JP4864104B2

JP4864104B2 - 電界受信システム

Info

Publication number: JP4864104B2
Application number: JP2009015423A
Authority: JP
Inventors: 隆子石原; 直志美濃谷; 勉溝田; 満品川; 門　　勇一; 誠司矢部; 亮二菊地; 剛村田
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP2010177765A

Description

本発明は、信号源から大地に誘起される電界を受信する電界受信システムに関するものである。

近年にあっては、信号源から大地に誘起される電界を受信する電界受信システムを具現化したものとして、例えば、下記の特許文献１に開示されたトランシーバがある。

特開２００１−３５２２９８号公報

そのような電界を受信するには、例えば、大地に対向配置される大地側電極と、大地側電極における大地側面の反対側面に対向配置された信号源側電極と、信号源側電極と大地側電極との間に生じた電位差を差動増幅する差動増幅器とを使用すればよい。差動増幅器を用いるのは、大地から信号源側電極に入るノイズと大地から大地側電極に入るノイズとを相殺し、信号源から大地に誘起される電界だけを受信するためである。そのためには、大地と信号源側電極の間の静電容量を大地と大地側電極の間の静電容量に等しくするのが好ましい。

しかしながら、上記の配置では、大地と信号源側電極の距離が大地と大地側電極の距離より長いため静電容量同士を等しくするのが困難である。そのため、ノイズを相殺することによって信号源から大地に誘起される電界だけを受信するのが困難である。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信号源から大地に誘起される電界だけを受信できる電界受信システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、信号源から大地に誘起される電界を受信する電界受信システムであって、大地に対向配置される大地側電極と、前記大地側電極における大地側面の反対側面に対向配置され、前記大地側電極の前記信号源側に位置する信号源側電極と、前記信号源側電極と前記大地側電極との間に前記電界により生じた電位差を差動増幅する差動増幅器とを含み、前記信号源側電極の面積より前記大地側電極の面積が小さく、かつ、前記信号源側電極の面積より前記大地側電極の面積が小さいことにより、大地と前記信号源側電極の間の静電容量が大地と前記大地側電極の間の静電容量に等しくなっていることを特徴とする。

また、前記大地側電極と前記信号源側電極のそれぞれが隙間をもって形成されていることを特徴とする。

また、前記信号源側電極の隙間を前記信号源側電極の面に対して垂直に貫通する線が前記大地側電極の隙間を貫通するようになっていることを特徴とする。

本発明によれば、信号源側電極の面積より大地側電極の面積が小さくなっていることで、大地と信号源側電極の間の静電容量を大地と大地側電極の間の静電容量に等しくでき、これにより、大地から信号源側電極に入るノイズと大地から大地側電極に入るノイズとが相殺され、もって、信号源から大地に誘起される電界だけを受信することができる。

本実施の形態に係る電界受信システムを示す図である。大地側電極３に隙間Ｓを設けた様子を示す図である。大地側電極３と信号源側電極４に隙間Ｓを設けた様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る電界受信システムを示す図である。電界受信システムは、信号源１から大地２に誘起される電界を受信する電界受信システムであって、大地２に対向配置される大地側電極３と、大地側電極３における大地側面の反対側面に対向配置され、大地側電極３の信号源１側に位置する信号源側電極４と、信号源側電極４と大地側電極３との間に電界により生じた電位差を差動増幅するトランシーバ５内の差動増幅器５１とを含む。トランシーバ５は、差動増幅後の信号からデータを復調する復調器など（図示せず）を含む。

信号源１は、例えば、データを変調する変調器を含む送信器（図示せず）を所持する人の人体である。大地２としては、例えば床などを考えればよい。

大地側電極３と信号源側電極４のそれぞれは、例えば、板状の金属であり、その間には導通防止のためのスペーサ６が配置される。大地側電極３、信号源側電極４およびスペーサ６は、例えば床に敷かれたカーペットに含まれる。

信号源側電極４の面積より大地側電極３の面積が小さくなっており、これにより、大地２と信号源側電極４の間の静電容量Ｃ４が大地２と大地側電極３の間の静電容量Ｃ３に等しくなっている。また、信号源側電極４の面積より大地側電極３の面積が小さくなっていることにより、信号源側電極４と大地側電極３の間の静電容量Ｃ３４は、面積同士が等しい場合の静電容量Ｃ３４よりも小さくなっている。

なお、図２に示すように、大地側電極３をメッシュ状、螺旋状等として複数の隙間Ｓを設け、こうして信号源側電極４の面積より大地側電極３の面積を小さくしてもよい。この場合も、静電容量Ｃ４を静電容量Ｃ３に等しくできる。また、破線で示すように隙間Ｓには静電容量Ｃ’がなく、一方、実線で示すように隙間Ｓでないところには静電容量Ｃがあるので、信号源側電極４と大地側電極３の間の静電容量を小さくすることができる。

（電界受信システムの動作）
次に、電界受信システムの動作について説明する。図１に示す人が例えば、信号源側電極４の上に乗り、人に所持される送信器内の変調器がデータ（例えば、人の名前）を変調により搬送波中に含ませる。これにより、人の人体が信号源１となり、信号源１と大地２の間に変調後の信号に応じた電界が生じる。

この電界により、信号源側電極４と大地側電極３との間には電位差が生じる。トランシーバ５内の差動増幅器５１は、この電位差を差動増幅する。トランシーバ５の復調器は、差動増幅後の信号からデータを復調する。

静電容量Ｃ４が静電容量Ｃ３に等しくなっているので、大地２から信号源側電極４に入るノイズと大地２から大地側電極３に入るノイズとが相殺され、信号源１から大地２に誘起される電界だけを受信することができる。

また、静電容量Ｃ３４が比較的に小さくなっているので、信号源側電極４と大地側電極３との間の電位差は比較的に大きく、よって、電界受信システムにおける受信感度、換言すればＳＮ比を高めることができる。

（応用例）
図２では、大地側電極３に隙間Ｓが設けられて静電容量Ｃ３４が小さくなっているのだが、静電容量Ｃ３、Ｃ４が互いに等しいという条件の下では、静電容量Ｃ３４を一層小さくするのが難しい。

そこで、図３に示すように、信号源側電極４もメッシュ状、螺旋状等として隙間Ｓを設けることで、静電容量Ｃ３、Ｃ４が互いに等しいという条件の下で、静電容量Ｃ３４を一層小さくできる。これにより、電界受信システムにおける受信感度、換言すればＳＮ比を一層高めることができる。

また、図３に示すように、信号源側電極４の隙間Ｓを信号源側電極４の面に対して垂直に貫通する線Ｖを考えた場合、隙間Ｓを位置決めすることで、線Ｖは大地側電極３の隙間Ｓを貫通するようになっている。

仮に、線Ｖが大地側電極３にあたってしまうと、大地側電極３と信号源側電極４が両方とも電界を信号源１から直接受け、信号源側電極４と大地側電極３の間の電位差が小さくなってしまう。

したがって、図３に示すように、線Ｖが大地側電極３の隙間Ｓを貫通することで、電位差を大きくでき、電界受信システムにおける受信感度、ＳＮ比を高めることができる。

１…信号源、２…大地、３…大地側電極、４…信号源側電極、５１…差動増幅器

Claims

信号源から大地に誘起される電界を受信する電界受信システムであって、
大地に対向配置される大地側電極と、
前記大地側電極における大地側面の反対側面に対向配置され、前記大地側電極の前記信号源側に位置する信号源側電極と、
前記信号源側電極と前記大地側電極との間に前記電界により生じた電位差を差動増幅する差動増幅器と
を含み、
前記信号源側電極の面積より前記大地側電極の面積が小さく、かつ、前記信号源側電極の面積より前記大地側電極の面積が小さいことにより、大地と前記信号源側電極の間の静電容量が大地と前記大地側電極の間の静電容量に等しくなっていることを特徴とする電界受信システム。
前記大地側電極と前記信号源側電極のそれぞれが隙間をもって形成されていることを特徴とする請求項１記載の電界受信システム。
前記信号源側電極の隙間を前記信号源側電極の面に対して垂直に貫通する線が前記大地側電極の隙間を貫通するようになっていることを特徴とする請求項２記載の電界受信システム。