JP3927595B2

JP3927595B2 - 通信システム及び通信装置

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Publication number: JP3927595B2
Application number: JP2006549201A
Authority: JP
Inventors: 善弘萩原; 文泰渡邉; 雄一佐久間; 修大沢
Original assignee: 株式会社ココモ・エムビー・コミュニケーションズ
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JPWO2007010970A1; WO2007010970A1

Description

本発明は通信システム及び通信装置に関する。特に、自動車、トラック、電車、船舶及び航空機等の移動体を含み、これらに限定されない車両の内部における通信システム及び通信装置に関する。

従来、自動車、トラック、電車、船舶及び航空機等の車両内部における情報通信は、情報通信を行うポイント間に導線を配置することによって行われてきた。最近になって、光学ケーブルが同様にこの役割を果たしている。また、２.４ＧＨｚの周波数帯域における従来の無線技術も用いられてきている。

例えば、自動車のタイヤの空気圧を監視するシステムにおける情報通信に無線通信が用いられている。図１６には、自動車内における従来の無線技術による２.４ＧＨｚの周波数帯域を用いた情報通信システムが示されている。１００ａは、自動車の車体フレームであり、１００ｂは、自動車のキャビンである。１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄは、タイヤであり、それぞれのタイヤのホイール部（図示せず）には、センサ１０５ａ及び送信機１０４ａ、センサ１０５ｂ及び送信機１０４ｂ、センサ１０５ｃ及び送信機１０４ｃ、センサ１０５ｄ及び送信機１０４ｄが設けられている。センサ１０５ａは、タイヤ１０１ａの空気圧を感知する空気圧センサであり、タイヤ１０１ａの空気圧に基づいた情報（空気圧情報）を送信機１０４ａに伝達する。センサ１０５ｂ、１０５ｃ及び１０５ｄも、センサ１０５ａと同様、タイヤ１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄの空気圧に基づいた信号を、それぞれ、送信機１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄに伝達する。

送信機１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄは、それぞれ、タイヤ１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄの空気圧情報を２.４ＧＨｚの周波数帯域の電波を用いて送信する。受信機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ及び１０３ｄは、送信機１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄから送信される空気圧情報を受信し、ＣＰＵ１０２へ伝送する。ＣＰＵ１０２は、空気圧情報を処理し、それぞれのタイヤ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄの空気圧が適正値にあるかどうかを判断し、その結果に基づく情報を表示装置１０６へ送信する。表示装置１０６は、ＣＰＵから送信される情報を表示し、自動車のドライバーは、表示装置１０６の情報を見て、タイヤ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄの空気圧が適正値にあるかどうかの情報を得ることができる。
米国特許第６,６００,８９６号

図１６に示すような２.４ＧＨｚの周波数帯域における従来の無線技術を用いた車両内通信においては、車両の他のシステムに悪影響を及ばさないようにするため、送信機１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄ並びに受信機１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ及び１０３ｄの構造が複雑になり、また、またデ−タ伝送の成功率を高めるために送信機の出力レベルを高く設定するために送信機の消費電力が大きいという問題がある。

本出願人は、このような従来の無線通信技術における問題を鑑み、車両の内部又は極近傍における画期的な情報通信システムを提案した（特許文献１参照）。

本出願人によるこの画期的な情報通信システムは、車両の内部の第１の場所と車両の内部又は極近傍の第２の場所との間における情報通信システムである。車両は、ボンネット、キャビン、トランク等の一つ以上の主要な区画を規定する伝導性の金属構造を有している。この通信システムにおいては、第１の通信装置及び車両の金属構造に電気的に接続されている励振器（エキサイタ）を含む励振装置（エキサイタ装置）が提供される。それぞれの励振装置は、通信装置及び車両の金属構造に伝導的に接続された励振器を含んでいる。それぞれの通信装置は、それぞれの場所において情報を受け取り、それによって信号を変調し、無線周波数において双方向通信が行われる。励振器は、それぞれの通信装置より信号を受け取り、車両の金属構造内に電流として信号を伝導的に注入する。それぞれの励振器は、また、車両の金属構造から電流を伝導的に復元し、電流から信号を得、それぞれの通信装置にその信号を供給する。通信装置は、その後、その信号から情報を復調し、それぞれの場所において、その情報を供給する。

この本出願人による画期的な情報通信システムは、自動車等の車両のボディ（伝導性の金属構造）に励振器によって励振された信号を注入し、その信号を車内（キャビン）に取り込み、運転席の近傍に設置した受信機で受信し、受信した信号をＣＰＵで処理し、表示装置で表示する構成となっている。

この本出願人の情報通信システムを自動車のタイヤの空気圧の監視システムに採用する場合について、次のようなシステムを構成する。

まず、自動車のホイール部分に励振器（エキサイタ）を設け、タイヤの空気圧情報を信号発生器から約３５ＭＨｚの信号により励振器を介してホイール部分に注入する。

ホイールに注入された信号が車軸を介して自動車のボディに注入され、ホイールからボディに高周波電流が流れる。この高周波電流が流れることにより、電磁波が発生する。この電磁波は、表皮効果により自動車のボディの外表面に多く発生する。

そして、ボディに発生した電磁波は、受信信号としてキャビンの中に引き込まれる。同軸ケ−ブルの一端をボディの外表面に接続し、ボディに開けた１ｃｍ程度の穴に同軸ケ−ブルを通して車内に引き込んで受信機に接続することにより、受信信号が受信機で受信される。なを、同軸ケ−ブルの片端は、ボディ外表面に半田付けやネジ止目めで導通接続する。この受信機でホイールに注入された信号を受信して、タイヤの空気圧情報を表示装置に表示する。

このようなシステムを用いることによって、従来の導線又は光学ケーブルによる有線通信又は従来の無線通信を用いることなく、簡単な構成で且つ高効率で車両内の情報通信を行うことが出来る。

最近、車内の情報通信においては、低消費電力で大容量の情報を高い伝送速度で伝送することが求められてきている。そのため、この本出願人による画期的な情報通信システムにおいても、伝送効率を向上し、更なる伝送速度の向上を達成する技術が求められている。

そこで、本願発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、低消費電力、高効率・高速度伝送を実現できる車両内における通信システムを提供するものである。

本発明によると、車両と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、ケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記ケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う高周波ノイズ防止素子と、を有する通信システムが提供される。

また、前記高周波ノイズ防止素子は、フェライトコア又はトロイダルコアであるようにしてもよい。

また、本発明によると、車両と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、セミリジッドケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記セミリジッドケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う絶縁体と、を有する通信システムが提供される。

また、前記第１の送受信機には、センサが接続されているようにしてもよい。

また、前記第２の送受信機には、ＣＰＵが接続されているようにしてもよい。

また、本発明によると、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、ケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記ケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う高周波ノイズ防止素子と、を有する通信装置が提供される。

また、前記高周波ノイズ防止素子は、フェライトコア又はトロイダルコアであってもよい。

また、本発明によると、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、セミリジッドケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記セミリジッドケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う絶縁体と、を有する通信装置が提供される。

本発明の通信システム及び通信装置によると、従来の導線又は光学ケーブルによる有線通信又は従来の無線通信を用いることなく、簡単な構成で且つ高効率で車両内の情報通信を行うことが出来るという顕著な効果を奏する。

本発明の通信システムの一実施形態の概略構成図である。本発明の通信システムの一実施形態の概略構成図である。本発明の通信システムの一実施形態の自動車の簡略断面図である本発明の通信システムの一実施形態におけるケーブル１９をキャビン１０ｂへ引き込んでいる箇所の図である。本発明の通信システムの一実施形態のブロック図である。本実施の形態に係る本発明の通信システムの励振器の構成を示す図である。図６（ｂ）に示す励振器の周波数特性を示すグラフである。図６（ｂ）に示す励振器のＳパラメータ特性を示すグラフである。本発明の通信システムの一実施例の概略構成図である。本発明の通信システムに用いるセミリジッド線４０の断面図及び側面図である。本発明の通信システムに用いるトロイダルコア５０の側面図である。本発明の通信システムに用いる励振器のＳパラメータＳ２１特性を測定するネットワークアナライザの測定画面である。本発明の通信システムの一実施例である。本発明の通信システムの一実施例による伝送特性を示すグラフである。本発明の通信システムの一実施例である。自動車内における従来の無線技術による２.４ＧＨｚの周波数帯域を用いた情報通信システムの概略構成図である。

符号の説明

１０ａボディ１０ｂキャビン１０ｃ車体フレーム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄタイヤ・ホイール１２ＣＰＵ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ送受信機１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄセンサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ励振器１７送受信機１８励振器１９ケーブル２０フェライトコア２１表示装置３１穴

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例１乃至３で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略するものとする。

図１を参照する。図１（ａ）は、本実施形態に係る本発明の通信システムの概略構成図である。本実施形態においては、本発明の通信システムを自動車のタイヤの空気圧監視システムに用いた例を示す。１０ａは自動車のボディ、１０ｂはキャビン、１０ｃはボディの車軸部である。自動車のボディ１０ａとキャビン１０ｂとは、電気的に接続されている。ボディの車軸部に電気的に接続されているホイール１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄには、それぞれ、励振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄ（図１においては、１６ａ及び１６ｂは図示せず）に接続された送受信機１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄ（図１においては、１５ａ及び１５ｂは図示せず）が接続されている。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、タイヤとホイールを併せて、タイヤ・ホイール１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄと示している。また、本実施形態においては、ボディ１０ａとボディの車軸部１０ｃとは電気的に接続されており、これらを纏めてボディ１０ａと呼ぶこともある。

図１（ｂ）には、図１（ａ）に示すタイヤ・ホイール１１ｃ及びボディ（車軸部）のＡ−Ａ’に沿った断面図が示されている。タイヤ・ホイール１１ｃのうちホイール部は、ボディ（車軸）１０ｃに電気的に接続されていることが理解される。また、２２ｃは、ホイールカバーである。

図２には、本実施形態に係る本発明の通信システムの概略構成図を示す。１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄは、タイヤ・ホイールであり、それぞれのホイール部には、センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄが設けられている。センサ１５ａは、タイヤ・ホイール１１ａの空気圧を感知する空気圧センサであり、タイヤ・ホイール１１ａの空気圧に基づいた信号（空気圧信号）を送受信機１４ａに伝達する。センサ１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄも、センサ１５ａと同様、タイヤ・ホイール１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄの空気圧信号を、それぞれ、送受信機１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄに伝達する。本実施形態においては、送受信機１４ａ〜１４ｄから送信される空気圧信号の周波数は、約２０ＭＨｚであるが、これに限定されるわけではない。本発明の通信システムに用いる周波数帯は、０.５ＭＨｚ以上であるのが好ましく、さらに、２０ＭＨｚ〜２５ＭＨｚであるのが好ましい。この好ましい周波数帯は、図１２に示すように、本実施形態の励振器のネットワークアナライザによるＳパラメータＳ２１特性の測定において、２０ＭＨｚ〜２５ＭＨｚにおいて伝送ロスが少ないことから理解される。

なお、本実施形態においては、本発明の通信システムをタイヤの空気圧監視システムに用いた例について説明しているので、センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄを用いているが、本発明の通信システムをライトのＯＮ・ＯＦＦや光量等を制御するライトコントロールシステム、エアコンコントロールシステム、また、ＤＶＤのようなソースを用いた映像情報コントロールシステムに用いた場合は、センサの代わりに、スイッチ素子、リレー素子等を用いればよい。

送受信機１４ａは、空気圧信号を励振器１６ａに入力し、空気圧信号は励振器１６ａによって励振され、ボディの車軸部１０ｃに注入される。車体フレーム１０ｃには、励振された空気圧信号により高周波電流が流れる。送受信機１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄについても同様の動作が行われる。なお、各送受信機１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄで生成される空気圧信号それぞれにはヘッダ情報が付けられ、それぞれの情報が識別されるようになっている。なお、各送受信機１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄで生成される空気圧信号それぞれの周波数を変更するようにしてもよいし、時分割法を用いてもよい。

図３は、本実施形態に係る本発明の通信システムに用いた自動車の簡略断面図である。励振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄによって励振された各タイヤの空気圧信号は、それぞれボディの車軸部１０ｃに注入され、ボディの車軸部１０ｃからボディ１０ａにおいては、それぞれの空気圧信号に基づく高周波電流が流れる。電磁波は、図３に示すとおり、表皮効果によってボディ１０ａの外表面に多く発生する。

ここで、図４を参照する。図４（ａ）には、ケーブル１９をキャビン１０ｂへ引き込んでいる箇所の図を示しており、図４（ｂ）には、図４（ａ）の断面図を示している。ボディ１０ａの一部にケーブル１９（本実施形態においては、同軸ケーブル）を電気的に接続し、ボディ外表面に発生する電磁波をケ−ブル１９を用いてキャビン１０ｂに引込む。本実施形態においては、ハンダバンプ３４を用いて、ボディ１０ａの一部にケーブル１９を電気的に接続したが、これに限定されるわけではなく、ネジ止めやその他の手段を用いてもよい。図４（ａ）に示すように、ボディ１０ａの一部である鉄板（本実施形態においては、トランクプレート３０）に直径1ｃｍ程度の穴３１を開け、その穴３１に磁気化したフェライトコア２０を設け、ケーブル１９がフェライトコア２０によって覆われるようして、ケーブル１９を車内へ取り込む。なお、穴３１の大きさは、適時設計変更できる。ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波がフェライトコア２０に流れることにより、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波によってケーブル１９に伝送される信号が悪影響を及ぼされることはない。よって、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波をキャビン１０ｂに取り込むことができる。

再度図２を参照する。ケーブル１９によってキャビン１０ｂに取り込まれた電磁波は、ケーブル１９に電気的に接続された励振器１８に伝送され、励振器１８によって各タイヤ・ホイール１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄの空気圧信号が復元される。復元された空気圧信号は、送受信機１７に伝送され受信される。送受信機１７によって受信された空気圧信号は、ＣＰＵ１２に伝送され、ＣＰＵ１２によって情報処理された後、表示装置２１に伝送される。表示装置２１には、ＣＰＵ１２によって情報処理された各タイヤ・ホイール１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄの空気圧が表示される。自動車のドライバーは、表示装置１０６の情報を見て、タイヤ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄの空気圧が適正値にあるかどうかの情報を得ることができる。

また、ＣＰＵ１２は、各送受信機１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄは、空気圧信号の要求信号やその他の制御信号を送受信機１７に伝達する。当該信号は励振器１６ａによって励振され、ケーブル１９に注入される。ケーブル１９は、高周波ノイズ防止素子であるフェライトコア２０によって覆われているので、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波がフェライトコア２０に流れることにより、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波によってケーブル１９に伝送される信号が悪影響を及ぼされることはない。よって、ケーブル１９に伝送される信号をボディ１０ａの一部であるトランクプレート３０に伝送することができ、表皮効果により、ボディ１０ａの外表面に高周波電流がながれることになる。ボディ１０ａの外表面に流れる高周波電流は、電気的に接続されているボディの車軸部１０ｃに流れ、励振機１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄによって信号が復元され、送受信機１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄにそれらの信号が伝送される。

以上説明したとおり、送受信機１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄと送受信機１７との間で、言い換えると、センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄとＣＰＵとの間で双方向通信を行うことができる。このようなシステムを用いることによって、従来の導線又は光学ケーブルによる有線通信又は従来の無線通信を用いることなく、簡単な構成で且つ高効率で車両内の情報通信を行うことが出来る。

ここで図５を参照する。図５は、本実施形態に係る本発明の通信システムをブロック図によって示したものである。本実施形態においては、センサ１５ａには、バッテリ（２５０ｍＡＨ、１.８Ｖ）が設けられているが、太陽電池を用いたり、コイルを用いた自己発電のバッテリ等を用いたりしてもよい。また、タイヤ・ホイール１１ａの温度は１００℃程度になるので、熱電対等を用いて起電力を発生し、バッテリの代わりとして用いてもよい。

また、本実施形態においては、送受信機１４ａは、ＣＰＵ１４ａ−１、ＴＸ／ＲＸ（送受信）ＩＣ１４ａ−２、ＩＦ／ＢＰＦ（インターフェース／バンドパスフィルタ）１４ａ−３、ＯＳＣ（オシレータ）１４ａ−４及びＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１４ａ−５によって構成されるようにしたが、これに限定されるわけではない。また、送受信機１７は、ＣＰＵ１７−１、ＴＸ／ＲＸ（送受信）ＩＣ１７−２、ＩＦ／ＢＰＦ（インターフェース／バンドパスフィルタ）１７−３、ＯＳＣ（オシレータ）１７−４及びＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１７−５によって構成されるようにしたが、これに限定されるわけではない。

次に、図６を参照する。図６は、本実施の形態に係る本発明の通信システムの励振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄ並びに１８の例を示している。図６（ａ）に示す励振器は、抵抗ＲとコンデンサＣ０とを直列接続したものである。抵抗ＲとコンデンサＣ０の値は適時設計変更可能であるが、本発明者らの実験結果によると、Ｒ＝５１Ω、Ｃ０＝０.１μＦであることが好ましいことが分かっている。なお、本実施形態においては、抵抗Ｒ側の端子を送受信機側に接続し、コンデンサＣ０側の端子をボディの車軸部１０ｃ側に接続しているが、これに限定されるわけではない。

図６（ｂ）には、本実施の形態に係る本発明の通信システムの励振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄ並びに１８の別の例を示している。図６（ｂ）に示す励振器は、５つのコンデンサＣ１〜Ｃ５並びに２つのインダクタＬ２及びＬ４を有している。図６（ｂ）に示す励振器は、ローパスフィルタの一種である。図６（ｂ）に示すように、この励振器は、インダクタＬ２とコンデンサＣ２とが並列接続された回路Ａと、インダクタＬ４とコンデンサＣ４が並列接続された回路Ｂとが直列接続され、回路Ａ、Ｂそれぞれの端部にコンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５の一端が接続され、且つコンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５の他端は共通電位となるように接続されるように構成されている。図６（ｂ）に示すように、この励振器において、コンデンサＣ１の端部を「ポート１」とし、コンデンサＣ５の端部をポート２とし、ポート１の特性インピーダンスをＺin（入力インピーダンス）、ポート２の特性インピーダンスをＺout（出力インピーダンス）とする。

本実施形態においては、カットオフ周波数をｆｃとし、Ｚin＝Ｚoutとし、以下の数式（１）〜（３）を用いてコンデンサＣ１〜Ｃ５並びにインダクタＬ２及びＬ４の設計値を求める。なお、ＦＳＦは、周波数スケーリング係数である。ＦＳＦ＝２π・ｆｃ・・・（１）Ｃ＝Ｃｎ／（ＦＳＦ・Ｚin）・・・（２）Ｌ＝（Ｌ
ｎ・Ｚin）／ＦＳＦ・・・（３）

図６（ｂ）に示す励振器は、図７に示す周波数特性を有することが分かっている。ここで、周波数Ω２、Ω４には、以下の数式（４）及び（５）が成立する。また、Ａｍｉｎは、最大減衰量である。 Ω２＝３ｆｃ・Ｌ２／Ｃ２・・・（４） Ω４＝２ｆｃ・Ｌ４／Ｃ４・・・（５）

本実施形態においては、入出力インピーダンスをＺin＝Ｚout＝５０Ωとし、カットオフ周波数ｆｃを３.５〜１００ＭＨｚまで変化させて、Ω２の周波数、Ω４の周波数で減衰の谷となるようにし、コンデンサＣ１〜Ｃ５並びにインダクタＬ２及びＬ４の設計値を求めたところ、以下の表１及び表２に示す結果が得られた。

表１及び表２に示すように、カットオフ周波数ｆｃを適時変更した場合であっても、コンデンサＣ１〜Ｃ５並びにインダクタＬ２及びＬ４の値を適当に選択することによって、励振器の接続先（送受信機、ボディの車軸部）とのマッチングをとる（入出力インピーダンスＺin、Zoutを接続先のインピーダンスと同じにする）ことができることがわかる。

次に、表３を参照する。表３に示すのは、図６（ｂ）に示す励振器の散乱パラメータ（ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒ、：Ｓパラメータ）の周波数依存特性を求めたものである。この周波数依存特性は、表２におけるｆｃ＝４５ＭＨｚの素子定数（Ｃ１＝７５ＰＦ、Ｃ２＝５.５ＰＦ、Ｃ３＝１１０ＰＦ、Ｃ４＝１５ＰＦ、Ｃ５＝７０ＰＦ、Ｌ２＝０.２６μＨ、Ｌ４＝０.２１μＨ）を用いたものである。

図７は、この表３に示すＳパラメータの周波数依存をグラフにしたものである。図７において、「◆」はＳパラメータＳ２１（順方向インピーダンス特性）、「■」はＳパラメータＳ１１（入力側インピーダンス特性）、「△」はＳパラメータＳ２２（出力側インピーダンス特性）を示している。

本実施例においては、本発明の通信システムの別の例についた説明する。

図９を参照する。図９には、本実施例に係る本発明の通信システムの概略構成図を示す。本実施例に係る本発明の通信システムは、送受信機１４ａ及び励振器１６ａに対応して送受信機１７ａ及び１８ａが設けられており、同様に、送受信機１４ｂ及び励振器１６ｂに対応して送受信機１７ｂ及び１８ｂが設けられており、送受信機１４ｃ及び励振器１６ｃに対応して送受信機１７ｃ及び１８ｃが設けられており、送受信機１４ｄ及び励振器１６ｄに対応して送受信機１７ｄ及び１８ｄが設けられている。

本実施例のような構成を採用し、各送受信機からの信号の周波数を異ならせることにより、ヘッダ等の情報を付けることなく、各素受信機間の通信を行うことができる。

上述の実施形態においては、ボディ１０ａ上述の実施形態で説明したケーブルの周りを覆う高周波ノイズ防止素子としてフェライトコア２０を用いた例について説明したが、本実施例においては、フェライトコアに代えて、セミリジッド線又はトロイダルコアを用いた本発明の通信システムの例について説明する。その他の構成については、上述した実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略している。

図１０を参照する。図１０（ａ）及び（ｂ）には、それぞれ、本実施例の通信システムに用いるセミリジッド線４０の断面図及び側面図が示されている。４１は中心導線であり、４２は銀管であり、４３は絶縁体である。また、セミリジッド線の周りを絶縁ゴム４４で覆うようにしている。

本実施例のように、ケーブル１９及びフェライトコア２０に代えて絶縁ゴム４４によって一部が覆われたセミリジッド線４０を用いた場合であっても、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波によってセミリジッド線４０に伝送される信号が悪影響を及ぼされることはない。よって、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波をキャビン１０ｂに取り込むことができる。

次に、図１１を参照する。図１１には、本実施例の通信システムに用いるトロイダルコア５０の側面図をしめす。トロイダルコア５０は、ドーナツ状の永久磁石５１を巻線５２によってその周囲を覆ったものである。本実施例のように、フェライトコア２０の代わりにトロイダルコア５０を用いた場合であっても、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波によってケーブル１９に伝送される信号が悪影響を及ぼされることはない。よって、ボディ１０ａの外表面に発生した電磁波をキャビン１０ｂに取り込むことができる。

本実施例の通信システムにおいては、導電体とボディとの間に絶縁体を挟み、導電体にケーブルを接続し、ボディに空けた穴をとおして、ボディ内に信号を取り込む例について説明する。その他の構成については、上述した実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略している。

図１３を参照する。図１３に示すとおり、本実施例においては、導電体６０とボディ１０ａとの間に絶縁体６１を挟み、導電体６０にケーブル１９を接続し、ボディ１０ａに空けた穴３１をとおして、ボディ１０ａ内に信号を取り込むようにしている。なお、ケーブル１９は、同軸ケーブルであってもよい。

絶縁体６１としては、セロファン（誘電率６．１〜７．４）、テフロン（登録商標）（誘電率２）等を用いるのが好ましく、その他、アクリル樹脂（誘電率２．７〜４．５）、シリコーン樹脂（誘電率３．５〜５）等を用いることができる。

図１４には、本実施例の通信システムにおける伝送特性を示すグラフである。図１４においては、信号の周波数を４５ＭＨｚ〜６０ＭＨｚまで変化させた場合における本実施例の通信システムにおける「タイヤ・ホイール−車体−ボディ外表面（トランク外表面）−ケーブル」によってボディ内部へ引き込んだ通信路の周波数伝送特性が示されている。図１４により、本実施例の通信システムにおいては、周波数が約４５ＭＨｚから約５０ＭＨｚの伝送特性が優れていることが理解される。

本実施例の通信システムによると、単純な構成を用いてボディの外表面に発生する電磁波をボディ内部に取り込むことができる。

本実施例の通信システムにおいては、ボディに空けた穴にボルトをとおし、ボディ内部に接触させたケーブルをボルトとナットによって固定することにより、ボディ内に信号を取り込む例について説明する。その他の構成については、上述した実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略している。

図１５を参照する。図１５に示すとおり、本実施例においては、ボディ１０ａに空けた穴３１にボルト６０をとおし、ワッシャ６１を介してボディ１０ａ内部に接触させたケーブル１９をボルトとナット６１によって固定することにより、ボディ１０ａ内に信号を取り込むようにしている。なお、ケーブル１９は、同軸ケーブルであってもよい。

本実施例の通信システムによると、より単純な構成を用いてボディの外表面に発生する電磁波をボディ内部に取り込むことができる。

上述の実施形態並びに実施例１乃至４においては、本発明の通信システムをタイヤの空気圧監視システムに用いた例について説明したが、本発明の通信システムの用途は、これに限定されるわけではなく、車両内におけるライトのＯＮ・ＯＦＦや光量等を制御するライトコントロールシステム、エアコンコントロールシステム、また、ＤＶＤのようなソースを用いた映像情報コントロールシステム等、車両内における種々の制御システムに適用できる。

本発明の通信システム及び通信装置によると、従来の導線又は光学ケーブルによる有線通信又は従来の無線通信を用いることなく、簡単な構成で且つ高効率で車両内の情報通信を行うことが出来る。

よって、本発明の通信システムは、列車、車、船、飛行機を始め、あらゆる車両等の移動体に用いることができる。

Claims

車両と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、ケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記ケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う高周波ノイズ防止素子と、を有する通信システム。
前記高周波ノイズ防止素子は、フェライトコア又はトロイダルコアである請求項１に記載の通信システム。
車両と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、セミリジッドケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記セミリジッドケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う絶縁体と、を有する通信システム。
前記第１の送受信機には、センサが接続されている請求項１乃至３の何れか一に記載の通信システム。
前記第２の送受信機には、ＣＰＵが接続されている請求項１乃至４の何れか一に記載の通信システム。
第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、ケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記ケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う高周波ノイズ防止素子と、を有する通信装置。
前記高周波ノイズ防止素子は、フェライトコア又はトロイダルコアである請求項６に記載の通信装置。
第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて車両の導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振器と、前記車両の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて、セミリジッドケーブルを通して前記車両の前記導電体を励振させ、且つ前記車両の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振器と、前記セミリジッドケーブルを前記車両の内部に導入するための穴と、前記穴において前記ケーブルを覆う絶縁体と、を有する通信装置。
前記第１の送受信機には、センサが接続されている請求項６乃至８の何れか一に記載の通信装置。
前記第２の送受信機には、ＣＰＵが接続されている請求項６乃至９の何れか一に記載の通信装置。