグランド導体２１２と接続する。同軸コネクタ１００４の芯線は導体パターン７０６と接続し、同軸コネクタ１００４のグランドは第２のグランド導体２１５と接続する。同軸コネクタ１００５の芯線は導体パターン７０７と接続し、同軸コネクタ１００５のグランドは第２のグランド導体２１６と接続する。

同軸コネクタ１００２と１００４の間は、同軸ケーブル１００６によって接続され、同軸コネクタ１００３と１００５の間は同軸ケーブル１００７によって接続される。いずれの同軸コネクタおよび同軸ケーブルも、インピーダンスは５０Ωとして製造されており、差動インピーダンスは１００Ωとなる。このため、接続部１００１でのインピーダンスの不整合は基本的には発生しない。図１１に示したような接続部１００１を構成することで、無線伝送システム２００は、通信エラーの発生を抑制することができる。

なお、同軸ケーブルに代えて、同軸コネクタ１００２～１００５のそれぞれと篏合するレセプタクルを基板上に配置し、レセプタクル同士を基板の配線パターンで接続する構成であってもよい。

図１１には、接続部１２０１にばね接点を用いた送信器２０１の構成を示した。また、図１２には、接続部１２０１の詳細な構成を示した。図１１に示すように、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、接続部１２０１を介して接続されている。ばね接点は基板１２１０上に構成されている。基板１２１０には、ばね接点コネクタ１２０２、１２０３、１２０４、１２０５、１２０６、１２０７、１２０８、１２０９が実装されている。

基板１２１０において、ばね接点コネクタ１２０２と１２０６とは電気的に接続されている。同様に、ばね接点コネクタ１２０３と１２０７、１２０４と１２０８、１２０５と１２０９とは互いに電気的に接続されている。ばね接点コネクタ１２０３は、導体パターン７０５と接触している。同様に、ばね接点コネクタ１２０４は、導体パターン７０４と接触している。また、ばね接点コネクタ１２０７、１２０８は、それぞれ導体パターン７０７、７０６と接触している。これにより、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、ばね接点を介して互いに接続されている。

ばね接点コネクタ１２０２、１２０５は第１の送信カプラ２０７の第１の導体グランド２１２と、ばね接点コネクタ１２０６、１２０９は第２の送信カプラ２０８の第２の導体グランド２１５と接触している。

ばね接点コネクタ１２０３と１２０７、１２０４と１２０８は接続部１２１０上で信号が流れる線路を形成する。さらに該線路の近傍においてグランド導体と接続するばね接点コネクタ１２０２、１２０５、１２０６、１２０９は信号が流れる経路のグランドとなり、上記８つのばね接点コネクタで差動伝送線路を形成することが可能となる。このばね接点のインピーダンスを差動１００Ωにすることで、送信カプラ間の不整合の発生を抑制することが可能となる。

なお、ばね接点に代えて、基板１２１０上に複数の金属を実装し、実装した金属の夫々を各送信カプラの各導体パターンの夫々に接触させてもよい。金属の形状は直方体でも円柱でも多角柱でもよく、これらに限定されない。あるいは、基板１２１０上に複数の導体パターンを実行し、実装した各導体パターンと各送信カプラの各導体パターンとをそれぞれ接触させてもよい。

図１３には、接続部１４０１にジャンパーピンを用いた送信器２０１の構成を示した。また、図１４には、接続部１４０１の詳細な構成を示した。図１４は、接続部１４０１を図１３の視点に対して下から見たときの図である。図１３に示すように、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８とは、接続部１４０１を介して接続されている。

接続部１４０１は、ピンプラグ１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１４０６、１４０７、１４０８、１４０９と、ビア１４１０、１４１１、１４１２、１４１３、１４１４、１４１５、１４１６、１４１７と、を含んで構成される。さらに接続部１４０１は、ジャンパーピン１４１８、１４１９、１４２０、１４２１を含んで構成される。ピンプラグとそれを囲むビアとははんだで電気的に接続されている。

ビア１４１１、１４１２は、それぞれ第１の送信カプラ２０７の第２の信号線路２１１、第１の信号線路２１０に接続されている。ビア１４１５、１４１６は、それぞれ第２の送信カプラ２０８の第４の信号線路２１４、第３の信号線路２１３に接続されている。ビア１４１０、１４１３は、第１の送信カプラ２０７の第１のグランド導体２１２に接続されており、ビア１４１４、１４１７は、第２の送信カプラ２０８の第２のグランド導体２１５に接続されている。

ジャンパーピン１４１８は、ピンプラグ１４０２と１４０６とを接続する。ジャンパーピン１４１９は、ピンプラグ１４０３と１４０７とを接続する。ジャンパーピン１４２０は、ピンプラグ１４０４と１４０８とを接続する。ジャンパーピン１４２１は、ピンプラグ１４０５と１４０９とを接続する。

表２に、図１３、１４に示した接続部１４０１を有する無線伝送システム２００のインピーダンスのシミュレーション結果を示す。具体的には、第１の送信カプラ２０７と第２の送信カプラ２０８と接続部１４０１のＴＤＲ（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：時間領域反射）シミュレーションの結果を示す。

条件３には、第１のグランド導体２１２が図１４の領域１４３０をカバーせず、第２のグランド導体２１５が領域１４３１をカバーしない場合のインピーダンスのシミュレーション結果を示す。この場合、接続部１４０１のインピーダンスは８８～１３３Ωであって、各送信カプラのインピーダンスと若干の不整合が生じている。

条件４には、領域１４３０をカバーするように第１のグランド導体２１２を延長し、領域１４３１をカバーするように第２のグランド導体２１５を延長した場合のインピーダンスのシミュレーション結果を示す。この場合、接続部１４０１のインピーダンスは８８～１１３Ωとなり、送信カプラのインピーダンスとの不整合が軽減されていることが分かる。

条件５では、接続部１４０１に、図１５に示した樹脂部材１７０１を配置した場合のインピーダンスのシミュレーション結果を示した。樹脂部材１７０１は、ホール１７０２、１７０３、１７０４、１７０５のそれぞれに、ジャンパーピン１４１８、１４１９、１４２０、１４２１が収まるように配置される。この場合、接続部１４０１のインピーダンスは８５～１２２Ωとなり、条件３の場合と比較して、送信カプラのインピーダンスとの不整合が軽減されていることが分かる。

表２に示した通り、接続部にジャンパーピンを用いる場合、グランド導体部分を延長する、あるいは樹脂部材をさらに配置することで、インピーダンスの不整合を軽減できることがわかる。

以上、実施形態４に示した通り、送信カプラ同士の接続部に同軸ケーブルやばね接点、ジャンパーピンなどを用いることができる。この場合、接続部に用いる部材よっては、グランド導体の領域を広くする、他の部材をさらに用いるなど構成を工夫することで、インピーダンスの不整合を軽減することができる。

なお、実施形態１～４において、第１の送信カプラ２０７および第２の送信カプラ２０８を、送信を行う結合器、受信カプラ２０６を、受信を行う結合器としたが、送信と受信を入れ替えてもよい。この場合、各カプラに接続される送信回路と受信回路も入れ替えとなる。

また、実施形態１～４において、第１の送信カプラ２０７、第２の送信カプラ２０８は差動信号線路を有するが、これに限らず各送信カプラはシングルの信号線路で構成されていてもよい。

実施形態１～４において、無線伝送システム２００は送信カプラを２つ有するとしたが、これに限らず３つ以上の送信カプラを有していてもよい。この場合、無線伝送システム２００は、送信カプラの増加数に比例して増加する複数の接続部を有する。

また、実施形態１～４に開示の送信カプラおよび受信カプラは、ＦＲ４基板で構成されてもよいし、テフロン基板、セラミック基板、フレキ基板で構成されてもよい。

また、実施形態１～４に開示の各接続部において、インピーダンスを補正するため、信号線路の近傍に浮遊パターンを配置してもよい。また浮遊パターンとグランド導体との間に抵抗を実装し、インピーダンスを調整してもよい。

なお、実施形態１～４の何れに開示の無線伝送システム２００も、無線信号の通信に加えて、電力も伝送することができてもよい。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ等）によっても実現可能である。また、そのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。

２００ 無線伝送システム
２０１ 送信器
２０２ 受信器
２０３ 送信回路
２０４ 送信カプラ
２０５ 受信回路
２０６ 受信カプラ
２０７ 第１の送信カプラ
２０８ 第２の送信カプラ
２０９ 接続部
２１０ 第１の信号線路
２１１ 第２の信号線路
２１２ 第１のグランド導体
２１３ 第３の信号線路
２１４ 第４の信号線路
２１５ 第２のグランド導体
２１６ 第１の終端抵抗
２１７ 第２の終端抵抗
２１８ 第５の信号線路
２１９ 第６の信号線路
２２０ 第３のグランド導体

Claims (13)

1. 無線伝送システムであって、
   複数の基板を含む第１の結合器と、
   前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、
   前記複数の基板の夫々は、信号線路とグランドとを有し、
   前記複数の基板に含まれる第１の基板は、前記信号線路と略同等以下の幅を有する導体によって前記複数の基板に含まれる第２の基板と接続されていることを特徴とする無線伝送システム。
2. 前記無線伝送システムは、
   前記導体と異なる面に配置されたグランド導体をさらに有し、
   前記導体の幅は、前記信号線路の幅に対して、＋４０％以下－４０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の無線伝送システム。
3. 前記無線伝送システムは、
   前記導体と同じ面に配置されたグランド導体をさらに有し、
   前記導体の幅は、前記信号線路の幅に対して、同一以下－５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の無線伝送システム。
4. 無線伝送システムであって、
   複数の基板を含む第１の結合器と、
   前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、
   前記複数の基板の夫々は、信号線路とグランドとを有し、
   前記複数の基板に含まれる第１の基板は、コネクタを介して前記複数の基板に含まれる第２の基板に接続され、
   前記第１の基板の信号線路および前記第２の基板の信号線路のそれぞれには、前記コネクタのピンが複数接続されていることを特徴とする無線伝送システム。
5. 無線伝送システムであって、
   複数の基板を含む第１の結合器と、
   前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、
   前記複数の基板に含まれる第１の基板と第２の基板とは、夫々信号線路とグランドとを有し、
   前記複数の基板に含まれる第３の基板は、ばね接点を有し、
   前記第１の基板と前記第２の基板とは、それぞれの信号線路に接続された前記第３の基板の前記ばね接点を介して接続されることを特徴とする無線伝送システム。
6. 無線伝送システムであって、
   複数の基板を含む第１の結合器と、
   前記第１の結合器と電界および／または磁界結合によって信号を伝達する第２の結合器と、を有し、
   前記複数の基板の夫々は、信号線路とグランドとを有し、
   前記複数の基板に含まれる第１の基板の信号線路と接続する第１のビアと、前記複数の基板に含まれる第２の基板の信号線路と接続する第２のビアとが、導体を介して接続されることを特徴とする無線伝送システム。
7. 前記導体は、同軸ケーブルであることを特徴とする請求項６に記載の無線伝送システム。
8. 前記導体は、ジャンパーピンであることを特徴とする請求項６に記載の無線伝送システム。
9. 無線伝送システムの制御方法であって、
   信号線路とグランドとを有する複数の基板を含む第１の結合器と、第２の結合器とを有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板は、前記信号線路と略同等以下の幅を有する導体によって前記複数の基板に含まれる第２の基板と接続されている無線伝送システムであって、
   前記第１の結合器と前記第２の結合器とが、電界／および磁界結合によって信号を伝達する伝達工程を有することを特徴とする制御方法。
10. 無線伝送システムの制御方法であって、
    信号線路とグランドとを有する複数の基板を含む第１の結合器と、第２の結合器とを有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板は、コネクタを介して前記複数の基板に含まれる第２の基板と接続されており、前記第１の基板の信号線路および前記第２の基板の信号線路のそれぞれには、前記コネクタのピンが複数接続されている無線伝送システムであって、
    前記第１の結合器と前記第２の結合器とが、電界／および磁界結合によって信号を伝達する伝達工程を有することを特徴とする制御方法。
11. 無線伝送システムの制御方法であって、
    信号線路とグランドとを有する第１の基板および第２の基板と、ばね接点を有する第３の基板とを含む複数の基板を含む第１の結合器と、第２の結合器とを有し、前記第１の基板と前記第２の基板とは、それぞれの信号線路に接続された前記第３の基板の前記ばね接点を介して接続される無線伝送システムであって、
    前記第１の結合器と前記第２の結合器とが、電界／および磁界結合によって信号を伝達する伝達工程を有することを特徴とする制御方法。
12. 無線伝送システムの制御方法であって、
    信号線路とグランドとを有する複数の基板を含む第１の結合器と、第２の結合器とを有し、前記複数の基板に含まれる第１の基板の信号線路と接続する第１のビアと、前記複数の基板に含まれる第２の基板の信号線路と接続する第２のビアとが、導体を介して接続されている無線伝送システムであって、
    前記第１の結合器と前記第２の結合器とが、電界／および磁界結合によって信号を伝達する伝達工程を有することを特徴とする制御方法。
13. コンピュータに、請求項９から１２の何れか１項に記載の制御方法で無線伝送システムを制御させるためのプログラム。

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