JP4866888B2

JP4866888B2 - 伝送路構造

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Publication number: JP4866888B2
Application number: JP2008240789A
Authority: JP
Inventors: 龍介川野; 克幸落合; 直志美濃谷; 満品川; 門　　勇一; 隆夫矢野; 茂弘栗田; 順三山田
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: JP2010074606A

Description

本発明は、電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置の伝送路構造の技術に関する。

図１８は、携帯電話に用いる電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、電界伝達媒体（図示せず）を介して伝達された信号を受信する第１の電極１１ａと、電界通信装置の装置グランド５０に接続された第２の電極１１ｂと、第１の電極１１ａで受信した信号のノイズ成分を除去するフィルタ１３と、ノイズ成分除去後の信号を増幅する増幅器１４と、第１の電極１１ａとフィルタ１３との間を接続する信号伝送路１７とを備えている。

第１の電極１１ａは信号電極として機能し、第２の電極１１ｂはグランド電極として機能するため、互いに接触しないように携帯電話の筐体内壁に配置されている。また、携帯電話の外観や大きさに対する影響を排除するため、電界通信装置の受信部１００として機能するフィルタ１３及び増幅器１４は、携帯電話の通信通話機能等が配置されているモジュール１５上に形成されている。

図１９は、携帯電話以外に用いる電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。電界伝達媒体３０としての人体により送信用の電界通信装置が所持され、第１の電極１１ａ，第２の電極１１ｂ，信号伝送路１７，受信部１００等で構成された受信用の電界通信装置が床下に埋め込まれている。

このような電界通信装置は、例えばセキュリティが確保された建物や設備等の入場ゲートに用いられる。図１８に示す電界通信装置と異なり、電界通信装置の設置場所に面積的余裕があるため、特定のモジュール上に受信部１００を形成する必要はない点で携帯電話に用いる電界通信装置と相違している。

しかしながら、たとえ受信部１００を形成する位置が異なったとしても、電界通信装置における伝送路構造の構成は互いに同じである。なお、このような伝送路構造を有する電界通信装置は特許文献１に開示されている。
特開２００１−３５２２９８号公報

前述した従来の伝送路構造の場合、増幅器１４の直前に形成されたフィルタにより第１の電極１１ａ及び信号伝送路１７で発生するノイズをある程度除去可能であるが、第１の電極１１ａ，信号伝送路１７，フィルタ１３が各一つの単相であるため、第１の電極１１ａから増幅器１４の入力端までの間で発生するノイズを確実に除去することが困難であるいう問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、電極から増幅器までの間で発生するノイズを低減可能な伝送路構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置における伝送路構造であって、前記電界伝達媒体の接触に用いる電界通信用の第１の電極と、前記第１の電極と同一容積かつ同一形状を有する電界通信用の第２の電極と、一方の接続端を前記第１の電極に接続した第１の伝送路と、前記第１の伝送路と同一材質かつ同一長であって、一方の接続端を前記第２の電極に接続した第２の伝送路と、第１の入力端を前記第１の伝送路の他方の接続端に接続すると共に、第２の入力端を前記第２の伝送路の他方の接続端に接続し、当該第１の入力端及び当該第２の入力端から夫々入力した各信号の差分を増幅して出力する受信用差動増幅器と、前記受信用差動増幅器の第１の入力端の直前に挿入された第１のフィルタと、前記第１のフィルタと同一材質であって、前記受信用差動増幅器の第２の入力端の直前に挿入された第２のフィルタと、を有し、前記受信用差動増幅器は、第１の受信用差動増幅器及び第２の受信用差動増幅器の２つであって、前記第１の電極及び前記第２の電極を、携帯端末の内部基板を挟んで対称となる位置に配置し、前記第１のフィルタ及び前記第１の受信用差動増幅器を、前記内部基板の表面の所定領域に形成すると共に、前記第２のフィルタ及び前記第２の受信用差動増幅器を、当該所定領域に対応する前記内部基板の裏面の同一位置に形成したことを要旨とする。

本発明にあっては、第１の電極と同一容積かつ同一形状を有する電界通信用の第２の電極と、第１の伝送路と同一材質かつ同一長である第２の伝送路とを有し、受信用差動増幅器が、第１の入力端及び第２の入力端から夫々入力した各信号の差分を増幅して出力するため、第１の電極から受信用差動増幅器までの間に発生するノイズを低減することができる。

請求項２に記載の本発明は、前記第１の伝送路の他方の接続端と前記受信用差動増幅器の第１の入力端との間に挿入され、当該第１の入力端に入力される信号の直流成分を除去する第１のコンデンサと、前記第１の伝送路の他方の接続端と前記電界通信装置の装置グランドとの間に接続され、前記第１の電極及び前記第１の伝送路と等価的に作用する第１のカップリングコンデンサと、前記第１のコンデンサと同一材質であって、前記第２の伝送路の他方の接続端と前記受信用差動増幅器の第２の入力端との間に挿入され、当該第２の入力端に入力される信号の直流成分を除去する第２のコンデンサと、前記第１のカップリングコンデンサと同一容量であって、前記第２の伝送路の他方の接続端と前記装置グランドとの間に接続され、前記第２の電極及び前記第２の伝送路と等価的に作用する第２のカップリングコンデンサと、を更に有し、前記第１の電極と前記第１のカップリングコンデンサが接続している前記装置グランドとの間のインピーダンスと、前記第２の電極と前記第２のカップリングコンデンサが接続している前記装置グランドとの間のインピーダンスとが同等であることを要旨とする。

請求項３に記載の本発明は、送信用の信号を第１の出力端及び第２の出力端に差動出力する送信用差動増幅器と、前記第１の伝送路における他方の接続端の接続先を前記送信用差動増幅器の第１の出力端又は前記受信用差動増幅器の第１の入力端に切り替える第１のスイッチと、前記第１のスイッチと同一材質であって、前記第２の伝送路における他方の接続端の接続先を前記送信用差動増幅器の第２の出力端又は前記受信用差動増幅器の第２の入力端に切り替える第２のスイッチと、を更に有することを要旨とする。

請求項４に記載の本発明は、前記内部基板の表面の所定領域に形成された第１の雑音遮断シールドと、前記第１の雑音遮断シールドと同一材質かつ同一形状であって、当該所定領域に対応する前記内部基板の裏面の同一位置に形成された第２の雑音遮断シールドと、を更に有することを要旨とする。

請求項５に記載の本発明は、前記第１の電極及び前記第２の電極が、前記携帯端末のアンテナから放出される電磁波を通過可能な線状電極であることを要旨とする。

請求項６に記載の本発明は、前記第１の電極及び前記第２の電極は、携帯端末の内部基板の同一面側に配置されるものであって、電線をメッシュ状に形成してなるメッシュ状電極であることを要旨とする。

請求項７に記載の本発明は、前記第１の伝送路及び前記第２の伝送路が、同軸ケーブル、撚り線、シールド付き撚り線、フィーダー線、シールド付フィーダー線のいずれかであることを要旨とする。

本発明によれば、電極から増幅器までの間で発生するノイズを低減可能な伝送路構造を提供することができる。

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、第１の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置の伝送路構造であって、電界伝達媒体（図示せず）の接触に用いる電界通信用の第１の電極１１ａと、第２の電極１１ｂと、一方の接続端を第１の電極１１ａに接続した信号伝送路１７と、一方の接続端を第２の電極１１ｂに接続した同軸ケーブル１８と、入力端を信号伝送路１７の他方の接続端に接続した第１のフィルタ１３ａと、入力端を同軸ケーブル１８の他方の接続端に接続した第２のフィルタ１３ｂと、第１の入力端（図１に示す「＋」）を第１のフィルタ１３ａの出力端に接続すると共に、第２の入力端（図１に示す「−」）を第２のフィルタ１３ｂの出力端に接続した差動増幅器１６とを備えている。

なお、この伝送路構造は、通信通話機能等が配置されたモジュール（基板）１５を内包している携帯電話の筐体内に形成されているものとする。具体的には、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂは筐体の内壁に配置され、電界通信装置の受信部１００として機能する第１のフィルタ１３ａと第２のフィルタ１３ｂと差動増幅器１６とは、モジュール１５の表面に形成されている。

ここで、第２の電極１１ｂは、第１の電極１１ａの大きさ（容積）及び形状と同一の大きさ（容積）及び形状を有している。また、同軸ケーブル１８は、信号伝送路１７の材質及び長さと同一の材質及び長さとなっている。さらに、第２のフィルタ１３ｂは、第１のフィルタ１３ａの材質と同一の材質で構成されている。即ち、第２のフィルタ１３ｂを構成する各部品は、第１のフィルタ１３ａの各部品と同一となっている。

また、差動増幅器１６は、受信した信号を単純増幅する増幅器１４（図１８又は図１９参照）と異なり、単相信号ではなく両相（差動）信号として取り扱うことを可能とし、両相から単相に変換した後に増幅して出力する機能を有している。具体的には、第１の入力端及び第２の入力端から夫々入力した各信号の差分を増幅して出力するように動作する。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、第１の電極１１ａと信号伝送路１７と第１のフィルタ１３ａとに夫々対応する第２の電極１１ｂと同軸ケーブル１８と第２のフィルタ１３ｂとを備え、更に、第２の電極１１ｂの大きさ（容積）及び形状を第１の電極１１ａの大きさ（容積）及び形状と同一とし、同軸ケーブル１８の材質及び長さを信号伝送路１７の材質及び長さと同一とし、第２のフィルタ１３ｂの材質を第１のフィルタ１３ａの材質と同一とするので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

そして、差動増幅器１６が、第１ノイズ成分を第２ノイズ成分で除去するので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６までの間に発生するノイズ成分を確実に低減することが可能となる。

〔第２の実施の形態〕
図２は、第２の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、第１の実施の形態で説明した伝送路構造の構成と同様の構成を備えている。但し、本実施の形態に係る第１の電極１１ａは所定の床下に設置された据置電極であって、伝送路構造全体が該床下に埋め込まれている点において第１の実施の形態と相違している。

しかしながら、伝送路構造の構成は第１の実施の形態と同様であるため、本実施の形態に係る伝送路構造の場合であっても、第１の実施の形態と同様に、第１の電極１１ａと信号伝送路１７と第１のフィルタ１３ａとに夫々対応する第２の電極１１ｂと同軸ケーブル１８と第２のフィルタ１３ｂとを備え、更に、第２の電極１１ｂの大きさ（容積）及び形状を第１の電極１１ａの大きさ（容積）及び形状と同一とし、同軸ケーブル１８の材質及び長さを信号伝送路１７の材質及び長さと同一とし、第２のフィルタ１３ｂの材質を第１のフィルタ１３ａの材質と同一とするので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
図３は、第３の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、第１の実施の形態で説明した伝送路構造に対して、信号伝送路１７の他方の接続端と第１のフィルタ１３ａの入力端との間に挿入された第１のコンデンサＣ１と、信号伝送路１７の他方の接続端と電界通信装置の装置グランド５０との間に接続された第１のカップリングコンデンサＣｐ１と、同軸ケーブル１８の他方の接続端と第２のフィルタ１３ｂの入力端との間に挿入された第２のコンデンサＣ２と、同軸ケーブル１８の他方の接続端と装置グランド５０との間に接続された第２のカップリングコンデンサＣｐ２とを更に備えている。

第１のコンデンサＣ１は、第１のフィルタ１３ａの入力端に入力される信号（換言すれば、差動増幅器１６の第１の入力端に入力される信号）の直流成分をカットする機能を備えている。また、第２のコンデンサＣ２は、第２のフィルタ１３ｂの入力端に入力される信号（換言すれば、差動増幅器１６の第２の入力端に入力される信号）の直流成分をカットする機能を備えている。即ち、このような第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２を夫々挿入することで、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂが直流的にフローティング状態となっている。なお、このようなコンデンサとしては、ＤＣ（Direct Current）カット用コンデンサ等を用いることができる。

また、第１のカップリングコンデンサＣｐ１は、第１の電極１１ａ及び信号伝送路１７の等価回路として作用し、第２のカップリングコンデンサＣｐ２は、第２の電極１１ｂ及び同軸ケーブル１８の等価回路として作用している。

ここで、第２のコンデンサＣ２は、第１のコンデンサＣ１の材質及び容量と同一の材質及び容量を有している。また、第２のカップリングコンデンサＣｐ２は、第１のカップリングコンデンサＣｐ１の材質及び容量と同一の材質及び容量を有している。さらに、第２の電極１１ｂと第２のカップリングコンデンサＣｐ２が接続された装置グランド５０との間のインピーダンス（以降、「第２のインピーダンス」と称する）は、第１の電極１１ａと第１のカップリングコンデンサＣｐ１が接続された装置グランド５０との間のインピーダンス（以降、「第１のインピーダンス」と称する）に等しくなるよう構成されている。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、信号伝送路１７と第１のフィルタ１３ａとの間に第１のコンデンサＣ１及び第１のカップリングコンデンサＣｐ１が挿入された場合であっても、同軸ケーブル１８と第２のフィルタ１３ｂとの間に第２のコンデンサＣ２及び第２のカップリングコンデンサＣｐ２を備え、更に、第２のコンデンサＣ２の材質及び容量を第１のコンデンサＣ１の材質及び容量と同一とし、第２のカップリングコンデンサＣｐ２の材質及び容量を第１のカップリングコンデンサＣｐ１の材質及び容量と同一とし、第１のインピーダンスと第２のインピーダンスとが等しくなるよう構成しているので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

〔第４の実施の形態〕
図４は、第４の実施の形態に係る電話通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、第１の実施の形態で説明した伝送路構造に対して、送信用の信号を第１の出力端（図４に示す「＋」）及び第２の出力端（図４に示す「−」）に差動出力する送信用差動増幅器１６’と、信号伝送路１７における他方の接続端の接続先を送信用差動増幅器１６’の第１の出力端又は差動増幅器１６の第１の入力端に切り替える第１のスイッチ１９ａと、同軸ケーブル１８における他方の接続端の接続先を送信用差動増幅器１６’の第２の出力端又は差動増幅器１６の第２の入力端に切り替える第２のスイッチ１９ｂとを更に備えている。

ここで、第２のスイッチ１９ｂは、第１のスイッチ１９ａの材質と同一の材質で構成されている。即ち、第２のスイッチ１９ｂを構成する各部品は、第１のスイッチ１９ａの各部品と同一となっている。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、信号伝送路１７と第１のフィルタ１３ａとの間に第１のスイッチ１９ａが挿入された場合であっても、同軸ケーブル１８と第２のフィルタ１３ｂとの間に第２のスイッチ１９ｂを備え、更に、第２のスイッチ１９ｂの材質を第１のスイッチ１９ａの材質と同一としているので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

〔第５の実施の形態〕
図５は、第５の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を斜視方向から示す図である。この伝送路構造は、第１の実施の形態で説明した伝送路構造に対して、差動増幅器１６と同様の機能を有する第２の差動増幅器１６ｂを更に備えている。なお、第１の実施の形態で説明した伝送路構造と同様に、この伝送路構造は、携帯電話の筐体内部に形成されているものとする。また、本実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した差動増幅器１６を第１の差動増幅器１６ａとして以下説明する。

ここで、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂは、モジュール１５を挟んで対称となる位置に配置されている。また、第１のフィルタ１３ａ及び第１の差動増幅器１６ａは、モジュール１５の表面の所定領域に形成されると共に、第２のフィルタ１３ｂ及び第２の差動増幅器１６ｂは、該所定領域に対応するようにモジュール１５の裏面の同一位置に形成されている。さらに、携帯電話の通信通話を処理する各機能部（図示せず）も、モジュール１５の表面と裏面に同一位置に対称となるよう形成されている。

第１の差動増幅器１６ａは、第１の入力端（図５に示す「＋」）をモジュール１５の表面に形成された第１のフィルタ１３ａに接続すると共に、第２の入力端（図５に示す「−」）を、ビアＢを介してモジュール１５の裏面に形成された第２のフィルタ１３ｂに接続している。一方、第２の差動増幅器１６ｂは、第２の入力端をモジュール１５の裏面に形成された第２のフィルタ１３ｂに接続すると共に、第１の入力端を、ビアＡを介してモジュール１５の表面に形成された第１のフィルタ１３ａに接続している。なお、ビアＡ及びビアＢは、モジュール１５に形成された接続線を通過させる穴である。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、モジュール１５を挟んで第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂを対称的に配置すると共に、第１のフィルタ１３ａ及び第１の差動増幅器１６ａと第２のフィルタ１３ｂ及び第２の差動増幅器１６ｂとが夫々対称になるようにモジュール１５の表裏に夫々配置するので、第１のフィルタ１３ａ及び第１の差動増幅器１６ａが第１の電極１１ａに与えるノイズ成分と、第２のフィルタ１３ｂ及び第２の差動増幅器１６ｂが第２の電極１１ｂに与えるノイズとを同等にすることが可能となる。したがって、第１の電極１１ａから差動増幅器１６までの間に発生するノイズ成分をより確実に低減することが可能となる。

〔第６の実施の形態〕
図６は、第６の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置の伝送路構造であって、電界伝達媒体（図示せず）の接触に用いる電界通信用の第１の電極１１ａと、第２の電極１１ｂと、一方の接続端を第１の電極１１ａに接続した信号伝送路１７と、一方の接続端を第２の電極１１ｂに接続した同軸ケーブル１８と、第１の入力端（図６に示す「＋」）を信号伝送路１７の他方の接続端に接続すると共に、第２の入力端（図６に示す「−」）を同軸ケーブル１８の他方の接続端に接続した差動増幅器１６と、入力端を差動増幅器１６の出力端に接続したフィルタ１３とを備えている。

なお、この伝送路構造は、通信通話機能等が配置されたモジュール（基板）１５を内包している携帯電話の筐体内に形成されているものとする。具体的には、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂは筐体の内壁に配置され、電界通信装置の受信部１００として機能する差動増幅器１６及びフィルタ１３は、モジュール１５の表面に形成されている。

ここで、第２の電極１１ｂは、第１の電極１１ａの大きさ（容積）及び形状と同一の大きさ（容積）及び形状を有している。また、同軸ケーブル１８は、信号伝送路１７の材質及び長さと同一の材質及び長さとなっている。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、第１の電極１１ａ及び信号伝送路１７に夫々対応する第２の電極１１ｂ及び同軸ケーブル１８を備え、更に、第２の電極１１ｂの大きさ（容積）及び形状を第１の電極１１ａの大きさ（容積）及び形状と同一とし、同軸ケーブル１８の材質及び長さを信号伝送路１７の材質及び長さと同一とするので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

〔第７の実施の形態〕
図７は、第７の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、第６の実施の形態で説明した伝送路構造に対して、信号伝送路１７の他方の接続端と差動増幅器１６の第１の入力端との間に挿入された第１のコンデンサＣ１と、信号伝送路１７の他方の接続端と電界通信装置の装置グランド５０との間に接続された第１のカップリングコンデンサＣｐ１と、同軸ケーブル１８の他方の接続端と差動増幅器１６の第２の入力端との間に挿入された第２のコンデンサＣ２と、同軸ケーブル１８の他方の接続端と装置グランド５０との間に接続された第２のカップリングコンデンサＣｐ２とを更に備えている。

第１のコンデンサＣ１は、差動増幅器１６の第１の入力端に入力される信号の直流成分をカットする機能を備えている。また、第２のコンデンサＣ２は、差動増幅器１６の第２の入力端に入力される信号の直流成分をカットする機能を備えている。即ち、このような第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２を夫々挿入することで、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂが直流的にフローティング状態となっている。なお、このようなコンデンサとしては、ＤＣ（Direct Current）カット用コンデンサ等を用いることができる。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、信号伝送路１７と差動増幅器１６の第１の入力端との間に第１のコンデンサＣ１及び第１のカップリングコンデンサＣｐ１が挿入された場合であっても、同軸ケーブル１８と差動増幅器１６の第２の入力端との間に第２のコンデンサＣ２及び第２のカップリングコンデンサＣｐ２を備え、更に、第２のコンデンサＣ２の材質及び容量を第１のコンデンサＣ１の材質及び容量と同一とし、第２のカップリングコンデンサＣｐ２の材質及び容量を第１のカップリングコンデンサＣｐ１の材質及び容量と同一とし、第１のインピーダンスと第２のインピーダンスとが等しくなるよう構成しているので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

〔第８の実施の形態〕
図８は、第８の実施の形態に係る電話通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。この伝送路構造は、第６の実施の形態で説明した伝送路構造に対して、送信用の信号を第１の出力端（図４に示す「＋」）及び第２の出力端（図４に示す「−」）に差動出力する送信用差動増幅器１６’と、信号伝送路１７における他方の接続端の接続先を送信用差動増幅器１６’の第１の出力端又は差動増幅器１６の第１の入力端に切り替える第１のスイッチ１９ａと、同軸ケーブル１８における他方の接続端の接続先を送信用差動増幅器１６’の第２の出力端又は差動増幅器１６の第２の入力端に切り替える第２のスイッチ１９ｂとを更に備えている。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、信号伝送路１７と差動増幅器１６の第１の入力端との間に第１のスイッチ１９ａが挿入された場合であっても、同軸ケーブル１８と差動増幅器１６の第２の入力端との間に第２のスイッチ１９ｂを備え、更に、第２のスイッチ１９ｂの材質を第１のスイッチ１９ａの材質と同一としているので、第１の電極１１ａから差動増幅器１６の第１の入力端までの間で発生するノイズ成分（以降、「第１ノイズ成分」と称する）と同等のノイズ成分（以降、「第２ノイズ成分」と称する）を第２の電極１１ｂから差動増幅器１６の第２の入力端までの間で発生させることが可能となる。

〔第９の実施の形態〕
図９は、第９の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。図９（ａ）は、本実施の形態に係る伝送路構造の構成を表面側から見た図であり、図９（ｂ）は、この伝送路構造の構成を裏面側から見た図である。

第５の実施の形態で説明した伝送路構造の場合、対称性を確実にするために差動増幅器を更に設けることやビアの形成等が必要となるが、それらが困難な場合には、モジュール１５上に形成された各部品からのノイズを抑制するシールド板を対称的に表裏に形成することでも同様の効果を得ることが可能となる。

すなわち、本実施の形態に係る伝送路構造は、モジュール１５を挟んで対称となる位置に第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂを配置し、第１のフィルタ１３ａと第２のフィルタ１３ｂと差動増幅器１６とをモジュール１５上に配置して、このモジュール１５の表面に形成された部品のうち特に電界通信に関する信号の受信性能に影響を及ぼす雑音発生部から発生するノイズを遮断する第１の雑音遮断シールド２１ａと、第１の雑音遮断シールド２１ａが配置された位置に対応するようにモジュール１５の裏面の同一位置に形成された第２の雑音遮断シールド２１ｂとを更に備えている。また、第１の雑音遮断シールド２１ａ及び第２の雑音遮断シールド２１ｂの材質及び形状は互いに同一となっている。

図９（ａ）に示すモジュール１５の表面には２つの雑音発生部が存在し、２つの第１の雑音遮断シールド２１ａが、各雑音発生部を夫々囲むように配置されている。一方、図９（ｂ）に示すモジュール１５の裏面については、雑音発生部は１つのみであるが、表面に形成された第１の雑音遮断シールド２１ａの位置に対応するように同じ位置にも第２の雑音遮断シールド２１ｂが形成されている。また、第１の雑音遮断シールド２１ａと第２の雑音遮断シールド２１ｂとの材質及び形状が同一なので、モジュール１５の表面全体が第１の電極１１ａに与えるノイズ成分と、モジュール１５の裏面全体が第２の電極１１ｂに与えるノイズ成分とを同等にすることができる。したがって、第１の電極１１ａから差動増幅器１６までの間に発生するノイズ成分をより確実に低減することが可能となる。

なお、このような雑音遮断シールドとしては、例えば薄い金属板を用いることが考えられる。また、雑音発生部のみではなく、モジュール全体を覆い囲むように雑音遮断シールドを形成しても同様の効果を得ることができる。

以上、第１の実施の形態〜第９の実施の形態では本発明の伝送路構造の構成について説明したが、これ以降は各実施の形態に共通する事項について説明する。まず、全ての実施の形態において第２の電極１１ｂから信号を取り出すケーブルとして同軸ケーブルを用いて説明したが、一般的に、同軸ケーブルは装置グランドや大地グランドとの間に形成される容量が大きく、受信した信号が大きく減衰する可能性がある。そのため、同軸ケーブルに代えて、図１０に示すような２本の線を交差させた撚り線（Twisted Pair Cable）を用いることも可能である。撚り線に乗るノイズが大きいことが想定される場合にはグランドに対する容量が大きくなるものの、同軸ケーブルのグランドに対する容量よりは小さいことが知られている。また、図１１に示すように、図１０に示した撚り線を網線で覆い、更に外被したシールド付き撚り線（Shielded Twisted Pair Cable）を用いても同様の効果を得ることは言うまでもない。

その他、図１２に示すようなフィーダー線（Feeder Cable）を用いることも可能である。フィーダー線を形成する２本の伝送線路間の幅は一定で且つ十分な大きさの幅を有するので、配線間容量が小さくて平衡度もよく、その伝送線路間の寄生容量を一定に保つことが可能となる。また、対地容量の平衡度を保持するために、図１３に示すように、フィーダー線をシールドしたシールド付きフィーダー線（Shielded Feeder Cable）を用いるすることも考えられる。

また、電極間容量と人体と電極との関係からノイズについては以下のことが分かっている。図１４は、モジュール１５を挟むように第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとを配置した携帯型受信機と電界伝達媒体３０としての人体との位置関係を示す図である。人体と第１の電極１１ａとの間隔が非常に狭いため、両者の間の容量値Ｃ１は比較的に大きいものとなる。一方、第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとの間の容量値Ｃ１２は、人体と第１の電極１１ａとの間隔よりも大きいことから比較的に小さいものとなる。このため、人体が発生するノイズは第１の電極１１ａに到達し易くなるが、第２の電極１１ｂへ到達するノイズは小さいものとなる。すなわち、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂが人体から受けるノイズの大きさが異なるので、差動増幅器を用いて両相から単相に変換した場合であっても各電極に到達したノイズの差分（到達差分ノイズ）は未だ残ることになる。ゆえに、図１５に示すように、第２の電極１１ｂの位置を第１の電極１１ａとモジュール１５との間に配置、すなわち、第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂをモジュール１５の同一面側に配置することも考えられる。これにより、人体から第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂに夫々到達するノイズが略同等となるので、上記到達差分ノイズを低減することが可能となる。但し、電極間距離が狭くなって電極間の容量が増大すると信号量の低下を引き起こす可能性があるので、図１６に示すように、電線をメッシュ状に形成したメッシュ電極を用いて電極間容量を減少させることもできる。なお、このようなメッシュの形状は、四角に限らず丸い形状でも六角の形状であってもよい。

最後に、電界通信用の第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂを携帯端末の中に搭載する場合、携帯端末が通話や通信に用いるアンテナとの共存を考慮する必要がある。例えば、非接触ＩＣカードに用いられる技術としてのＦＥＬＩＣＡ用のアンテナ等を第１の電極１１ａ及び第２の電極１１ｂとして共用的に用いることも可能である。共用が困難であるために電界通信専用の電極を携帯端末に具備させる場合、板状やメッシュ状の電極では上記アンテナから放出される電磁波をシールドしてしまうことから、図１７に示すように電磁波を通過可能な線状電極を用いることも可能である。

第１の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第２の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第３の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第４の実施の形態に係る電話通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第５の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を斜視方向から示す図である。第６の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第７の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第８の実施の形態に係る電話通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。第９の実施の形態に係る電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。同軸ケーブルに代えて信号伝送路として利用可能な一例としての撚り線を示す図である。同軸ケーブルに代えて信号伝送路として利用可能な一例としてのシールド付き撚り線を示す図である。同軸ケーブルに代えて信号伝送路として利用可能な一例としてのフィーダー線を示す図である。同軸ケーブルに代えて信号伝送路として利用可能な一例としてのシールド付きフィーダー線を示す図である。携帯型受信機と人体との位置関係を示す図である。図１４に示す携帯型受信機と電極の配置が異なる携帯型受信機と人体との位置関係を示す図である。一例としての電極の構造を示す図である。一例としての電極の構造を示す図である。携帯電話に用いる電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。携帯電話以外に用いる電界通信装置の伝送路構造の構成を示す図である。

符号の説明

１１ａ…第１の電極
１１ｂ…第２の電極
１３…フィルタ
１３ａ…第１のフィルタ
１３ｂ…第２のフィルタ
１４…増幅器
１５…モジュール
１６…差動増幅器
１６…送信用差動増幅器
１６ａ…第１の差動増幅器
１６ｂ…第２の差動増幅器
１７…信号伝送路
１８…同軸ケーブル
１９ａ…第１のスイッチ
１９ｂ…第２のスイッチ
２１ａ…第１の雑音遮断シールド
２１ｂ…第２の雑音遮断シールド
３０…電界伝達媒体
５０…装置グランド
７０…大地グランド
１００…受信部
２００…送信部

Claims

電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置における伝送路構造であって、
前記電界伝達媒体の接触に用いる電界通信用の第１の電極と、
前記第１の電極と同一容積かつ同一形状を有する電界通信用の第２の電極と、
一方の接続端を前記第１の電極に接続した第１の伝送路と、
前記第１の伝送路と同一材質かつ同一長であって、一方の接続端を前記第２の電極に接続した第２の伝送路と、
第１の入力端を前記第１の伝送路の他方の接続端に接続すると共に、第２の入力端を前記第２の伝送路の他方の接続端に接続し、当該第１の入力端及び当該第２の入力端から夫々入力した各信号の差分を増幅して出力する受信用差動増幅器と、
前記受信用差動増幅器の第１の入力端の直前に挿入された第１のフィルタと、
前記第１のフィルタと同一材質であって、前記受信用差動増幅器の第２の入力端の直前に挿入された第２のフィルタと、を有し、
前記受信用差動増幅器は、第１の受信用差動増幅器及び第２の受信用差動増幅器の２つであって、
前記第１の電極及び前記第２の電極を、携帯端末の内部基板を挟んで対称となる位置に配置し、
前記第１のフィルタ及び前記第１の受信用差動増幅器を、前記内部基板の表面の所定領域に形成すると共に、前記第２のフィルタ及び前記第２の受信用差動増幅器を、当該所定領域に対応する前記内部基板の裏面の同一位置に形成したことを特徴とする伝送路構造。
前記第１の伝送路の他方の接続端と前記受信用差動増幅器の第１の入力端との間に挿入され、当該第１の入力端に入力される信号の直流成分を除去する第１のコンデンサと、
前記第１の伝送路の他方の接続端と前記電界通信装置の装置グランドとの間に接続され、前記第１の電極及び前記第１の伝送路と等価的に作用する第１のカップリングコンデンサと、
前記第１のコンデンサと同一材質であって、前記第２の伝送路の他方の接続端と前記受信用差動増幅器の第２の入力端との間に挿入され、当該第２の入力端に入力される信号の直流成分を除去する第２のコンデンサと、
前記第１のカップリングコンデンサと同一容量であって、前記第２の伝送路の他方の接続端と前記装置グランドとの間に接続され、前記第２の電極及び前記第２の伝送路と等価的に作用する第２のカップリングコンデンサと、を更に有し、
前記第１の電極と前記第１のカップリングコンデンサが接続している前記装置グランドとの間のインピーダンスと、前記第２の電極と前記第２のカップリングコンデンサが接続している前記装置グランドとの間のインピーダンスとが同等であることを特徴とする請求項１に記載した伝送路構造。
送信用の信号を第１の出力端及び第２の出力端に差動出力する送信用差動増幅器と、
前記第１の伝送路における他方の接続端の接続先を前記送信用差動増幅器の第１の出力端又は前記受信用差動増幅器の第１の入力端に切り替える第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと同一材質であって、前記第２の伝送路における他方の接続端の接続先を前記送信用差動増幅器の第２の出力端又は前記受信用差動増幅器の第２の入力端に切り替える第２のスイッチと、
を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送路構造。
前記内部基板の表面の所定領域に形成された第１の雑音遮断シールドと、
前記第１の雑音遮断シールドと同一材質かつ同一形状であって、当該所定領域に対応する前記内部基板の裏面の同一位置に形成された第２の雑音遮断シールドと、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伝送路構造。
前記第１の電極及び前記第２の電極は、
前記携帯端末のアンテナから放出される電磁波を通過可能な線状電極であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の伝送路構造。
前記第１の電極及び前記第２の電極は、携帯端末の内部基板の同一面側に配置されるものであって、
電線をメッシュ状に形成してなるメッシュ状電極であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の伝送路構造。
前記第１の伝送路及び前記第２の伝送路は、
同軸ケーブル、撚り線、シールド付き撚り線、フィーダー線、シールド付フィーダー線のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の伝送路構造。