JP4980301B2 - 電界通信システム及び受信電極構造 - Google Patents
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Description
(第1の実施の形態)
図1(a)(b)は、本発明の実施の形態に係る通信システムのシステム構成例である。なお、図1(a)に示す通信システムと図1(b)に示す通信システムとの違いは、後述するように受信機に基準電極を特別に設けるか否かであるので、特に区別する場合を除いて、双方の通信システムに共通の説明とする。
本実施の形態に係る通信システムにおける受信機3は、上記した通り受信電極21とスパイラル電極23とが結合容量Ccを介して結合しているが、先ずは構成が簡単な回路モデル(受信電極が結合用キャパシタ31(Cc)を介して共振回路(Lo+Co)30に接続する回路モデル:図5(a)参照)についてのシミュレーション結果について説明する。図5(a)に示す回路(実施例)においては、受信機3に入力する信号周波数を10MHzとし、振幅を1Vppとし、結合用キャパシタ31の容量を10pFとし、共振回路30の共振用インダクタのインダクタンスLoを22μHとした。また、標準状態として伝送媒体(人体)1と受信電極21との間の静電容量Cxを10pFとしたときに、共振周波数が10MHzになるように共振用キャパシタ11の容量(Co)を6.5pFに設定した。
図9は、比較例に係る回路において、結合用キャパシタが無い場合の周波数特性を示す。図9から分かるように、静電容量Cxが10pFでのピーク周波数は10.0MHzであり、10MHzでの出力が30Vである。静電容量Cxが9.7pFでのピーク周波数は10.14MHzであり、10MHzでの出力が21.7Vである。静電容量Cxが9.45pFでのピーク周波数は10.3MHzであり、10MHzでの出力が14.8Vである。静電容量Cxが9.1pFでのピーク周波数は10.4MHzであり、10MHzでの出力が9.5Vであった。これより、10MHzでの出力が標準状態のときの半分になるのは静電容量Cxが9.45pFのときであり、許容Cxは9.45pFである。
次に、カード型の電界通信用電子機器の実施の形態について説明する。
図15は本実施の形態に係るカード型電界通信用電子機器の概略的な断面図である。方形状をなす受信電極41と、該受信電極41と同一形状で同一面積の基準電極42とが所定距離隔てて対向配置されている。受信電極41の基準電極42に対向する側の面上に誘電体層43を介してインダクタとして機能するスパイラル電極44が形成されている。誘電体層43は誘電率の大きいフェライト等の磁性材料を用いることができる。誘電体層43の上面にはIC化された受信回路45が設けられている。スパイラル電極44によるインダクタンスLoと共に共振回路を構成する共振用キャパシタンスCoは図示されていないが、受信回路45の内部又は外部に設けられる。したがって、図3に示すように受信電極41と共振回路(Lo+Co)との間が誘電体層43の結合容量Ccで分布定数的に容量結合することになる。また、受信回路45と基準電極42とは直流的に接続されている。この構成によれば、基準電極によって信号電流(交流電流)のリターンパスが強化され、受信感度を向上させることができる。
2 送信機
3 受信機
10 受信電極部
11 共振用キャパシタンス
12、45 受信回路
13、42 基準電極
21、41 受信電極
22、43 誘電体層
23、44 スパイラル電極
30 共振回路
31 結合用キャパシタンス
47 開口部
48 高透磁率誘電体
Claims (9)
- 伝送媒体に電気的に結合し、情報信号に応じた電界を前記伝送媒体に付与する送信機と、前記伝送媒体に電気的に結合し、前記伝送媒体に付与された電界を検出する受信機からなる電界通信システムにおいて、
前記受信機には、前記情報信号に応じた電界が付与された伝送媒体に電気的に結合し当該伝送媒体から電界を受ける受信電極と、前記受信電極に対向配置されたインダクタ用電極と、前記インダクタ用電極に接続された共振用キャパシタおよび受信回路部とを備え、
前記受信電極と前記インダクタ用電極は容量結合し、
前記インダクタ用電極と前記共振用キャパシタとにより共振回路を構成することを特徴とする電界通信システム。 - 伝送媒体に電気的に結合し、情報信号に応じた電界を前記伝送媒体に付与する送信機と、前記伝送媒体に電気的に結合し、前記伝送媒体に付与された電界を検出する受信機からなる電界通信システムにおいて、
前記受信機には、前記情報信号に応じた電界が付与された伝送媒体に対して電気的に結合し当該伝送媒体から電界を受ける受信電極と、前記受信電極から離間して配置された基準電極と、前記受信電極に対向配置されたインダクタ用電極と、前記インダクタ用電極に接続された共振用キャパシタと、前記共振用キャパシタおよび前記基準電極に接続された受信回路部とを備え、
前記受信電極と前記インダクタ用電極は容量結合し、
前記インダクタ用電極と前記共振用キャパシタとにより共振回路を構成することを特徴とする電界通信システム。 - 前記受信電極の前記インダクタ用電極との対向面に誘電体が配置され、前記誘電体を介して前記受信電極と前記インダクタ用電極とが分布定数的に容量結合することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電界通信システム。
- 前記インダクタ用電極は、スパイラル状に形成されたスパイラル電極であることを特徴とする請求項3記載の電界通信システム。
- 前記受信電極と前記基準電極とが前記受信回路を挟み込んで対向配置されたことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の電界通信システム。
- 前記インダクタ用電極と前記受信電極との間の静電容量に比べ、前記インダクタ用電極と前記基準電極との間の静電容量が小さいことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載の電界通信システム。
- 前記インダクタ用電極の磁路が閉じていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の電界通信システム。
- 情報信号に応じた電界が付与された伝送媒体から電界を検出して前記情報信号を受信する受信回路を有する電界通信システムにおける受信電極構造であって、
前記伝送媒体から電界を受ける受信電極と、前記受信電極に近接配置されたインダクタ用電極とを備えて構成され、前記受信電極と前記インダクタ用電極は容量結合し、前記インダクタ用電極のインダクタンスが前記電界通信システム内の共振回路の一部を構成することを特徴とする受信電極構造。 - 前記受信電極と前記インダクタ用電極は分布定数的に容量結合することを特徴とする請求項8記載の受信電極構造。
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