JP4031460B2 - 電界通信システムおよびトランシーバ - Google Patents

Description

本発明は、ローカルエリアネットワークと通信端末とを通信接続するための電界通信システムおよびトランシーバに関する。

オフィス等では、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を設置する際に、図１０に示すように、建物の床３の上に支柱６を立てて床を底上げし、底上げした床板５と建物の床３との間にＬＡＮケーブル４を配置するようになっている。この場合、床板５上のネットワーク装置やパソコンといった通信端末１０とＬＡＮケーブル４とを接続するために、床板５に穴７を開けてその穴にケーブルを通すことで接続をしていた。その他、ＬＡＮの構成については非特許文献１に記載のものが知られている。
村山公保著，「ＴＣＰ/ＩＰネットワークコンピューティング入門」，オーム社，平成１５年４月２５日，ｐ．８

しかしながら、板で隔たりを設けられたケーブルと通信端末とを上記のように接続する手法では、通信端末１０の配置を変更するときに、新たに板に穴を開ける必要が出てきたり、以前開けた穴が残って見栄えが悪くなるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、板で隔離された通信端末とケーブルとを板に穴を開けることなく通信接続し得る電界通信システムおよびトランシーバを提供することにある。

第１の本発明に係る電界通信システムは、板で隔たりを設けられたケーブルと通信端末とを通信接続するために、電界により送受信する一対のトランシーバの一方をケーブルに、他方を通信端末にそれぞれ接続し、一方のトランシーバの送信電極および受信電極と他方のトランシーバの受信電極および送信電極とを板を挟んでそれぞれ対向するように配置したことを特徴とする。

本発明にあっては、電界通信を行う一対のトランシーバを、板を挟んで一方のトランシーバの送信電極および受信電極と他方のトランシーバの受信電極および送信電極とがそれぞれ対向するように配置したことで、板を挟んで配置された一対のトランシーバにより電界を用いた通信が可能となるようにしている。ここで、板には、建物の床板、壁、パーティション等が含まれる。

上記電界通信システムにおいて、各トランシーバは、電界により送信信号を送信する送信電極と、電界により送信されてきた信号を受信する受信電極と、受信電極により誘起された電界を検出する電界検出手段と、検出された電界を電気信号に変換する変換手段と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、各トランシーバに信号を電界で送信する送信電極、電界を受信する受信電極、電界を検出する電界検出手段、電界を電気信号に変換する変換手段をそれぞれ備えたことで、電気信号を電界として送受信できるようにしている。

上記電界通信システムにおいて、前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、各トランシーバは、送信側の回路における送受信電極の前段に、送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチを有することを特徴とする。

本発明にあっては、送信電極および受信電極を送受信電極として一体に形成した場合に、送信側の回路において送受信電極の前段に送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチを配置したことで、受信した信号が送信側の回路へ流れないようにしている。

上記電界通信システムにおいて、対に配置されたトランシーバのうちの一方のトランシーバは、送信信号を所定の周波数に変調する第１変調手段を有し、他方のトランシーバは、送信信号を前記所定の周波数とは異なる別の周波数に変調する第２変調手段を有し、前記一方のトランシーバは、前記別の周波数で受信した受信信号を復調する第１復調手段を有し、前記他方のトランシーバは、前記所定の周波数で受信した受信信号を復調する第２復調手段を有することを特徴とする。

本発明にあっては、各トランシーバが異なる周波数で信号を送信・受信することで、各々が独立に送信・受信をする全二重伝送を実現している。

上記電界通信システムにおいて、前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、前記一方のトランシーバは、前記第１変調手段と前記送受信電極との間に、前記所定の周波数の送信信号を通し、前記別の周波数の受信信号を遮断するフィルタを有し、前記他方のトランシーバは、前記第２変調手段と前記送受信電極との間に、前記別の周波数の送信信号を通し、前記所定の周波数の受信信号を遮断するフィルタを有することを特徴とする。

本発明にあっては、各トランシーバにおいて、送信信号の周波数を通し、受信信号の周波数を遮断するフィルタを変調手段と送受信電極との間に配置したことで、各トランシーバで受信信号が変調回手段に流れないようにしている。

上記電界通信システムにおいて、各トランシーバは、送信電極および受信電極が一体となった２つの送受信電極と、送信信号を増幅して一方の送受信電極に出力する非反転増幅手段と、送信信号を反転増幅して他方の送受信電極に出力する反転増幅手段と、を有し、前記電界検出手段は、対向する２つの側面に前記２つの送受信電極がそれぞれ接続された電気光学結晶を有することを特徴とする。

本発明にあっては、差動信号にして信号を送受信することで、他の機器等により発生し、板を伝播してきたノイズが信号に重畳したとしても、そのノイズを除去できるようにしている。

上記電界通信システムにおいて、前記板は複数の金属板で補強されたものであって、金属板間に絶縁体を配置したことを特徴とする。

本発明にあっては、板を金属板で補強したときに金属板同士の間に絶縁体を配置したことで、金属板同士が短絡することがないようにしている。板の補強は、例えば板の上面、下面、あるいは内部で行うようにする。

上記電界通信システムにおいて、前記板はその下面が金属板で補強され支柱により支えられた床板であって、金属板と支柱との間に支柱よりも誘電率が低い絶縁体を配置したことを特徴とする。

本発明にあっては、床板の下面を金属板で補強した場合に、金属板と支柱との間に支柱よりも誘電率が低い絶縁体を配置したことで、金属板がグランドと短絡することがないようにしている。

第２の本発明に係るトランシーバは、板で隔離されたケーブルと通信端末とを通信接続するためのトランシーバであって、電界通信を行うための送信電極および受信電極が、通信先のトランシーバの受信電極および送信電極と板を挟んで対向して配置されることを特徴とする。

本発明は、上記トランシーバにおいて、電界により送信信号を送信する送信電極と、電界により送信されてきた信号を受信する受信電極と、受信電極により誘起された電界を検出する電界検出手段と、検出された電界を電気信号に変換する変換手段と、を有することを特徴とする。

本発明は、上記トランシーバにおいて、前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、送信側の回路における送受信電極の前段に、送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチを有することを特徴とする。

本発明は、上記トランシーバにおいて、送信信号を所定の周波数に変調する変調手段と、前記所定の周波数とは異なる別の周波数で受信した受信信号を復調する復調手段と、を有することを特徴とする。

本発明は、上記トランシーバにおいて、前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、前記変調手段と前記送受信電極との間に、前記所定の周波数の送信信号を通し、前記別の周波数の受信信号を遮断するフィルタを有することを特徴とする。

本発明は、上記トランシーバにおいて、送信電極および受信電極が一体となった２つの送受信電極と、前記送信信号を増幅して一方の送受信電極に出力する非反転増幅手段と、前記送信信号を反転増幅して他方の送受信電極に出力する反転増幅手段と、を有し、前記電界検出手段は、対向する２つの側面に前記２つの送受信電極がそれぞれ接続された電気光学結晶を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る電界通信システムおよびトランシーバによれば、床板を挟んで対向配置された一対のトランシーバにより、床板に穴を開けることなく床板上の通信端末と床板下のケーブルとを通信接続することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態における電界通信システムの構成を示す図である。同図の電界通信システムでは、建物の床３の上に複数の支柱６を立てて床を底上げし、一対のトランシーバ１ａと１ｂが、床板５を挟むようにしてトランシーバ１ａの送信電極および受信電極とトランシーバ１ｂの受信電極および送信電極とが対向するようにして配置される。トランシーバ１aは、床板５と建物の床３との間に配置されたＬＡＮケーブル４ａに接続され、トランシーバ１ｂは、床板５の上に配置された通信端末１０にＬＡＮケーブル４ｂを介して接続される。トランシーバ１ａと１ｂは床板５を介して電界通信を行う同一構成の通信装置である。床板５は絶縁体で構成される。通信端末１０は、ＬＡＮケーブルを介して通信を行う装置であり、例えばパソコンやネットワーク装置などに相当するものである。

図２は、トランシーバ１の構成を示すブロック図である。トランシーバ１は、送信側の回路としての送信回路１１およびスイッチ１２と、電界により信号を送信する送信電極および電界により送信されてきた信号を受信する受信電極と、受信側の回路としての電界検出光学部１４、信号処理部１５、波形整形部１６と、ＬＡＮケーブル４に接続されるＩ／Ｏ回路１７と、を有する構成である。同図では、送信電極と受信電極とを一体にした送受信電極１３を示す。

信号の送信時においては、スイッチ１２がオンし、ＬＡＮケーブル４から入力された送信すべき信号は、送信回路１１とスイッチ１２とを通って送受信電極１３に送られる。送受信電極１３は、電界により送信信号を送信する。送受信電極１３から放出された電界は、床板５を挟んで対向配置されているもう一方のトランシーバの送受信電極に向かって放射される。

信号を受信する方のトランシーバ１では、送受信電極１３に誘起された電界を電界検出光学部１４で電気信号に変換し、信号処理部１５で電気信号の増幅、雑音除去などの処理を行う。この信号の波形を波形整形部１６で整えた後、ＬＡＮケーブル４へ出力する。受信時においては、受信した信号が送信側の回路へ流れないように、スイッチ１２をオフにする。

図１を用いて説明すると、トランシーバ１ａにＬＡＮケーブル４ａから信号が入力された場合には、トランシーバ１ａでは内部のスイッチ１２をオンにして信号を送信する。トランシーバ１ｂでは内部のスイッチ１２をオフにして信号を受信し、ＬＡＮケーブル４ｂを介して通信端末１０へ信号を送信する。このような動作により、トランシーバ１ａと１ｂはＬＡＮケーブル４ａと通信端末１０とを通信接続する。

図３は、電界検出光学部１４の構成を示す図である。電流源１４１が出力する制御電流に基づいてレーザダイオード１４２が発射するレーザの強度が調整される。

このレーザダイオード１４２から出力されるレーザ光は、コリメートレンズ１４３により平行な光に変換される。平行光となったレーザ光は、第１波長板１４４で偏光状態が調整され、電気光学結晶１４５に入射される。電気光学結晶１４５のレーザ入射方向に平行であって対向する２つの側面に電極１４６および電極１４７がそれぞれ設けられている。

電極１４６は送受信電極１３に接続され、送受信電極１３が信号を受信することによって誘起された電界が印加される。電極１４７はグランド１４８に接地される。電極１４６に電界が印加されると、この電界によって電極１４６と電極１４７との間に電位差が生じ、この電位差に応じた電界が電気光学結晶１４５内部のレーザ光入射方向と直行する方向に誘起される。電極１４６と１４７との間に発生する電界によって、電気光学結晶自身の複屈折率が変化するため、電気光学結晶１４５に入射したレーザ光の偏光状態が変化する。

このような電気光学結晶としては、レーザ光の進行状態に対して垂直な方向の電界成分のみに感度を有するものや、印加される電界に応じて結晶自体の歪みを生じる逆圧電効果を有するものを用いることができる。これらのいずれかの性質を備えた電気光学結晶の例として、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３が挙げられる。

電気光学結晶１４５を通過したレーザ光は、第２波長板１４９で偏光状態が調整され、偏光ビームスプリッタ１５０に入射される。偏光ビームスプリッタ１５０は、第２波長板１４９から入射されたレーザ光を互いに直交する二つの直線偏光成分、すなわちＰ波成分とＳ波成分とに分光する。これらＰ波成分とＳ波成分は、コリメートレンズ１５１と１５２でそれぞれ集光された後、フォトダイオード１５３と１５４にそれぞれ入射される。

フォトダイオード１５３と１５４は、受光したレーザ光の強度に応じて光電流を発生する。これらの光電流は、適宜設けられる負荷を流れることによって電圧に変換され、差動増幅器１５５に出力される。差動増幅器１５５では、入力された２つの電気信号の差分を求め、これを増幅して信号処理部１５へ出力する。

図４は、本電界通信システムの送受信の構成をモデル化した回路モデルを示す図である。ここでは、トランシーバ１ａが送信側、トランシーバ１ｂが受信側であることを想定する。

トランシーバ１ａの送受信電極１３ａとトランシーバ１ｂの送受信電極１３ｂとは床板５が形成する容量Ｃ１を介して結合される。また、電界検出光学部１４の電気光学結晶１４５は、電気回路素子としては容量とみなすことができる。ここでは、電気光学結晶１４５を容量Ｃ２で示す。トランシーバ１ａの送受信電極１３ａからみて、容量Ｃ１と容量Ｃ２とは直列に接続されているので、トランシーバ１ａが送信する際の出力電圧Ｖ_Ｓは、容量Ｃ１と容量Ｃ２とに分かれて印加される。

容量Ｃ１によるインピーダンスをＺ１、容量Ｃ２によるインピーダンスをＺ２とすると、受信信号の電圧Ｖ_ＥＱは次式で表される。

Ｖ_ＥＱ＝Ｚ２/（Ｚ１＋Ｚ２）・Ｖ_Ｓ …（１）
ここで、Ｚ１＝１/ｊωＣ１、Ｚ２＝１/ｊωＣ２である。受信信号を大きくするためには、床板５の容量Ｃ１を電気光学結晶１４５の容量Ｃ２よりも大きくすることが必要であるので、床板５を構成する絶縁体の誘電率は大きい方が望ましい。

したがって、本実施の形態によれば、電界通信を行う一対のトランシーバ１ａ，１ｂを、建物の床板５を挟んで一方のトランシーバ１ａの送信電極および受信電極と他方のトランシーバ１ｂの受信電極および送信電極とがそれぞれ対向するように配置したことで、床板を挟んで配置された一対のトランシーバ１ａ，１ｂにより電界を用いた通信が可能となるので、床板５に穴を開けることなく床板上の通信端末１０と床板下のケーブル４とを通信接続させることができる。

本実施の形態によれば、各トランシーバ１ａ，１ｂが、電界により信号を送信する送信電極、電界により送信されてきた信号を受信する受信電極、電界を検出する電界検出光学部１４、電界を電気信号に変換する信号処理部１５をそれぞれ備えたことで、電気信号を電界として送受信することができる。

本実施の形態によれば、送信電極および受信電極を送受信電極１３として一体に形成し、送信側の回路における送受信電極１３の前段に、送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチ１２を配置したことで、受信した信号が送信側の回路へ流れないようになるので、受信した信号を減衰させることなく電界検出光学部１４で検出することができる。

［第２の実施の形態］
図５は、本実施の形態における電界通信システムの構成を示すブロック図である。同図の電界通信システムでは、トランシーバ２１ａは、送信時には、発振器２２ａが出力する周波数ｆ１の交流信号を搬送波として用いて、変調回路２３ａにより送信すべき信号を変調してから送受信電極１３へ送る。同様に、トランシーバ２１ｂは、信号送信時には、発振器２２ｂが出力する周波数ｆ２の交流信号を搬送波として用いて、変調回路２３ｂにより送信すべき信号を変調してから送受信電極１３に出力する。

トランシーバ２１ａは、信号受信時には、電界検出光学部１４により検出した電界を信号処理部１５で電気信号に変換し、復調回路２５ａで周波数ｆ２の信号を復調する。同様に、トランシーバ２１ｂは、信号受信時には、電界検出光学部１４により検出した電界を信号処理部１５で電気信号に変換し、復調回路２５ｂで周波数ｆ１の信号を復調する。なお、図２と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。

第１の実施の形態の電界通信システムは、各トランシーバ１が送信と受信を同時に行うものではなく、送信又は受信のいずれか一方だけを行う半二重伝送のものであったが、本実施の形態では、上記の構成とすることで、各トランシーバ２１ａと２１ｂは独立に送信・受信ができ、送信と受信を同時に行う全二重伝送が可能である。

また、トランシーバ２１ａでは、変調回路２３ａと送受信電極１３との間にノッチフィルタ２４ａが配置されている。ノッチフィルタ２４ａは、周波数ｆ１の信号に対してはインピーダンスが低くなり、周波数ｆ２の信号に対してインピーダンスが高くなるように設計されている。送受信電極１３からみて電界検出光学部１４と送信側の最終段は並列に接続されており、電界検出光学部１４により大きな受信信号を入力するためには、送信側の最終段も高インピーダンスにする必要がある。このため送信側の最終段にノッチフィルタを挿入し、受信信号の周波数ｆ２で高インピーダンスになる設計をしている。

同様に、トランシーバ２１ｂでは、変調回路２３ｂと送受信電極１３との間にノッチフィルタ２４ｂが配置されている。ノッチフィルタ２４ｂは、周波数ｆ２の信号に対してはインピーダンスが低くなり、周波数ｆ１の信号に対してインピーダンスが高くなるように設計されており、送受信電極１３が受信した周波数ｆ１の信号を減衰させることなく電界検出光学部に入力させることができる。

したがって、本実施の形態によれば、トランシーバ２１ａに、送信信号を周波数ｆ１に変調する第１の変調回路２３ａと、別の周波数ｆ２で受信した受信信号を復調する第１の復調回路２５ａとを設けるとともに、トランシーバ２１ｂに、送信信号を周波数ｆ２に変調する第２の変調回路２３ｂと、周波数ｆ１で受信した受信信号を復調する第２の復調回路２５ｂとを設けたことで、各トランシーバ２１ａ，２１ｂは、異なる周波数で送受信が可能となるので、独立に送受信することができ、全二重伝送を実現することができる。

本実施の形態によれば、トランシーバ２１ａの変調回路２３ａと送受信電極１３との間に、周波数ｆ１の信号を通し、周波数ｆ２の信号を通さないようにしたノッチフィルタ２４ａを設けるとともに、トランシーバ２１ｂの変調回路２３ｂと送受信電極１３との間に、周波数ｆ２の信号を通し、周波数ｆ１の信号を通さないようにしたノッチフィルタ２４ｂを設けるようにしたことで、各トランシーバ２１ａ，２１ｂでは、受信した信号が変調回路２３ａ，２３ｂに流れないようになるので、各送受信電極１３に誘起された電界を減衰させることなく電界検出光学部１４に入力させることができる。

［第３の実施の形態］
図６は、本実施の形態における電界通信システムの構成を示すブロック図である。同図の電界通信システムでは、各トランシーバ３１ａ，３１ｂは、それぞれ２個の送受信電極３２，３３を備えており、これらの電極は互いに極性の反転した信号（差動信号）を出力するようになっている。

具体的には、トランシーバ３１ａは、送受信電極３２ａと３３ａを備え、送信回路１１の出力端子が、非反転増幅器３５ａおよびスイッチ３７ａを介して送受信電極３２ａに接続されるとともに、反転増幅器３６ａおよびスイッチ３８ａを介して送受信電極３３ａにも接続される。また、送受信電極３２ａと３３ａは電界検出光学部３４に接続される。

同様に、トランシーバ３１ｂは、送受信電極３２ｂと３３ｂを備え、送信回路１１の出力端子が、非反転増幅器３５ｂおよびスイッチ３７ｂを介して送受信電極３２ｂに接続されるとともに、反転増幅器３６ｂおよびスイッチ３８ｂを介して送受信電極３３ｂにも接続される。また、送受信電極３２ｂと３３ｂは電界検出光学部３４に接続される。その他、図２と同一物には同一の符号を付す。

トランシーバ３１ａでは、信号送信時に、床下のＬＡＮケーブル４ａから信号が入力されると、信号は送信回路１１を通って非反転増幅器３５ａにより増幅されるとともに、反転増幅器３６ａにより符号が反転され非反転増幅器３５ａと同一の増幅率で増幅されて差動信号となる。この差動信号は、それぞれオン状態のスイッチ３７ａ，３８ａを通じて送受信電極３２ａ，３２ｂに出力され、これら送受信電極３２ａ，３２ｂにより電界として出力される。

対向するトランシーバ３１ｂでは、送受信電極３２ａから送られてきた信号を送受信電極３２ｂで受信するとともに、送受信電極３３ａから送られてきた信号を送受信電極３３ｂにより受信し、電界検出光学部３４により電界を検出する。

図７は、電界検出光学部３４の構成を示すブロック図である。送受信電極３２，３３は、電気光学結晶１４５の互いに対向する２つの側面に接続されている。このように接続することで、他の機器等により発生したノイズが床板５を伝播してきて反転増幅信号、非反転増幅信号にそれぞれ重畳されたとしても、これらの信号を元に戻す際に、反転増幅信号の符号が反転して非反転増幅信号と加算されるので、そのノイズは除去される。なお、その他、図３と同一物には同一の符号を付すものとし、ここでは重複した説明は省略する。

トランシーバ３１ｂの電界検出光学部３４が出力した信号は、信号処理部１５、波形整形部１６を経て床板５上のＬＡＮケーブル４ｂに出力される。このとき、トランシーバ３１ｂ内部のスイッチ３７ｂ，３８ｂはともにオフであり、送受信電極３２ｂ，３３ｂで受信した信号が非反転増幅器３５ｂや反転増幅器３６ｂに流れないようなっている。

一方、トランシーバ３１ｂが送信側となり、トランシーバ３１ａが受信側となった場合には、トランシーバ３１ｂのスイッチ３７ｂ，３８ｂをオンにして、トランシーバ３１ａのスイッチ３７ａ，３８ａをオフにすることで、トランシーバ３１ａの送受信電極３２ａ，３３ａで受信した信号が非反転増幅器３５ａや反転増幅器３６ａの低い出力インピーダンスの影響により減衰しないようになっている。

したがって、本実施の形態によれば、各トランシーバ３１に、送信信号を増幅して一方の送受信電極３２に出力する非反転増幅器３５と、送信信号を反転増幅して他方の送受信電極３３に出力する反転増幅器３６とを設けるとともに、電気光学結晶１４５の対向する２つの側面に送受信電極３２，３３をそれぞれ接続したことで、差動信号として信号が送受信されるので、他の機器等により発生し、床板５を伝播して反転増幅信号、非反転増幅信号に重畳されたノイズを除去することができ、良好な通信状態を実現することができる。

本実施の形態によれば、送信回路１１と送受信電極３２，３３との間に、送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチ３７,３８をそれぞれ配置したことで、受信した信号が送信側の回路へ流れないようになるので、信号受信によって送受信電極で誘起された電界を減衰させることなく電界検出光学部３４で検出することができる。

ところで、送受信電極３２ａと送受信電極３３ｂとの間、あるいは送受信電極３３ａと送受信電極３２ｂとの間で信号が伝達されると、受信信号の強度が低下する原因となる。これを防ぐためには、送受信電極３２ａと３３ａとの間隔や、送受信電極３２ｂと３３ｂとの間隔、これら送受信電極の長さと幅を床板５の厚さよりも長くすることが望ましい。

また、床板５の対向する送受信電極３２ａ，３２ｂにより挟まれた部分、あるいは送受信電極３３ａ，３３ｂにより挟まれた部分に床板５よりも誘電率の大きな液体を染み込ませることや、床板５の隣接する送受信電極３２と３３間の部分に上記液体が入り込まないように、上記液体と反発する液体を当該部分に染み込ませることも有効である。

［第４の実施の形態］
図８は、本実施の形態における電界通信システムの構成を示すブロック図である。同図の電界通信システムでは、トランシーバ４１ａは、図６の送信回路１１に代えて図５に示した発振器２２ａ、変調回路２３ａを備えるとともに、信号処理部１５と波形整形部１６との間に復調回路２５ａを備え、図６のスイッチ３７ａ，３８ａに代えてノッチフィルタ４７ａ，４８ａを備えた構成である。また、トランシーバ４１ｂは、図６の送信回路１１に代えて図５に示した発振器２２ｂ、変調回路２３ｂを備えるとともに、信号処理部１５と波形整形部１６との間に復調回路２５ｂを備え、図６のスイッチ３７ｂ，３８ｂに代えてノッチフィルタ４７ｂ，４８ｂを備えた構成である。その他、図６と同一物には同一の符号を付す。

トランシーバ４１ａは、発振器２２ａが出力する周波数ｆ１の搬送波を用いて送信信号を変調し、トランシーバ４１ｂでは、復調回路２５ｂにより周波数ｆ１の信号を復調する。また、トランシーバ４１ｂは、発振器２２ｂが出力する周波数ｆ２の搬送波を用いて送信信号を変調し、トランシーバ４１ａでは、復調回路２５ａにより周波数ｆ２の信号を復調する。

トランシーバ４１ａの変調回路２３ａと送受信電極３２ａとの間に配置されたノッチフィルタ４７ａおよび変調回路２３ａと送受信電極３３ａとの間に配置されたノッチフィルタ４８ａは、周波数ｆ１の信号を通し、周波数ｆ２の信号を通さないように設計される。また、トランシーバ４１ｂの変調回路２３ｂと送受信電極３２ｂとの間に配置されたノッチフィルタ４７ｂおよび変調回路２３ｂと送受信電極３３ｂとの間に配置されたノッチフィルタ４８ｂは、周波数ｆ２の信号を通過させ、周波数ｆ１の信号を遮断する設計になっている。

したがって、本実施の形態によれば、差動信号を送受信する場合でも、各トランシーバ４１ａ，４１ｂは、異なる周波数で信号の送受信が可能となるので、独立に送受信することができ、全二重伝送を実現することができる。

本実施の形態によれば、差動信号を送受信する場合でも、受信した信号がノッチフィルタ４７，４８によって変調回路２３の低い出力インピーダンスの影響を受けなくなるので、各送受信電極３２，３３に誘起された電界を減衰させることなく電界検出光学部３４に入力させることができる。

［第５の実施の形態］
図９は、第５の実施の形態における電界通信システムの構成を示す図である。同図の電界通信システムは、補強のために床板５の下面に鉄板などの金属板８を付加した構成である。トランシーバ１ａ，１ｂは、金属板８および床板５を挟んで対向配置される。トランシーバ１ｃ，１ｄについても同様である。

この場合、金属板８が送受信電極と同様の役割を果たすので、金属板８がグランドと短絡しないように、金属板８と支柱６との間に支柱６よりも誘電率が低い絶縁体としてスペーサ９を設置した構成とする。

また、トランシーバ１ａ，１ｂとトランシーバ１ｃ，１ｄとが床板５および金属板８を介して通信接続しないように、隣接するトランシーバ間においては、絶縁体（スペーサ）９により、床板５および金属板８を仕切る構成とする。

したがって、本実施の形態によれば、床板５を金属板８で補強した場合に、金属板同士の間に絶縁体９を設置したことで、金属板同士の短絡を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、床板５を金属板８で補強した場合に、金属板８と支柱６との間に支柱６よりも誘電率が低い絶縁体９を設置したことで、金属板８がグランドと短絡することがないので、床板５に穴を開けることなく床板下のＬＡＮケーブル４と床板上の通信端末１０とを通信接続することができる。

なお、トランシーバ１ａ乃至１ｄは、上記各実施の形態で説明したトランシーバ２１，３１，４１のいずれの構成としてもよいことは、いうまでもない。

上記各実施の形態においては、一例として床板を挟んでケーブルとトランシーバが配置されるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、床板に代えて、壁やパーティションを用いることとしてもよい。

第１の実施の形態における電界通信システムの構成を示す図である。 上記電界通信システムに用いられるトランシーバの構成を示すブロック図である。 上記トランシーバにおける電界検出光学部の構成を示すブロック図である。 上記電界通信システムの送受信の構成をモデル化した回路モデルを示す図である。 第２の実施の形態における電界通信システムの構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態における電界通信システムの構成を示すブロック図である。 図６に示す電界検出光学部の構成を示すブロック図である。 第４の実施の形態における電界通信システムの構成を示すブロック図である。 第５の実施の形態における電界通信システムの構成を示す図である。 従来の電界通信システムの構成を示す図である。

符号の説明

１，１a〜１ｄ…トランシーバ
４，４ａ，４ｂ…ＬＡＮケーブル
３…床，５…床板
６…支柱，７…穴
８…金属板，９…絶縁体
１０…通信端末，１１…送信回路
１２…スイッチ，１３…送受信電極
１３ａ，１３ｂ…送受信電極
１４…電界検出光学部
１５…信号処理部，１６…波形整形部
１７…Ｉ／Ｏ回路
２１，２１ａ，２１ｂ…トランシーバ
３１，３１ａ，３１ｂ…トランシーバ
４１ ４１ａ，４１ｂ…トランシーバ
２２ａ，２２ｂ…発振器
２３，２３ａ，２３ｂ…変調回路
２４ａ，２４ｂ…ノッチフィルタ
２５ａ，２５ｂ…復調回路
３２，３２ａ，３２ｂ…送受信電極
３３，３３ａ，３３ｂ…送受信電極
３４…電界検出光学部
３５，３５ａ，３５ｂ…非反転増幅器
３６，３６ａ，３６ｂ…反転増幅器
３７,３７ａ，３７ｂ…スイッチ
３８，３８ａ，３８ｂ…スイッチ
４１ａ，４１ｂ…トランシーバ
４７，４７ａ，４７ｂ…ノッチフィルタ
４８，４８ａ，４８ｂ…ノッチフィルタ
１４１…電流源
１４２…レーザダイオード
１４３…コリメートレンズ
１４４…第１波長板
１４５…電気光学結晶
１４６，１４７…電極
１４８…グランド
１４９…第２波長板
１５０…偏光ビームスプリッタ
１５１…コリメートレンズ
１５３…フォトダイオード
１５５…差動増幅器

Claims (12)

1. 電界により送信信号を送信する送信電極と、
   電界により送信されてきた前記送信信号を受信する受信電極と、
   前記受信電極により受信した電界を電気光学結晶に印加することで複屈折率を変化させて電気光学結晶に入射したレーザの偏光状態を変化させ、当該レーザの偏光状態を検出することで電界を検出する電界検出手段と、
   検出された電界を電気信号に変換する変換手段と、
   を備える一対のトランシーバを用いる電界通信システムであって、
   前記電気光学結晶よりも容量が大きい絶縁板で隔てられた、通信先に接続するためのケーブルと通信端末とを通信接続するために、前記ケーブルおよび前記通信端末それぞれに接続された前記一対のトランシーバの前記送信電極及び受信電極を、前記絶縁板を挟んでそれぞれ対向するように配置したことを特徴とする電界通信システム。
2. 前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、
   各トランシーバは、送信側の回路における送受信電極の前段に、送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチを有することを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
3. 対に配置されたトランシーバのうちの一方のトランシーバは、送信信号を所定の周波数に変調する第１変調手段を有し、他方のトランシーバは、送信信号を前記所定の周波数とは異なる別の周波数に変調する第２変調手段を有し、
   前記一方のトランシーバは、前記別の周波数で受信した受信信号を復調する第１復調手段を有し、前記他方のトランシーバは、前記所定の周波数で受信した受信信号を復調する第２復調手段を有することを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
4. 前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、
   前記一方のトランシーバは、前記第１変調手段と前記送受信電極との間に、前記所定の周波数の送信信号を通し、前記別の周波数の受信信号を遮断するフィルタを有し、
   前記他方のトランシーバは、前記第２変調手段と前記送受信電極との間に、前記別の周波数の送信信号を通し、前記所定の周波数の受信信号を遮断するフィルタを有することを特徴とする請求項３記載の電界通信システム。
5. 各トランシーバは、送信電極および受信電極が一体となった２つの送受信電極と、
   送信信号を増幅して一方の送受信電極に出力する非反転増幅手段と、
   送信信号を反転増幅して他方の送受信電極に出力する反転増幅手段と、を有し、
   前記電界検出手段は、対向する２つの側面に前記２つの送受信電極がそれぞれ接続された電気光学結晶を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電界通信システム。
6. 前記板は複数の金属板で補強されたものであって、
   金属板間に絶縁体を配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電界通信システム。
7. 前記板はその下面が金属板で補強され支柱により支えられた床板であって、
   金属板と支柱との間に支柱よりも誘電率が低い絶縁体を配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電界通信システム。
8. 絶縁板で隔離された、通信先に接続するためのケーブルと通信端末とを通信接続するために、前記絶縁板を挟んで配置され前記ケーブル若しくは前記通信端末に接続されるトランシーバであって、
   電界により送信信号を送信する送信電極と、
   電界により送信されてきた前記送信信号を受信する受信電極と、
   前記受信電極により受信した電界を、前記絶縁板よりも容量が小さい電気光学結晶に印加することで複屈折率を変化させて電気光学結晶に入射したレーザの偏光状態を変化させ、当該レーザの偏光状態を検出することで電界を検出する電界検出手段と、
   検出された電界を電気信号に変換する変換手段と、を備え、
   前記送信電極および前記受信電極が、相手方の前記通信端末若しくは前記ケーブルに接続されたトランシーバの受信電極および送信電極と前記絶縁板を挟んで対向して配置されることを特徴とするトランシーバ。
9. 前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、
   送信側の回路における送受信電極の前段に、送信時にオンとなり受信時にオフとなるスイッチを有することを特徴とする請求項８記載のトランシーバ。
10. 送信信号を所定の周波数に変調する変調手段と、
    前記所定の周波数とは異なる別の周波数で受信した受信信号を復調する復調手段と、
    を有することを特徴とする請求項８記載のトランシーバ。
11. 前記送信電極および前記受信電極は送受信電極として一体となったものであって、
    前記変調手段と前記送受信電極との間に、前記所定の周波数の送信信号を通し、前記別の周波数の受信信号を遮断するフィルタを有することを特徴とする請求項１０記載のトランシーバ。
12. 送信電極および受信電極が一体となった２つの送受信電極と、
    前記送信信号を増幅して一方の送受信電極に出力する非反転増幅手段と、
    前記送信信号を反転増幅して他方の送受信電極に出力する反転増幅手段と、を有し、
    前記電界検出手段は、対向する２つの側面に前記２つの送受信電極がそれぞれ接続された電気光学結晶を有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のトランシーバ。

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