JP2023122285A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 データ伝送の高速化と無線通信装置の低背化とを両立することを目的とする。【解決手段】 無線通信装置であって、電磁界結合による無線通信を行うための第１アンテナと、第１アンテナにおいて信号を送信または受信するための通信制御手段と、を有し、第１アンテナは、所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第１導体と、所定の軸と平行な基準方向の視点において、所定の軸に対して第１導体より内側に配置され、所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第２導体とを含み、第１導体の一方の端部に給電される第１信号に対して、第２導体の一方の端部に給電される第２信号は、所定の遅延量を有して給電される。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信技術に関する。

近年、ロボットアームやネットワークカメラなどの回転可動部を介して通信を行うシステムが開発されている。特許文献１は、差動伝送線路とプローブとの間で電磁場を用いたデータ伝送を行う技術を開示している。

特表２０１７－５０３４１２号公報

近年、無線通信により伝送されるデータ量は増大しており、無線通信装置におけるデータ伝送の高速化が求められている。さらに、機器の低背化（薄型化）に伴い、機器に含まれる無線通信装置自体の低背化も望まれている。特許文献１の無線通信装置を低背化することを目的に、差動伝送線路を誘電体基板などの平面上に設ける場合、差動伝送線路の差動ペア間の配線長に差が生じてしまい、高速化が制限されるという課題があった。

本発明は、データ伝送の高速化と無線通信装置の低背化とを両立することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、電磁界結合による無線通信を行うための第１アンテナと、前記第１アンテナにおいて信号を送信または受信するための通信制御手段と、を有し、前記第１アンテナは、所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第１導体と、前記所定の軸と平行な基準方向の視点において、前記所定の軸に対して前記第１導体より内側に配置され、前記所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第２導体とを含み、前記第１導体の一方の端部に給電される第１信号に対して、前記第２導体の一方の端部に給電される第２信号は、所定の遅延量を有して給電されることを特徴とする。

本発明によれば、データ伝送の高速化と無線通信装置の低背化とを両立することができる。

第１実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図 従来技術の課題について説明するための図 遅延経路の挿入による効果について説明するための図 差動伝送路及び結合器の構造の一例を示す図 シミュレーション結果の一例を示す図 第２実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図 第３実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図 第４実施形態における無線通信システムの構成例を示すブロック図

以下、各実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態は本発明を必ずしも限定するものではない。また、各実施形態において説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態における無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、無線通信装置１０と、無線通信装置１０と無線通信を行う無線通信装置２０とを含む。無線通信装置１０は、差動伝送路１０１，１０１’、遅延経路１０５，１０５’、差動増幅回路１０６，１０６’、送信回路１０７を有する。無線通信装置２０は、結合器２００、整形回路２０１、受信回路２０２を有する。尚、差動伝送路１０１，１０１’は、低背化を目的として、誘電体基板上に設けられる。差動伝送路１０１，１０１’及び結合器２００は、電磁界結合による無線通信を行うためのアンテナとして機能する。差動増幅回路１０６，１０６’及び送信回路１０７は、アンテナにおける無線通信を制御するための通信制御部として機能する。

＜無線通信装置１０の構成＞
まず、無線通信装置１０の構成について説明する。差動伝送路１０１は、回転軸３０を中心として弧状に形成される導体１１１，１１２により構成され、各々の導体へは差動のベースバンド信号である差動信号プラスと差動信号マイナスとが入力される。尚、導体１１２は、図示のように、回転軸３０と平行な基準方向の視点において導体１１１より内側に配置される。導体１１１，１１２の一方の端部である給電部１０２は、線路１２１，１２２を介して、差動増幅回路１０６に接続される。また、導体１１１，１１２の他方の端部である終端部１０４には、差動伝送路１０１の特性インピーダンスに対して略等しい終端抵抗が実装される。

差動伝送路１０１’も差動伝送路１０１と同様に構成される。差動伝送路１０１の説明における符号にダッシュ記号「’」をつけた符号の構成で、差動伝送路１０１’を差動伝送路１０１と同様に説明できるため、説明を省略する。

尚、差動伝送路１０１，１０１’は、回転軸３０を中心に相対的に回転する結合器２００と、全ての回転角度において通信可能な結合を確保できる必要がある。そのため、給電部１０２，１０２’と終端部１０４，１０４’は、図示のように隣接して配置される。また、終端部１０４から１０４’（またはその逆）の間を結合器２００が移動する場合においても結合器２００へ伝達される信号の位相が連続するように、導体１１１，１１１’の配線長と導体１１２，１１２’の配線長とが略同一となるよう配線される。尚、配線長は電気長とも呼ばれる。

ここで線路１２２，１２２’には、遅延経路１０５，１０５’が挿入される。遅延経路１０５，１０５’は、導体１１１と導体１１２（または導体１１１’と導体１１２’）との配線長の差によって生じる伝搬遅延差による通信への影響を抑制するための遅延経路である。ここで伝搬遅延差は、具体的には、導体１１１における給電部１０２から終端部１０４までの伝搬遅延量Ｔ１と、導体１１２における給電部１０２から終端部１０４までの伝搬遅延量Ｔ２との差分ΔＴ（＝Ｔ１－Ｔ２）である。理由については後述するが、遅延経路１０５の遅延量は、ΔＴ×０．１～ΔＴ×０．９の間に設定される。好適にはΔＴ×０．５に設定される。尚、遅延経路１０５は、メアンダなどの既知の方法により構成される。線路１２１及び１２２が差動伝送路である場合は、特性インピーダンスを均一化する観点から給電部１０２近傍に配置されることが望ましい。遅延経路１０５’も遅延経路１０５と同様である。

差動増幅回路１０６，１０６’は、送信回路１０７から送信されるデータを差動信号に変換し、差動伝送路１０１，１０１’へ出力する。尚、図１において送信回路１０７と差動増幅回路１０６，１０６’とは模式的に単線で接続しているが、高周波信号を分割する抵抗分割器やウィルキンソン分波器などの分割器などが間に挿入される。また、他の方法としては、差動増幅回路１０６，１０６’にはファン・アウト回路を用いてもよい。

＜無線通信装置２０の構成＞
続いて、無線通信装置２０の構成について説明する。結合器２００は、導体２１１，２１２により構成され、上述したように差動伝送路１０１，１０１’と電磁界結合するように配置される。具体的には、導体２１１は導体１１１または導体１１１’と、導体２１２は導体１１２または導体１１２’と、互いに対向するように配置され、電磁界結合により結合する。無線通信システム１は電磁界結合を用いて、無線通信装置１０と無線通信装置２０との間の無線通信を実現する。

本実施形態においては、整形回路２０１の入力インピーダンスは数十ｋΩなどの高いインピーダンスＲｒｐに設定されている。これにより差動伝送路１０１，１０１’と結合器２００との結合によって生じる容量成分より、入力インピーダンスＲｒｐの方が低域でも大きくなり、低い周波数帯の成分も整形回路２０１まで伝達される。そのため、整形回路２０１の入力端に生じる受信波形は矩形を保ったまま伝送される。整形回路２０１においては、後段にある受信回路２０２が検知可能な電圧レベルまで受信波形を増幅する。尚、整形回路２０１は、増幅だけでなく、クロック・データ・リカバリによるリクロック機能を有していてもよい。

＜無線通信システム１の構成＞
無線通信システム１は、回転軸３０を中心に、結合器２００と差動伝送路１０１，１０１’とが対向した状態を保ったまま、無線通信装置１０と無線通信装置２０とを相対的に回転させる回転制御部を有する。

以上で説明した構成により、本実施形態における無線通信システム１は、回転軸３０周りの回転の間、無線通信装置１０から無線通信装置２０へ高速かつ低背化が可能な無線通信を実現する。

＜遅延経路の挿入による効果＞
続いて、遅延経路１０５，１０５’を設けることによる効果について説明する。まず、図２を用いて、遅延経路１０５，１０５’を設けない場合（従来技術）の課題について説明する。図２は、導体１１１に給電される差動信号プラスと、導体１１２に給電される差動信号マイナスと、差動信号（＝差動信号プラス－差動信号マイナス）との信号波形を示している。図２（ａ）は給電部１０２における信号波形、図２（ｂ）は中央部１０３における信号波形、図２（ｃ）は終端部１０３における信号波形を示す。

図２（ａ）に示す給電部１０２では、差動信号プラスの位相と差動信号マイナスの位相とは一致している。しかしながら、図２（ｂ）に示す中央部１０３ではΔＴ×０．５の位相ずれが発生し、図２（ｃ）に示す終端部１０３ではΔＴの位相ずれが発生する。尚、ΔＴは上述したように、導体１１１と導体１１２との配線長の差によって生じる伝搬遅延差である。発生した位相ずれにより、差動信号の波形は、終端部１０４に向かうにつれて図示のように崩れていく。この課題は差動信号の伝送が高速になるほど顕著になることが推測される。尚、図２では説明の便宜上、伝搬遅延量の差分ΔＴとベースバンド信号の１ビットの時間長とが一致するケースを説明したが、このケースには限られない。

続いて図３を用いて、本実施形態における遅延経路１０５を挿入することによる効果について説明する。尚、遅延経路１０５’も同様である為、説明は省略する。図３は、図２と同様、導体１１１に給電される差動信号プラスと、導体１１２に給電される差動信号マイナスと、差動信号（＝差動信号プラス－差動信号マイナス）との信号波形を示している。図３（ａ）は給電部１０２における信号波形、図３（ｂ）は中央部１０３における信号波形、図３（ｃ）は終端部１０３における信号波形を示す。尚、遅延経路１０５の遅延量はΔＴ×０．５に設定している。図３（ａ）に示す給電部１０２では、差動信号プラスの位相と差動信号マイナスの位相とは遅延経路１０５において設定したΔＴ×０．５だけ位相ずれが発生する。図３（ｂ）に示す中央部１０３では位相が一致し、図３（ｃ）に示す終端部１０３ではΔＴ×０．５の位相ずれに抑制される。つまり遅延経路１０５を挿入することにより、位相ずれの最大値は従来と比較して半分までに抑制することができる。これにより、従来と比較して２倍のデータ伝送の高速化が可能となる。

＜シミュレーションによる効果の確認＞
図４は、差動伝送路１０１，１０１’及び結合器２００の構造の具体例を示す。図４（ａ）は差動伝送路１０１，１０１’及び結合器２００に対する斜視図であり、図４（ｂ）は上面図であり、図４（ｃ）は側面図である。尚、図１で説明した構成については同一符号を付与している。差動伝送路１０１，１０１’は誘電体基板４００上に銅パターンとして形成され、結合器２００は差動伝送路１０１，１０１’からＺ方向に所定距離ｄＺ離れた位置に配置される。差動伝送路１０１，１０１’はマイクロストリップ線路であり、導体４０１は基準電位を成すＧＮＤ導体である。尚、誘電体基板４００は、図４に示すように中空構造を成しており、中央の穴には機構的な回転軸や、電力伝送や低速通信用途に用いる軸型のスリップリング等が挿入される。

図５は、本実施形態の効果について説明するためのシミュレーションのグラフである。図５に示すグラフは、図４に示した構造における差動伝送路１０１（または１０１’）の給電部１０２（または１０２’）から結合器２００までの伝達特性（Ｓパラメータ，Ｓｄｄ２１）のシミュレーション結果を示している。グラフの横軸は周波数、縦軸はゲインを示している。図５（ａ）は遅延経路１０５を挿入しない場合（従来の場合）の伝達特性である。図５（ｂ）は遅延量ΔＴ×０．５の遅延経路１０５を挿入する場合（好適な場合）の伝達特性である。図５（ｃ）は遅延量ΔＴ×０．８３３の遅延経路１０５を挿入する場合の伝達特性である。尚、図５は、図４（ｂ）に示す角度３０度、角度９０度、角度１５０度の位置に結合器２００が移動した場合における伝達特性をそれぞれ示している。実線は角度３０度の伝達特性、点線は角度９０度の伝達特性、破線は角度１５０度の伝達特性を示す。尚、図４（ｂ）では、角度９０度の位置に結合器２００が配置された場合について図示している。

シミュレーションにおける各パラメータについて説明する。導体１１１，１１１’の内径Ａは１９．０［ｍｍ］であり、導体１１２，１１２’の内径Ｂは２６．１［ｍｍ］である。配線幅Ｗは３．９［ｍｍ］であり、伝送距離ｄＺは１．０［ｍｍ］であり、誘電体基板の厚さは３．２［ｍｍ］である。差動伝送路１０１，１０１’の差動インピーダンスは１００［Ω］であり、給電部１０２，１０２’の差動インピーダンスは１００［Ω］である。終端部１０４，１０４’の差動インピーダンスは１００［Ω］であり、結合器２００の差動インピーダンスは２２［ｋΩ］である。

図５（ａ）に示す従来の場合、給電部１０２（または１０２’）に近い角度３０度では５ＧＨｚ程度までおよそフラットな伝達特性を示している。しかし、角度９０度、１５０度と終端部１０４（または１０４’）側に進むにつれて、１ＧＨｚ以上の周波数のゲインが急激に減衰してしまうことがわかる。例えば、角度１５０度において１ＧＨｚと５ＧＨｚとのゲインの差は約６．５ｄＢまで広がってしまう。一方、図５（ｂ）に示す遅延経路１０５（遅延量ΔＴ×０．５）を挿入した場合、角度３０度、９０度、１５０度の全ての角度において、およそフラットな伝達特性が維持される。例えば、角度１５０度において１ＧＨｚと５ＧＨｚとのゲインの差は１ｄＢ以下にとどまっている。図５（ｃ）に示す遅延経路１０５（遅延量ΔＴ×０．８３３）を挿入した場合（角度１５０度において差動ペア間の位相が一致する場合）、角度９０度、１５０度ではおよそフラットな伝達特性が維持されている。しかし、角度３０度では１ＧＨｚ以上の周波数帯におけるゲインが減衰してしまうことがわかる。例えば、角度３０度において１ＧＨｚと５ＧＨｚとのゲインの差は約３．３ｄＢとなっている。上述の結果から、遅延経路１０５を挿入することにより、高周波成分の伝達特性の劣化を抑制することができ、遅延経路１０５の遅延量としてはΔＴ×０．５に設定することが好適であると言える。以上で説明した構成により、従来よりも高速なデータ伝送及び低背化が可能な回転可動部に適用される無線通信装置を提供することができる。

尚、本実施形態における整形回路２０１の入力インピーダンスＲｒｐは数十ｋΩと高いインピーダンスに設定する構成として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば差動１００Ωなどの低いインピーダンスに設定してもよい。この場合、差動伝送路１０１，１０１’から結合器２００への伝達特性は、低い周波数帯では結合度が弱く、高い周波数帯では結合度が高くなるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）に似た特性となる。そのため、差動伝送路１０１，１０１’から結合器２００への信号は、高周波成分のみが伝達される。具体的には、差動伝送路１０１，１０１’へ入力される信号の不完全微分波形（差動伝送路１０１，１０１’へ入力されるベースバンド信号の立ち上がり、立ち下がり時に生じるエッジ信号）が結合器２００に生じる。そのため、整形回路２０１は、単純な増幅回路ではなく、上述の微分波形を“１”または“０”の２値のベースバンド信号へ復元するための回路、例えばヒステリシスコンパレータによって実現される。

［第２実施形態］
続いて図６を用いて第２実施形態における無線通信システム６について説明する。本実施形態においては、第１実施形態とは逆に、結合器２００から差動伝送路１０１，１０１’へ信号を伝送する無線通信システムについて説明する。尚、第１実施形態で説明した構成と同じ構成については同一符号を付与しており、詳細な説明については省略する。無線通信装置６１は、差動伝送路１０１，１０１’、遅延経路１０５，１０５’、整形回路６１６，６１６’、受信回路６１７を有する。無線通信装置６２は、結合器２００、差動増幅回路６２１、送信回路６２２を有する。尚、差動伝送路１０１，１０１’は、低背化を目的として誘電体基板上に設けられる。無線通信システム６の具体的な構造については図４と同一である。また、第１実施形態と同様、無線通信システム６は、回転軸３０を中心に、結合器２００と差動伝送路１０１，１０１’とが対向した状態を保ったまま相対的に回転する回転制御部を有する。差動伝送路１０１，１０１’及び結合器２００は、電磁界結合による無線通信を行うためのアンテナとして機能する。整形回路６１６，６１６’及び受信回路６１７は、アンテナにおける無線通信を制御するための通信制御部として機能する。

まず、無線通信装置６２の構成について説明する。差動増幅回路６２１は、送信回路６２２から送信されるデータを差動信号に変換し、結合器２００へ出力する。導体２１１へは差動信号プラスが、導体２１２へは差動信号マイナスがそれぞれ入力される。

続いて、無線通信装置６１の構成について説明する。整形回路６１６，６１６’は、経路１２１，１２１’，１２２，１２２’を介して各々差動伝送路１０１，１０１’へ接続される。また、整形回路６１６，６１６’は、結合器２００から差動伝送路１０１，１０１’へ伝送される信号を、後段の受信回路６１７が受信可能な信号波形に波形整形して出力する。本実施形態においては、整形回路６１６，６１６’の入力部には、差動伝送路１０１，１０１’の特性インピーダンスに略等しい終端抵抗が実装される。経路１２１，１２１’についても、差動伝送路１０１，１０１’の特性インピーダンスに略等しい特性インピーダンスで配線される。

結合器２００から差動伝送路１０１，１０１’への伝達特性は、低域では結合度が弱く、高域で結合度が高くなるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）に似た特性となる。そのため、結合器２００から差動伝送路１０１，１０１’への信号は、高周波成分のみが伝達される。具体的には、結合器２００へ入力される信号の不完全微分波形が差動伝送路１０１，１０１’に生じる。そのため、整形回路６１６，６１６’は、上述の微分波形を“１”または“０”の２値のベースバンド信号へ復元するための回路、例えばヒステリシスコンパレータによって実現される。

本実施形態においても第１実施形態と同様に、経路１２２，１２２’には遅延経路１０５，１０５’が挿入される。遅延経路１０５，１０５’は、導体１１１と導体１１２（または導体１１１’と導体１１２’）との配線長の差によって生じる伝搬遅延差による通信への影響を抑制するための遅延経路である。遅延経路１０５，１０５’の遅延量はΔＴ×０．１～ΔＴ×０．９の間に設定され、好適にはΔＴ×０．５に設定される。以上で説明した構成により、無線通信装置６２から無線通信装置６１へ相対的に回転しながら、従来よりも高速なデータ伝送及び装置の低背化を実現することができる。

［第３実施形態］
続いて図７を用いて第３実施形態における無線通信システム７について説明する。本実施形態においては、同時並列的に送られる異なるパラレル信号を伝送する無線通信システムについて説明する。具体的には、低背化を目的として誘電体基板上にパラレル信号を伝送する結合用伝送路を設置した場合における、各結合用伝送路の伝送路長の差によって生じるスキュー（受信回路へ到着する時間差）を改善するためのシステムである。尚、第１実施形態で説明した構成と同じ構成については同一符号を付与しており、詳細な説明については省略する。

無線通信装置７１は、結合用伝送路１１１，１１１’，１１２，１１２’、遅延経路１０５，１０５’、増幅回路７１６＿１，７１６’＿１，７１６＿２，７１６’＿２、送信回路７１７を有する。無線通信装置７２は、結合器２１１、結合器２１２、整形回路７２１＿１，７２１＿２、受信回路７２２を有する。尚、本実施形態では説明の便宜上、第１実施形態における導体２１１，２１２と同一の構造を、結合器２１１，２１２と呼ぶ。尚、結合用伝送路１１１，１１１‘，１１２，１１２’は低背化を目的として誘電体基板上に設けられる。無線通信システム７の具体的な構造については図４と同一である。また、第１実施形態と同様、無線通信システム７は、結合器２１１及び結合用伝送路１１１，１１１’と、結合器２１２及び結合用伝送路１１２，１１２’とが対向した状態を保ったまま相対的に回転する回転制御部を有する。

まず、無線通信装置７１の構成について説明する。送信回路７１７は、ＣＨ１とＣＨ２の出力端を有し、同時並列的に送られる２つのパラレル信号を出力する。増幅回路７１６＿１，７１６’＿１は、送信回路７１７から出力されるＣＨ１のデータをシングルエンド信号として増幅し、結合用伝送路１１１，１１１’へ出力する。増幅回路７１６＿２，７１６’＿２は、送信回路７１７から出力されるＣＨ２のデータをシングルエンド信号として増幅し、結合用伝送路１１２，１１２’へ出力する。

続いて、無線通信装置７２の構成について説明する。本実施形態においては、第１実施形態と同様、整形回路７２１＿１，７２１＿２の各入力インピーダンスは数ｋΩ～数十ｋΩなどの高いインピーダンスＲｒｐに設定される。これにより、結合用伝送路１１１と結合器２１１、結合用伝送路１１２と結合器２１２の各々の結合によって生じる容量成分より、入力インピーダンスＲｒｐの方が低域でも大きくなり、低い周波数帯の成分も整形回路まで伝達される。その結果、整形回路７２１＿１，７２１＿２の入力端に生じる受信波形は矩形を保ったまま伝送される。整形回路７２１＿１，７２１＿２は、後段にある受信回路７２２が検知可能な電圧レベルまで受信波形を増幅する。尚、整形回路７２１＿１，７２１＿２は、増幅だけでなく、クロック・データ・リカバリによるリクロック機能を有しても良い。

受信回路７２２はＣＨ１とＣＨ２の入力端を有し、ＣＨ１は整形回路７２１＿１の出力を受信し、ＣＨ２は整形回路７２１＿２の出力を受信する。本実施形態においても第１実施形態と同様、経路１２２，１２２’には遅延経路１０５，１０５’が挿入される。遅延経路１０５，１０５’は、導体１１１と導体１１２（または導体１１１’と導体１１２’）との配線長の差によって生じる伝搬遅延差によるパラレル信号間のスキューを抑制するための遅延経路である。遅延経路１０５，１０５’の遅延量はΔＴ×０．１～ΔＴ×０．９の間に設定され、好適にはΔＴ×０．５に設定される。遅延量の理由については第１実施形態と同様であるため説明については省略するが、従来の構成で最大ΔＴ発生してしまうスキューを、好適な遅延量ではΔＴ×０．５まで抑制することができる。その結果、スキューが改善されるため、従来と比較してパラレル信号伝送の高速化が可能となる。以上で説明した構成により、無線通信装置７１から無線通信装置７２へパラレル信号を相対的に回転しながら高速に伝送すること、および、装置の低背化を実現することができる。

尚、本実施形態では説明の便宜上、２ＣＨのパラレル信号を伝送する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３ＣＨ以上の場合にも適用可能である。一例として３ＣＨの場合について説明する。３ＣＨの場合、結合用伝送路は回転軸を中心として３レーン配置される。最外周に配置される結合用伝送路を第一の結合用伝送路、中央部に配置される結合用伝送路を第二の結合用伝送路、最内周に配置される結合用伝送路を第三の結合用伝送路とする。第一の結合用伝送路の給電部から終端部までの伝搬遅延量をＴｍａｘ、第二の結合用伝送路の給電部から終端部までの伝搬遅延量をＴｍｉｄ、第三の結合用伝送路の給電部から終端部までの伝搬遅延量をＴｍｉｎとする。この場合、第二の結合用伝送路には（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｄ）／２の遅延経路を、第三の結合用伝送路には（Ｔｍａｘ－Ｔｍｉｎ）／２の遅延経路が好適には挿入される。尚、第二の結合用伝送路の遅延経路については、挿入する必要が無ければ（通信品質上問題が無ければ）挿入しなくてもよい。つまり、伝搬遅延量が最小となる結合用伝送路のみに、伝搬遅延量が最大となる結合用伝送路との伝搬遅延差を抑制する遅延経路を挿入する構成としても良い。

また、本実施形態において各パラレル信号はシングルエンド信号として説明したが、差動信号であっても良い。その場合、結合用伝送路は第１実施形態の差動伝送路１０１，１０１’と同様に、１ＣＨあたり２つの導体で構成される。また、本実施形態においては無線通信装置７１から無線通信装置７２へ信号を伝送する無線通信システム７について説明したが、無線通信装置７２から無線通信装置７１へ信号を伝送する構成であっても良い。この場合、第１実施形態から第２実施形態への構成変更と同様の考え方が適用される。

［第４実施形態］
続いて図８を用いて第４実施形態における無線通信システム８について説明する。本実施形態の無線通信システム８は、第１実施形態の無線通信システム１から、差動伝送路１０１’側の構成を排除した構成となっている。尚、第１実施形態で説明した構成と同じ構成については同一符号を付与しており、詳細な説明については省略する。無線通信システム８は、回転軸３０を中心に、結合器２００と差動伝送路１０１とが対向した状態を保つことができる区間である角度０度～１８０度において、相対的に往復回転する回転制御部を有している。本実施形態における無線通信装置は、例えばパン・チルトカメラのチルト部など、往復回転が前提となる（無限回転が不要な）回転可動部への適用に好適である。以上で説明した構成により、無線通信装置８０と無線通信装置２０とが相対的に回転しながら、従来よりも高速なデータ伝送及び装置の低背化を実現することができる。

尚、本実施形態における回転制御部は角度０度～１８０度における往復回転を可能にしたが、差動伝送路１０１の伝送路長の調整により、自由な角度に設定することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態における遅延経路１０５，１０５’は、メアンダなどの経路として経路１２２へ挿入されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、経路１２１、経路１２２の伝送路における周辺部材の誘電率やＧＮＤ構造を工夫することで遅延差を生じさせる方法でも良い。また、差動増幅回路１０６，１０６’において出力される差動信号プラスと差動信号マイナスとが、所望の位相差を持った状態で出力される方法を用いても良い。

また、上述の実施形態における差動伝送路１０１，１０１’は、回転軸３０を中心として弧状に形成される形状として説明したが、この形状に限定されるものではない。例えば十二角形など、差動伝送路１０１，１０１’と結合器２００とで通信可能な結合が確保できる形状であればどのような形状であっても良い。

また、上述の実施形態における差動伝送路１０１，１０１’は、マイクロストリップ線路として説明したが、これに限定されるものではない。例えばコプレーナ線路やグランドガード付きのマイクロストリップ線路（ＧＳＳＧ構造）であっても良い。

また、上述の実施形態における差動伝送路１０１，１０１’は、誘電体基板上に設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えばフレキシブル基板や板金などで差動伝送路または結合伝送路を形成しても良い。

また、上述の実施形態において伝達する信号はベースバンド信号として説明したが、これに限定されるものではなく、搬送波に対して振幅、周波数、位相を変化させる変調信号であっても良い。

また、上述の実施形態においては、差動増幅回路または増幅回路が挿入される構成について説明したが、必須の構成ではない。例えば、第１実施形態であれば、送信回路１０７の出力を直接、差動伝送路１０１，１０１’に入力する構成であっても良い。

また、上述の実施形態においては、差動伝送路１０１，１０１’の給電部１０２，１０２’は隣接して分離される構造について説明したが、これに限定されるものではなく、給電部１０２，１０２’は電気的に接続される構成であっても良い。例えば、第１実施形態であれば、差動増幅回路１０６’、経路１２１’、経路１２２’を排除し、差動伝送路１０１，１０１’の給電部１０２，１０２’を電気的に接続する。また、経路１２１，１２２の特性インピーダンスを、差動伝送路１０１，１０１’の特性インピーダンスの１／２の特性インピーダンスに設定する。

また、上述の実施形態における回転制御部または往復回転制御部については必須ではなく、例えば人手などの外部の動力源で回転駆動するシステムにも適用可能である。

１ 無線通信システム
１０ 無線通信装置
１０１ 差動伝送路
１０５ 遅延経路

Claims (11)

1. 電磁界結合による無線通信を行うための第１アンテナと、
   前記第１アンテナにおいて信号を送信または受信するための通信制御手段と、を有し、
   前記第１アンテナは、所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第１導体と、前記所定の軸と平行な基準方向の視点において、前記所定の軸に対して前記第１導体より内側に配置され、前記所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第２導体とを含み、
   前記第１導体の一方の端部に給電される第１信号に対して、前記第２導体の一方の端部に給電される第２信号は、所定の遅延量を有して給電されることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記所定の遅延量は、前記第１導体の一方の端部から他方の端部までの電気長と、前記第２導体の一方の端部から他方の端部までの電気長との差分によって生じる伝搬遅延差をΔＴとする場合、０．１×ΔＴから０．９×ΔＴの間の値に設定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記所定の遅延量は、０．５×ΔＴに設定されることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１アンテナと、前記第１アンテナとの電磁界結合による無線通信を行うための第２アンテナとの少なくとも何れかを前記所定の軸を中心に回転させる回転制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の無線通信装置。
5. 前記第１導体の他方の端部と前記第２導体の他方の端部とには終端抵抗を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記第１信号と前記第２の信号とは、互いの位相が逆である差動信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の無線通信装置。
7. 前記第１の信号と前記第２信号とは、同時並列的に送られる異なる信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の無線通信装置。
8. 他の無線通信装置が有する第２アンテナと電磁界結合による無線通信を行うための第３アンテナをさらに有し、
   前記通信制御手段は、前記第３アンテナにおいて信号を送信または受信するための制御を行い、
   第３アンテナは、所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第３導体と、前記所定の軸と平行な基準方向の視点において、前記所定の軸に対して前記第３導体より内側に配置され、前記所定の軸を中心に弧状に沿った形状をなす第４導体とを含み、
   前記第３導体の一方の端部に給電される第３信号に対して、前記第４導体の一方の端部に給電される第４信号は、所定の遅延量を有して給電され、
   前記第３導体の他方の端部は前記第１導体の他方の端部の近傍に配置され、前記第４導体の他方の端部は前記第２導体の他方の端部の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の無線通信装置。
9. 前記第１アンテナと前記第３アンテナとの少なくとも一方は、誘電体基板の銅パターンにより形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の無線通信装置。
10. 前記第１信号及び前記第２信号は、ベースバンド信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の無線通信装置。
11. 前記第１信号及び前記第２信号は、変調信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の無線通信装置。

Images