JP4788562B2

JP4788562B2 - 通信システム

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Publication number: JP4788562B2
Application number: JP2006284870A
Authority: JP
Inventors: 悟司紺谷; 賢典和城
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: JP2008103993A; US7925235B2; US20080125036A1

Description

本発明は、情報機器間で大容量のデータ通信を行なう通信システムに係り、特に、情報機器間で静電磁界を利用して他の通信システムとの干渉のないデータ通信を行なう通信システムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、高周波信号を静電結合により大容量伝送を実現する通信システムに係り、特に、静電結合する送受信機の電極間の距離を拡張して、送受信機間の配置や通信装置のデザインを柔軟にする通信システムに関する。

最近、画像や音楽などのデータをパソコンとの間で交換するなど、小型の情報機器間でデータを移動する際、ＡＶケーブルやＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）ケーブルなどの汎用ケーブルで相互接続したデータ通信やメモリカードなどのメディアを媒介にする方法に代わって、無線インターフェースを利用することが増えてきている。後者によれば、データ伝送の度にコネクタの付け替え作業をしてケーブルを引き回す必要がなく、ユーザの利便性が高い。各種のケーブルレス通信機能を搭載した情報機器も多く出現している。

小型機器間でケーブルレスによりデータ伝送を行なう方法として、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信を始めとして、アンテナを用いて無線信号の送受信を行なう電波通信方式が開発されている。ところが、アンテナを用いた電波通信では、送信機側からは通信相手がいるかどうかに拘わらず電波を放出するので、近隣の通信システムに対する妨害電波の発生源になってしまうという問題がある。また、アンテナは、遠方から到来した電波も受信するので、周囲の妨害電波の影響を受け易く、受信感度低下の原因になる。通信相手が複数存在する場合には、その中から所望の通信相手を選択するために複雑な設定を行なう必要がある。狭い範囲で複数の組の無線機が無線通信を行なう場合は、互いの干渉を回避するために、周波数選択を行なって通信を行なう必要がある。また、電波は偏波の向きが直交すると通信することができない。

他方、無線通信には、放射電磁界を利用した電波通信以外にも、誘導電磁界や静電磁界などを利用した通信方式が考えられる。例えば、静電磁界を利用した通信システムは、通信相手が近くに存在しないときには、結合関係が生じない、すなわち電波を放射しないので、他の通信システムを妨害することはない。また、遠方から電波が到来してきても、結合器（カプラ）が電波を受信しないので、他の通信システムからの干渉を受けなくて済む。

誘導電磁界や静電磁界を利用したデータ通信技術は、ＲＦＩＤなどにおいて広く利用されてきた。例えば、複数の通信補助体間にＲＦＩＤタグが位置するように配置した通信補助体組を形成し、通信補助体間に挟むように複数の商品に付けられたＲＦＩＤタグを配置することにより、ＲＦＩＤタグが重なり合った状態であっても、情報の安定した読み取り・書き込みが可能となるＲＦＩＤタグ・システムについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

また、装置本体とこの装置本体を身体に装着するための装着手段とを備えるとともに、アンテナ・コイルとこのアンテナ・コイルを介して外部の通信装置と非接触でデータ通信を行うデータ通信手段を備え、装置本体の上部に設けられたアウターケースにアンテナ・コイルとデータ通信手段とを配置して、誘導磁界を用いたデータ通信装置について提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。

また、携帯情報機器に挿入されるメモリカードに外部機器とデータ通信を行なうためのアンテナ・コイルを搭載し、携帯情報機器のメモリカード挿入口の外側にＲＦＩＤのアンテナ・コイルが配置される構造として、携帯性を損なうことなく通信距離を確保したＲＦＩＤを有する携帯電話機について提案がなされている（例えば、特許文献３を参照のこと）。

従来のＲＦＩＤなどの静電結合を利用した通信システムは、低周波数信号を用いているため通信速度が遅く、大量のデータ伝送には不向きであった。これに対し、本発明者らは、高周波信号を静電結合で伝送することによって、大容量伝送が可能であると考えている。

しかしながら、放射電磁界では電界強度は距離に反比例するのに対し、誘導電磁界や静電磁界では電界強度がそれぞれ距離の２乗並びに３乗に反比例する、すなわち通信距離による信号の減衰が大きい。また、波長に対する伝搬距離の大きさに応じて伝搬ロスが生じることから、静電結合により高周波信号を伝搬する際には、電極間距離による伝搬ロスの問題が顕著となる。このため、送信機と受信機の電極（結合器）間をできる限り密着させる必要があり、長い距離での通信を行なうことができないため、ユーザの使い勝手がよくない。

また、静電結合する電極同士を十分近づけるには、電極間で微妙な位置合わせを行なう必要があり、データ通信中はその位置を保持しなければならない。

また、静電結合するための電極を通信装置の筐体内に実装する際、データ通信時の電極間距離を小さくするには電極をできるだけ筐体の外側に配置する必要があり、筐体設計においてレイアウトの自由度が制限されてしまう。

特開２００６−６０２８３号公報特開２００４−２１４８７９号公報特開２００５−１８６７１号公報

本発明の目的は、情報機器間で静電磁界を利用して他の通信システムとの干渉のないデータ通信を行なうことができる、優れた通信システムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、高周波信号を静電結合により大容量伝送を実現することができる、優れた通信システムを提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、データを伝送する高周波信号を生成する送信回路部と、該高周波信号を静電磁界として送出する高周波結合器を備えた送信機と、
高周波結合器と、該高周波結合器で受信した高周波信号を受信処理する受信回路部を備えた受信機と、
表面を絶縁した金属からなる複数の線状の表面波伝送線路で構成され、前記送信機側の高周波結合器から発生する表面波を低い伝搬ロスで伝送する表面波伝搬装置と、
を具備することを特徴とする通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。

無線ＬＡＮに代表されるアンテナを用いた電波通信方式の場合、高周波広帯域信号による大容量、超近距離の微弱無線通信を実現することは困難であり、他の通信システムとの干渉の問題がある。これに対し、静電磁界を利用した通信システムは、通信相手が近くに存在しないときには、結合関係が生じない、すなわち電波を放射しないので、他の通信システムを妨害することはない。また、遠方から電波が到来してきても、結合器が電波を受信しないので、他の通信システムからの干渉を受けなくて済む。従来の静電結合による通信では低周波信号を用いるため大量のデータ伝送には不向きであったが、本発明者らは、高周波信号を静電結合で伝送することによって、大容量伝送が可能であると考えている。

ここで、静電磁界の電界強度は距離の３乗に反比例して減衰し、さらに高周波信号を用いた場合、短波長であることから伝搬ロスが大きいという問題がある。このため、送信機側の結合用電極から放射される表面波を表面波伝搬装置が伝達することによって、送受信機の結合用電極同士を十分接近させたり、微妙な位置合わせを行なったりすることなく、データ伝送が可能となる。

表面波伝搬装置は、例えば、表面を絶縁した金属からなる線状の表面波伝送線路で構成される。

送信側となる通信機の結合用電極から発生する静電磁界を表面波伝搬装置に表面波として捕捉させるために、機器のどの部分に結合用電極を位置合わせし、さらにはどのような角度で向き合わせれば最適な通信状況になるのか、ユーザにとって分かり難い作業である。このため、通信機自体の構成が同じであっても、結合用電極の設置の仕方次第では、最大の通信速度を得られない可能性がある。

そこで、本発明者らは、例えば表面を絶縁した金属からなる複数本の線材で構成され、複数の線材を用いて表面波を伝搬する表面波伝搬装置を提案する。表面波伝搬装置の一端は複数本の線材を束ねた集結端を形成する一方、表面波伝送線路の他端では線材の束が解かれ、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている。

表面波伝搬装置は、例えば静電結合を利用したデータ伝送を行なう一対の通信機のうち一方に取り付けられ、線材の束からなる集結端の端面に対して、数ミリメートルだけ離間して通信機の結合用電極をほぼ垂直に設置し、静電結合を得るようにしている。

一方、表面波伝送線路の他端では、複数の線材の束が解かれ、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている。したがって、ユーザは、通信相手となる通信機の結合用電極をこの結合面のいずれかの部位に数ミリメートルから数センチメートル程度まで近接させると、結合用電極に端面が対向する一部の線材を通して両通信機の結合用電極間で静電結合作用が生じ、表面波伝送によるデータ通信が可能となる。

平坦な結合面は、例えばシート形状を適用することができる。結合用電極を組み込んだ機器をシートのどの部位に置いてもデータ転送が可能な状態を得ることができるので、シートに近接させる結合用電極の位置決めの自由度が増す。すなわち、ユーザにとって最適な通信状況を得るための作業は容易になる。

平坦な結合面上において、表面波伝送線路を構成する各線材の端面を分散させる方法はさまざまであり、商品の実装やデザインに柔軟に対応することができる。また、特定のロゴマーク、あるいはアイコンなどのユーザ・インターフェースを描くように各線材の端面を配置させることもできる。

また、複数の線材からなる表面波伝送線路において、線材を束ねた集結端における線材の端面の配列と、平坦な結合面上に分散した各線材の端面の配列の間に特定の関係若しくは規則を設定するようにしてもよい。

例えば、線材を束ねた集結端における端面では、ほぼ中央に配置した第１の線材群と、これら第１の線材群の取り囲むように外周に第２の線材群を形成する。他方、平坦な結合面上では、第１の線材群と第２の線材群が各部位における密度がほぼ一様となるように、分散して配置させる。

線材を束ねた集結端の端面では、主に第１の線材群がこれと対向する結合用電極との間で高周波を効率的に捕捉して表面波を伝送する。集結端と結合用電極との位置関係がずれた場合であっても、集結端のほぼ中央にある第１の線材群の端面は結合用電極良好な位置関係を保ち易い。他方、平坦な結合面上では、第１の線材群はいずれの部位でも密度が均一となるようにほぼ一様に分散して配置されており、通信相手となる通信機の結合電極をいずれの場所に近接させても、第１の線材群に含まれる線材を通して伝搬される静電磁界を受信して、近接した場所に依存せず均一な通信品質を確保することができる。

複数本の線材からなる表面波伝搬装置の基本形では、一端は複数本の線材を束ねた集結端を形成する一方、表面波伝送線路の他端では束が解かれ、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている。この変形例として、複数本の線材を束ねた集結端を形成する一方、これらの線材の束を解き、線材を二分して、線材の端面を２つの結合面上に分散して配置するようにしてもよい。このような場合、ユーザはいずれかの結合面に通信機の結合用電極を近接させることで、集結端に結合用電極が配置されている通信機との間でデータ通信が可能となる。

また、他の変形例として、複数本の線材を束ねた集結端を複数備えるとともに、各々の集結端の線材の束を解くとともに、これらの線材の端面を１つの結合面上に一様に分散して配置するようにしてもよい。このような場合、ユーザは、平坦な結合面に通信機の結合用電極を近接させることで、いずれかの集結端に結合用電極が配置されている通信機との間でデータ通信が可能となる。

本発明によれば、情報機器間で静電磁界を利用して他の通信システムとの干渉のないデータ通信を行なうことができる、優れた通信システムを提供することができる。

また、本発明によれば、高周波信号を静電結合により大容量伝送を実現することができる、優れた通信システムを提供することができる。

本発明に係る通信システムでは、送信機側の結合電極から放射される表面波を表面波伝搬手段が低い伝搬ロスで効率的に伝達することから、長い距離でも静電結合によるデータ通信が可能である。

本発明に係る通信装置では、結合電極から放射される表面波を表面波伝送線路によって、利用し易い位置まで誘導することができる。また、本発明に係る通信システムによれば、静電結合する電極同士を十分近づけるために電極間で微妙な位置合わせを行なう必要はなくなる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

本発明は、静電磁界を利用して情報機器間でデータ伝送を行なう通信システムに関する。静電結合に基づく通信方式によれば、通信相手が近くに存在しないときには結合関係がなく電波を放射しないので、他の通信システムを妨害することはない。また、遠方から電波が到来してきても、結合器が電波を受信しないので、他の通信システムからの干渉を受けなくて済む。

また、アンテナを用いた従来の電波通信では放射電磁界の電界強度が距離に反比例するのに対し、誘導電磁界では電界強度が距離の２乗に、静電磁界では電界強度が距離の３乗に反比例して減衰することから、静電結合に基づく通信方式によれば、近隣に存在する他の無線システムにとってノイズ・レベル程度となる微弱無線を構成することができ、無線局の免許を受ける必要はなくなる。

また、従来の静電結合による通信では低周波信号を用いるため大量のデータ伝送には不向きであるが、高周波信号を静電結合で伝送することによって、大容量伝送が可能であると考えられる。具体的には、ＵＷＢ通信のように高周波、広帯域を使用する通信方式を静電結合に適用することで、微弱無線であるとともに、大容量データ通信を実現することができる。

ＵＷＢ通信は、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚという非常に広い周波数帯域を使用し、近距離ながら１００Ｍｂｐｓ程度の大容量の無線データ伝送を実現することができる（例えば、動画像やＣＤ１枚分の音楽データといった大容量のデータを高速且つ短時間で転送することができる）。また、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚという伝送帯域を占有しなくても１００Ｍｂｐｓを超えるデータ伝送が可能であることやＲＦ回路の作り易さを考慮して、３．１〜４．９ＧＨｚのＵＷＢローバンドを使った伝送システムも開発が盛んである。

ＵＷＢ通信は、本来はアンテナを用いた電波通信方式として開発された通信技術であるが、本発明では、微弱電界による近距離エリアにおける高速データ伝送を実現する。静電磁界を利用したＵＷＢ通信システムによれば、微弱電界による近距離エリアにおける高速データ伝送を実現することが可能であり、例えばストレージ・デバイスを含む超高速な近距離用のＤＡＮ（ＤｅｖｉｃｅＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）といった、モバイル機器に搭載する有効な無線通信技術の１つになると考えられる。

電波通信ではなく静電結合によりＵＷＢ通信を行なう場合、その電界強度は距離の３乗に反比例することから、無線設備から３メートルの距離での電界強度（電波の強さ）が所定レベル以下に抑制することで無線局の免許が不要となる微弱無線とすることが可能であり、安価に通信システムを構成することができる。また、静電結合方式により超近距離でデータ通信を行なう場合、周辺に存在する反射物により信号の質が低下することはない、伝送路上でハッキングの防止や秘匿性の確保を考慮する必要がない、といった利点がある。

図１には、静電結合を利用した通信システムの基本的構成を示している。図示の通信システムは、１対の通信機１０及び２０で構成される。

通信機１０及び２０がそれぞれ持つ結合用電極１４及び２４は、例えば３ｃｍ程度離間して対向して配置され、静電結合が可能である。例えば、通信機１０側の送受信回路部１１は、上位アプリケーションから送信要求が生じると、送信データに基づいてＵＷＢ信号などの高周波送信信号を生成し、結合用電極１４と他方の通信機２０の結合用電極２４との静電結合により信号が伝搬する。そして通信機２０側の送受信回路部２１は、受信した高周波信号を復調及び復号処理して、再現したデータを上位アプリケーションへ渡す。

図２には、通信機１０内の送受信回路部１１の内部構成を示している。他方の通信機２０内の送受信回路部２１の構成も同様であると理解されたい。

データ送信時には、送信データを変復調部１１Ａにて復調し、ＲＦ部１１Ｂで送信信号を無線周波数帯にアップコンバートし、バラン平衡・不平衡信号変換器１１Ｃ及び送受切替スイッチ１１Ｅを経て、フィルタ１１Ｆで帯域を制限して、結合用電極１４から静電磁界として放出される。また、データ受信時には、結合用電極１４で受け取った信号は、フィルタ１１Ｆを通して帯域を制限し、送受切替スイッチ１１Ｅ及びバラン平衡・不平衡信号変換器１１Ｄを経て、ＲＦ部１１Ｂでダウンコンバートし、さらに変復調器１１Ａにて復調される。

ＵＷＢ通信のように高周波、広帯域を使用する通信方式によれば、近距離において１００Ｍｂｐｓ程度の超高速データ伝送を実現することができる。また、電波通信ではなく静電結合によりＵＷＢ通信を行なう場合、その電界強度は距離の３乗に反比例することから、無線設備から３メートルの距離での電界強度（電波の強さ）が所定レベル以下に抑制することで無線局の免許が不要となる微弱無線とすることが可能であり、安価に通信システムを構成することができる。また、静電結合方式により超近距離でデータ通信を行なう場合、周辺に存在する反射物により信号の質が低下することはない、伝送路上でハッキングの防止や秘匿性の確保を考慮する必要がない、といった利点がある。

ここで、静電結合を利用した通信方式には距離減衰が大きいという問題がある（前述）。また、波長に対する伝搬距離の大きさに応じて伝搬ロスが生じることから、静電結合により高周波信号を伝搬する際には、電極間距離による伝搬ロスの問題が顕著となる。このため、送信機と受信機の結合用電極（結合器）間をできる限り密着させる必要があり、長い距離での通信を行なうことができないため、ユーザの使い勝手がよくない。

また、電極同士で静電結合を生じさせるには、電極間で微妙な位置合わせを行なう必要があり、データ通信中はその位置を保持しなければならない。機器のどの部分に電極が配置され、どの箇所を接触させればよいのか、あるいはどのような角度で電極部位同士を向き合わせれば最適な通信状況になるのか、ユーザにとっては分かり難いことが多く、このため最大の通信速度を得られない可能性がある。

ところで、電波通信においては、アンテナから放射される電波はその進行方向と直交方向に振動する「横波」であり、電波は偏波の向きが直交すると通信することができない。これに対し、静電結合による通信方式においては、結合電極から放射される電磁波は、横波の電波の他に、進行方向に振動する「縦波」を含むことが知られている。縦波は「表面波」とも呼ばれ、例えば誘電体や磁性体などの媒体の内部や金属の表面を通じて伝搬する。

伝搬方向と平行な向きに振動する電界成分（縦波成分）Ｅ_Rは下式のように表される（図３を参照のこと）。同式から分るように、縦波成分は、距離の２乗に反比例する成分（誘導電磁界）と、距離の３乗に反比例する成分（静電磁界）のみで構成され、放射電磁界の成分を含まない。また、電界Ｅ_Rは、｜ｃｏｓθ｜＝１となる方向、すなわち図２中の矢印方向で最大となる。下式は微小ダイポールによる電磁界を表しているが、任意の電流分布はこのような微小ダイポールの連続的な集まりとして考えられるので、それによって誘導される電磁界にも同様の性質がある（例えば、虫明康人著「アンテナ・電波伝搬」（コロナ社、１６頁〜１８頁）を参照のこと）。

本発明に係る無線通信システムでは、送信機側の結合電極と受信機側の結合電極の間に、表面を絶縁した金属などからなる表面波伝送線路を配設して、送信機側の結合電極から放射される電磁波のうち表面波を、この伝送線路の内部を通じて効率的に伝搬することができる。したがって、送信機と受信機の結合電極同士を比較的長い距離に離しても、静電結合により放射される表面波を表面波伝送線路で低い伝搬ロスにより伝送することによって、電極間を密着させることなくデータ通信を行なうことができ、ユーザの使い勝手が向上する。

なお、電磁波を伝搬する表面波伝送線路の仕組みの詳細に関しては、例えば、中島将光著「マイクロ波工学」（森北出版、１８２頁〜１９０頁）を参照されたい。

図４には、表面を絶縁した金属からなる表面波伝送線路を用いた場合の通信システムの構成例を示している。図示の通信システムは、一対の通信機１０及び２０と、結合用電極１４又は２４から放射される表面波を低い伝搬ロスで伝送する表面波伝送線路３０で構成される。表面波伝送線路３０は表面を絶縁した金属からなり、結合用電極１４並びに２４から放射された表面波の進行方向に沿って配設されている。

通信機１０側の送受信回路部１１は、上位アプリケーションから送信要求が生じると、送信データに基づいてＵＷＢ信号などの高周波送信信号を生成する。送信回路部１１から出力された信号は、共振部１２で共振し、結合用電極１４から正面方向に表面波として放射される。

結合用電極１４から放射された表面波は、表面波伝送線路３０中をロスすることなく伝搬し、他方の通信機２０側の受信用電極２４から共振部２２を経て送受信回路部２１へと入力される。送受信回路部２１は、受信した高周波信号を復調及び復号処理して、再現したデータを上位アプリケーションへ渡す。

表面波伝送線路３０の介在により、一方の結合用電極１４から他方の結合用電極２４へ信号が効率的に伝搬する。このとき、透過波として外部に放射される割合を少なくするためには、結合用電極１４から放射される表面波の入射角を大きくし、表面を絶縁した金属からなる表面波伝送線路３０の端面を結合用電極１４の正面に、電極１４の放射面に対して垂直になるように配置することが望ましい。また、結合用電極２４では、表面波伝送線路３０の他方の端面から放射される電磁界を、外部に漏れる割合を少なく受け取るために、電極２４の受信面を表面波伝送線路３０の端面に対し垂直になるように配置する必要がある。

しかしながら、結合用電極から発生する静電磁界を表面波伝送線路３０に表面波として捕捉させるために、機器のどの部分に結合用電極を位置合わせし、さらにはどのような角度で向き合わせれば最適な通信状況になるのか、ユーザにとって分かり難い作業であり、このため最大の通信速度を得られない可能性がある。

そこで、本発明者らは、図５に示すような表面波伝送線路の構成を提案する。図示の表面波伝送線路は、例えば表面を絶縁した金属からなる複数本の線材で構成され、複数の線材を用いて表面波を伝搬するようになっている。

図示の表面波伝送線路は、例えば静電結合を利用したデータ伝送を行なう一対の通信機のうち一方に取り付けられている。表面波伝送線路の一端は、複数本の線材が束ねられた集結端を形成しており、その端面は、良好な通信状況が得られるように、結合用電極と適切な位置及び角度で取り付けられている。図７には、複数の線材を束ねた集結端の近傍の様子を示している。線材の束からなる集結端の端面に対して、数ミリメートルだけ離間して通信機の結合用電極をほぼ垂直に設置し、静電結合を得るようにしている。

また、表面波伝送線路の他端では、複数の線材の束が解かれ、例えば図８に示すように、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている。したがって、通信相手となる通信機の結合用電極をこの結合面のいずれかの部位に数ミリメートルから数センチメートル程度まで近接させると、結合用電極に端面が対向する一部の線材を通して両通信機の結合用電極間で静電結合作用が生じ、表面波伝送によるデータ通信が可能となる。

表面波伝送線路が特定の（若しくは少数本の）線材からなる場合には、機器のどの部分に結合用電極を位置合わせし、さらにはどのような角度で向き合わせれば最適な通信状況になるのか、ユーザにとって分かり難い作業である。これに対し、図５に示したように、それぞれ表面波伝送線路を構成する各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている場合には、結合面の任意の部位を利用して静電結合を実現することが可能であり、ユーザにとって最適な通信状況を得るための作業は容易になる。

平坦な結合面は、例えばシート形状を適用することができる。このような場合、シートに近接させる結合用電極の位置決めの自由度が増す。すなわち、結合用電極を組み込んだ機器をシートのどの部位に置いてもデータ転送が可能な状態を得ることができるので、ユーザの利便性が向上する。

図８〜図１１には、平坦な結合面上に表面波伝送線路を構成する各線材の端面を分散させる配置例を示している。各図に示すように、各線材の端面の配置としてさまざまな形態が考えられ、商品の実装やデザインに柔軟に対応することができる。また、特定のロゴマーク、あるいはアイコンなどのユーザ・インターフェースを描くように各線材の端面を配置させることもできる。

例えば、図１２に示すように、線材を束ねた集結端における端面では、ほぼ中央に配置した第１の線材群と、これら第１の線材群の取り囲むように外周に第２の線材群を形成する。第１の線材群は斜線で示している。他方、平坦な結合面上では、第１の線材群と第２の線材群が各部位における密度がほぼ一様となるように、分散して配置させている。

線材を束ねた集結端の端面では、主に第１の線材群がこれと対向する結合用電極との間で高周波を効率的に捕捉して表面波を伝送する。また、図１３に示すように、集結端と結合用電極との位置関係がずれた場合であっても、集結端のほぼ中央にある第１の線材群の端面は結合用電極との間で良好な位置関係を保ち易い。他方、平坦な結合面上では、図９中の斜線で示すように、第１の線材群はいずれの部位でも密度が均一となるようにほぼ一様に分散して配置されている。したがって、通信相手となる通信機の結合電極をいずれの場所に近接させても、第１の線材群に含まれる線材を通して伝搬される静電磁界を受信して、近接した場所に依存せず均一な通信品質を確保することができる。言い換えれば、通信相手となる通信機の結合電極の近接場所に拘わらず、主に第１の線材群において伝送電力が消費されることになる。

本願で提案する表面波伝送線路の基本的な使用形態では、一方の通信機に取り付けられ、複数の線材を束ねた集結端は良好な通信状況が得られるように、その端面が結合用電極と適切な位置及び角度で固定されている。図１４〜図１６には、表面波伝送線路を利用した通信システムの具体的な構成例を示している。

図１４に示す例では、撮影画像を送信するデジタルスチルカメラと、画像データを受信して画像処理や画像管理を行なうパーソナル・コンピュータが一対の通信機となっており、各機器は結合用電極を内蔵している。図示しないが、複数の線材を束ねた集結端の端面は、パーソナル・コンピュータ内の結合用電極とは良好な通信状態が得られるような適切な位置及び角度で固定されている。他方、各線材の端面を分散して配置したシート状の結合面は、図示のように、パーソナル・コンピュータの外部に設置されている。そして、通信相手となるデジタルスチルカメラの結合用電極をこの結合面のいずれかの部位に数ミリメートルから数センチメートル程度まで近接させると、結合用電極に端面が対向する一部の線材を通して両通信機の結合用電極間で静電結合作用が生じ、表面波伝送によるデータ通信が可能となる。

また、図１５には、図１４と同様に、デジタルスチルカメラとパーソナル・コンピュータが一対の通信機となっている例を示している。同図に示す例では、表面波伝送線路全体をパーソナル・コンピュータの中に内蔵している。複数の線材を束ねた集結端の端面は、パーソナル・コンピュータ内の結合用電極とは良好な通信状態が得られるような適切な位置及び角度で固定されている（図示しない）。また、各線材の端面を分散して配置したシート状の結合面は、図示のように、パーソナル・コンピュータのキーボード前方のパームレスト付近に設置されている。そして、通信相手となるデジタルスチルカメラの結合用電極をパームレストにある結合面に数ミリメートルから数センチメートル程度まで近接させると、結合用電極に端面が対向する一部の線材を通して両通信機の結合用電極間で静電結合作用が生じ、表面波伝送によるデータ通信が可能となる。

また、図１６には、動画像を撮影するデジタルビデオカメラと、動画像データをＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅｄｉｓｃ）などの大容量メディアに記録するＤＶＤレコーダが一対の通信機となっている例を示している。同図に示す例では、表面波伝送線路全体をＤＶＤレコーダの中に内蔵している（図示しない）。複数の線材を束ねた集結端の端面は、ＤＶＤレコーダ内の結合用電極とは良好な通信状態が得られるような適切な位置及び角度で固定されている。また、各線材の端面を分散して配置したシート状の結合面は、ＤＶＤレコーダの上面に設置されている。通信相手となるデジタルビデオカメラの結合用電極をＤＶＤレコーダの上面に設置された結合面に数ミリメートルから数センチメートル程度まで近接させると、結合用電極に端面が対向する一部の線材を通して両通信機の結合用電極間で静電結合作用が生じ、表面波伝送によるデータ通信が可能となる。

本願で提案する表面波伝送線路は、表面を絶縁した金属からなる複数本の線材で構成され、表面波伝送線路の一端は複数本の線材を束ねた集結端を形成する一方、表面波伝送線路の他端では束が解かれ、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている。これまで説明してきたように、このような表面波伝送線路は、図１７Ａに示すように、集結端の端面は、良好な通信状況が得られるように、結合用電極と適切な位置及び角度で取り付けられて用いられる。

図１７Ｂには、このような表面波伝送線路についての他の利用例を示している。図示の例では、同一構成をなす一対の表面波伝送線路を、複数本の線材を束ねた集結端において、両端に結合用電極を持つ接続線路を通じて接続している。そして、それぞれの表面波伝送線路の結合面に通信機を近接させることでデータ伝送を行なうことができる。

本願で提案する表面波伝送線路の基本形は、図１７Ａに示したように、一端は複数本の線材を束ねた集結端を形成する一方、表面波伝送線路の他端では束が解かれ、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている。

図１８には、複数の線材からなる表面波伝送線路についての一変形例を示している。図示の例では、複数本の線材を束ねた集結端を形成する一方、これらの線材の束を解き、紙面の上下それぞれに線材を二分して、上面と下面のそれぞれにおいて線材の端面を平坦な結合面上に分散して配置している。このような場合、ユーザは、上面又は下面のどちらかの結合面に通信機の結合用電極を近接させることで、集結端に結合用電極が配置されている通信機との間でデータ通信が可能となる。

また、図１９には、複数の線材からなる表面波伝送線路についての他の変形例を示している。図示の例では、複数本の線材を束ねた集結端を２つ備えるとともに、各々の集結端の線材の束を解くとともに、これらの線材の端面を１つの結合面上に一様に分散して配置している。このような場合、ユーザは、平坦な結合面に通信機の結合用電極を近接させることで、いずれかの集結端に結合用電極が配置されている通信機との間でデータ通信が可能となる。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、ＵＷＢ信号を静電結合によりケーブルレスでデータ伝送する通信システムに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＵＷＢ通信方式以外の高周波信号を使用する通信システムや、比較的低い周波数信号を用いて静電結合によりデータ伝送を行なう通信システムに対しても、同様に本発明を適用することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

図１は、静電結合を利用した通信システムの基本的構成を示した図である。図２は、通信機１０内の送受信回路部１１の内部構成を示した図である。図３は、伝搬方向と平行な向きに振動する電界成分（縦波成分）Ｅ_Rを示した図である。図４は、表面を絶縁した金属からなる表面波伝送線路を用いた場合の通信システムの構成例を示した図である。図５は、本発明において提案する表面波伝送線路の構成を示した図である。図６は、本発明において提案する表面波伝送線路の構成を示した図である。図７は、本発明において提案する表面波伝送線路の構成を示した図である。図８は、平坦な結合面上に表面波伝送線路を構成する各線材の端面を分散させる配置例を示した図である。図９は、平坦な結合面上に表面波伝送線路を構成する各線材の端面を分散させる配置例を示した図である。図１０は、平坦な結合面上に表面波伝送線路を構成する各線材の端面を分散させる配置例を示した図である。図１１は、平坦な結合面上に表面波伝送線路を構成する各線材の端面を分散させる配置例を示した図である。図１２は、線材を束ねた集結端における端面においては、ほぼ中央に配置した第１の線材群と、これら第１の線材群の取り囲むように外周に第２の線材群を形成する様子を示した図である。図１３は、集結端と結合用電極との位置関係がずれた様子を示した図である。図１４は、表面波伝送線路を利用した通信システムの具体的な構成例を示した図である。図１５は、表面波伝送線路を利用した通信システムの具体的な構成例を示した図である。図１６は、表面波伝送線路を利用した通信システムの具体的な構成例を示した図である。図１７Ａは、表面波伝送線路の基本的な使用形態を示した図である。図１７Ｂは、表面波伝送線路についての他の使用形態を示した図である。図１８は、複数の線材からなる表面波伝送線路についての一変形例を示した図である。図１９は、複数の線材からなる表面波伝送線路についての他の変形例を示した図である。

符号の説明

１０、２０…通信機
１１、２１…送受信回路部
１２、２２…共振部
１４、２４…結合用電極
３０…表面波伝送線路

Claims

データを伝送する高周波信号を生成する送信回路部と、該高周波信号を静電磁界として送出する高周波結合器を備えた送信機と、
高周波結合器と、該高周波結合器で受信した高周波信号を受信処理する受信回路部を備えた受信機と、
表面を絶縁した金属からなる複数の線状の表面波伝送線路で構成され、前記送信機側の高周波結合器から発生する表面波を低い伝搬ロスで伝送する表面波伝搬装置と、
を具備することを特徴とする通信システム。
前記の高周波信号は、超広帯域を使用するＵＷＢ信号である、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
前記表面波伝搬装置の一端は複数本の線材を束ねた集結端を形成し、表面波伝送線路の他端では該線材の束が解かれ、各線材の端面が平坦な結合面に分散して配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
表面を絶縁した金属からなる前記の複数の線材を束ねた集結端における各線材の端面の配列と、前記の平坦な結合面上に分散した各線材の端面の配列の間に特定の関係若しくは規則が設定されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
線材を束ねた前記集結端における端面では、ほぼ中央に配置した第１の線材群と、これら第１の線材群の取り囲むように外周に第２の線材群を形成し、前記の平坦な結合面上では、第１の線材群と第２の線材群が各部位における密度がほぼ一様となるように、分散して配置させている、
ことを特徴とする請求項４に記載の通信システム。