JP2022080160A - 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】 第１の伝送路カプラと、対向する第１の伝送路カプラより短い第２の伝送路カプラとの間で無線通信が行われる場合に、ノイズの混入によるＳＮ比の低下を抑制することを目的とする。【解決手段】 差動信号を伝送する一対の信号線であり、各々の信号線の一端に受信部、他端に終端抵抗が接続される第１の伝送路カプラ１０１と、第１の伝送路カプラより短く、非接触で対向することで第１の伝送路カプラと電界および／または磁界結合を利用して電気信号を通信する第２の伝送路カプラ１１１とを有する無線伝送システムにおいて、第１の伝送路カプラにノイズが入る場合に、前記第１の伝送路カプラにおいて第２の伝送路カプラと対向していない部分の少なくとも一部を覆うグランド１０６を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、移動可能な伝送路を含む無線伝送システムに関する。

近年、ロボットハンド部やネットワークカメラ等の回転可動部を有する機器を通信によって制御する技術が発展している。回転可動部を有する機器において有線による通信で制御を行うと、その回転可動部を回転させる際にケーブルがシャフトに絡まる等の問題が発生する虞がある。この問題を解決するため、回転可動部を介して無線によるデータ通信を行うことができるような構成とすることがある。特許文献１には、一方の端から電気信号が入力され、他方の端が終端されたリング状の第１の伝送路において、対向する第２の伝送路から信号を検出する構成について開示されている。

無線によるデータ通信を行うシステムにおいては、回転可動部においてデータだけでなく電力も無線で伝送する事で完全なワイヤレス化が可能となる。一般的に通信は数十メガヘルツ以上の帯域で行い、無線電力伝送は十メガヘルツ以下で行うことが多い。そのため無線電力伝送の周波数とデータ伝送の周波数は重ならないため、フィルタで両者を分離できる。しかしながら無線電力伝送の電力は通信の１００倍以上であるため、フィルタを用いてもデータ通信に対する無線電力伝送の影響が出やすい。

図７（ａ）は、差動マイクロストリップ線路を用いた伝送路による通信を行うカプラの構成を示した図である。第１の伝送路カプラ１０１は、円周上のほぼ全域にわたって配置され、第１の伝送路カプラ１０１の一端と他方の端とは近傍になるように配置される。第１の伝送路カプラ１０１の一端には、信号源１０３が差動バッファ１０４を介して接続されており、他端には終端抵抗１０２が接続されている。第２の伝送路カプラ１１１は第１の伝送路カプラ１０１に対向するように配置されている。第２の伝送路カプラ１１１の一端にはコンパレータ１１３と受信部１１４とが接続される。また、第２の伝送路カプラ１１１の他端には、終端抵抗１１２が接続される。第１の伝送路カプラ１０１に入力された信号が、電界および／または磁界結合によって第２の伝送路カプラ１１１に伝送されることで、無線通信が行われる。

このような伝送路カプラを用いた通信においては伝送路カプラ１０１と１１１の信号の入出力の関係を図７（ｂ）のように入れ替えても成り立つ。

ここで第２の伝送路カプラ１１１は、第２の伝送路カプラの基準電圧となる金属（以後第２のグランド）１１５と、第１の伝送路カプラ１０１の基準電圧となる金属（以後第１のグランド）１０５とに挟まれている。一方、第１の伝送路カプラ１０１は、第２の伝送路カプラ１１１が対向している部分においては第１のグランド１０５と第２のグランド１１５に挟まれている。しかし、第１の伝送路カプラ１０１の、第２の伝送路カプラ１１１と対向していない部分では、第１のグランド１０５が隣接しているだけで、反対側は自由空間となる。

特開平４－４５５０５号公報

第１の伝送路カプラの、第２の伝送路カプラが対向していない部分においては、電力伝送等の外来ノイズが自由空間を介して混入され、データ通信のＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低下する虞がある。

上記を鑑み、本発明は、第１の伝送路カプラと、対向する第１の伝送路カプラより短い第２の伝送路カプラとの間で無線通信が行われる場合に、ノイズの混入によるＳＮ比の低下を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の信号伝送システムは、グランドを有する第１の伝送路と、上記第１の伝送路と対向し、上記第１の伝送路と電磁結合し、上記第１の伝送路に沿って移動し、上記第１の伝送路より短く、グランドを有する第２の伝送路から構成され、上記第１の伝送路と上記第２の伝送路が電磁的に結合して信号を伝送するシステムにおいて、上記第１の伝送路の上記第２の伝送路と結合していない部分の少なくとも一部を金属が覆っていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の伝送路カプラと、対向する第１の伝送路カプラより短い第２の伝送路カプラとの間で無線通信が行われる場合に、ノイズの混入によるＳＮ比の低下を抑制することができる。

第１の実施形態にかかる無線伝送システムのシステム構成を示した図である。 第１の実施形態にかかる無線伝送システムにおけるタイミングチャートを示した図である。 第１の実施形態にかかる無線伝送システムに無線電力伝送用のコイルを含めた場合のシステム構成を示した図である。 第１の実施形態にかかる無線伝送システムのカップルド端における無線電力の干渉強度を示したグラフである。 第２の実施形態にかかる無線伝送システムのシステム構成を示した図である。 第２の実施形態にかかる無線伝送システムのカップルド端における無線電力の干渉強度を示したグラフである。 従来技術にかかる無線伝送システムのシステム構成を示した図である。 各実施形態に共通の原理を説明するシステム構成を示した図である。 各実施形態に共通の原理を説明するタイミングチャートを示した図である。 各実施形態に共通の原理を説明する別のシステム構成を示した図である。

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。

まず、各実施形態に共通の原理について説明する。図８には、各実施形態に共通の原理を説明するためのシステム構成図を示した。伝送路カプラ１０１は、一対の信号線で構成される、差動信号の送信側の伝送路カプラであって、以降は送信カプラとよぶ。送信カプラ１０１に接続された信号源１０３（送信部）から送信されるデータは、信号源１０３に接続されている差動送信バッファ１０４を介することで、差動信号として送信カプラ１０１に入力される。送信カプラ１０１の信号源１０３と接続している方と逆の端は、伝送路の特性インピーダンスと略等しい終端抵抗１０２によって終端されている。

伝送路カプラ１１１は、一対の信号線で構成される、差動信号の受信側の伝送路カプラであって、以降は受信カプラとよぶ。受信カプラ１１１は、送信カプラ１０１に沿って移動することができる。受信カプラ１１１は、送信カプラ１０１と電界および／または磁界の少なくとも一方の効果で結合される。信号源１０３から入力された入力信号は、送信カプラ１０１と受信カプラ１１１の電界および／または磁界結合を経て、受信カプラ１１１の一端からコンパレータ１１３に出力される。受信カプラ１１１から出力された信号は、コンパレータ１１３によって波形整形され、受信信号として検出される。受信カプラ１０１の他方の端は、伝送路の特性インピーダンスと略等しい終端抵抗１１２で終端されている。

送信カプラ１０１および受信カプラ１１１は方向性結合器として動作する。受信カプラ１１１において、送信カプラ１０１において信号源１０３と接続している方の端と同じ方の端部をカップルド端、もう一方の端をアイソレーション端と言う。

図９には、各実施形態に共通の原理を説明するためのタイミングチャートを示した。図９の（Ａ）には、信号源１０３から出力される信号、すなわち送信カプラに入力される信号を示した。また、図９の（Ｂ）には、送信カプラ１０１の、受信カプラ１１１と対向する位置における信号を示した。また、受信カプラ１１１のアイソレーション端を終端し、カップルド端から信号を出力する場合の、カップルド端から出力される信号を図９の（Ｃ）に示した。コンパレータ１１３が出力する信号を図９の（Ｄ）に示した。

図９に示したように、受信カプラ１１１のカップルド端から出力される信号は、送信カプラ１０１に入力された信号が受信カプラ１１１の直下まで伝送されたときの信号の立ち上がりの際に立ち上がる。また、この信号は、送信カプラ１０１と受信カプラ１１１が結合している長さ、つまり図８に示した受信カプラ１１１の長さＬ１に略比例した時間、立ち上がりが保持され、その後信号はほぼ０に戻る。

なお、受信カプラ１１１のカップルド端を終端し、アイソレーション端から信号を取り出す場合は、送信カプラ１０１に入力された信号が受信カプラ１１１の直下まで伝送したときの信号の立ち上がりの際に立ち上がる、微分波形のような信号となる。以下で説明する何れの実施形態においても、受信カプラのカップルド端、あるいはアイソレーション端のどちらから信号を得ても良い。

図１０には、図８と異なり、長い伝送路カプラを送信カプラ、短い伝送路カプラを受信カプラとした場合のシステム構成を示した。受信カプラ１１１は、送信カプラ１０１に沿って移動するように構成される。方向性結合器は可逆性を有するため、図１０のように伝送路カプラの間で送信と受信の役割を入れ替えても、図８および図９で説明したような無線通信が可能である。なお、図１０では、図８のシステム構成に含まれる構成要件と同じ役割を有する構成要件については、図８と同じ付番を付加している。

各実施形態では、図８や図１０に示したシステム構成を、回転体において適用する。長い伝送路カプラは回転体の円周上に配置される。また、対向する短い伝送路カプラは、回転体の円周の外部、内部、直上、または直下に、長い伝送路カプラに近接するように配置され、信号の送信および／または受信を行うように構成される。各実施形態では、長い伝送路カプラの直上に短い伝送路カプラが配置される構成を例として説明する。短い伝送路カプラと長い伝送路カプラとは、電界および／または磁界結合によって無線通信を実行する。

長い伝送路カプラと短い伝送路カプラとが電界および／または磁界結合によって無線通信する場合、伝送路上の空間が空いているのは長い伝送路カプラである。よって長い伝送路カプラからみて短い伝送路カプラにノイズ源があり、短い伝送路カプラから長い伝送路カプラへ信号を伝送する場合について説明する。

なお、以降の各実施形態で説明する無線通信システムの各構成要件は、１つの機器内に含められうるが、一部が異なる機器内に含まれていてもよい。例えば、送信側の伝送路カプラと受信側の伝送路カプラとが異なる機器に含まれていてもよい。具体的には、送信側の伝送路カプラが円筒形の軸を有する第１の機器の軸に備えられ、受信側の伝送路カプラが軸に嵌合可能な部材を有する第２の機器の部材内に備えられているようなシステム構成であってもよい。この場合、第１の機器の軸と第２の機器の部材とを嵌合させることで、送信側の伝送路カプラと受信側の伝送路カプラとが通信可能となる。

（第１の実施形態）
図１には、本実施形態にかかる無線伝送システムのシステム構成を示した。長いほうの伝送路カプラ１０１が信号の受信側となるため、以降は受信カプラ１０１とよぶ。また、短いほうの伝送路カプラ１１１が信号の送信側となるため、以降は送信カプラ１１１とよぶ。

受信カプラ１０１は、円周上のほとんどを囲う円弧形状の伝送路である。受信カプラ１０１のギャップの一端には、入力された信号を受信する受信部１１４が、コンパレータ１１３を介して接続されている。受信カプラ１０１の他端は終端抵抗１１２が接続されている。

送信カプラ１１１は受信カプラ１０１と対向するように配置され、受信カプラ１０１と同一の軸上を回転し、円周上の一部を囲うように構成される伝送路である。送信カプラ１１１の円弧形状の一方の端には信号源１０３が、差動バッファ１０４を介して接続される。また送信カプラ１１１の他方の端には終端抵抗１０２が接続される。信号源１０３が出力した信号は、送信カプラ１１１を経て終端抵抗１０２方向へ進行し、終端抵抗１０２に流れ込む。ここで、送信カプラ１１１は差動マイクロリストリップラインで構成されている。また送信カプラ１１１の、受信カプラ１０１に対向する面と反対側の面の、少なくとも送信カプラ１１１の伝送路に対面する部分は、基準電圧となるグランドの金属膜１１５で覆われている。

本実施形態では、さらに、送信カプラ１１１から延長された、受信カプラ１０１に対向する面であって、送信カプラ１１１の伝送路と対向していない部分の少なくとも一部が、基準電圧となるグランドの金属膜１１６で覆われている。このように、受信カプラ１０１と対向する面であって、送信カプラ１１１が存在しない部分を金属膜１１６で覆うことで、受信カプラ１０１の上面が自由空間、若しくは誘電体のみに覆われている状態にならないようにする。これにより、受信カプラ１０１に外部からのノイズが入らないようにする。ここで上記の伝送路カプラやグランドである金属膜等はＦＲ－４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ ４）等の電気基板上のパターンで構成されている。

なお、受信カプラ１０１も送信カプラ１１１と同様に、送信カプラ１１１に対向する面と反対側の面であって、受信カプラ１０１の伝送路に対面する部分は、基準電圧となるグランドの金属膜１１５で覆われている。

図２には、本実施形態にかかる無線伝送システムにおけるタイミングチャートを示した。送信カプラ１１１を伝播する信号、および受信カプラ１０１から検出される信号は差動信号であるが、ここでは説明の簡略化のために差動信号の差信号で示している。

図２の（Ａ）には、信号源１０３から出力される信号、すなわち送信カプラ１１１に入力される信号を示した。また、図２の（Ｂ）には、受信カプラ１０１の、送信カプラ１１１と対向する位置における、カップルド端側の信号を示した。また、受信カプラ１０１のカップルド端から出力される信号を図２の（Ｃ）に示した。コンパレータ１１３が出力する信号を図２の（Ｄ）に示した。なお、受信カプラ１０１の、送信カプラ１１１と対向する位置における、アイソレーション端側では、信号（Ａ）の微分波形のような信号が生成される。

（Ｂ）の信号は入力信号（Ａ）のエッジ信号であり、（Ａ）の信号が立ち上がる際に立ち上がり、送信カプラ１１１の長さに略比例する時間だけ維持され、その後元の信号レベルに戻る信号である。また、信号（Ｂ）は、信号（Ａ）の立ち下がりで立ち下がり、送信カプラ１１１の長さに略比例する時間だけ維持され、その後元の信号レベルまで戻る。

信号（Ｃ）は、受信カプラ１０１のカップルド端から実際に出力される信号であり、信号（Ｂ）が受信カプラ１０１上を伝搬する時間Δｔだけ遅延した信号になる。このΔｔは、送信カプラ１１１が、受信カプラ１０１のカップルド端に近ければ小さくなり、アイソレーション端に近ければ大きくなる。

コンパレータ１１３は受信カプラ１０１のカップルド端の出力信号（Ｃ）がプラスの閾値電圧Ｖｔｈ以上になった場合に“１”に、マイナスの閾値電圧－Ｖｔｈ以下になったときに“０”になるようにヒステレシスが設けられている。

ここでエッジ信号（Ｃ）においては、受信カプラ１０１の特性インピーダンスの、送信カプラ１１１の影響による乱れや、受信カプラ１０１の特性インピーダンスと終端抵抗間の不整合等により、反射波等のノイズが生じる。しかしコンパレータ１１３では、これらのノイズ信号が上記の閾値電圧（Ｖｔｈ，－Ｖｔｈ）以内であれば、エッジ信号（Ｃ）の立ち上がり、立下りのみで変化する。このため、信号（Ｄ）では、信号（Ａ）と同じ信号がΔｔだけ遅れて復調される。

図３は、本実施形態にかかる無線伝送システムに、さらに無線電力伝送用のコイルを備えた場合のシステム構成を示した図である。図１で示した無線伝送システムの送信カプラ１１１と受信カプラ１０１の回転軸を中心に、内側に図１の無線伝送システムが配置され、その外側に無線電力伝送用のコイルが配置される。

受信カプラ１０１、終端抵抗１１２、コンパレータ１１３、受信部１１４、および金属膜１０５については、図１と同様である。また、送信カプラ１１１、終端抵抗１０２、信号源１０３、差動バッファ１０４、金属膜１１５、および金属膜１１６についても、図１と同様である。

図３にかかる無線伝送システムでは、伝送路カプラや無線電力用のコイルはＦＲ－４等の基板のパターンで構成されている。送電用コイル３１１は、電気基板３１３のパターンで構成されており、本実施形態においては基板の両面のパターンをビアで接続されたコイルである。送電用コイル３１１には、電力入力ピン３１２から交流電力が給電される。

受電用コイル３０１は、電気基板３０３のパターンで構成されており、本実施形態においては基板の両面のパターンをビアで接続されたコイルである。受電用コイル３０１には、電力出力ピン３０２が接続されている。図３にかかる無線伝送システムでは、送電用コイル３１１から受電用コイル３０１に電力が伝送されることで、無線による電力伝送が行われる。

図３においては、電力用コイルが通信用の伝送路カプラと同じ基板上のパターンで構成されているが、これに限らず、電力用コイルは基板上のパターンで構成されていなくともよい。さらに、図３において、電力用コイルは両面基板の両面にパターン化された構成になっているが、多層基板の内部の層のパターンが使用されていてもよい。

図４の（Ａ）～（Ｃ）に、図３で示した無線伝送システムにおける受信カプラ１０１から出力される干渉信号の強度のグラフを示す。ここで干渉信号は、電力入力ピン３１２から入力される２ＭＨｚの交流電力であり、縦軸は干渉信号強度、横軸は送受信カプラ１１１と１０１の相対角度である。

ここで（Ａ）は、図３に示した無線伝送システムにおいて、金属膜１０６が存在しない場合の干渉強度を示している。（Ｂ）は、図３に示した無線伝送システムにおいて、金属膜１０６が存在する場合の干渉強度を示すグラフである。（Ｃ）は、さらに図３に示した無線伝送システムにおいて、金属膜１０６が送信カプラ１１１の基準電圧となる金属膜１０５と接続されている場合の干渉信号強度を示すグラフである。

図４に示すとおり、図３の無線伝送システムにおいて、金属膜１０６が存在しない場合（グラフ（Ａ））の干渉強度は－６１ｄＢ程度だが、金属膜１０６が存在する場合（グラフ（Ｂ））の干渉強度は－６５．７ｄＢ程度まで低減される。このように、図３に示したような無線伝送システムにおいて、受信カプラ１０１が送信カプラ１１１と対向していない部分について金属膜１１６を設けることで、４ｄＢ以上干渉信号を低減することができる。さらに、金属膜１１６を基準電圧である金属膜１１５に接続した場合（グラフ（Ｃ））、干渉強度はさらに干渉信号を０．５ｄＢ程度低減することができる。

以上、本実施形態では、無線信号だけでなく、無線による電力伝送も行う無線伝送システムにおいて、短い伝送路カプラが対向しない長い伝送路カプラの部分に対して、金属膜で覆うことで、干渉信号を低減させることができる。このように、無線通信においてノイズとなる、無線電力伝送を起因とする外部からの干渉信号の混入を防ぐことで、無線通信のＳＮ（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）比の低下を抑えることができる。

また、短い伝送路カプラが対向しない長い伝送路カプラの部分に対向させた金属膜を、基準電圧となる別の金属膜（グランド）に接続させることで、より干渉信号を低減させることができる。

図４のグラフの（Ｄ）～（Ｆ）は図３とは逆に受信カプラ１０１から信号が入力され、送信カプラ１１１から信号を出力する場合の干渉信号の強度を示している。ここで（Ｄ）は、金属膜１０６が存在しない場合の干渉強度を示している。（Ｅ）は、金属膜１０６が存在する場合の干渉強度を示すグラフであり、（Ｆ）は、さらに金属膜１１６が送信カプラ１１１の基準電圧となる金属膜１１５と接続されている場合の干渉強度を示すグラフである。

ここで送信カプラ１０１の基準電位となる金属１０５によってほぼ全周にわたって覆われているため、干渉信号強度は低い。

このように円周の全周にわたって配置されるカプラの側にノイズ源があると、干渉信号は抑制できるが、一般的にノイズ源は送受信カプラのどちらの側にあるかは未知であり、送受信カプラのどちらの側にもノイズ源が存在する可能性も高い。そのため、特に干渉信号が入りやすい側の干渉強度を低減する必要がある。

よって本実施形態のように受信カプラ１０１の送信カプラ１１１と結合していない部分を金属膜１１６で被うことで干渉信号を抑制できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、受信カプラ１０１の送信カプラ１１１と対向していない部分に対向するように金属膜１０６を設けた。本実施形態では、さらに、無線通信用の伝送路カプラの両外側にグランドラインが設けられたグランド付きコプレーナ状の差動ラインを伝送路カプラとして用いることで、外来ノイズの影響をさらに低減する。本実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

図５（ａ）には、本実施形態にかかる無線伝送システムのシステム構成を示した。図５（ａ）において、図３と同様の構成要件については図３と同じ付番で示している。図３とことなり、図５（ａ）に示した本実施形態の無線伝送システムは、送信カプラ１１１と受信カプラ１０１の内周付近と外周付近にグランドラインが設けられている。さらに、金属膜１０６にも、送信カプラ１１１や受信カプラ１０１と同様に、内周付近と外周付近にグランドラインが設けられている。図５（ａ）で示した無線伝送システムにおいて、受信カプラ１０１と送信カプラ１１１の少なくとも一方が、受信カプラ１０１の中心Ｏを回転軸として回転する。

図５（ｂ）には、図５（ａ）で示した無線伝送システムについて、回転軸Ｏに垂直な方向から見た断面図を示した。図５（ｂ）の左側に回転軸Ｏがある場合の構成を例に説明する。図５（ａ）と同様の構成要件については、図５（ｂ）でも同じ付番で示している。

電気基板３１３を挟む形で送信カプラ１１１とグランドである金属膜１１５が対向している。金属膜１１５にはビア１１５２、１１５３を介して、グランドライン１１５４、１１５５が接続されている。ビア１１５２、１１５３は、電気基板３１３の略外周と略内周の全周に渡って複数個存在し、グランドライン１１５４、１１５５と金属膜１１５との間のインピーダンスが全周に渡って低くなるように接続されている。送信カプラ１１１は、グランドライン１１５２，１１５３、および金属膜１１５とともにグランド付きコプレーナラインになっていて、所望のインピーダンスになるようにカプラ線幅、線間、および信号線とグランドライン間距離が決められている。所望のインピーダンスとは、例えば差動１００Ωである。なお、グランドライン１１５４の外側には送電用コイル３１１が配置されている。

受信カプラ１０１側についても同様である。電気基板３０３を挟む形で、受電カプラ１０１とグランドである金属膜１０５とが対向している。金属膜１０５には、ビア１０５２、１０５３を介して、グランドライン１０５４、１０５５が接続されている。ビア１０５２、１０５３は、電気基板３０３の略外周と略内周の全周に渡って複数個存在し、グランドライン１０５４、１０５５と金属膜１０５との間のインピーダンスが全周に渡って低くなるように接続されている。受信カプラ１０１は、グランドライン１０５２，１０５３、および金属膜１０５とともにグランド付きコプレーナラインになっていて、所望のインピーダンスになるようにカプラ線幅、線間、および信号線とグランドライン間距離が決められている。なお、グランドライン１０５４の外側には受電用コイル３０１が配置されている。

本実施形態に示した無線伝送システムでは、図５（ａ）に示したように、受信カプラ１０１の送信カプラ１１１と対向していない部分に対向する金属膜１１６においても、送信カプラ１１１や受信カプラ１０１と同様にグランドラインが配置されている。これにより、受信カプラ１０１へ流入する外来ノイズをさらに低減することができる。

図６の（Ａ）～（Ｃ）に、図５（ａ）で示した無線伝送システムにおける受信カプラ１０１から出力される干渉信号の強度のグラフを示す。ここで干渉信号は、電力入力ピン３１２から入力される２ＭＨｚの交流電力であり、縦軸は干渉信号強度、横軸は送受信カプラ１１１と１０１の相対角度である。

図６において（Ａ）は、図５（ａ）に示した無線伝送システムにおいて、金属膜１１６が存在しない場合の干渉強度を示すグラフである。（Ｂ）は、図５（ａ）に示した無線伝送システムにおいて、金属膜１１６が存在する場合の干渉強度を示すグラフである。さらに（Ｃ）は、図５（ａ）に示した無線伝送システムにおいて、金属膜１６が送信カプラ１１１の基準電圧となる金属膜１１５と接続されている場合の干渉強度を示すグラフである。

図６に示すとおり、図３の無線伝送システムにおいて、金属膜１１６が存在しない場合（グラフ（Ａ））の干渉強度は－６７．７ｄＢ程度だが、金属膜１１６が存在する場合（グラフ（Ｂ））の干渉強度は－８０～８１ｄＢ程度である。このように、図６（ａ）に示したような無線伝送システムにおいて、受信カプラ１０１が送信カプラ１１１と対向していない部分について金属膜１１６を設けることで、約１４ｄＢ干渉信号を低減することができる。ここで、金属膜１１６を基準電圧である金属膜１１５に接続した場合（グラフ（Ｃ））も、干渉強度は－８０～８１ｄＢ程度であり、干渉信号のレベルは（Ｂ）と同程度である。

また、第１の実施形態の図４の結果と比較した場合、同じ条件下であるグラフ（Ｂ）において、図４では干渉強度が－６６ｄＢ程度であるが、図６では干渉強度が－８１ｄＢであり、本実施形態の構成の方がより干渉信号を低減できていることがわかる。

図６のグラフの（Ｄ）～（Ｆ）は図５（ａ）とは逆に受信カプラ１０１から信号が入力され、送信カプラ１１１から信号を出力する場合の干渉信号の強度を示している。ここで（Ｄ）は、金属膜１０６が存在しない場合の干渉強度を示している。（Ｅ）は、金属膜１０６が存在する場合の干渉強度を示すグラフであり、（Ｆ）は、さらに金属膜１１６が送信カプラ１１１の基準電圧となる金属膜１１５と接続されている場合の干渉強度を示すグラフである。

ここで送信カプラ１０１の基準電位となる金属１０５によってほぼ全周にわたって覆われているため、干渉信号強度は低い。

このように円周の全周にわたって配置されるカプラの側にノイズ源があると、干渉信号は抑制できるが、一般的にノイズ源は送受信カプラのどちらの側にあるかは未知であり、送受信カプラのどちらの側にもノイズ源が存在する可能性も高い。そのため、特に干渉信号が入りやすい側の干渉強度を低減する必要がある。

よって本実施形態のように受信カプラ１０１の送信カプラ１１１と結合していない部分を金属膜１１６で被うことで干渉信号を抑制できる。

以上、本実施形態では、無線信号だけでなく、無線による電力伝送も行う無線伝送システムにおいて、短い伝送路カプラが対向しない長い伝送路カプラの部分に対して、金属膜で覆うことで、干渉信号を低減させることができる。ここで伝送路カプラをグランド付きコプレーナラインにすることで、さらに干渉信号を低減させることができる。特にこのように、無線通信においてノイズとなる、無線電力伝送を起因とする外部からの干渉信号の混入を防ぐことで、無線通信のＳＮ（ｓｉｇｎａｌ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）比の低下を抑えることができる。

また、本実施の形態においてはノイズ源として、伝送路カプラの外側に配置された無線電力伝送の電力信号の干渉信号で説明してきたが、無電電力伝送のコイルと伝送路カプラの位置関係はこの位置関係に特定するものではない。

さらに、ノイズ源として無線電力伝送の電力信号と限定するものではなく、モータや電磁ブレーキの放射ノイズ、他の無線通信等。他のノイズ源でもよく、無線通信を妨害するノイズを限定するものではない。

なお、いずれの実施形態においても、通信に使用するカプラを差動伝送路としたが、これに限らず、シングルのマイクロストリップラインや、グランド付きコプレーナラインで構成してもよい。

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。

１０１ 受信カプラ
１０２ 終端抵抗
１０３ 信号源
１０４ 差動バッファ
１０５ 受信カプラ１０１の基準電圧となるグランド
１１１ 送信カプラ
１１２ 終端抵抗
１１３ コンパレータ
１１４ 受信部
１１５ 送信カプラ１１１の基準電圧となるグランド
１１６ 金属膜

Claims (10)

1. 無線伝送システムであって、
   一端に送信部または受信部が接続され、他端に終端抵抗が接続され、基準電圧となる第１のグランドを有し、環状に配置される第１の伝送路カプラと、
   一端に受信部、または送信部が接続され、他端に終端抵抗が接続され、基準電圧となる第２のグランドを有し、前記第１の伝送路カプラより短く、非接触で対向することで前記第１の伝送路カプラと電界および／または磁界結合を利用して電気信号を通信する第２の伝送路カプラと、
   前記第１の伝送路カプラにおいて前記第２の伝送路カプラと対向していない部分の少なくとも一部を覆う金属膜と、
   を有することを特徴とする無線伝送システム。
2. 前記第２の伝送路カプラの基準電圧となる第２のグランドと、
   前記金属膜が接続されてい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. 前記第１の伝送路カプラと、前記第２の伝送路カプラはマイクロストリップ線路で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無線伝送システム。
4. 前記第１の伝送路カプラと、前記第２の伝送路カプラはグランド付きコプレーナ線路で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無線伝送システム。
5. 前記第１の伝送路カプラと、前記第２の伝送路カプラは差動線路であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の無線伝送システム。
6. 前記第１の伝送路カプラに固定された、第１のコイルと、
   前記第２の伝送路カプラに固定された、第２のコイルと、をさらに有し、
   前記第１コイルと前記第２のコイル間で無線電力伝送を行うことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の無線伝送システム。
7. 前記送信部と接続され、前記送信部から送信された信号を差動信号として出力する差動送信バッファをさらに有し、
   前記第１または第２の伝送路カプラには、前記差動送信バッファから出力された前記差動信号が入力されることを特徴とする請求項５に記載の無線伝送システム。
8. 前記受信部と接続され、入力された信号を波形整形するコンパレータをさらに有し、
   前記第１または第２の伝送路カプラから受信した信号を前記コンパレータに入力することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の無線伝送システム。
9. 一端に送信部または受信部が接続され、他端に終端抵抗が接続され、基準電圧となる第１のグランドを有し、環状に配置される第１の伝送路カプラと、
   一端に受信部、または送信部が接続され、他端に終端抵抗が接続され、基準電圧となる第２のグランドを有し、前記第１の伝送路カプラより短く、非接触で対向することで前記第１の伝送路カプラと電界および／または磁界結合を利用して電気信号を通信する第２の伝送路カプラと、
   前記第１の伝送路カプラにおいて前記第２の伝送路カプラと対向していない部分の少なくとも一部を覆う金属膜と、
   を有する無線伝送システムの制御方法であって、
   前記第１の伝送路カプラと前記第２の伝送路カプラとが非接触で対向することで前記第１の伝送路カプラと電界および／または磁界結合を利用して電気信号を通信する通信工程を有することを特徴とする制御方法。
10. コンピュータに、請求項９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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