JP5446552B2 - 無線通信装置、回転構造体、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、回転構造体、および電子機器に関する。より詳細には、第１の通信部と第２の通信部が相対的に回転する構造をとりつつ、第１の通信部と第２の通信部の間の信号伝送を無線で行なう仕組みに関する。

第１の通信部と第２の通信部が相対的に回転する構造をとりつつ、第１の通信部と第２の通信部の間の信号伝送を無線で行なう仕組みがたとえば特許文献１に開示されている。

特開２００７−２０１５７６号公報

特許文献１では、無線データ伝送を用いてエンドレス回転や大容量伝送を行なうエンドレスカメラ装置に関して、固定部と可動部にそれぞれ無線部を設け、電波が伝播する導波管で両無線部間を結合し、導波管の導波路を可動部の回転軸の中心に一致させるように構成することを提案している。

特許文献１では、たとえば段落３４〜３５には、導波管を伝搬する電波の波長や周波数に関する記述があり、たとえば、「ここで使用されるミリ波帯の周波数は、例えば、１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚ程度の周波数が使用可能である。本実施例では、例えば、２．４ＧＨｚのミリ波を用いる場合について説明する。…」と記述されている。因みに、正確には３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲がミリ波帯であり、「１ＧＨｚ〜６０ＧＨｚ程度の周波数」を「ミリ波帯の周波数」と記述するのは正確でないと思料する。

一方、特許文献１では、導波管を伝搬する偏波に関する記述がない。図２に示されている無線部の構造図から判断すると直線偏波を使用していると解さざるを得ない。たとえば、段落３０〜３３には、誘電体基板２０３，２２３にストリップ線路２０８，２２８を形成して、ミリ波帯用のアンテナを構成する旨が記載されている。ストリップ線路２０８，２２８は、配線２０６，２２６を介して半導体回路素子部２０２，２２２と接続されるようになっている。

「アンテナを構成するストリップ線路２０８，２２８から導波路２１２に高周波信号を取り出すことができる」旨が記載されているが、図２（Ｂ）では、円形の導波管１２６に対して直線状のストリップ線路２０８を垂直に差し込まれた状態としているだけである。このような構造では、ストリップ線路２０８，２２８から導波路２１２（導波管１２６）に送信・受信されるのは直線偏波である。

しかしながら、回転（典型的にはエンドレス回転）する構造をとる場合に、固定部と可動部の双方にストリップ線路２０８，２２８を適用し、また、導波管（導波路２１２）に直線偏波の電波を伝搬させているだけでは不都合がある。たとえば、可動部側のストリップ線路２０８が直線偏波で送信するとき、その直線偏波が無限旋回ことになる。そのようなものを、固定部側で、直線偏波を受信するストリップ線路２２８で不都合なく受信するということはできない。両者の方向が合致する位置を中心とした狭い範囲でしか送受信ができるに過ぎないと言ってよい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、第１の通信部と第２の通信部が相対的に回転する構造をとりつつ、第１の通信部と第２の通信部の信号伝送を特許文献１よりも確実に無線で行なうことができる仕組みを提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信装置、回転構造体、電子機器の一態様は、回転軸を中心に第１の通信部に対して相対的に回転可能に第２の通信部を設け、第１の通信部と第２の通信部の間で無線での情報伝送が可能な無線信号伝送路とを備えたものとする。そして、第１の通信部と第２の通信部の間では、伝送対象の信号を円偏波の無線信号にして無線信号伝送路を介して伝送することにする。

ここで、無線信号伝送路中を円偏波で伝送するに当たっては、基本的には次の３つの態様を採り得る。なお、説明の理解の容易化のために、第１の通信部が固定部に搭載され、第２の通信部が可動部に搭載され、第１の通信部が搭載された固定部に対して、第２の通信部が搭載された可動部が、回転軸を中心に相対的に回転可能に構成されている場合で説明する。

１）固定部と可動部の両通信部に円偏波用のアンテナ（円偏波プローブ）を使用する。この場合は、無線信号伝送路については特段の対処は不要である。たとえば、固定部から可動部への伝送の場合、固定部側の通信部の円偏波プローブから円偏波で無線信号伝送路に送信される。可動部側の通信部の円偏波プローブは、可動部が回転（エンドレス回転を含む）している場合であっても、無線信号伝送路を伝搬してきた円偏波を何ら問題なく受信できる。可動部から固定部への逆方向の伝送の場合についても同様に考えればよい。

２）固定部と可動部の何れか一方の通信部に直線偏波用のアンテナ（直線偏波プローブ）を使用するとともに、固定部と可動部の他方の通信部には円偏波用のアンテナ（円偏波プローブ）を使用する。この場合は、無線信号伝送路については、導波管構造とし、円偏波と直線偏波を変換する偏波変換部を設ける。

たとえば、固定部側の通信部に直線偏波プローブが設けられ、可動部側の通信部に円偏波プローブが設けられている場合で説明する。固定部から可動部への伝送の場合、固定部側の通信部の直線偏波プローブから直線偏波で無線信号伝送路に送信される。その直線偏波は無線信号伝送路（導波管）に設けられている偏波変換部によって円偏波に変換される。この変換された円偏波が、無線信号伝送路を伝搬して、可動部側の通信部の円偏波プローブに到達する。したがって、可動部が回転（エンドレス回転を含む）している場合であっても、無線信号伝送路を伝搬してきた円偏波を何ら問題なく受信できる。

可動部から固定部への伝送の場合、可動部側の通信部の円偏波プローブから円偏波で無線信号伝送路に送信される。その円偏波は無線信号伝送路（導波管）に設けられている偏波変換部によって直線偏波に変換される。この変換された直線偏波が、無線信号伝送路を伝搬して、固定部側の通信部の直線偏波プローブに到達する。したがって、可動部が回転（エンドレス回転を含む）している場合であっても、無線信号伝送路を伝搬してきた円偏波が偏波変換部により何ら問題なく直線偏波に変換され、固定部側では直線偏波を何ら問題なく受信できる。

固定部側の通信部に円偏波プローブが設けられ、可動部側の通信部に直線偏波プローブが設けられている場合についても同様に考えればよい。

３）固定部と可動部の両通信部に直線偏波用のアンテナ（直線偏波プローブ）を使用する。この場合は、無線信号伝送路については、導波管構造とし、円偏波と直線偏波を変換する偏波変換部を偶数段設ける。つまり、直線偏波を円偏波に変換する第１の偏波変換部と第１の偏波変換部で変換された円偏波を直線偏波に変換（戻す）する第２の偏波変換部を設ける。この関係があればよいので、第１・第２の偏波変換部の対が複数個あっても構わない。

固定部から可動部への伝送の場合、固定部側の通信部の直線偏波プローブから直線偏波で無線信号伝送路に送信される。その直線偏波は無線信号伝送路（導波管）に設けられている第１の偏波変換部によって円偏波に変換される。この変換された円偏波がさらに無線信号伝送路（導波管）に設けられている第２の偏波変換部によって直線偏波に変換される（戻される）。この第２の偏波変換部によって変換された直線偏波が、無線信号伝送路を伝搬して、可動部側の通信部の直線偏波プローブに到達する。

したがって、可動部が回転（エンドレス回転を含む）している場合であっても、一方の通信部から無線信号伝送路を伝搬してきた直線偏波が第１の偏波変換部により何ら問題なく円偏波に変換され、さらに、第２の偏波変換部により何ら問題なく直線偏波に変換され、他方の通信部の直線偏波プローブで直線偏波を何ら問題なく受信できる。

本発明の一態様によれば、第１の通信部と、回転軸を中心に第１の通信部に対して相対的に回転可能な第２の通信部との間の無線伝送を円偏波で行なうことで、第１の通信部に対して第２の通信部が相対的に回転（エンドレス回転を含む）する構造をとる場合であっても、一方の通信部から発せられた無線信号を他方の通信部で何ら問題なく受信できる。

本実施形態の無線通信部の基本を示す概観図である。 本実施形態の無線通信部の構成要素の組合せを説明する図である。 本実施形態の無線通信部に使用される送受信アンテナを説明する図である。 第１例の偏波変換部を説明する図である。 第２例および第３例の偏波変換部を説明する図である。 第１実施形態の無線通信部を説明する図である。 第２実施形態の無線通信部を説明する図である。 第３実施形態の無線通信部を説明する図である。 無線伝送システムの信号インタフェースの機能構成を説明する図である。 無線伝送システムにおける信号の多重化を説明する図である。 変調機能部と復調機能部の基本構成例を説明する図である。 注入同期方式を適用する送信器側の構成例を説明する図である。 注入同期方式を適用する受信器側の構成例を説明する図である。 本実施形態の無線伝送システムの第１適用例を説明する図である。 本実施形態の無線伝送システムの第２適用例を説明する図である。 回転構造体が適用される電子機器の第１の製品例（監視カメラ）を説明する図である。 回転構造体が適用される電子機器の第２の製品例（３次元画像再生装置）を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。各機能要素について実施形態別に区別する際には、Ａ，Ｂ，Ｃ，…などのように大文字の英語の参照子を付して記載し、特に区別しないで説明する際にはこの参照子を割愛して記載する。図面においても同様である。

なお、説明は以下の順序で行なう。
１．構造：基本構成
２．送受信アンテナ（直線偏波プローブ、円偏波プローブ）
３．偏波変換部（溝形円形導波管の円偏波発生器、金属突起物、誘電体）
４．構造：第１実施形態（円偏波プローブ＋円偏波プローブ）
５．構造：第２実施形態（直線偏波プローブ＋円偏波プローブ）
６．構造：第３実施形態（直線偏波プローブ＋直線偏波プローブ）
７．通信処理系統：基本
８．通信処理系統：変調および復調（基本構成、注入同期方式）
９．通信処理系統：第１適用例
10．通信処理系統：第２適用例
11．回転構造体が適用される電子機器（監視カメラ、３次元画像再生装置）

＜構造：基本構成＞
図１〜図１Ａは、本実施形態の電子機器の回転構造体に適用される無線通信部１０００（無線通信装置）の基本を説明する図である。ここで、図１は、本実施形態の無線通信部１０００の基本を示す概観図である。図１Ａは、本実施形態の無線通信部１０００の構成要素の組合せを説明する図である。

［概観］
図１（１），（２）に示すように、本実施形態の無線通信部１０００が適用される回転構造体１００１は、支持部として機能する固定部１００２と、回転部として機能する可動部１００４と、両者の間に介在し電波が伝播する伝送路（導波路）を構成する筒状の導波管１０１２，１０１４を備えている。図示した例では、固定部１００２側の導波管１０１２の方が可動部１００４側の導波管１０１４よりも管長が長く設定されている。

なお、固定部１００２と可動部１００４は、固定部１００２に対して可動部１００４が相対的に回転可能な構造のものであればよく、固定部１００２が絶対的に位置固定のものであることを意味せず、固定部１００２も回転し、その回転する固定部１００２に対してさらに可動部１００４が回転する構造のものでもよい。なお、双方の通信部の全体が相対的に回転可能な構成である必要はなく、要は、双方の通信部の送受信用の伝送路結合部近傍で相対的に回転可能になっていればよい。回転する部分と非回転部分との接続をどう取るかについては様々な手法が知られており、それら様々な仕組みが本実施形態に適用可能である。後述の各例でも同様である。

導波管１０１２，１０１４は連結され１つの導波管として一体化して使用される。可動部１００４には、可動部１００４の回転を駆動する回転駆動部１０６０が接続可能に構成されている。回転構造体１００１は、回転駆動部１０６０が接続可能なようになっていればよく、回転駆動部１０６０を含んで流通される場合もあるし、回転駆動部１０６０を含まずに流通される場合もある。

導波管１０１２，１０１４は固定部１００２に固定されている。導波管１０１２，１０１４の断面形状は円（真円）であることが最適であるが、これには限定されず、円形に近ければよく、楕円や多角形（たとえば８角形や１２角形などの角の数が比較的多いもの）でも許容される。ただし、角の数が少ない場合（たとえば３角形や４角形）は円形とは大きく異なるので好ましくはない。

導波管１０１２，１０１４内は無線信号伝送路として機能する。導波管１０１２，１０１４内は、中空（つまり内部に空気が存在する）でもよい。つまり、導波管１０１２，１０１４は、無線信号伝送路（たとえばミリ波信号伝送路）を構成し、かつ、無線信号（電波）の外部放射を抑える遮蔽材（たとえば金属材料）が伝送路を囲むように設けられ、遮蔽材の内部の伝送路が中空の中空導波路にしてもよい。

ただし、導波管１０１２，１０１４内は、好ましくは誘電体素材を詰めるのが望ましい。誘電体素材を詰めることで、導波管内の多重反射を抑制することができるし、導波管の断面サイズ（管径）を小さくすることもできる。たとえば、導波管１０１２，１０１４が円形導波管であるとした場合、詰め込む誘電体の比誘電率をεとすると、その導波管径は中空の場合に対して約１／√ε倍に小型化できる。また、送（受）信ポートの不整合による反射成分が導波管内で多重反射して、送（受）信ポートに悪影響を与えることがある。ここで、導波管内が空気の場合、通過損失が殆どないので、多重反射しても電力レベルが減衰せず悪影響が大きい。これに対して、損失のある誘電体を詰め込むと、反射波の電力レベルが減衰していくので悪影響が抑えられる。

導波管１０１２，１０１４は誘電体素材を詰める場合であっても、好ましくはその周縁部材を金属材料にすることが望ましい。要するに、電磁波の信号を伝送する信号伝送路は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、電磁波を伝送路中に閉じ込めつつ電磁波を伝送させる構造を持つものがよい。なお、誘電体素材を詰め込んで誘電体挿入の導波管１０１２，１０１４を作る場合は、金属素材の筒状部材内に誘電体を詰め込むことも考えられるし、誘電体素材の外周を覆うように金属素材の薄膜を被覆する表面処理（金属メッキと称する）を施すことも考えられる。誘電体素材の外周に金属メッキを施す構造では、小型化に加えて、金属材の筐体内に誘電体を詰め込む場合よりも軽量化ができる。一方、金属材の筒状部材内を誘電体素材で詰める構造では、金属メッキの場合よりも強度を増すことができる。

固定部１００２は、たとえば台や壁や天井などに取り付け（固定）される。可動部１００４は、回転軸を中心に回動する部材であり、導波管１０１２，１０１４内に設けられた図示しない結合軸により固定部１００２に対して回転自在に結合されている。たとえば、図示しないが、筐体にはベアリングを介して結合軸と結合し、回転駆動部１０６０による駆動の元でエンドレス旋回（無限軌道旋回）が可能な構成にする。好ましくは、導波管１０１２，１０１４の中心は、可動部１００４の回転軸の中心と一致させる。因みに、図示した構成例では、導波管１０１４、基板１２０２、マイクロストリップ線路１０２４、終端部材１０９０が可動部１００４を構成する部材で、これらと図示しない一方の通信部を含む全体が、他方の通信部が搭載された固定部１００２に対して相対的に回転するようになっている。

固定部１００２と可動部１００４には回路部品を搭載する基板１１０２，１２０２が設けられており、基板１１０２，１２０２には伝送対象信号を無線（たとえばマイクロ波帯、ミリ波帯）で他方に伝送するための送信部や受信部を備えた通信装置（通信部・無線通信部）が搭載される。通信装置の回路構成については後述する。

基板１１０２，１２０２には、図示を割愛した送信部や受信部と電気的に接続された線路の一例であるマイクロストリップ線路１０２２，１０２４を含む伝送路結合部１１０８，１２０８が設けられる。たとえば、導波管１０１２，１０１４側の先端には導波管１０１２，１０１４に電磁波を供給するまたは受け取る伝送路結合部１１０８，１２０８が設けられる。

固定部１００２と可動部１００４は、導波管１０１２，１０１４の端部を終端部材１０９０（ショートブロック）で終端してもよい。終端部材１０９０を用いた場合は、それによる反射波も送受信に利用でき感度が向上するようになる。ただし、導波管１０１２，１０１４内の多重反射により不要な定在波が管内に発生することが問題となり得る。

また、導波管１０１２，１０１４の端部は、開放としたままとしてもよいし、開放としつつ近傍に伝送路結合部１１０８，１２０８や導波管１０１２，１０１４から放射される無線信号を吸収する吸収部材（電波吸収体１０９２）を配置するようにしてもよい。開放端に電波吸収体１０９２を用いた場合は、反射波を送受信に利用することはできないが、端部から漏れる電波を吸収することができるので、外部への漏れを防ぐことができるし、導波管１０１２，１０１４内の多重反射レベルを下げることができる。

伝送路結合部１１０８，１２０８にはアンテナ構造を備える。アンテナ構造は、導波管１０１２，１０１４内に構成される信号伝送路との結合部における構造をいい、マイクロ波帯やミリ波帯の電気信号を信号伝送路に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。たとえば、アンテナ構造には、アンテナ端子、マイクロストリップ線路、アンテナを含み構成される。伝送路結合部１１０８，１２０８の詳細については後述する。

ここで、本実施形態の無線通信部１０００は、導波管１０１２，１０１４内に円偏波を使用して無線伝送を行なう点に特徴がある。好ましくは、伝送周波数帯（搬送波の周波数帯）としてはミリ波帯を使用する。

たとえば、導波管１０１２，１０１４を円形導波管とする場合、基本モード（TE11モード）の遮断周波数Ｆｃ＝ｃ＊１．８１４／（２＊π＊ａ）［Ｈｚ］で与えられる。ここで、「ｃ」は光速であり２．９９７９２４５８＊１０＾８［ｍ／ｓ］、「ａ」は導波管の半径［ｍ］である。たとえば、ａ＝１．７５ｍｍのとき、Ｆｃ＝４９．４５８［ＧＨｚ］以上で使用可能となる。

これによって、固定部１００２に対して可動部１００４をエンドレス回転が可能になる。すなわち、導波管１０１２，１０１４内で円偏波を使用しているので、回転側で導波管を中心軸に対してエンドレス回転しても通信が可能となる。加えて、ミリ波帯を使用することで構造を小型化できる利点もある。

導波管１０１２，１０１４内に円偏波を使用するには、伝送路結合部１１０８，１２０８に円偏波プローブを使用する手法と、伝送路結合部１１０８，１２０８に直線偏波プローブを使用しつつ導波管１０１２，１０１４内に直線偏波と円偏波の変換を行なう機能部（偏波変換部・円偏波発生器）を設ける手法を採り得、それらの組合せも考えられる。

たとえば、伝送路結合部１１０８，１２０８は、双方ともが電磁波を直線偏波で導波管１０１２，１０１４に供給または受け取る場合と、双方ともが電磁波を円偏波で導波管１０１２，１０１４に供給または受け取る場合と、一方は直線偏波で他方は円偏波で導波管１０１２，１０１４に供給または受け取る場合の３つの態様を採り得る。

直線偏波とする場合には伝送路結合部１１０８，１２０８には直線偏波発生器（直線偏波プローブ１０７０：図１６（３））を直線偏波アンテナとして使用し、円偏波とする場合には伝送路結合部１１０８，１２０８には円偏波発生器（円偏波プローブ１０８０：図１６（４））を円偏波アンテナとして使用する。また、直線偏波を適用する場合には、直線偏波と円偏波の変換を行なう偏波変換部１０３０（偏波変換装置：いわゆるポラライザ：Polarizers）を導波管１０１２，１０１４に設ける。図１（１）では、偏波変換部１０３０として後述の第１例の偏波変換部１０３０Ａを導波管１０１２側に使用する場合で示している。図示しないが、導波管１０１２，１０１４の分割位置を変更して導波管１０１４側に偏波変換部１０３０を配置する、両導波管１０１２，１０１４に偏波変換部１０３０を設けるなど、偏波変換部１０３０の配置に関しては様々な変形が可能である。

［組合せ例］
図１Ａは、以上の各要素の組合せを纏めて表にしたもので、これより、本実施形態の無線通信部１０００として適用し得る組合せと適用し得ない組合せが理解される。図中の「端部」の項において、「ショート」は終端部材１０９０を用いる場合であり、「オープン」は端部を開放とする場合である。なお、前述のように「オープン」時には電波吸収体１０９２を端部の近傍に配置するのが望ましい。「ショート（オープン）」はショートまたはオープンの場合を意味し、「オープン（ショート）」はオープンまたはショートを意味し、一方がショートのときは他方はオープンで、一方がオープンのときは他方はショートで組み合わされる。

図中の「プローブ」の項において、「円」は円偏波プローブ１０８０を用いる場合であり、「直線」は直線偏波プローブ１０７０を用いる場合である。「直線（円）」は直線偏波プローブ１０７０または円偏波プローブ１０８０を用いる場合を意味し、「円（直線）」は円偏波プローブ１０８０または直線偏波プローブ１０７０を用いる場合を意味し、一方が直線偏波プローブ１０７０を用いるときは他方は円偏波プローブ１０８０を用い、一方が円偏波プローブ１０８０を用いるときは他方は直線偏波プローブ１０７０を用いて組み合わされる。

また、「評価」の項では、「Ａ」〜「Ｅ」の順でランク付けをしており、「Ａ」が最適な組合せで、Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅとなるほどに好ましくない問題点が顕在化する。

たとえば、双方に円偏波プローブ１０８０を使用し、かつ双方の端部に終端部材１０９０を配置する構成例１は、導波管１０１２，１０１４には偏波変換部１０３０が不要であり構造がシンプルであるので、最も好ましい態様と考えられ「Ａ」にしている。この場合、終端部材１０９０で反射した電磁波の逃げ道が無いが、円偏波で伝搬することから、導波管１０１２，１０１４内で多重反射があっても不要な定在波が現われる可能性が低い。ただし、双方に使用される円偏波プローブ１０８０は直線偏波プローブ１０７０に比べると、プローブ設計が困難という難点はある。

一方が直線偏波プローブ１０７０を使用し、他方が円偏波プローブ１０８０を使用し、双方の端部に終端部材１０９０を配置する構成例４は、導波管１０１２，１０１４の何れか一方には偏波変換部１０３０が必要で、構成例１よりも構造が複雑になるので「Ｂ」にしている。この場合、円偏波の軸比が低下しても他方は直線偏波であるから構成例１に比べて軸比特性で有利であるし、片方は円偏波プローブ１０８０よりもプローブ設計が容易な直線偏波プローブ１０７０を使用できる利点もある。また、終端部材１０９０で反射した電磁波の逃げ道が無いが、偏波変換部１０３０を介在することから、導波管１０１２，１０１４内で多重反射があっても不要な定在波が現われる可能性が低い。

双方ともが「直線」で導波管１０１２，１０１４内に偏波変換部１０３０がない構成例１０〜１２は、本実施形態の無線通信部１０００としては適さない組合せであるので「Ｅ」にしている。固定部１００２側から可動部１００４側に対して直線偏波の状態のままで電磁波が入射するか、可動部１００４側から直線偏波で電磁波が出射され固定部１００２側に入射する場合となり、円偏波を使用しないとエンドレス回転は不可能という状況に陥るからである。

また、双方ともが「直線」で導波管１０１２内には偏波変換部１０３０があるが導波管１０１４内には偏波変換部１０３０がなく、双方の端部に終端部材１０９０を設ける構成例７は、好ましい組合せと言えないので「Ｅ」にしている。終端部材１０９０で反射した電磁波の逃げ道が無く、導波管１０１２，１０１４内の多重反射による不要な定在波が顕著に現われ得るからである。

これに対して、双方ともが「直線」であるが、両導波管１０１２，１０１４内に偏波変換部１０３０がある構成例１３〜１５の内で、双方の端部に終端部材１０９０を配置する構成例１３は、構成例４と同様に、構成例１よりも構造が複雑になるので「Ｂ」にしている。この場合、円偏波の軸比が低下しても他方は直線偏波であるから構成例１に比べて軸比特性で有利であるが、導波管の全長が長くなる不利益がある。その一方で、双方ともに、円偏波プローブ１０８０よりもプローブ設計が容易な直線偏波プローブ１０７０を使用できる利点がある。また、終端部材１０９０で反射した電磁波の逃げ道が無いが、偏波変換部１０３０を介在することから、導波管１０１２，１０１４内で多重反射があっても不要な定在波が現われる可能性が低い。なお、何れか一方または双方の端部を開放端とする場合は、双方の端部に終端部材１０９０を配置する構成例１３よりも劣り、構成例２，３と比べると導波管の全長が長くなる不利益があるので「Ｄ」としている。

＜送受信アンテナ＞
図２は本実施形態の無線通信部１０００に使用される送受信アンテナを説明する図である。ここで、図２（１）は直線偏波プローブ１０７０の構成例を示し、図２（２）は円偏波プローブ１０８０の構成例を示す。

直線偏波プローブ１０７０は、筒状（好ましくは円筒状）の導波管１０１２，１０１４の基端側部分に、導波管１０１２，１０１４に対して垂直に差し込まれた直線状の棒状部材１０７２を送受信アンテナとして備えたものである。その構造から明らかなように、後述の円偏波プローブ１０８０に比べると、極めてシンプルなものである。ここでは図示しないが、後述の円偏波プローブ１０８０のように、導波管１０１２，１０１４の端部は、終端部材１０９０を設ける、開放端にする、または開放端にしつつ近傍に電波吸収体１０９２を配置する。

導波管１０１２，１０１４に対して直線状の棒状部材１０７２を垂直に差し込まれた状態とするに当たっては、たとえば、誘電体素材（絶縁材料）で形成された平板状の基板１１０２，１２０２の一主面部上に、いわゆるエッチングなどの手段により、銅やその他の導体よる棒状部材１０７２をなす箔膜状の導体パターンを直線状に被着成膜することで形成される。つまり、直線偏波プローブ１０７０は、導体パターンで形成された棒状部材１０７２が基板１１０２，１２０２の一平面上に形成されているため、薄型化が可能であり構成が簡素化されている。

このような構造の直線偏波プローブ１０７０（直線偏波発生器）は、直線偏波送信アンテナとして使用することができる。すなわち、授受端１０７６より直線偏波状態の発信信号が供給されることにより、棒状部材１０７２を介して、基板１１０２，１２０２の主面部に垂直な方向に、つまり導波管１０１２，１０１４の前端側方向に直線偏波を放射する。また、直線偏波プローブ１０７０は直線偏波受信アンテナとしても使用することができる。すなわち、直線偏波プローブ１０７０を直線偏波受信アンテナとして使用する場合は、直線偏波プローブ１０７０は、導波管１０１２，１０１４の前端側より基板１１０２，１２０２の主面に対し垂直方向に入射する直線偏波を棒状部材１０７２により受信し、授受端１０７６より直線偏波状態の受信信号として出力する。

一方、円偏波プローブ１０８０は、筒状（好ましくは円筒状）の導波管１０１２，１０１４の基端側部分に、導波管１０１２，１０１４に対して垂直に差し込まれた複数の直線部材の組合せでなるクランク状部材１０８２を送受信アンテナとして備えたものである。たとえば、クランク状部材１０８２は第１〜第６の直線部材１０８２_1〜１０８２_6の組合せで構成されるものとする。このような構造の円偏波プローブ１０８０は、たとえば、特開平０５−２８３９０２号公報に開示されている。

導波管１０１２，１０１４に対してクランク状部材１０８２を垂直に差し込まれた状態とするに当たっては、たとえば、誘電体素材（絶縁材料）で形成された平板状の基板１１０２，１２０２の一主面部上にクランク状部材１０８２をなすクランク状の導体パターンを形成することで実現することにする。

クランク状をなす各直線部材１０８２_1〜１０８２_6（の導体パターン）の寸法は、波長λに応じて、次のように設定する。先ず、第１直線部材１０８２_1は、基端側が波長λの電磁信号の授受端１０８６（受信端または送信端）となされた長さが略３／８λのものとする。授受端は、基板１１０２，１２０２上に形成されるマイクロストリップ線路１０２２，１０２４に延設されて接続される。

第２直線部材１０８２_2は、第１直線部材１０８２_1の先端部より第１直線部材１０８２_1に連続され第１直線部材１０８２_1に対して垂直な一側方向に延在され長さが略１／８λのものとする。第３直線部材１０８２_3は、第２直線部材１０８２_2の先端部より第２直線部材１０８２_2に連続され第１直線部材１０８２_1に平行に第１直線部材１０８２_1の先端側方向に延在され長さが略１／４λのものとする。第４直線部材１０８２_4は、第３直線部材１０８２_3の先端部より第３直線部材１０８２_3に連続され第３直線部材１０８２_3に対して垂直な他側方向に延在され長さが略１／４λのものとする。第５直線部材１０８２_5は、第４直線部材１０８２_4の先端部より第４直線部材１０８２_4に連続され第１直線部材１０８２_1に平行に第１直線部材１０８２_1の先端側方向に延在され長さが略１／４λのものとする。第６直線部材１０８２_6は、第５直線部材１０８２_5の先端部より第５直線部材１０８２_5に連続され第５直線部材１０８２_5に対して垂直な一側方向に延在され長さが略１／８λのものとする。

すなわちクランク状部材１０８２は、第４直線部材１０８２_4を中心として、第２直線部材１０８２_2と第６直線部材１０８２_6が、また、第３直線部材１０８２_3と第５直線部材１０８２_5が、それぞれ互いに回転対称な位置および形状を有して形成されている。

このように、円偏波プローブ１０８０は、基板１１０２，１２０２上に、いわゆるエッチングなどの手段で、第１〜第６直線部材１０８２_1〜１０８２_6を順次連設して略クランク形状をなすように、銅やその他の導体よる箔膜状の導体パターンにより被着成膜することで形成される。

クランク状部材１０８２をなす導体パターン（第１〜第６直線部材１０８２_1〜１０８２_6）の幅は、信号の伝送ロスを勘案して、波長λに応じて予め決められた幅に設定される。また、この例においては、一側方向を基板１１０２，１２０２に向かって右側方向とし、他側方向を基板１１０２，１２０２に向かって左側方向としている。

このような構造のクランク状部材１０８２を具備する円偏波プローブ１０８０は、導波管１０１２，１０１４内に配設されて使用される。すなわち、基板１１０２，１２０２は、導体パターンが形成された部分を基板１１０２，１２０２内に位置させて配設される。基板１１０２，１２０２は、前端側が開放され後端側が閉塞された筒状（好ましくは円筒状）の導波管１０１２，１０１４内にクランク状部材１０８２をなす導体パターン（第１〜第６直線部材１０８２_1〜１０８２_6）を位置させた状態で、主面部を導波管１０１２，１０１４の軸心に垂直として、この導波管１０１２，１０１４内に配設される。基板１１０２，１２０２は、一部を導波管１０１２，１０１４の外方側に導出される。基板１１０２，１２０２の導波管１０１２，１０１４の外方側に導出された部分には、マイクロストリップ線路１０２２，１０２４が形成されている。導波管１０１２，１０１４の図２（２−１）中に矢指Ｄで示す内径は、少なくとも、クランク状部材１０８２（導体パターン：第１〜第６直線部材１０８２_1〜１０８２_6）を第４直線部材１０８２_4を中心として覆い得る程度の径とされる。

基板１１０２，１２０２は、第１〜第６直線部材１０８２_1〜１０８２_6が被着形成された一主面部を、導波管１０１２，１０１４の前端側に向けている。基板１１０２，１２０２を挟んだ導波管１０１２，１０１４の後端側にはたとえば終端部材１０９０が配置される。基板１１０２，１２０２は、図２（２−２）中の矢指Ｈで示す導波管１０１２，１０１４の後端部までの距離が１／４λ程度となる位置に支持される。つまり、終端部材１０９０の奥行き長が略１／４λに設定される。もちろん、図２（２−３）に示すように、導波管１０１２，１０１４の後端部側を開放端としてもよいし、図２（２−４）に示すように、開放端としつつ電波吸収体１０９２を開放端近傍に配置してもよい。

このような構造の円偏波プローブ１０８０（円偏波発生器）は、円偏波送信アンテナとして使用することができる。すなわち、授受端１０８６より直線偏波状態の発信信号が供給されることにより、クランク状部材１０８２を介して、基板１１０２，１２０２の主面部に垂直な方向に、つまり導波管１０１２，１０１４の前端側方向に円偏波を放射する。また、円偏波プローブ１０８０は円偏波受信アンテナとしても使用することができる。すなわち、円偏波プローブ１０８０を円偏波受信アンテナとして使用する場合には、円偏波プローブ１０８０は、導波管１０１２，１０１４の前端側より基板１１０２，１２０２の主面に対し垂直方向に入射する円偏波をクランク状部材１０８２により受信し、授受端１０８６より直線偏波状態の受信信号として出力する。

因みに、円偏波は、進行方向をＺ軸としたときのＸ軸方向の電界の振幅とＹ軸方向の電界の振幅とが互いに１／４λ（９０°）の位相ずれを生じているものである。円偏波には、Ｘ軸方向の電界の振幅のＹ軸方向の電界の振幅に対する位相が進んでいるか遅れているかによって右旋偏波と左旋偏波とがあるが、図２（２−１）に示した円偏波プローブ１０８０_1では、クランク状部材１０８２は、右旋偏波を送受信するための特性を有している。図２（２−５）に示す円偏波プローブ１０８０_2のように、クランク状部材１０８２を、図２（２−１）の円偏波プローブ１０８０_1に対する鏡像となる形状にすると、クランク状部材１０８２は、左旋偏波を送受信するための特性を有する。すなわち、左旋偏波を送受信するためには、一側方向を基板１１０２，１２０２に向かって左側方向となし、他側方向を基板１１０２，１２０２に向かって右側方向となして形成するとよい。

よって、このような構造の円偏波プローブ１０８０は、右旋偏波と左旋偏波の何れについても、第１直線部材１０８２_1の基端側である授受端１０８６より波長λの電磁信号が供給されると、クランク状部材１０８２（第１〜第６直線部材１０８２_1）は、基板１１０２，１２０２に対する垂直方向に円偏波を放射する。また、円偏波プローブ１０８０は、基板１１０２，１２０２に対する垂直方向より円偏波が入射されると、クランク状部材１０８２（第１〜第６直線部材１０８２_1）がこの円偏波を受信し、授受端１０８６より直線偏波状態の受信信号が出力される。円偏波プローブ１０８０は、導体パターンで形成されたクランク状部材１０８２（第１〜第６直線部材１０８２_1）は、互いに一平面上に形成されているため、薄型化が可能であり構成が簡素化されている。特性図については図示を割愛するが、円偏波プローブ１０８０は、良好な受信特性、すなわち、低伝送ロス、良好な軸比（交差偏波識別度）特性を有している。基板１１０２，１２０２上に配設された各導体パターンが円偏波を良好な受信特性にて受信することで、授受端１０８６を介して受信信号を後段の回路に送ることができる。

因みに、右旋偏波と左旋偏波は、送信側と受信側で対にして使用する。つまり、送信側に右旋偏波を送信する円偏波プローブ１０８０_1を使用する場合は、受信側に右旋偏波を受信する円偏波プローブ１０８０_1を使用し、送信側に左旋偏波を送信する円偏波プローブ１０８０_2を使用する場合は、受信側に左旋偏波を受信する円偏波プローブ１０８０_2を使用する。

また、一方（たとえば固定部１００２）に右旋偏波を送信する円偏波プローブ１０８０_1および左旋偏波を送信する円偏波プローブ１０８０_2を設け、他方（たとえば可動部１００４）に右旋偏波を送信する円偏波プローブ１０８０_1および左旋偏波を送信する円偏波プローブ１０８０_2を設けることも考えられる。この場合、右旋偏波を送信（または受信）するとともに左旋偏波を送信（または受信）する２偏波共用が可能となる。直交偏波（右旋円偏波、左旋円偏波）を利用することで、周波数分割多重やその他の多重手法を適用しなくても同じ搬送周波数を使用しながら２倍の情報を伝送することができる。

＜偏波変換部＞
図３〜図３Ａは、本実施形態の無線通信部１０００に使用される偏波変換部１０３０を説明する図である。

図３に示す第１例の偏波変換部１０３０Ａは、導波管１０１２，１０１４に構成された単一溝形円形導波管の一例である円偏波発生器であり、たとえば、参考文献１に記載の仕組みを利用したものである。

参考文献１：Naofumi Yoneda、et.al，“Mono-Grooved Circular Waveguide Polarizers”，2002 IEEE MTT-S Digest，ＷＥ２Ｃ−４，pp821〜824

第１例の偏波変換部１０３０Ａは、筒状（好ましくは円筒状）の導波管１０１２，１０１４の外側面に直方体状の側溝１０３２（Coupling Groove ）が設けられることで構成される。以下では、側溝１０３２の中心（図３中の破線）を通る平面に対して、４５度傾いた直線偏波をなす円形導波管の基本モード（ＴＥ１１モード）の電波が、導波管１０１２，１０１４の入力端から入力される場合について説明する。

側溝１０３２の影響により、入射電波には、側溝１０３２の中心（破線）を通る平面に対して水平な偏波成分と垂直な偏波成分との間で位相差が生じる。このとき、導波管１０１２，１０１４の断面寸法（たとえば円形導波管の場合は径φ）に対して側溝１０３２の寸法（幅Ｗ、深さＤ、長さＬ）が参考文献１に記載のように適切に設計されていれば、導波管１０１２，１０１４の入力端とは反対側の出力端から出力される基本モードの電波は、ある一定の（所望の）周波数帯において円偏波となる。このことは、側溝１０３２の中心（破線）を通る平面に対して、水平な偏波を有する基本モードが通過した場合でも、垂直な偏波を有する基本モードが通過した場合でも、反射が殆どなく、かつ、互いの通過位相の相対差が「略９０度」となっていることを意味する。

図３Ａ（１）および図３Ａ（２）に示す第２例の偏波変換部１０３０Ｂは、筒状（好ましくは円筒状）の導波管１０１２，１０１４内の内側面に階段状で板状の金属突起物１０３４（金属片）が設けられることで構成される。金属突起物１０３４は、導波管１０１２，１０１４の内径の半分未満の幅を有する平板であって、導波管１０１２，１０１４の長手方向の断面形状が階段状を呈し、その長手方向を導波管１０１２，１０１４の軸方向とし、導波管１０１２，１０１４の内壁に配設されている。

金属突起物１０３４は、図３Ａ（１）に示すように導波管１０１２，１０１４の片側に１個配置してもよいし、図３Ａ（２）に示すように導波管１０１２，１０１４の対角に２個配置してもよい。

第２例の偏波変換部１０３０Ｂを適用する場合、導波管１０１２，１０１４の基端側部分に、導波管１０１２，１０１４に対して垂直に差し込まれた直線状の棒状部材１０７２を具備する直線偏波プローブ１０７０が組み合わされて使用される。第２例の偏波変換部１０３０Ｂと直線偏波プローブ１０７０の組合せで円偏波送受信アンテナとして機能するようになる。

たとえば、第２例の偏波変換部１０３０Ｂと直線偏波プローブ１０７０の組合せで構成された円偏波送受信アンテナに対しては、導波管１０１２，１０１４の開放された先端側より、図３Ａ（１−１）および図３Ａ（２−１）中に矢指Ａで示すように円偏波が入射される。円偏波の内の金属突起物１０３４の主面に垂直な方向の電界振幅成分は、金属突起物１０３４に影響されずに導波管１０１２，１０１４内を通過して棒状部材１０７２に達する。一方、円偏波の内の金属突起物１０３４の主面に沿う方向の電界振幅成分は、金属突起物１０３４を通過することにより進行速度が遅くなって棒状部材１０７２に達する。円偏波の内の金属突起物１０３４を通過した電界振幅成分は棒状部材１０７２に達したとき１／４λに相当する遅延を生じているようにする。

こうすることで、円偏波は金属突起物１０３４の主面に垂直な方向の電界振幅成分と金属突起物１０３４の主面に沿う方向の電界振幅成分とが、互いに同時に棒状部材１０７２に達し、棒状部材１０７２を介して受信信号として出力される。また、第２例の偏波変換部１０３０Ｂと直線偏波プローブ１０７０の組合せで構成された円偏波送受信アンテナは、棒状部材１０７２より電波を発信すると、金属突起物１０３４の作用により、導波管１０１２，１０１４の先端側に円偏波を発信する円偏波発生器として使用できる。

ここで、金属突起物１０３４と棒状部材１０７２の配置関係は次のようにする。なお、電波方向は、紙面裏から表方向の場合で説明する。先ず、図３Ａ（１−３）および図３Ａ（２−３）に示すように、直線偏波プローブ１０７０の棒状部材１０７２に対して、導波管１０１２，１０１４の中心軸（水平方向をＸ−Ｘ’軸，垂直方向をＹ−Ｙ’軸とする）を中心に、時計回りに４５度、１３５度、２２５度、３１５度シフトした位置をそれぞれ１，２，３，４とする。

そして、金属突起物１０３４を、「１および３、１のみ、３のみ」の何れかで配置する（配置態様Ａと記す）。これらの位置は直線偏波プローブ１０７０（棒状部材１０７２）に対して同じ偏波を送受信する関係にある。または、金属突起物１０３４を、「２および４、２のみ、４のみ」の何れかで配置する（配置態様Ｂと記す）。これらの位置は直線偏波プローブ１０７０（棒状部材１０７２）に対して同じ偏波を送受信する関係にある。

配置態様Ａと配置態様Ｂは直交偏波関係にあり、直線偏波プローブ１０７０（棒状部材１０７２）を配置する位置との関係で、右旋偏波の送受信とされたり、左旋偏波の送受信とされたりする。たとえば、金属突起物１０３４が「１および３、１のみ、３のみ」の何れかで配置されているときに、直線偏波プローブ１０７０（棒状部材１０７２）がＸ−Ｘ’軸上にあるときは右旋偏波、Ｙ−Ｙ’軸上にあるときは左旋偏波となる。すなわち、図３Ａ（１−３ａ）および図３Ａ（２−３ａ）に示すように、棒状部材１０７２をＸ−Ｘ’軸上（Ｘ，Ｘ’の何れ側でもよい）に配置すると右旋偏波を送信（または受信）することができる。図３Ａ（１−３ｂ）および図３Ａ（２−３ｂ）に示すように、棒状部材１０７２をＹ−Ｙ’軸上（Ｙ，Ｙ’の何れ側でもよい）に配置すると左旋偏波を送信（または受信）することができる。

因みに、右旋偏波と左旋偏波は、送信側と受信側で対にして使用する。つまり、一方（たとえば固定部１００２）に図３Ａ（１−３ａ）や図３Ａ（２−３ａ）の形態を使用する場合は他方（たとえば固定部１００２）には右旋偏波を受信（送信）する円偏波プローブ１０８０_1を使用し、一方（たとえば固定部１００２）に図３Ａ（１−３ｂ）や図３Ａ（２−３ｂ）の形態を使用する場合は、他方（たとえば固定部１００２）には左旋偏波を受信（送信）する円偏波プローブ１０８０_2を使用する。

また、図３Ａ（１−３ｃ）および図３Ａ（２−３ｃ）に示すように、棒状部材１０７２_1，１０７２_2を、一方（棒状部材１０７２_1）はＸ−Ｘ’軸上（Ｘ，Ｘ’の何れ側でもよい）に配置し、他方（棒状部材１０７２_2）はＹ−Ｙ’軸上（Ｙ，Ｙ’の何れ側でもよい）に配置すると、棒状部材１０７２_1で右旋偏波を送信（または受信）し棒状部材１０７２_2で左旋偏波を送信（または受信）する２偏波共用が可能となる。直交偏波（右旋円偏波、左旋円偏波）を利用することで、周波数分割多重やその他の多重手法を適用しなくても同じ搬送周波数を使用しながら２倍の情報を伝送することができる。

図３Ａ（３）に示す第３例の偏波変換部１０３０Ｃは、筒状（好ましくは円筒状）の導波管１０１２，１０１４内の内側面に楔状で板状の誘導体板１０３６が設けられることで構成される。誘導体板１０３６は、導波管１０１２，１０１４の内径に等しい幅を有する平板であって、長手方向を導波管１０１２，１０１４の軸方向とし、導波管１０１２，１０１４の軸上に配設されている。

第３例の偏波変換部１０３０Ｃを適用する場合、導波管１０１２，１０１４の基端側部分に、導波管１０１２，１０１４に対して垂直に差し込まれた直線状の棒状部材１０７２を具備する直線偏波プローブ１０７０が組み合わされて使用される。第３例の偏波変換部１０３０Ｃと直線偏波プローブ１０７０の組合せで円偏波送受信アンテナとして機能するようになる。

たとえば、第３例の偏波変換部１０３０Ｃと直線偏波プローブ１０７０の組合せで構成された円偏波送受信アンテナに対しては、導波管１０１２，１０１４の開放された先端側より、図３Ａ（３−１）中に矢印Ｂで示すように円偏波が入射される。円偏波の内の誘導体板１０３６の主面に垂直な方向の電界振幅成分は、誘導体板１０３６に影響されずに導波管１０１２，１０１４内を通過して棒状部材１０７２に達する。一方、円偏波の内の誘導体板１０３６の主面に沿う方向の電界振幅成分は、誘導体板１０３６内を通過することにより、進行速度が遅くなって棒状部材１０７２に達する。円偏波の内の誘導体板１０３６内を通過した電界振幅成分は、棒状部材１０７２に達したとき、１／４λに相当する遅延を生じているようにする。

こうすることで、円偏波は、誘導体板１０３６の主面に垂直な方向の電界振幅成分と、誘導体板１０３６の主面に沿う方向の電界振幅成分とが、互いに同時に棒状部材１０７２に達し、棒状部材１０７２を介して受信信号として出力される。また、第３例の偏波変換部１０３０Ｃと直線偏波プローブ１０７０の組合せで構成された円偏波送受信アンテナは、棒状部材１０７２より電波を発信すると、誘導体板１０３６の作用により、導波管１０１２，１０１４の先端側に円偏波を発信する円偏波発生器として使用することができる。

ここで、誘導体板１０３６と棒状部材１０７２の配置関係は次のようにする。なお、電波方向は、紙面裏から表方向の場合で説明する。先ず、図３Ａ（３−３）に示すように、直線偏波プローブ１０７０の棒状部材１０７２に対して、導波管１０１２，１０１４の中心軸（水平方向をＸ−Ｘ’軸，垂直方向をＹ−Ｙ’軸とする）を中心に、時計回りに４５度、１３５度、２２５度、３１５度シフトした位置をそれぞれ１，２，３，４とする。

そして、誘導体板１０３６を、「１および３の方向」（配置態様Ａと記す）と「２および４の方向」（配置態様Ｂと記す）の何れかに配置する。配置態様Ａと配置態様Ｂは直交偏波関係にあり、直線偏波プローブ１０７０（棒状部材１０７２）を配置する位置との関係で、右旋偏波の送受信とされたり、左旋偏波の送受信とされたりする。たとえば、誘導体板１０３６が「１および３、１のみ、３のみ」の何れかで配置されているときに、直線偏波プローブ１０７０（棒状部材１０７２）がＸ−Ｘ’軸上にあるときは右旋偏波、Ｙ−Ｙ’軸上にあるときは左旋偏波となる。すなわち、図３Ａ（３−３ａ）に示すように、棒状部材１０７２をＸ−Ｘ’軸上（Ｘ，Ｘ’の何れ側でもよい）に配置すると右旋偏波を送信（または受信）することができる。図３Ａ（３−３ｂ）に示すように、棒状部材１０７２をＹ−Ｙ’軸上（Ｙ，Ｙ’の何れ側でもよい）に配置すると左旋偏波を送信（または受信）することができる。

因みに、右旋偏波と左旋偏波は、送信側と受信側で対にして使用する。つまり、一方（たとえば固定部１００２）に図３Ａ（３−３ａ）の形態を使用する場合は他方（たとえば固定部１００２）には右旋偏波を受信（送信）する円偏波プローブ１０８０_1を使用し、一方（たとえば固定部１００２）に図３Ａ（３−３ｂ）の形態を使用する場合は、他方（たとえば固定部１００２）には左旋偏波を受信（送信）する円偏波プローブ１０８０_2を使用する。

また、図３Ａ（３−３ｃ）に示すように、棒状部材１０７２_1，１０７２_2を、一方（棒状部材１０７２_1）はＸ−Ｘ’軸上（Ｘ，Ｘ’の何れ側でもよい）に配置し、他方（棒状部材１０７２_2）はＹ−Ｙ’軸上（Ｙ，Ｙ’の何れ側でもよい）に配置すると、棒状部材１０７２_1で右旋偏波を送信（または受信）し棒状部材１０７２_2で左旋偏波を送信（または受信）する２偏波共用が可能となる。直交偏波（右旋円偏波、左旋円偏波）を利用することで２倍の情報を伝送することができる。

＜構造：第１実施形態＞
図４は、第１実施形態の無線通信部１０００Ａや回転構造体１００１Ａを説明する図である。第１実施形態の無線通信部１０００Ａ（回転構造体１００１Ａ）は、図１Ａに示した組合せ態様の構成例１を適用したものである。

固定部１００２側の導波管１０１２の方が可動部１００４側の導波管１０１４よりも管長が長く設定されている。導波管１０１４、基板１２０２、マイクロストリップ線路１０２４、終端部材１０９０が可動部１００４を構成する部材で、これらと図示しない一方の通信部を含む全体が、他方の通信部が搭載された固定部１００２に対して相対的に回転するようになっている。

先ず、無線通信部１０００Ａ（回転構造体１００１Ａ）は、固定部１００２と可動部１００４の双方の伝送路結合部１１０８，１２０８には円偏波プローブ１０８０を使用し、導波管１０１２，１０１４には偏波変換部１０３０を適用しない。導波管１０１２，１０１４には偏波変換部１０３０が不要であり構造がシンプルである。円偏波プローブ１０８０から放射される電波を効率良く進行方向に伝送させるために、導波管１０１２，１０１４の固定部１００２側と可動部１００４側の端部に、高さＨが約λ／４（λ：波長）となる終端部材１０９０を設置している。

たとえば、ミリ波帯の一例である６０ＧＨｚ帯で実施する場合、導波管１０１２，１０１４を円形導波管とする場合、その半径ａはたとえば１．７５ｍｍにする。ａ＝１．７５ｍｍのとき基本モード（TE11モード）のＦｃ＝４９．４５８［ＧＨｚ］であり、６０ＧＨｚ帯での使用が可能である。

送信側のマイクロストリップ線路１０２２，１０２４から出力された信号は、円偏波プローブ１０８０を介して円偏波に変換され、導波管１０１２，１０１４内に伝送される。受信側の円偏波プローブ１０８０は、クランク状部材１０８２で円偏波信号を受信して、授受端１０８６より直線偏波状態の受信信号を受信側のマイクロストリップ線路１０２２，１０２４に送る。これにより、図示を割愛した高周波回路に受信信号を受け渡すことができる。

＜構造：第２実施形態＞
図４Ａは、第２実施形態の無線通信部１０００Ｂや回転構造体１００１Ｂを説明する図である。第２実施形態の無線通信部１０００Ｂ（回転構造体１００１Ｂ）は、図１Ａに示した組合せ態様の構成例４を適用したもので、一方が直線偏波プローブ１０７０を使用し、他方が円偏波プローブ１０８０を使用し、かつ双方の端部に終端部材１０９０を配置し、さらに、導波管１０１２，１０１４には偏波変換部１０３０を適用する。

図４Ａ（２）に示す第１例では、無線通信部１０００Ｂ（回転構造体１００１Ｂ）は、固定部１００２側の伝送路結合部１１０８に直線偏波プローブ１０７０を使用し、可動部１００４側の伝送路結合部１２０８に円偏波プローブ１０８０を使用している。図４Ａ（３）に示す第２例では、無線通信部１０００Ｂ（回転構造体１００１Ｂ）は、可動部１００４側の伝送路結合部１２０８に直線偏波プローブ１０７０を使用し、固定部１００２側の伝送路結合部１１０８に円偏波プローブ１０８０を使用している。

固定部１００２側の導波管１０１２の方が可動部１００４側の導波管１０１４よりも管長が長く設定されている。導波管１０１４、基板１２０２、マイクロストリップ線路１０２４、終端部材１０９０が可動部１００４を構成する部材で、これらと図示しない一方の通信部を含む全体が、他方の通信部が搭載された固定部１００２に対して相対的に回転するようになっている。

また、図４Ａ（１）に示すように、無線通信部１０００Ｂ（回転構造体１００１Ｂ）は、偏波変換部１０３０としては、導波管１０１２，１０１４の一方のみに（図の例では導波管１０１２側に）、単一溝形円形導波管の一例である第１例の偏波変換部１０３０Ａを１つ使用している。前述のように、導波管１０１２，１０１４の一方に偏波変換部１０３０（ここでは偏波変換部１０３０Ａ）を使用するので、第１実施形態の無線通信部１０００Ａ（回転構造体１００１Ａ）よりも構造が複雑になる。その一方で、片方（第１例では固定部１００２、第２例では可動部１００４）には構造が簡易な直線偏波プローブ１０７０を使用できる利点がある。

第１実施形態の無線通信部１０００Ａと同様に、直線偏波プローブ１０７０や円偏波プローブ１０８０から放射される電波を効率良く進行方向に伝送させるために、導波管１０１２，１０１４の固定部１００２側と可動部１００４側の端部に、高さＨが約λ／４（λ：波長）となる終端部材１０９０を設置している。

ここでもたとえば、ミリ波帯の一例である６０ＧＨｚ帯で実施する場合、導波管１０１２，１０１４を円形導波管とする場合、その半径ａはたとえば１．７５ｍｍにする。ａ＝１．７５ｍｍのときＦｃ＝４９．４５８［ＧＨｚ］であり、６０ＧＨｚ帯での使用が可能である。

先ず、固定部１００２側に直線偏波プローブ１０７０が使用され、可動部１００４側に円偏波プローブ１０８０が使用される図１Ａ（２）に示す第１例の場合について説明する。固定部１００２を送信側とし可動部１００４を受信側とする場合、送信側である固定部１００２のマイクロストリップ線路１０２２から出力された信号は、直線偏波プローブ１０７０を介して直線偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。導波管１０１２，１０１４内の直線偏波のミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波は、偏波変換部１０３０Ａにより円偏波に変換され可動部１００４側へ伝送される。受信側である可動部１００４の円偏波プローブ１０８０は、円偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波をクランク状部材１０８２で受信して、授受端１０８６より直線偏波状態の受信信号をマイクロストリップ線路１０２４に送る。これにより、図示を割愛した高周波回路に受信信号を受け渡すことができる。

可動部１００４を送信側とし固定部１００２を受信側とする場合、送信側である可動部１００４のマイクロストリップ線路１０２４から出力された信号は、円偏波プローブ１０８０を介して円偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。導波管１０１２，１０１４内の円偏波のミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波は、偏波変換部１０３０Ａにより直線偏波に変換され固定部１００２側へ伝送される。受信側である固定部１００２の直線偏波プローブ１０７０は、直線偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を受信して、マイクロストリップ線路１０２２を介して図示を割愛した高周波回路に受け渡すことができる。

次に、可動部１００４側に直線偏波プローブ１０７０が使用され、固定部１００２側に円偏波プローブ１０８０が使用される図１Ａ（３）に示す第２例の場合について説明する。可動部１００４を送信側とし固定部１００２を受信側とする場合、送信側である可動部１００４のマイクロストリップ線路１０２４から出力された信号は、直線偏波プローブ１０７０を介して直線偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。導波管１０１２，１０１４内の直線偏波のミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波は、偏波変換部１０３０Ａにより円偏波に変換され固定部１００２側へ伝送される。受信側である固定部１００２の円偏波プローブ１０８０は、クランク状部材１０８２で円偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を受信して、授受端１０８６より直線偏波状態の受信信号をマイクロストリップ線路１０２２に送る。これにより、図示を割愛した高周波回路に受信信号を受け渡すことができる。

固定部１００２を送信側とし可動部１００４を受信側とする場合、送信側である固定部１００２のマイクロストリップ線路１０２２から出力された信号は、円偏波プローブ１０８０を介して円偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。導波管１０１２，１０１４内の円偏波のミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波は、偏波変換部１０３０Ａにより直線偏波に変換され可動部１００４側へ伝送される。受信側である可動部１００４の直線偏波プローブ１０７０は、直線偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を受信して、マイクロストリップ線路１０２４を介して図示を割愛した高周波回路に受け渡すことができる。

＜構造：第３実施形態＞
図４Ｂは、第３実施形態の無線通信部１０００Ｃや回転構造体１００１Ｃを説明する図である。第３実施形態の無線通信部１０００Ｃ（回転構造体１００１Ｃ）は、図１Ａに示した組合せ態様の構成例１３〜１５を適用するもので、双方に直線偏波プローブ１０７０を使用し、かつ、導波管１０１２，１０１４の双方には偏波変換部１０３０を適用する。

固定部１００２側の導波管１０１２と可動部１００４側の導波管１０１４は、管長が概ね同じに設定されている。導波管１０１４、基板１２０２、マイクロストリップ線路１０２４、終端部材１０９０が可動部１００４を構成する部材で、これらと図示しない一方の通信部を含む全体が、他方の通信部が搭載された固定部１００２に対して相対的に回転するようになっている。

図は、構成例１３の場合を示しており、直線偏波プローブ１０７０から放射される電波を効率良く進行方向に伝送させるために、導波管１０１２，１０１４の固定部１００２側と可動部１００４側の端部に、高さＨが約λ／４（λ：波長）となる終端部材１０９０を設置している。

ここで、無線通信部１０００Ｃ（回転構造体１００１Ｃ）は、偏波変換部１０３０としては、導波管１０１２，１０１４のそれぞれについて偏波変換部１０３０を適用する点が第２実施形態と異なる。図４Ｂ（２）に透視図を示すように、各偏波変換部１０３０としては、導波管１０１２，１０１４それぞれに対して、金属突起物１０３４を利用した第２例の偏波変換部１０３０Ｂを各別に使用している。前述のように、導波管１０１２，１０１４のそれぞれには偏波変換部１０３０（ここでは偏波変換部１０３０Ｂ）を使用するので、第１実施形態の無線通信部１０００Ａよりも構造が複雑になるし、偏波変換部１０３０を導波管１０１２，１０１４のそれぞれに（つまり２つ）使用するので、第２実施形態の無線通信部１０００Ｂ（回転構造体１００１Ｂ）よりも構造が複雑になる。その一方で、固定部１００２と可動部１００４の双方には構造が簡易な直線偏波プローブ１０７０を使用できる利点がある。

このように、第３実施形態の無線通信部１０００Ｃ（回転構造体１００１Ｃ）は、直線偏波プローブ１０７０と偏波変換部１０３０（この例では偏波変換部１０３０Ｂ）をセットして、上下２セット設置した構造である。

たとえば、ミリ波帯の一例である６０ＧＨｚ帯で実施する場合、導波管１０１２，１０１４を円形導波管とする場合、その半径ａはたとえば１．７５ｍｍにする。ａ＝１．７５ｍｍのとき基本モード（TE11モード）のＦｃ＝４９．４５８［ＧＨｚ］であり、６０ＧＨｚ帯での使用が可能である。

先ず、固定部１００２を送信側とし、可動部１００４を受信側とする場合で説明する。この場合、送信側である固定部１００２のマイクロストリップ線路１０２２から出力された信号は、直線偏波プローブ１０７０_1を介して直線偏波にて導波管１０１２内に伝送される。導波管１０１２内の直線偏波のミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波は、偏波変換部１０３０Ｂ_1により円偏波に変換され導波管１０１４側へ伝送される。導波管１０１４側に配された偏波変換部１０３０Ｂ_2は、導波管１０１２側に配された偏波変換部１０３０Ｂ_1により円偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を直線偏波に変換して（戻して）可動部１００４側へ伝送する。受信側である可動部１００４の伝送路結合部１２０８の直線偏波プローブ１０７０_2は、直線偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を受信して、受信側のマイクロストリップ線路１０２４を介して図示を割愛した高周波回路に受け渡すことができる。

次に、可動部１００４を送信側とし、固定部１００２を受信側とする場合で説明する。この場合、送信側である可動部１００４のマイクロストリップ線路１０２４から出力された信号は、直線偏波プローブ１０７０_2を介して直線偏波にて導波管１０１４内に伝送される。導波管１０１４内の直線偏波のミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波は、偏波変換部１０３０Ｂ_2により円偏波に変換され導波管１０１２側へ伝送される。導波管１０１２側に配された偏波変換部１０３０Ｂ_1は、導波管１０１４側に配された偏波変換部１０３０Ｂ_2により円偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を直線偏波に変換して（戻して）固定部１００２側へ伝送する。受信側である固定部１００２の伝送路結合部１１０８の直線偏波プローブ１０７０_1は、直線偏波に変換されたミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）の電波を受信して、受信側のマイクロストリップ線路１０２２を介して図示を割愛した高周波回路に受け渡すことができる。

＜通信処理系統：基本＞
図５〜図５Ａは、前述の第１〜第３実施形態の無線通信部１０００を適用した回転構造体１００１に対する適用例の無線伝送システム１を説明する図である。ここで、図５は、無線伝送システム１（つまり無線通信部１０００）の信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。図５Ａは、無線伝送システム１における信号の多重化を説明する図である。なお、搬送周波数としてはミリ波帯を使用する場合で説明する。

［機能構成］
図５に示すように、無線伝送システム１は、第１の無線機器の一例である第１通信装置１００と第２の無線機器の一例である第２通信装置２００がミリ波信号伝送路９を介して結合されミリ波帯で信号伝送を行なうように構成されている。ミリ波信号伝送路９は、無線信号伝送路の一例である。伝送対象の信号を広帯域伝送に適したミリ波帯域に周波数変換して伝送するようにする。

前述の回転構造体１００１に対する第１〜第３実施形態の無線通信部１０００との関係では、たとえば、第１通信装置１００が固定部１００２に配置され、第２通信装置２００が可動部１００４に配置されるものと考えればよい。もちろん、その逆でもよい。また、ミリ波信号伝送路９は、導波管１０１２，１０１４内に構成されるものと考えればよい。

第１の通信部（第１のミリ波伝送装置）と第２の通信部（第２のミリ波伝送装置）で、無線伝送装置（システム）を構成する。そして、比較的近距離に配置された第１の通信部と第２の通信部の間では、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号をミリ波信号伝送路を介して伝送するようにする。本実施形態の「無線伝送」とは、伝送対象の信号を電気配線ではなくミリ波で伝送することを意味する。

「比較的近距離」とは、放送や一般的な無線通信で使用される通信装置間の距離に比べて距離が短いことを意味し、伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。たとえば、電子機器の筐体内での基板間通信や同一基板上でのチップ間通信や、一方の電子機器に他方の電子機器が装着された状態のように複数の電子機器が一体となった状態での機器間の通信が該当する。

ミリ波信号伝送路を挟んで設けられる各通信装置においては、送信部と受信部が対となって組み合わされて配置される。一方の通信装置と他方の通信装置との間の信号伝送は片方向（一方向）のものでもよいし双方向のものでもよい。たとえば、第１の通信部が送信側となり第２の通信部が受信側となる場合には、第１の通信部に送信部が配置され第２の通信部に受信部が配置される。第２の通信部が送信側となり第１の通信部が受信側となる場合には、第２の通信部に送信部が配置され第１の通信部に受信部が配置される。

送信部は、たとえば、伝送対象の信号を信号処理してミリ波の信号を生成する送信側の信号生成部（伝送対象の電気信号をミリ波の信号に変換する信号変換部）と、ミリ波の信号を伝送する伝送路（ミリ波信号伝送路）に送信側の信号生成部で生成されたミリ波の信号を結合させる送信側の信号結合部を備えるものとする。好ましくは、送信側の信号生成部は、伝送対象の信号を生成する機能部と一体であるのがよい。

たとえば、送信側の信号生成部は変調回路を有し、変調回路が伝送対象の信号を変調する。送信側の信号生成部は変調回路によって変調された後の信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。原理的には、伝送対象の信号をダイレクトにミリ波の信号に変換することも考えられる。送信側の信号結合部は、送信側の信号生成部によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路に供給する。

一方、受信部は、たとえば、ミリ波信号伝送路を介して伝送されてきたミリ波の信号を受信する受信側の信号結合部と、受信側の信号結合部により受信されたミリ波の信号（入力信号）を信号処理して通常の電気信号（伝送対象の信号）を生成する受信側の信号生成部（ミリ波の信号を伝送対象の電気信号に変換する信号変換部）を備えるものとする。好ましくは、受信側の信号生成部は、伝送対象の信号を受け取る機能部と一体であるのがよい。たとえば、受信側の信号生成部は復調回路を有し、ミリ波の信号を周波数変換して出力信号を生成し、その後、復調回路が出力信号を復調することで伝送対象の信号を生成する。原理的には、ミリ波の信号からダイレクトに伝送対象の信号に変換することも考えられる。

つまり、信号インタフェースをとるに当たり、伝送対象の信号に関して、ミリ波信号により接点レスやケーブルレスで伝送する（電気配線での伝送でない）ようにする。好ましくは、少なくとも信号伝送（特に高速伝送が要求される撮像信号や高速のマスタークロック信号）に関しては、ミリ波信号により伝送するようにする。要するに、従前は電気配線によって行なわれていた信号伝送を本実施形態ではミリ波信号により行なうものである。ミリ波帯で信号伝送を行なうことで、Ｇｂｐｓオーダーの高速信号伝送を実現することができるようになるし、ミリ波信号の及ぶ範囲を容易に制限でき、この性質に起因する効果も得られる。

ここで、各信号結合部は、第１の通信部と第２の通信部がミリ波信号伝送路を介してミリ波の信号が伝送可能となるようにするものであればよい。たとえばアンテナ構造（アンテナ結合部）を備えるものとしてもよいし、アンテナ構造を具備せずに結合をとるものであってもよい。

「ミリ波の信号を伝送するミリ波信号伝送路」は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つものがよい。その性質を積極的に利用することで、たとえば電気配線のようにミリ波信号伝送路の引回しを任意に確定することができる。

このような構造のものとしては、たとえば、ミリ波信号伝送可能な誘電体素材で構成されたもの（誘電体伝送路やミリ波誘電体内伝送路と称する）や、伝送路を構成し、かつ、ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が伝送路を囲むように設けられその遮蔽材の内部が中空の中空導波路がよい。誘電体素材や遮蔽材に柔軟性を持たせることでミリ波信号伝送路の引回しが可能となる。

因みに、空気（いわゆる自由空間）の場合、各信号結合部はアンテナ構造をとることになり、そのアンテナ構造によって近距離の空間中を信号伝送することになる。一方、誘電体素材で構成されたものとする場合は、アンテナ構造をとることもできるが、そのことは必須でない。

以下、本実施形態の無線伝送システム１（無線通信部１０００）の仕組みについて具体的に説明する。

第１通信装置１００にはミリ波帯通信可能な半導体チップ１０３が設けられ、第２通信装置２００にもミリ波帯通信可能な半導体チップ２０３が設けられている。

本実施形態では、ミリ波帯での通信の対象となる信号を、高速性や大容量性が求められる信号のみとし、その他の低速・小容量で十分なものや電源など直流と見なせる信号に関してはミリ波信号への変換対象としない。これらミリ波信号への変換対象としない信号（電源を含む）については、従前と同様の仕組みで基板間の信号の接続をとるようにする。エンドレス回転する回転構造体１００１への適用を考えた場合は、固定導体と回転導体（または回転ブラシ）で構成されたスリップリング機構を利用するのが好ましい。なお、ミリ波に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。

［第１通信装置］
第１通信装置１００は、基板１０２（前述の基板１１０２と対応する）上に、ミリ波帯通信可能な半導体チップ１０３と伝送路結合部１０８（前述の伝送路結合部１１０８と対応する）が搭載されている。半導体チップ１０３は、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。図示しないが、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７を一体化しない構成にしてもよい。別体にした場合には、その間の信号伝送に関しては、電気配線により信号を伝送することに起因する問題が懸念されるので、一体的に作り込んだ方が好ましい。

信号生成部１０７と伝送路結合部１０８はデータの双方向性を持つ構成にする。このため、信号生成部１０７には送信側の信号生成部と受信側の信号生成部を設ける。伝送路結合部１０８は、送信側と受信側に各別に設けてもよいが、ここでは送受信に兼用されるものとする。

なお、ここで示す「双方向通信」は、ミリ波の伝送チャネルであるミリ波信号伝送路９が１系統（一芯）の一芯双方向伝送となる。この実現には、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を適用する半二重方式と、周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex ：図５Ａ）などが適用される。

時分割多重の場合、送信と受信の分離を時分割で行なうので、第１通信装置１００から第２通信装置２００への信号伝送と第２通信装置２００から第１通信装置１００への信号伝送を同時に行なう「双方向通信の同時性（一芯同時双方向伝送）」は実現されず、一芯同時双方向伝送は、周波数分割多重で実現される。しかし、周波数分割多重は、図５Ａ（１）に示すように、送信と受信に異なった周波数を用いるので、ミリ波信号伝送路９の伝送帯域幅を広くする必要がある。

半導体チップ１０３を直接に基板１０２上に搭載するのではなく、インターポーザ基板上に半導体チップ１０３を搭載し、半導体チップ１０３を樹脂（たとえばエポキシ樹脂など）でモールドした半導体パッケージを基板１０２上に搭載するようにしてもよい。すなわち、インターポーザ基板はチップ実装用の基板をなし、インターポーザ基板上に半導体チップ１０３が設けられる。インターポーザ基板には、一定範囲（２〜１０程度）の比誘電率を有したたとえば熱強化樹脂と銅箔を組み合わせたシート部材を使用すればよい。

半導体チップ１０３は伝送路結合部１０８と接続される。伝送路結合部１０８は、たとえば、アンテナ結合部やアンテナ端子やマイクロストリップ線路やアンテナなどを具備するアンテナ構造が適用される。なお、アンテナをチップに直接に形成する技術を適用することで、伝送路結合部１０８も半導体チップ１０３に組み込むようにすることもできる。

ＬＳＩ機能部１０４は、第１通信装置１００の主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路や相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。

信号生成部１０７（電気信号変換部）は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号伝送制御を行なう。

具体的には、信号生成部１０７は、送信側信号生成部１１０および受信側信号生成部１２０を有する。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信部が構成され、受信側信号生成部１２０と伝送路結合部１０８で受信部が構成される。

送信側信号生成部１１０は、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するために、多重化処理部１１３、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を有する。なお、変調部１１５と周波数変換部１１６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。

受信側信号生成部１２０は、伝送路結合部１０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号を生成するために、増幅部１２４、周波数変換部１２５、復調部１２６、シリアルパラレル変換部１２７、単一化処理部１２８を有する。周波数変換部１２５と復調部１２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。

パラレルシリアル変換部１１４とシリアルパラレル変換部１２７は、本実施形態を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられ、シリアルインタフェース仕様のものである場合は不要である。

多重化処理部１１３は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎとする）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。場合、高速性や大容量性が求められる複数種の信号をミリ波での伝送の対象として、１系統の信号に纏める。

時分割多重や符号分割多重の場合には、多重化処理部１１３はパラレルシリアル変換部１１４の前段に設けられ、１系統の信号に纏めてパラレルシリアル変換部１１４に供給すればよい。時分割多重の場合、複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ）について時間を細かく区切ってパラレルシリアル変換部１１４に供給する切替スイッチを設ければよい。

一方、周波数分割多重の場合には、各別の搬送周波数で変調してそれぞれ異なる周波数帯域Ｆ_@の範囲の周波数に変換してミリ波の信号を生成し、それら各別の搬送周波数を用いたミリ波信号を同一方向または逆方向に伝送する必要がある。このため、たとえば、図５Ａ（２）に示すように同一方向に伝送する場合は、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を複数種の信号_@の別に設け、各増幅部１１７の後段に多重化処理部１１３として加算処理部を設けるとよい。そして、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ_1＋…＋Ｆ_Nのミリ波の電気信号を伝送路結合部１０８に供給するようにすればよい。加算処理部としては、図５Ａ（２）に示すように各別の搬送周波数を用いたミリ波信号を同一方向に伝送する場合はいわゆる結合器を使用すればよい。

図５Ａ（２）から分かるように、複数系統の信号を周波数分割多重で１系統に纏める周波数分割多重では伝送帯域幅を広くする必要がある。図５Ａ（３）に示すように、複数系統の信号を周波数分割多重で１系統に纏めることと、送信と受信に異なった周波数を用いる全２重方式と併用する場合は伝送帯域幅を一層広くする必要がある。

パラレルシリアル変換部１１４は、パラレルの信号をシリアルのデータ信号に変換して変調部１１５に供給する。変調部１１５は、伝送対象信号を変調して周波数変換部１１６に供給する。変調部１１５としては、振幅・周波数・位相の少なくとも１つを伝送対象信号で変調するものであればよく、これらの任意の組合せの方式も採用し得る。たとえば、アナログ変調方式であれば、たとえば、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation ）とベクトル変調がある。ベクトル変調として、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）と位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）がある。デジタル変調方式であれば、たとえば、振幅遷移変調（ＡＳＫ：Amplitude shift keying）、周波数遷移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、位相遷移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、振幅と位相を変調する振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase Shift Keying）がある。振幅位相変調としては直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation ）が代表的である。

周波数変換部１１６は、変調部１１５によって変調された後の伝送対象信号を周波数変換してミリ波の電気信号を生成して増幅部１１７に供給する。ミリ波の電気信号とは、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲のある周波数の電気信号をいう。「概ね」と称したのはミリ波通信による効果が得られる程度の周波数であればよく、下限は３０ＧＨｚに限定されず、上限は３００ＧＨｚに限定されないことに基づく。

周波数変換部１１６としては様々な回路構成を採り得るが、たとえば、周波数混合回路（ミキサー回路）と局部発振器とを備えた構成を採用すればよい。局部発振器は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送波）を生成する。周波数混合回路は、パラレルシリアル変換部１１４からの信号で局部発振器が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の変調信号を生成して増幅部１１７に供給する。

送信側の増幅部１１７には、前述の第１〜第３実施形態の無線通信部１０００（回転構造体１００１）が接続される。増幅部１１７は、周波数変換後のミリ波の電気信号を増幅して伝送路結合部１０８に供給する。増幅部１１７には図示しないアンテナ端子を介して双方向の伝送路結合部１０８に接続される。

伝送路結合部１０８は、送信側信号生成部１１０によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路９に送信するとともに、ミリ波信号伝送路９からミリ波の信号を受信して受信側信号生成部１２０に出力する。

伝送路結合部１０８は、アンテナ結合部で構成される。アンテナ結合部は伝送路結合部１０８（信号結合部）の一例またはその一部を構成する。アンテナ結合部とは、狭義的には半導体チップ内の電子回路と、チップ内またはチップ外に配置されるアンテナを結合する部分をいい、広義的には、半導体チップとミリ波信号伝送路９を信号結合する部分をいう。たとえば、アンテナ結合部は、少なくともアンテナ構造を備える。また、時分割多重で送受信を行なう場合には、伝送路結合部１０８にアンテナ切替部（アンテナ共用器）を設ける。

アンテナ構造は、ミリ波信号伝送路９との結合部における構造をいい、ミリ波帯の電気信号をミリ波信号伝送路９に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。たとえば、アンテナ構造には、アンテナ端子、マイクロストリップ線路、アンテナを含み構成される。アンテナ切替部を同一のチップ内に形成する場合は、アンテナ切替部を除いたアンテナ端子とマイクロストリップ線路が伝送路結合部１０８を構成するようになる。

送信側のアンテナはミリ波の信号に基づく電磁波をミリ波信号伝送路９に輻射する。また、受信側のアンテナはミリ波の信号に基づく電磁波をミリ波信号伝送路９から受信する。マイクロストリップ線路は、アンテナ端子とアンテナとの間を接続し、送信側のミリ波の信号をアンテナ端子からアンテナへ伝送し、また、受信側のミリ波の信号をアンテナからアンテナ端子へ伝送する。因みに、前述の第１〜第３実施形態の無線通信部１０００を適用するに当たっては、アンテナとしては、直線偏波プローブ１０７０や円偏波プローブ１０８０が使用される。

アンテナ切替部はアンテナを送受信で共用する場合に用いられる。たとえば、ミリ波の信号を相手方である第２通信装置２００側に送信するときは、アンテナ切替部がアンテナを送信側信号生成部１１０に接続する。また、相手方である第２通信装置２００側からのミリ波の信号を受信するときは、アンテナ切替部がアンテナを受信側信号生成部１２０に接続する。アンテナ切替部は半導体チップ１０３と別にして基板１０２上に設けているが、これに限られることはなく、半導体チップ１０３内に設けてもよい。送信用と受信用のアンテナを別々に設ける場合はアンテナ切替部を省略できる。

ミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９は、自由空間伝送路でもよいが、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などの導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとする。たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａにするとよい。

「一定範囲」は、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、本実施形態の効果を得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め決められた値のものとすればよい。つまり、誘電体素材は、本実施形態の効果が得られる程度の特性を持つミリ波を伝送可能なものであればよい。誘電体素材そのものだけで決められず伝送路長やミリ波の周波数とも関係するので必ずしも明確に定められるものではないが、一例としては、次のようにする。

誘電体伝送路９Ａ内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は２〜１０（好ましくは３〜６）程度とし、その誘電正接は０．００００１〜０．０１（好ましくは０．００００１〜０．００１）程度とすることが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、たとえば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系からなるものが使用できる。誘電体素材の比誘電率とその誘電正接のこのような範囲は、特段の断りのない限り、本実施形態で同様である。なお、ミリ波信号を伝送路に閉じ込める構成のミリ波信号伝送路９としては、誘電体伝送路９Ａの他に、伝送路の周囲が遮蔽材で囲まれその内部が中空の中空導波路としてもよい。

伝送路結合部１０８には受信側信号生成部１２０が接続される。受信側信号生成部１２０は、伝送路結合部１０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号を生成するために、増幅部１２４、周波数変換部１２５、復調部１２６、シリアルパラレル変換部１２７、単一化処理部１２８を有する。なお、周波数変換部１２５と復調部１２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。

受信側の増幅部１２４には、前述の第１〜第３実施形態の無線通信部１０００（回転構造体１００１）が接続される。本構成では、半導体集積回路の一例である半導体チップ２０３に増幅部１２４も含まれる。増幅部１２４は、伝送路結合部１０８に接続され、アンテナによって受信された後のミリ波の電気信号を増幅して周波数変換部１２５に供給する。周波数変換部１２５は、増幅後のミリ波の電気信号を周波数変換して周波数変換後の信号を復調部１２６に供給する。復調部１２６は、周波数変換後の信号を復調してベースバンドの信号を取得しシリアルパラレル変換部１２７に供給する。

シリアルパラレル変換部１２７は、シリアルの受信データをパラレルの出力データに変換して単一化処理部１２８に供給する。

単一化処理部１２８は、多重化処理部１１３と対応するもので、１系統に纏められている信号を複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ）に分離する。たとえば、１系統の信号に纏められている複数本のデータ信号を各別に分離してＬＳＩ機能部１１０４に供給する。

なお、周波数分割多重により１系統に纏められている場合には、周波数多重処理後の周波数帯域Ｆ_1＋…＋Ｆ_Nのミリ波の電気信号を受信してそれらを各別に分離して同一方向に伝送し周波数帯域Ｆ_@別に処理する必要がある。このため、図５Ａ（２）に示すように、増幅部２２４、周波数変換部２２５、復調部２２６、シリアルパラレル変換部２２７を複数種の信号_bの別に設け、各増幅部２２４の前段に単一化処理部１２８として周波数分離部を設けるとよい。そして、分離後の各周波数帯域Ｆ_bのミリ波の電気信号を対応する周波数帯域Ｆ_bの系統に供給するようにすればよい。周波数分離部としては、図５Ａ（２）に示すように各別の搬送周波数のミリ波信号が多重化されたものを各別に分離する場合はいわゆる分配器を使用すればよい。

なお、図５Ａ（２）で示した周波数分割多重方式の使用形態は、送信部と受信部の組を複数用いて、かつ、それぞれの組で各別の搬送周波数を用いて同一方向に伝送する方式であるが、周波数分割多重方式の使用形態はこれに限らない。たとえば、図５において、第１通信装置１００の送信側信号生成部１１０と第２通信装置２００の受信側信号生成部２２０の組で第１の搬送周波数を使用し、第１通信装置１００の受信側信号生成部１２０と第２通信装置２００の送信側信号生成部２１０の組で第２の搬送周波数を使用し、それぞれの組が互いに逆方向に信号伝送を同時に行なう全二重の双方向通信にすることもできる。この場合、図５における伝送路結合部１０８，２０８のアンテナ切替部としては、双方への同時の信号伝送が可能ないわゆるサーキュレータを使用すればよい。

また、送信部と受信部の組をさらに多く用いて、各組ではそれぞれ異なる搬送周波数を用いて、同一方向と逆方向を組み合せる態様にしてもよい。この場合、図５Ａ（２）において、伝送路結合部１０８，２０８にはサーキュレータを使用しつつ、多重化処理部１１３，２１３と単一化処理部１２８，２２８を使用する構成にすればよい。

このように半導体チップ１０３を構成すると、入力信号をパラレルシリアル変換して半導体チップ２０３側へ伝送し、また半導体チップ２０３側からの受信信号をシリアルパラレル変換することにより、ミリ波変換対象の信号数が削減される。

第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がシリアル形式の場合には、パラレルシリアル変換部１１４およびシリアルパラレル変換部１２７を設けなくてもよい。

［第２通信装置］
第２通信装置２００は、概ね第１通信装置１００と同様の機能構成を備える。各機能部には２００番台の参照子を付し、第１通信装置１００と同様・類似の機能部には第１通信装置１００と同一の１０番台および１番台の参照子を付す。送信側信号生成部２１０と伝送路結合部２０８で送信部が構成され、受信側信号生成部２２０と伝送路結合部２０８で受信部が構成される。

ＬＳＩ機能部２０４は、第２通信装置２００の主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路や相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。

なお、回転構造体１００１を電子機器内に組み込まずに無線通信部１０００を具備したモジュールとして流通させる場合には、たとえば、図５Ａにおいて、固定部１００２側に配される第１通信装置１００については、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７の間に接続コネクタ１０９を設けて、その部分で基板１０２を２つに分け（図中の点線を参照）、ＬＳＩ機能部１０４側の基板と信号生成部１０７、伝送路結合部１０８側の基板を接続コネクタ１０９で接続するようにすればよい。

また、可動部１００４側についても、ＬＳＩ機能部２０４を信号生成部２０７、伝送路結合部２０８側と分離することが考えられる。すなわち、図５Ａにおいて、可動部１００４側に配される第２通信装置２００については、ＬＳＩ機能部２０４と信号生成部２０７の間に接続コネクタ２０９を設けて、その部分で基板２０２を２つに分け（図中の点線を参照）、ＬＳＩ機能部２０４側の基板と信号生成部２０７、伝送路結合部２０８側の基板を接続コネクタ２０９で接続するようにすればよい。

［接続と動作］
入力信号を周波数変換して信号伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、α）どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、β）反射やマルチパスにどう対応するか、γ）妨害や他チャンネルとの干渉をどう抑えるかなどの問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器などが用いられている。これに対して、本実施形態で使用する信号生成部１０７，１２０７は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器などの使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍で多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。

本実施形態では、従来の電気配線を利用した信号インタフェースとは異なり、前述のようにミリ波帯で信号伝送を行なうことで高速性と大容量に柔軟に対応できるようにしている。たとえば、高速性や大容量性が求められる信号のみをミリ波帯での通信の対象としており、通信装置１００，２００は、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の電気配線によるインタフェース（端子・コネクタによる接続）を一部に備えることになる。

信号生成部１０７は、ＬＳＩ機能部１０４から入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０７には、たとえば、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの伝送線路で伝送路結合部１０８に接続され、生成されたミリ波の信号が伝送路結合部１０８を介してミリ波信号伝送路９に供給される。

伝送路結合部１０８は、アンテナ構造を有し、伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、電磁波を送出する機能を有する。伝送路結合部１０８はミリ波信号伝送路９と結合されており、ミリ波信号伝送路９の一方の端部に伝送路結合部１０８で変換された電磁波が供給される。ミリ波信号伝送路９の他端には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。ミリ波信号伝送路９を第１通信装置１００側の伝送路結合部１０８と第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８の間に設けることにより、ミリ波信号伝送路９にはミリ波帯の電磁波が伝搬するようになる。

ミリ波信号伝送路９には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９の他端に伝送された電磁波を受信し、ミリ波の信号に変換して信号生成部２０７（ベースバンド信号生成部）に供給する。信号生成部２０７は、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号（ベースバンド信号）を生成しＬＳＩ機能部２０４へ供給する。

ここでは第１通信装置１００から第２通信装置２００への信号伝送の場合で説明したが、第２通信装置２００のＬＳＩ機能部２０４からの信号を第１通信装置１００へ伝送する場合も同様に考えればよく双方向にミリ波の信号を伝送できる。

ここで、電気配線を介して信号伝送を行なう信号伝送システムでは、次のような問題がある。

i）伝送データの大容量・高速化が求められるが、電気配線の伝送速度・伝送容量には限界がある。

ii）伝送データの高速化の問題に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化、コネクタ部や電気的インタフェースの物理サイズの増大などが求められ、それらの形状が複雑化し、これらの信頼性が低下し、コストが増大するなどの問題が起こる。

iii）映画映像やコンピュータ画像等の情報量の膨大化に伴い、ベースバンド信号の帯域が広くなるに従って、ＥＭＣ（電磁環境適合性）の問題がより顕在化してくる。たとえば、電気配線を用いた場合は、配線がアンテナとなって、アンテナの同調周波数に対応した信号が干渉される。また、配線のインピーダンスの不整合などによる反射や共振によるものも不要輻射の原因となる。共振や反射があると、それは放射を伴い易く、ＥＭＩ（電磁誘導障害）の問題も深刻となる。このような問題を対策するために、電子機器の構成が複雑化する。

iv）ＥＭＣやＥＭＩの他に、反射があると受信側でシンボル間での干渉による伝送エラーや妨害の飛び込みによる伝送エラーも問題となってくる。

これに対して、本実施形態の無線伝送システム１は、電気配線ではなくミリ波で信号伝送を行なうようにしている。ＬＳＩ機能部１０４からＬＳＩ機能部２０４に対する信号は、ミリ波信号に変換され、ミリ波信号は伝送路結合部１０８，２０８間をミリ波信号伝送路９を介して伝送する。

無線伝送のため、配線形状やコネクタの位置を気にする必要がないため、レイアウトに対する制限があまり発生しない。ミリ波による信号伝送に置き換えた信号については配線や端子を割愛できるので、ＥＭＣやＥＭＩの問題から解消される。一般に、通信装置１００，２００内部で他にミリ波帯の周波数を使用している機能部は存在しないため、ＥＭＣやＥＭＩの対策が容易に実現できる。

第１通信装置１００と第２通信装置２００を近接した状態での無線伝送であり、固定位置間や既知の位置関係の信号伝送であるため、次のような利点が得られる。

１）送信側と受信側の間の伝搬チャネル（導波構造）を適正に設計することが容易である。

２）送信側と受信側を封止する伝送路結合部の誘電体構造と伝搬チャネル（ミリ波信号伝送路９の導波構造）を併せて設計することで、自由空間伝送より、信頼性の高い良好な伝送が可能になる。

３）無線伝送を管理するコントローラ（本例ではＬＳＩ機能部１０４）の制御も一般の無線通信のように動的にアダプティブに頻繁に行なう必要はないため、制御によるオーバーヘッドを一般の無線通信に比べて小さくすることができる。その結果、小型、低消費電力、高速化が可能になる。

４）製造時や設計時に無線伝送環境を校正し、個体のばらつきなどを把握すれば、そのデータを参照して伝送することでより高品位の通信が可能になる。

５）反射が存在していても、固定の反射であるので、小さい等化器で容易にその影響を受信側で除去できる。等化器の設定も、プリセットや静的な制御で可能であり、実現が容易である。

また、ミリ波通信であることで、次のような利点が得られる。

ａ）ミリ波通信は通信帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。

ｂ）伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難い。

ｃ）ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じてきまるアンテナや導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。

ｄ）通常の野外での無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐため、厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やＰＬＬ（位相同期ループ回路）などが用いられ、回路規模が大きくなる。しかしながら、ミリ波では（特に固定位置間や既知の位置関係の信号伝送との併用時は）、ミリ波は容易に遮蔽でき、外部に漏れないようにでき、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。安定度を緩めた搬送波で伝送された信号を受信側で小さい回路で復調するのには、注入同期方式を採用するのが好適である。

なお、本実施形態では、第１〜第３実施形態の無線通信部１０００を回転構造体１００１に対して適用する無線伝送システムの一例として、ミリ波帯で通信を行なうシステムを例示したが、その適用範囲はミリ波帯で通信を行なうものに限定されない。ミリ波帯を下回る周波数帯や、逆にミリ波帯を超える周波数帯での通信を回転構造体１００１に対して適用してもよい。たとえばマイクロ波帯を適用してもよい。

＜通信処理系統：変調および復調＞
図６は、送信側に設けられる変調機能部８３００（変調部１１５，２１５と周波数変換部１１６，２１６）と受信側に設けられる復調機能部８４００（周波数変換部１２５，２２５，と復調部１２６，２２６）の基本構成例を説明する図である。

［変調機能部：基本構成］
図６（１）には、送信側に設けられる変調機能部８３００の基本構成例が示されている。伝送対象の信号（たとえば１２ビットの画像信号）はパラレルシリアル変換部８１１４により、高速なシリアル・データ系列に変換され変調機能部８３００に供給される。

変調機能部８３００としては、変調方式に応じて様々な回路構成を採り得るが、たとえば、振幅や位相を変調する方式であれば、周波数混合回路８３０２（ミキサー回路）と送信側局部発振器８３０４を備えた構成を採用すればよい。

送信側局部発振器８３０４は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送信号）を生成する。周波数混合回路８３０２は、パラレルシリアル変換部８１１４（パラレルシリアル変換部１１４と対応）からの信号で送信側局部発振器８３０４が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の変調信号を生成して増幅部８１１７（増幅部１１７と対応）に供給する。変調信号は増幅部８１１７で増幅されアンテナ８１３６（前例の直線偏波プローブ１０７０や円偏波プローブ１０８０）から放射される。

［復調機能部：基本構成１］
図６（２）には、受信側に設けられる復調機能部８４００の第１例の基本構成が示されている。復調機能部８４００は、送信側の変調方式に応じた範囲で様々な回路構成を採用し得るが、ここでは、変調機能部８３００の前記の説明と対応するように、振幅や位相が変調されている方式の場合で説明する。

第１例の復調機能部８４００_1では、２入力型の周波数混合回路８４０２（ミキサー回路）を備え、受信したミリ波信号（の包絡線）振幅の二乗に比例した検波出力を得る自乗検波回路を用いる。図示した例では、周波数混合回路８４０２の後段にフィルタ処理部８４１０とクロック再生回路８４２０（ＣＤＲ：クロック・データ・リカバリ ／Clock Data Recovery）とシリアルパラレル変換部８１２７（シリアルパラレル変換部１２７と対応）が設けられている。フィルタ処理部８４１０には、たとえば低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が設けられる。

アンテナ８２３６（前例の直線偏波プローブ１０７０や円偏波プローブ１０８０）で受信されたミリ波受信信号は可変ゲイン型の増幅部８２２４（増幅部２２４と対応）に入力され振幅調整が行なわれた後に復調機能部８４００_1に供給される。振幅調整された受信信号は周波数混合回路８４０２の２つの入力端子に同時に入力され自乗信号が生成され、フィルタ処理部８４１０に供給される。周波数混合回路８４０２で生成された自乗信号は、フィルタ処理部８４１０の低域通過フィルタで高域成分が除去されることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が生成され、クロック再生回路８４２０に供給される。

クロック再生回路８４２０は、このベースバンド信号を元にサンプリング・クロックを再生し、再生したサンプリング・クロックでベースバンド信号をサンプリングすることで受信データ系列を生成する。生成された受信データ系列はシリアルパラレル変換部８２２７に供給され、パラレル信号（たとえば１２ビットの画像信号）が再生される。クロック再生の方式としては様々な方式があるがたとえばシンボル同期方式を採用する。

［復調機能部：基本構成２］
図６（３）には、受信側に設けられる復調機能部８４００の第２例の基本構成が示されている。第２例は、注入同期方式を採用する点に特徴がある。

周波数分割多重方式により多チャンネル化を実現する場合、第１例の自乗検波回路を用いる方式では、次のような難点がある。先ず、第１例の自乗検波回路を使用して多チャンネル化では、受信側の周波数選択のためのバンドパスフィルタを自乗検波回路の前段に配置する必要があるが、急峻なバンドパスフィルタを小型に実現するのは容易ではない。また、第１例の自乗検波回路は、感度的に不利である。

また、発振回路については、次のような難点がある。たとえば、野外通信における多チャンネル化では、搬送波の周波数変動成分の影響を受けるため、送信側の搬送波の安定度についても要求仕様が厳しい。ミリ波でデータを伝送するに当たり、送信側と受信側に、屋外の無線通信で用いられているような通常の手法を用いようとすると、搬送波に安定度が要求され、周波数安定度数がｐｐｍ（parts per million ）オーダー程度の安定度の高いミリ波の発振器が必要となる。安定度の高いミリ波の発振器をシリコン集積回路（ＣＭＯＳ：Complementary Metal-oxide Semiconductor ）上に実現しようとした場合、通常のＣＭＯＳで使われるシリコン基板は絶縁性が低いため、容易にＱの高いタンク回路が形成できず、実現が容易でない。たとえば、ＣＭＯＳチップ上のインダクタンスを形成した場合、そのＱは３０〜４０程度になってしまう。

したがって、通常、無線通信で要求されるような安定度の高い発振器を実現するには、発振回路が構成されているＣＭＯＳ外部に水晶振動子などで高いＱのタンク回路を設けて低い周波数で発振させ、その発振出力を逓倍してミリ波帯域へ上げるという手法を採らざるを得ない。しかし、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）などの配線による信号伝送をミリ波による信号伝送に置き換える機能を実現するのに、このような外部タンクを全てのチップに設けることは好ましくない。

ＯＯＫ（On-Off-Keying ）のような変調方式を用いれば、受信側では包絡線検波をすればよいので、発振器が不要になりタンク回路の数を減らすことはできるが、信号の伝送距離が長くなると信号歪みが影響してくるので不利である。筐体内で複数の独立な通信を自由に実現するための、多チャネル化や全二重双方向化が困難、変調信号を直交化してデータ伝送レートを上げることが難しい、などの問題もある。

また、搬送波の周波数変動を許容することを考えた場合、実態としては、変調方式は周波数変動の影響を無視できるような振幅を変調する方式（たとえばＯＯＫなどのＡＳＫ）に限られ、位相や周波数を変調する方式の採用が困難となる。

このような問題に対する対処として、第２例の復調機能部８４００_2は、注入同期（インジェクションロック）方式を採用する。注入同期方式にする場合には、好ましくは、変調対象信号に対してＤＣ（直流）を含む低域成分を抑圧（カット）をしてから変調することで、搬送周波数近傍に変調信号成分が存在しないようにし、受信側での注入同期がし易くなるようにしておくのが望ましい。たとえば、アナログ変調方式では変調対象信号に対してハイパスフィルタ処理（またはバンドパスフィルタ処理）をしておくのがよく、デジタル変調方式では８−９変換符号や８−１０変換符号などのＤＣフリー符号化を行なうとよい。

また、送信側からミリ波帯に変調された信号と合わせて、変調に使用した搬送信号と対応する受信側での注入同期の基準として使用される基準搬送信号も送出するのが望ましい。周波数混合回路８３０２でミリ波帯に変調された変調信号のみを送出することも考えられるが、受信側で注入同期がとれるか否かは、ＤＣフリー処理を行なっているか否かや注入レベルや変調方式やデータレートや搬送周波数なども関係し、適用範囲に制限がある。たとえば、参考文献２には、ＰＳＫ方式で変調された変調信号そのものを注入同期に使用する例が開示されている。

参考文献２：Tarar, M.A.; Zhizhang Chen、“A Direct Down-Conversion Receiver for Coherent Extraction of Digital Baseband Signals Using the Injection Locked Oscillators”、Radio and Wireless Symposium, 2008 IEEE、Volume , Issue , 22-24 Jan. 2008 、pp57〜60

基準搬送信号は、典型的には変調に使用した搬送信号そのものであるが、これに限定されず、たとえば変調に使用した搬送信号と同期した別周波数の信号（たとえば高調波信号）でもよい。変調方式や変調回路によっては、変調回路の出力そのものに搬送信号が含まれる場合（たとえば標準的な振幅変調やＡＳＫなど）と、搬送波を抑圧する場合（搬送波抑圧方式の振幅変調やＡＳＫやＰＳＫなど）がある。変調回路の出力そのものに搬送信号が含まれる場合には、基準搬送信号をさらに受信側に送る必要はないが、変調回路の出力そのものには搬送信号を含まない方式の場合には、「基準搬送信号も送る」という操作を行なうのが望ましい。

受信器側では、受信側局部発振器８４０４を設け、送られてきた基準搬送信号成分を受信側局部発振器８４０４に注入同期させ、この出力信号（発振出力信号）を用いて送られてきたミリ波変調信号を周波数混合回路８４０２で復調し、伝送対象信号を復元する。たとえば、受信信号は受信側局部発振器８４０４に入力され基準搬送信号との同期が行なわれる。基準搬送信号と受信信号は周波数混合回路８４０２に入力され乗算信号が生成される。この乗算信号はフィルタ処理部８４１０で高域成分の除去が行なわれることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が得られる。以下、第１例と同様である。

このように注入同期を利用することにより、受信側の受信側局部発振器８４０４はＱの低いものでもよく、また、送信側の基準搬送信号の安定度についても要求仕様を緩めることができるため、より高い搬送周波数でも、簡潔に受信機能を実現し得るようになる。受信側局部発振器８４０４により送信側の基準搬送波に同期した信号を再生して周波数混合回路８４０２に供給し同期検波を行なうので、図示のように、周波数混合回路８４０２の前段にバンドパスフィルタ（周波数選択フィルタ）を設けなくてもよくなる。

また、受信器側では、ＣＭＯＳ構成の半導体チップの外部にタンク回路を用いることなく、半導体チップ上にタンク回路を設けて受信側局部発振器８４０４を構成することができる。送信側から送られてきた基準搬送信号成分を受信側局部発振器８４０４に供給して注入同期させて得られる出力信号を用いて、送られてきたミリ波変調信号を復調し、送信された入力信号を復元することができる。

以下、第１通信装置１００側から第２通信装置２００側へミリ波信号を伝送する場合において、注入同期方式を採用する場合の送信側（送信側信号生成部１１０）と受信側（受信側信号生成部２２０）の詳細について説明する。

［注入同期方式：送信側の構成例］
図７は、注入同期方式を適用する送信器側（送信側信号生成部１１０）の構成例を説明する図である。以下では、デジタル変調方式を適用する場合で説明する。なお、変調機能部８３００には、第１例では参照子“_1”を付し、第２例では参照子“_2”を付し、両者を区別せずに説明するときには参照子を省略する。

送信側信号生成部１１０は、図示しないパラレルシリアル変換部８１１４と変調機能部８３００の間に、エンコード部８３２２、マルチプレクサ部８３２４、波形整形部８３２６を備える。これらの機能部を備えることは必須ではなく、それらの機能を必要とする場合に設ければよい。

送信側信号生成部１１０は、各機能部を制御するコントローラ部８３４０を備える。コントローラ部８３４０を備えることは必須ではないが、最近の様々なシステムではこの機能はしばしばＣＭＯＳチップ上や基板上に存在する。コントローラ部８３４０は、エンコードやマルチプレクスの設定、波形整形の設定、変調モードの設定、発振周波数の設定、基準搬送信号の位相や振幅の設定、増幅部８１１７の利得および周波数特性の設定、アンテナの特性の設定、などの機能を持つ。各設定情報は対応する機能部へ供給される。

エンコード部８３２２は、コントローラ部８３４０からのエンコード（Encode）パターンの設定情報に基づいて、図示しないパラレルシリアル変換部８１１４によりシリアル化されたデータに対してエラー訂正などのコーディング処理を行なう。このとき、エンコード部８３２２は、８−９変換符号や８−１０変換符号などのＤＣフリー符号化を適用して、搬送周波数近傍に変調信号成分が存在しないようにし、受信側での注入同期がし易くなるようにしておく。

マルチプレクサ部８３２４は、データをパケット化する。受信器側の注入同期検出部が既知パターンの相関で注入同期の検出を行なう構成の場合は、マルチプレクサ部８３２４は、コントローラ部８３４０からの同期検出用パケットの設定情報に基づいて、既知の信号波形や既知のデータパターン（たとえば擬似ランダム信号：ＰＮ信号）を定期的に挿入しておく。

波形整形部８３２６は、コントローラ部８３４０からの波形整形の設定情報に基づいて、周波数特性補正、プリエンファシス、帯域制限などの波形整形処理を行なう。

変調機能部８３００は、周波数混合回路８３０２（変調回路）と送信側局部発振器８３０４（送信側発振器）の他に、位相振幅調整回路８３０６と信号合成回路８３０８を備える。図７（１）に示す第１例では、送信側局部発振器８３０４は、ＣＭＯＳチップ上のタンク回路を用いてＣＭＯＳチップ上で、変調に用いる基準搬送信号を生成する。

なお、図７（２）に示す第２例は、第１通信装置１００に、基準として使えるクロック信号が存在する場合の構成例であり、変調機能部８３００_2は、送信側局部発振器８３０４の前段に逓倍回路８３０３を備えている。逓倍回路８３０３は、図示しないクロック信号生成部から供給される「基準として使えるクロック信号」を逓倍し、その逓倍信号を送信側局部発振器８３０４に供給する。第２例の送信側局部発振器８３０４は、同期発振回路であり、逓倍信号に同期して、変調に用いる基準搬送信号を生成する。

周波数混合回路８３０２は、送信側局部発振器８３０４で生成された基準搬送信号を、波形整形部８３２６からの処理済入力信号で変調して増幅部８１１７に供給する。位相振幅調整回路８３０６は、コントローラ部８３４０からの位相・振幅の設定情報に基づいて、送信される基準搬送信号の位相と振幅を設定する。

信号合成回路８３０８は、アンテナ８１３６，８２３６がそれぞれ１つの場合に、ミリ波帯に変調された変調信号と合わせて基準搬送信号を受信側に送るために設けられている。周波数混合回路８３０２で生成された変調信号と送信側局部発振器８３０４で生成された基準搬送信号を各別のアンテナで伝送する構成にする場合には信号合成回路８３０８は不要である。

信号合成回路８３０８は、ミリ波帯に変調された信号と合わせて基準搬送信号も受信側に送出する場合に、周波数混合回路８３０２によりミリ波帯に変調された変調信号と位相振幅調整回路８３０６からの基準搬送信号を合成処理してから増幅部８１１７に渡す。周波数混合回路８３０２によりミリ波帯に変調された変調信号のみを受信側に送出する場合には、信号合成回路８３０８は、合成処理を行なわずに、周波数混合回路８３０２によりミリ波帯に変調された変調信号のみを増幅部８１１７に渡す。増幅部８１１７は、信号合成回路８３０８から受け取ったミリ波信号に対して、必要に応じて送信出力の振幅や周波数特性を調整してアンテナ８１３６（前例の直線偏波プローブ１０７０や円偏波プローブ１０８０）に供給する。アンテナ８１３６は、ミリ波信号（変調信号や基準搬送信号）を導波管１０１２，１０１４を介して受信側に伝送する。

前述の説明から理解されるように、ミリ波帯に変調された信号と合わせて基準搬送信号も受信側に送出する場合に、信号合成回路８３０８を機能させるか否かは変調方式や周波数混合回路８３０２の回路構成にも関係する。変調方式や周波数混合回路８３０２の回路構成によっては信号合成回路８３０８を機能させなくてもミリ波帯に変調された信号と合わせて基準搬送信号も受信側に送出することは可能である。

振幅変調やＡＳＫにおいて周波数混合回路８３０２を積極的に搬送波抑圧方式の変調回路にして、その出力と合わせて送信側局部発振器８３０４で生成された基準搬送信号も送るようにしてもよい。この場合、変調に使用した搬送信号の高調波を基準搬送信号に使用することができるし、変調信号と基準搬送信号の振幅を各別に調整できる。すなわち、増幅部８１１７では変調信号の振幅に着目した利得調整を行ない、このときに同時に基準搬送信号の振幅も調整されるが、注入同期との関係で好ましい振幅となるように位相振幅調整回路８３０６で基準搬送信号の振幅のみを調整するようにすることができる。

［注入同期方式：受信側の構成例］
図８は、注入同期方式を適用する受信器側（受信側信号生成部２２０）の構成例を説明する図である。

受信側信号生成部２２０は、各機能部を制御するコントローラ部８４４０を備える。コントローラ部８４４０を備えることは必須ではないが、コントローラ部８３４０と同様に、最近の様々なシステムではこの機能はしばしばＣＭＯＳチップ上や基板上に存在する。コントローラ部８４４０は、増幅部８２２４の利得および周波数特性の設定、受信した基準搬送信号の位相や振幅の設定、発振周波数の設定、変調モードの設定、フィルタおよび等化の設定、コーディングおよびマルチプレクスの設定などの機能を持つ。各設定情報は対応する機能部へ供給される。

復調機能部８４００は、周波数混合回路８４０２（復調回路）と受信側局部発振器８４０４（受信側発振器）の他に位相振幅調整回路８４０６と直流成分抑制回路８４０７と注入同期検出回路８４０８を備える。

なお、受信側局部発振器８４０４への注入信号側に（たとえば位相振幅調整回路８４０６の前段に）基準搬送信号成分のみを抽出する回路（バンドパスフィルタ回路など）を配置することも考えられる。こうすることで、受信したミリ波信号から変調信号成分と基準搬送信号成分が分離され、基準搬送信号成分のみが受信側局部発振器８４０４に供給されるようになり注入同期がとり易くなる。

位相振幅調整回路８４０６は、コントローラ部８４４０からの位相・振幅の設定情報に基づいて、受信した基準搬送信号の位相と振幅を設定する。図では、受信側局部発振器８４０４への注入信号入力端側に位相振幅調整回路８４０６を配置する構成で示しているが、受信側局部発振器８４０４と周波数混合回路８４０２の信号系路上に位相振幅調整回路８４０６を配置する構成にしてもよいし、その両者を併用する構成にしてもよい。

直流成分抑制回路８４０７は、周波数混合回路８４０２の出力に含まれる不要な直流成分（直流オフセット成分）を抑制する。たとえば、変調信号と合わせて基準搬送信号も送信側から受信側に伝送する場合、変調信号と基準搬送信号の位相関係によっては、直流オフセット成分が大きく発生する場合がある。その直流オフセット成分を除去するのに直流成分抑制回路８４０７が機能する。

注入同期検出回路８４０８は、周波数混合回路８４０２で取得されたベースバンド信号に基づき注入同期の状態を判定し、その判定結果をコントローラ部８４４０に通知する。図では、直流成分抑制回路８４０７の出力信号を検知する構成で示しているが、直流成分抑制回路８４０７の入力側を検知する構成にしてもよい。

「注入同期の状態」とは、受信側局部発振器８４０４から出力される再生された基準搬送信号（再生基準搬送信号と称する）が送信側の基準搬送信号（送信基準搬送信号と称する）に同期したか否かである。送信基準搬送信号と再生基準搬送信号が同期したことを「注入同期がとれた」とも称する。

注入同期がとれるように、受信側信号生成部１２０は、送信側局部発振器８３０４の自走発振周波数、受信側局部発振器８４０４への受信信号の注入振幅や注入位相の少なくとも１つを制御する。何れを制御するかは、受信側局部発振器８４０４の回路構成に依存し、必ずしもその全ての要素を制御しなければならないというものではない。

たとえば、コントローラ部８４４０は、注入同期がとれるように、注入同期検出回路８４０８の検出結果と連動して、受信側局部発振器８４０４の自走発振周波数を制御し、位相振幅調整回路８４０６を介して受信側局部発振器８４０４への受信信号の注入振幅と注入位相を制御する。

たとえば、先ず、送信側からミリ波信号伝送路９（導波管１０１２，１０１４）を介して送られたミリ波信号（変調信号や基準搬送信号）はアンテナ８２３６を経て増幅部８２２４で増幅される。増幅されたミリ波信号の一部は、位相振幅調整回路８４０６で振幅と位相が調整された後に受信側局部発振器８４０４に注入される。周波数混合回路８４０２では、増幅部８２２４からのミリ波信号を受信側局部発振器８４０４からの出力信号（再生基準搬送信号）でベースバンド信号へ周波数変換する。変換されたベースバンド信号の一部は注入同期検出回路８４０８に入力され、受信側局部発振器８４０４が送信側の基準搬送信号に同期したか否かを判断するための情報が注入同期検出回路８４０８により取得されコントローラ部８４４０に通知される。

入力信号のシンボル時間（Ｔ）は、たとえば変調方式がＯＯＫを適用するＡＳＫ（ＢＰＳＫでも同様）の場合は１／（２Δｆｏｍａｘ）より余裕をもって短くなけれればならない。ここでΔｆｏｍａｘは受信側局部発振器８４０４の最大引込み周波数範囲幅である。もし、シンボル時間（Ｔ）より長い場合、受信側局部発振器８４０４は、増幅モードとして動作し、復調に必要な基準搬送信号成分を充分に出力できなくなる。このように短いシンボル時間のほうがよいということは、高速なデータ転送を目指している本実施形態の用途においては都合がよい。

引込み周波数範囲は、受信側局部発振器８４０４への注入電圧をＶｉ、自走発振電圧をＶｏ、自走発振周波数ｆｏ、タンク回路のＱ値から、式（Ａ）のように表わすことができる。したがって、入力電圧Ｖｉを制御することにより Δｆｏｍａｘは制御できる。

Δｆｏｍａｘ＝ｆｏ／（２＊Ｑ）＊ Ｖｉ／Ｖｏ）＊１／ｓｑｒｔ（１−（Ｖｉ／Ｖｏ）＾２）…（Ａ）

コントローラ部８４４０は、注入同期検出回路８４０８からの「注入同期の状態」の情報に基づいて、同期したかどうかの判定を、次の２つの手法の何れか、またはそれらの併用で行なう。

１）受信側では復元された波形と既知の信号波形や既知のデータパターンとの相関をとり、強い相関が得られたとき同期したと判断する。

２）受信側で復調したベースバンド信号の直流成分を監視（モニタ）し、直流成分が安定したとき、同期したと判断する。

前記の１）や２）の仕組みについては様々な手法が考えられるが、ここではその詳細については説明を割愛する。

コントローラ部８４４０は、同期がとれていないと判断した場合は、予め決められた手順に従い、送信側で変調に使用した搬送周波数信号と受信側局部発振器８４０４から出力される発振出力信号の同期がとれるように、受信側局部発振器８４０４への発振周波数の設定情報や位相振幅調整回路８４０６への振幅および位相の設定情報を変更する。この後、コントローラ部８４４０は、再度、注入同期状態を判定するという手順を良好な同期がとれるまで繰り返す。この方式は、ミリ波信号（特に基準搬送信号成分）をある程度の強度で伝送しておかないと受信側で注入同期がとれないという事態に陥るので、消費電力や干渉耐性の面で難点があるが、受信側だけで対処することができる利点がある。

また、受信側だけでの対応に限らず、送信側に制御情報を送って、送信側の送信側局部発振器８３０４の発振周波数（つまり基準搬送信号の周波数）やミリ波の送信振幅（特に基準搬送信号の送信振幅）や基準搬送信号の位相を調整するようにしてもよい。受信側から送信側への制御情報の伝送はミリ波で行なうことは必須ではなく、有線・無線を問わず任意の方式でよい。送信側を制御する方式では、受信側から送信側への制御情報の伝送が必要になるものの、受信側で注入同期がとれる最低限の電力でミリ波を伝送でき消費電力を低減できる、干渉耐性が向上するなどの利点がある。

受信側局部発振器８４０４の注入同期が正しく行なわれ周波数混合回路８４０２で周波数変換されたベースバンド信号はフィルタ処理部８４１０へ供給される。フィルタ処理部８４１０には、低域通過フィルタ８４１２の他に等化器８４１４が設けられている。等化器８４１４は、たとえば符号間干渉を低減させるため、受信した信号の高周波帯域に、低下した分の利得を加えるイコライザ（つまり波形等化）フィルタを有する。

ベースバンド信号は低域通過フィルタ８４１２で高域成分が除去され、等化器８４１４により高域成分が補正される。

クロック再生回路８４２０は、シンボル同期回路８４２２、デコード部８４２４、デマルチプレクサ部８４２６を有する。デコード部８４２４はエンコード部８３２２に対応するものであり、デマルチプレクサ部８４２６はマルチプレクサ部８３２４に対応するものであり、それぞれ送信側とは逆の処理を行なう。クロック再生回路８４２０は、シンボル同期回路８４２２でシンボル同期した後、コントローラ部８４４０からのコーディング（Coding）パターンの設定情報およびマルチプレクスの設定に基づいて、元の入力信号を復元する。

ＣＭＯＳは微細化が今後さらに進み、その動作周波数はさらに上昇する。より高帯域で小型の伝送システムを実現するには、高い搬送周波を使うことが望まれる。本例の注入同期方式は、発振周波数安定度についての要求仕様を緩めることができるため、より高い搬送周波数を容易に用いることができる。注入同期される側の受信側局部発振器８４０４は式（Ａ）より明らかなように、送信側の変動に追従できるような低いＱであることが必要である。これはＣＭＯＳ上で受信側局部発振器８４０４を形成する場合に都合がよい。

＜通信処理系統：第１適用例＞
図９は、本実施形態の無線伝送システム１の第１適用例を説明する図である。固定部１００２と可動部１００４の何れか一方を送信側とし他方を受信側とし、同一方向に伝送する場合に、送信側にはＮ組（Ｎは２以上の正の整数）の送信部を配置し、受信側にもＮ組の受信部を配置し、送信部と受信部の組で各別の搬送周波数を用いる構成である。

図は、固定部１００２を送信側とし可動部１００４を受信側とし、Ｎ＝２とする場合で示している。送信部と受信部はそれぞれ前述の注入同期方式を適用するものとする。

たとえば、固定部１００２には第１通信装置１００（第１および第２の送信側信号生成部１１０_1，１１０_2）を配置し、可動部１００４には第２通信装置２００（第１および第２の受信側信号生成部２２０_1，２２０_2）を配置する。第１の送信側信号生成部１１０_1と第１の受信側信号生成部２２０_1の組では第１の搬送周波数ｆ１を使用し、第２の送信側信号生成部１１０_2と第２の受信側信号生成部２２０_2の組では第２の搬送周波数ｆ２（≠ｆ１）を使用するものとする。伝送路結合部１０８，２０８のアンテナとしては、たとえば円偏波プローブ１０８０を使用するものとする。

各送信側信号生成部１１０_1，１１０_2で生成された搬送周波数ｆ１，ｆ２のミリ波信号は多重化処理部１１３の一例である結合器で１系統に纏められ、伝送路結合部１０８の円偏波プローブ１０８０を介して円偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。受信側の円偏波プローブ１０８０は、導波管１０１２，１０１４内の円偏波のミリ波信号を受信し単一化処理部２２８の一例である分配器で２系統に分離し、各受信側信号生成部２２０_1，２２０_2に供給する。受信側信号生成部２２０_1は送信側信号生成部１１０_1が変調に使用した搬送周波数ｆ１に注入同期した再生搬送信号を生成し受信したミリ波信号を復調し、受信側信号生成部２２０_2は送信側信号生成部１１０_2が変調に使用した搬送周波数ｆ２に注入同期した再生搬送信号を生成し受信したミリ波信号を復調する。

第１適用例では、このような仕組みにより、２組の搬送周波数ｆ１，ｆ２を用いて、同一方向にそれぞれ異なる信号を伝送する周波数分割多重伝送を干渉問題を起すことなく実現できる。

＜通信処理系統：第２適用例＞
図９Ａは、本実施形態の無線伝送システム１の第２適用例を説明する図である。固定部１００２と可動部１００４のそれぞれに送信部と受信部を配置し、送信部と受信部の組で各別の搬送周波数を用いて、全二重の双方向通信を行なう構成である。

図は、固定部１００２と可動部１００４のそれぞれに１つずつの送信部と受信部を配置する場合で示している。送信部と受信部はそれぞれ前述の注入同期方式を適用するものとする。

たとえば、固定部１００２には第１通信装置１００（送信側信号生成部１１０と受信側信号生成部１２０）を配置し、可動部１００４には第２通信装置２００（送信側信号生成部２１０と受信側信号生成部２２０）を配置する。そして、全二重の双方向伝送を可能とするべく、信号伝送する送信部と受信部の組ごとに別の周波数を基準搬送信号として割り当てる。たとえば、送信側信号生成部１１０と受信側信号生成部２２０の組では第１の搬送周波数ｆ１を使用し、送信側信号生成部２１０と受信側信号生成部１２０の組では第２の搬送周波数ｆ２（≠ｆ１）を使用するものとする。伝送路結合部１０８，２０８のアンテナとしては、たとえば円偏波プローブ１０８０を使用するものとする。

固定部１００２側の送信側信号生成部１１０で生成された搬送周波数ｆ１のミリ波信号は伝送路結合部１０８のアンテナ切替部の一例であるサーキュレータを介して円偏波プローブ１０８０_1に伝達され、円偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。受信側である可動部１００４側の円偏波プローブ１０８０_2は、導波管１０１２，１０１４内の円偏波のミリ波信号を受信し伝送路結合部２０８のアンテナ切替部の一例であるサーキュレータを介して受信側信号生成部２２０に供給する。受信側信号生成部２２０は送信側信号生成部１１０が変調に使用した搬送周波数ｆ１に注入同期した再生搬送信号を生成し受信したミリ波信号を復調する。

逆に、可動部１００４側の送信側信号生成部２１０で生成された搬送周波数ｆ２のミリ波信号は伝送路結合部２０８のアンテナ切替部の一例であるサーキュレータを介して円偏波プローブ１０８０_2に伝達され、円偏波にて導波管１０１２，１０１４内に伝送される。受信側である固定部１００２側の円偏波プローブ１０８０_1は、導波管１０１２，１０１４内の円偏波のミリ波信号を受信し伝送路結合部１０８のアンテナ切替部の一例であるサーキュレータを介して受信側信号生成部１２０に供給する。受信側信号生成部１２０は送信側信号生成部２１０が変調に使用した搬送周波数ｆ２に注入同期した再生搬送信号を生成し受信したミリ波信号を復調する。

第２適用例では、このような仕組みにより、２組の搬送周波数ｆ１，ｆ２を用いた周波数分割多重の適用において、互いに逆方向にそれぞれ異なる信号を伝送する全２重の双方向通信を干渉問題を起すことなく実現できる。

＜回転構造体が適用される電子機器＞
前述した回転構造体１００１に適用される無線通信部１０００は、無線通信部１０００を備えた回転構造体１００１（モジュールの形態：回転駆動部１０６０を含んでいてもよい）として流通され得るし、さらに、回転構造体１００１を具備する電子機器に実装された商品形態でも流通され得る。以下に、そのような電子機器の製品例の幾つかについて説明する。

［第１の製品例］
図１０は、回転構造体１００１が適用される電子機器の第１の製品例を説明する図である。第１の製品例は監視カメラへの適用例である。図１０（１）に示すように、監視カメラ２０００は、固定部２００２（固定部１００２と対応）と可動部２００４（可動部１００４と対応）を具備した回転構造体１００１のものである。固定部２００２は、たとえば、天井２００３（または壁）などに固定される。可動部２００４は、筐体２００８の一部に設けられた開口部分に撮像モジュール２０５０が設けられている。

図１０（２）に示すように、可動部２００４は、透明または半透明のガラスや樹脂などで構成されたドーム形状の保護カバー２００９で覆われて使用される。保護カバー２００９は、固定部２００２に固定されている。可動部２００４の筐体２００８は、固定部２００２と結合軸２０１０で回転自在に結合されている。具体的には、筐体２００８は、ベアリング２０１２を介して結合軸２０１０と結合し、回転駆動部２０６０（回転駆動部１０６０と対応）によりエンドレス旋回（無限軌道旋回）が可能に構成されている。

監視カメラ２０００は、たとえば、不特定多数の人が出入りする、公共の建物や場所、病院、銀行、スーパなどの店舗、ダム、基地、飛行場などの立入り禁止区域などへの侵入者や侵入物体を監視する目的で設けられ、たとえば、遠隔監視システムに導入される。

監視カメラ２０００は、広範囲な監視範囲を設定する目的のために、その視野範囲を広範囲に変化させるために、可動部２００４を利用して、撮像モジュール２０５０を、パン方向（水平方向）、チルト方向（仰角方向）に駆動される。特に、本構成では、パン方向には、無限軌道旋回（エンドレス回転）を取り入れることで、広範囲な監視範囲をカバーするように構成されている。

撮像モジュール２０５０は、撮像レンズ部２０５２と、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを撮像デバイスとして使用した撮像部２０５４を有する。撮像レンズ部２１１０には、好ましくはズーム機構が設けられる。

固定部２００２の筐体２００６内には、無線通信部２１００、信号処理部２１１０、電源部２１２０が設けられている。図５との関係では、無線通信部２１００は、信号生成部１０７および伝送路結合部１０８に対応し、信号処理部２１１０はＬＳＩ機能部１０４に対応する。信号処理部２１１０は、制御信号入出力端子２１５２や映像信号入出力端子２１５４と接続され、電源部２１２０は電源入力端子２１５６と接続されている。

制御信号入出力端子２１５２に供給される制御信号としては、次のようなものがある。たとえば、入力制御信号としては、撮像モジュール２０５０の光学系のズーム調節、パン方向やチルト方向の調整などを行なうためのものが含まれる。また、出力制御信号としては、それぞれの入力制御信号で制御された結果の情報、たとえば、光学系のズーム倍率値、パン・チルトの設定角度などの情報が含まれる。

可動部２００４の筐体２００８内には、通信部２２００、信号処理部２２１０、駆動制御部２２２０、遮蔽筒２２３０、スリップリング機構２２４０が設けられている。図５との関係では、通信部２２００は、信号生成部２０７および伝送路結合部２０８に対応し、信号処理部２２１０や駆動制御部２２２０はＬＳＩ機能部２０４に対応する。

無線通信部２１００と無線通信部２２００の間には、無線通信部１０００の導波管１０１２，１０１４と対応する導波管２３００が設けられている。導波管２３００は円形の導波管であり、固定部２００２に固定されており、その内部を電波が伝播する。スリップリング機構２２４０は、固定導体２２４２と回転導体２２４４（回転ブラシ）を有し、両者の接触により電波での伝送を行なわない信号や電源の電気的な接続が可能になっている。

駆動制御部２２２０は、撮像モジュール２０５０を駆動・制御する。また、駆動制御部２２２０は、撮像モジュール２０５０のパン方向やチルト方向の制御を行なう。

信号処理部２２１０は、撮像モジュール２０５０で撮像された映像信号を適宜処理し無線通信部２２００に伝送する。無線通信部２２００は、信号処理部２２１０からの映像信号をマイクロ波帯やミリ波帯の搬送周波数の変調信号に変換して導波管２３００に供給する。遮蔽筒２２３０は、電波の漏洩を防止するためのものである。

このような構成の監視カメラ２０００においては、固定部２００２から可動部２００４への電力供給はスリップリング機構２２４０を介して供給する。一方、撮像モジュール２０５０で取得される映像信号や可動部２００４側の各部を制御するまたは可動部２００４側で取得される各種の制御情報のような容量の大きいデータは、マイクロ波帯やミリ波帯の無線で導波管２３００を介して伝送するようにする。導波管２３００内の無線電送は、無線通信部１０００について説明したように円偏波で伝送するようにする。これによって、固定部２００２に対して可動部２００４をエンドレス旋回（無限軌道旋回）しても、高解像度、高画質の画像信号や制御情報を、何らの問題もなく伝送できる。固定部２００２と３６０度エンドレス回転する可動部２００４との間で、高速無線データ伝送を実現できる。

たとえば、固定部２００２では、電源部２１２０から無線通信部２１００や信号処理部２１１０に電源が供給される。また、その電源部２１２０から、可動部２００４のスリップリング機構２２４０の固定導体２２４２と回転導体２２４４を介して、回転駆動部２０６０、撮像モジュール２０５０、無線通信部２２００、信号処理部２２１０、駆動制御部２２２０に電源が供給される。

撮像モジュール２０５０で撮像された映像信号は、信号処理部２２１０で撮像信号処理がなされ無線通信部２２００に供給される。無線通信部２２００は、映像信号を搬送波周波数信号で変調し、その変調信号を導波管２３００を介して固定部２００２側の無線通信部２１００に伝送する。無線通信部２１００は、受信した変調信号をベースバンド信号に変換し、信号処理部２１１０に供給する。信号処理部２１１０は、映像信号処理を行なった後、映像信号入出力端子２１５４から後段の伝送路に信号を送出し、または図示しない表示装置（モニタ）に監視映像を表示する。

また、制御信号入出力端子２１５２に、たとえば監視センタからの制御信号が入力されると、信号処理部２１１０で適宜処理されてから信号処理部２１１０に供給される。無線通信部２１００は、制御信号に対応する制御情報を搬送波周波数信号で変調し、その変調信号を導波管２３００を介して可動部２００４側の通信部２２００に伝送する。無線通信部２２００は、受信した変調信号をベースバンド信号に変換し、信号処理部２２１０に供給する。信号処理部２２１０は、制御信号を分離し、撮像モジュール２０５０（撮像レンズ部２０５２や撮像部２０５４）を制御する。制御信号の一部は駆動制御部２２２０に供給され、駆動制御部２２２０は、撮像モジュール２０５０のパン方向やチルト方向の制御を行なう。さらに、制御信号の一部は回転駆動部２０６０にも供給され、回転駆動部２０６０は、可動部２００４の全体のパン方向の制御を行なう。

［第２の製品例］
図１０Ａは、回転構造体１００１が適用される電子機器の第２の製品例を説明する図である。第２の製品例は３次元画像再生装置への適用例である。図１０Ａに示すように、３次元画像再生装置３０００は、固定部３００２（固定部１００２と対応）と可動部３００４（可動部１００４と対応）を具備した回転構造体１００１のものである。固定部３００２は、たとえば、図示しない台に載置・固定される。可動部３００４は、筐体３００８が回転可能に形成され回転スクリーンとして機能するようになっており、エンドレス回転することで、仮想空間にカラーの立体像（３次元像）が表示されるようにされている。特別なメガネを架けることなく、通常の２眼視（裸眼）により立体像を観察できるようになっている。ここでは、立体像を表示するための具体的な仕組みについては説明を割愛する。

３次元画像再生装置３０００においては、固定部３００２に対して可動部３００４をエンドレス旋回（無限軌道旋回）しても、立体像再生用の画像信号や制御情報を、何らの問題もなく伝送できる。固定部３００２と３６０度エンドレス回転する可動部３００４との間で高速無線データ伝送を実現できる。

なお、ここでは、回転構造体１００１が適用される電子機器の製品例として監視カメラ２０００と３次元画像再生装置３０００を例示したが、回転構造体１００１が適用される電子機器はこれらに限定されない。どのようなものであっても、本実施形態の無線通信部１０００の仕組みを採ることで、固定部と３６０度エンドレス回転する可動部との間で高速無線データ伝送を実現できる。

１…無線伝送システム、９…ミリ波信号伝送路、１００…第１通信装置、１０２，２０２…基板、１０３，２０３…半導体チップ、１０４，２０４…ＬＳＩ機能部、１０７，２０７…信号生成部、１０８，２０８…伝送路結合部、１０９，２０９…接続コネクタ、１１０，２１０…送信側信号生成部、１１３，２１３…多重化処理部、１１４，２１４…パラレルシリアル変換部、１１５，２１５…変調部、１１６，２１６…周波数変換部、１１７，２１７…増幅部、１２０，２２０…受信側信号生成部、１２４，２２４…増幅部、１２５，２２５…周波数変換部、１２６，２２６…復調部、１２７，２２７…シリアルパラレル変換部、１２８，２２８…単一化処理部、２００…第２通信装置、１０００…無線通信部、１００１…回転構造体、１００２，２００２，３００２…固定部、１００４，２００４，３００４…可動部、１０１２，１０１４，２３００…導波管、１０３０…偏波変換部、１０３２…側溝、１０３４…金属突起物、１０３６…誘導体板、１０６０，２０６０…回転駆動部、１０７０…直線偏波プローブ、１０７２…棒状部材、１０８０…円偏波プローブ、１０８２…クランク状部材、１０９０…終端部材、１０９２…電波吸収体、２０００…監視カメラ、２０５０…撮像モジュール、３０００…３次元画像再生装置

Claims (15)

1. 第１の通信部と、
   回転軸を中心に第１の通信部に対して相対的に回転可能な第２の通信部と、
   前記第１の通信部と前記第２の通信部の間で無線での情報伝送が可能な無線信号伝送路と、
   を備え、
   前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、伝送対象の信号を円偏波の無線信号にして前記無線信号伝送路を介して伝送する、
   無線通信装置であって、
   前記第１の通信部と前記第２の通信部とを繋ぐ導波管が設けられており、
   前記無線信号伝送路は、前記導波管内に構成されており、
   前記導波管の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部には、導体パターンが形成された基板から成り、無線信号を前記無線信号伝送路に送受信する伝送路結合部が設けられており、
   前記導波管の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部は開放端とされており、
   前記端部の前記開放端のそれぞれには、前記伝送路結合部を覆うように、前記伝送路結合部や前記導波管から放射される前記無線信号を吸収する吸収部材が設けられている、
   無線通信装置。
2. 前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、
   第１の伝送対象の信号を右旋円偏波の無線信号にして前記無線信号伝送路を介して伝送するとともに、
   第２の伝送対象の信号を左旋円偏波の無線信号にして前記無線信号伝送路を介して伝送する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記無線信号伝送路の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部には、無線信号を円偏波で前記無線信号伝送路に送受信する円偏波プローブを具備した伝送路結合部が設けられている、
   請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記無線信号伝送路の前記第１の通信部側および第２の通信部側の何れか一方の端部には、無線信号を直線偏波で前記無線信号伝送路に送受信する直線偏波プローブを具備した伝送路結合部が設けられており、
   前記無線信号伝送路には、前記直線偏波を円偏波に変換する偏波変換部が設けられており、
   前記無線信号伝送路の前記第１の通信部側および第２の通信部側の他方の端部には、無線信号を円偏波で前記無線信号伝送路に送受信する円偏波プローブを具備した伝送路結合部が設けられている、
   請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
5. 前記無線信号伝送路の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部には、無線信号を直線偏波で前記無線信号伝送路に送受信する直線偏波プローブを具備した伝送路結合部が設けられており、
   前記無線信号伝送路には、前記直線偏波を円偏波に変換する第１の偏波変換部と、前記第１の偏波変換部による円偏波を直線偏波に変換する第２の偏波変換部が設けられている、
   請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
6. 前記導波管内は、誘電体素材が詰められている、
   請求項１に記載の無線通信装置。
7. 前記導波管は、前記誘電体素材の外周を覆うように金属素材の薄膜を被覆する表面処理が施されることで形成されている、
   請求項６に記載の無線通信装置。
8. 前記第１の通信部と前記第２の通信部のそれぞれは、送受信タイミングを時分割で切り替える切替部を有し、
   １系統の前記無線信号伝送路を使用して半二重による双方向の伝送を行なう、
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
9. 前記第１の通信部と前記第２の通信部は、送信の無線信号の周波数と受信の無線信号の周波数を異ならせ、１系統の前記無線信号伝送路を使用して全二重による双方向の伝送を行なう、
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
10. 前記第１の通信部と前記第２の通信部は、送信側として機能する部分には複数の伝送対象の信号を時分割処理により１系統に纏めて伝送を行なうための多重化処理部を有し、受信側として機能する部分には前記無線信号伝送路を介して受け取った１系統の無線信号を各系統に分ける単一化処理部を有する、
    請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
11. 前記第１の通信部と前記第２の通信部は、送信側として機能する部分には複数の伝送対象の信号に関して無線信号の周波数をそれぞれ異ならせて１系統の前記無線信号伝送路で伝送を行なうための多重化処理部を有し、受信側として機能する部分には前記無線信号伝送路を介して受け取った１系統の無線信号を各系統に分ける単一化処理部を有する、
    請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
12. 前記第２の通信部は、前記第１の通信部に対して、相対的に、無限軌道旋回が可能に構成されている、
    請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
13. 前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、伝送対象の信号を円偏波のミリ波帯の無線信号にして前記無線信号伝送路を介して伝送する、
    請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の無線通信装置。
14. 第１の通信部と、
    回転軸を中心に第１の通信部に対して相対的に回転可能な第２の通信部と、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部の間で無線での情報伝送が可能な無線信号伝送路と、
    を備え、
    前記第２の通信部の第１の通信部に対する相対的な回転を駆動する回転駆動部が接続可能に構成されており、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、伝送対象の信号を円偏波の無線信号にして前記無線信号伝送路を介して伝送する、
    回転構造体であって、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部とを繋ぐ導波管が設けられており、
    前記無線信号伝送路は、前記導波管内に構成されており、
    前記導波管の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部には、導体パターンが形成された基板から成り、無線信号を前記無線信号伝送路に送受信する伝送路結合部が設けられており、
    前記導波管の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部は開放端とされており、
    前記端部の前記開放端のそれぞれには、前記伝送路結合部を覆うように、前記伝送路結合部や前記導波管から放射される前記無線信号を吸収する吸収部材が設けられている、
    回転構造体。
15. 第１の通信部と、
    回転軸を中心に第１の通信部に対して相対的に回転可能な第２の通信部と、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部の間で無線での情報伝送が可能な無線信号伝送路と、
    前記第２の通信部の第１の通信部に対する相対的な回転を駆動する回転駆動部と、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部との間での無線での情報伝送の対象となる伝送対象信号を処理する信号処理部と、
    を備え、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部の間では、伝送対象の信号を円偏波の無線信号にして前記無線信号伝送路を介して伝送する、
    電子機器であって、
    前記第１の通信部と前記第２の通信部とを繋ぐ導波管が設けられており、
    前記無線信号伝送路は、前記導波管内に構成されており、
    前記導波管の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部には、導体パターンが形成された基板から成り、無線信号を前記無線信号伝送路に送受信する伝送路結合部が設けられており、
    前記導波管の前記第１の通信部側および第２の通信部側の各端部は開放端とされており、
    前記端部の前記開放端のそれぞれには、前記伝送路結合部を覆うように、前記伝送路結合部や前記導波管から放射される前記無線信号を吸収する吸収部材が設けられている、
    電子機器。

Images