JP5814854B2

JP5814854B2 - 通信装置

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Publication number: JP5814854B2
Application number: JP2012094539A
Authority: JP
Inventors: 一樹片岡; 崇文大石; 和弘井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: JP2013223160A; US9130273B2; US20130278470A1

Description

本発明の実施形態は、通信装置に関する。

人体などの生体を介して通信データを送受信する生体通信が注目されている。生体通信は、医療／ヘルスケア、近距離無線、車載無線、エンターテイメント等に期待され、消費電力を従来よりも大幅に低減することができる。

生体通信では、生体を伝送路の一部として利用する通信装置に２つの電極が設置される。一つは信号線に接続された信号電極であり、もう一方は基準電位を持つ通信装置の接地電位に接続される基準電位電極である。信号電極同士は主に生体を介して結合し、基準電位電極同士は主に空間や大地を介して結合することで、通信装置は信号電極と基準電位電極の間の電位差を伝達する。

生体通信を行う通信装置の信頼性を向上するには、通信装置を筺体で覆うのが有力である。筺体の内部に信号電極が実装された場合、生体と信号電極の間の容量結合は筺体を介しているので、受信感度が低下するという問題点がある。

特開２００３−３７５６６号公報

本発明は、受信感度を向上することができる通信装置を提供することにある。

一つの実施形態によれば、通信装置は、基板、通信部、第１の信号線、端子、第２の信号線、第１の信号電極、第３の信号線、磁界センサ、及び筺体が設けられる。基板には基準電位電極が設けられる。通信部は基板の第１主面上に設けられる。第１の信号線は、基板の第１主面上に設けられ、一端が通信部に接続される。端子は、基板の第１主面上に設けられ、第１の信号線の他端に接続される。第２の信号線は、基板の第１主面側に設けられ、一端が端子に接続され、端子を介して第１の信号線に接続される。第１の信号電極は、基板の第１主面側に設けられ、第２の信号線の他端に接続される。第３の信号線は、基板の第１主面側に設けられ、一端が端子に接続され、端子を介して第１の信号線に接続される。磁界センサは、基板の第１主面側に設けられ、一端が第３の信号線の他端に接続され、他端が基準電位電極に接続される。筺体は、基板、通信部、第１の信号線、端子、第２の信号線、第１の信号電極、第３の信号線、及び磁界センサを覆って内部に収納する。通信装置は生体を介してデータ通信を行う。

第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。第１の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。図２のＡ−Ａ線に沿う通信装置の断面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う通信装置の断面図である。第１の実施形態に係る通信装置の等価回路図である。第１の実施形態に係る通信装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。第１の実施形態に係る通信装置の受信電力を示す図である。第１の実施形態に係る通信装置の信号電極と生体が直接接触した場合の信号の流れを示す図である。第１の実施形態に係る本実施形態の通信装置での生体と近接した場合の信号の流れを示す図である。第１の実施形態に係る第１の比較例の通信装置での生体と近接した場合の信号の流れを示す図である。第１の実施形態に係る第２の比較例の通信装置での生体と近接した場合の信号の流れを示す図である。第１の変形例に係る通信装置の構成を示す上面図である。第２の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。第２の実施形態に係るインダクタを示す上面図である。第３の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。第４の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。

以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１は通信システムの構成を示す図である。図２は通信装置の構成を示す図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本実施形態では、信号電極と生体間の距離に応じて容量が可変する可変容量を周波数調整素子として用い、生体が近接したときに磁界センサの動作周波数が通信信号の搬送波周波数になるように設定して受信感度を向上している。

図１に示すように、通信システム１には、通信装置１００及び通信装置２００が設けられる。通信システム１は、人体などの生体２０を介して通信装置１００と通信装置２００の間をウエラブル・コンピューティング通信する。通信システム１では、生体２０が介在する近距離無線が行われる。

通信システム１では、例えば通信装置１００の通信部１０４が送信部（Ｔｘ）の場合、通信部１０４から送信されるデータは、信号電極１０８及びコイル１３３、生体２０、コイル２３３及び信号電極２０８を介して通信装置２００の通信部２０４に伝送され、通信部２０４が受信部（Ｒｘ）となる。一方、通信装置２００の通信部２０４が送信部（Ｔｘ）の場合、通信装置１００の通信部１０４が受信部（Ｒｘ）となる。コイル１３３、コイル２３３は、それぞれコア（図示しない）に巻かれてアンテナを構成する。

なお、図１では、生体２０として人体（人間）を考慮しているが必ずしもこれに限定されるものではない。人体の代わりに犬や猫等の動物であってもよい。

図２に示すように、通信装置１００には、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、及び信号線１３４が設けられる。通信装置１００では信号電極１０８及び磁界センサ１１２に生体２０が近接し、通信装置２００では信号電極２０８及び磁界センサに生体２０が近接するとデータ通信が行われる。

基板１０３は、誘電体部１０１と基準電位電極１０２から構成される。基準電位電極１０２は、接地電極とも呼称される。誘電体部１０１は、基準電位電極１０２の第一主面（表面）上に設けられる。誘電体部１０１は、例えば絶縁性セラミック或いは絶縁性有機物等から構成される。基準電位電極１０２は、例えば銅（Ｃｕ）或いは金（Ａｕ）などの金属層から構成される。

通信部１０４は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、データの送受信を行う。信号線１０５は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、一端が通信部１０４に接続される。端子１０６は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられ、信号線１０５の他端に接続される。通信部１０４の接地電極は、図示していないがビアを介して基準電位電極１０２に接続される。

信号線１０７は、誘電体部１０１の第一主面（表面）側に設けられ、一端が端子１０６に接続される。信号線１０７上には、信号線１０７の他端に接続される信号電極１０８が設けられる。信号電極１０８は、平板形状を有する（図中真上から見て）。ここでは、信号線１０７は、基板１０３に対して垂直方向に配置される。なお、端子１０６はビア１３１を介して基準電位電極１０２に接続される。信号線１０９は、誘電体部１０１の第一主面（表面）側に設けられ、一端が端子１０６に接続される。

磁界センサ１１２は、信号伝搬時に生体２０表面に磁界を発生する。磁界センサ１１２は、信号電極１０８と相対向するように配置され、間隔Ｄ１だけ離間される。磁界センサ１１２は、例えば透磁率の高いフェライトからなる棒状のコア１１０にコイル１３３を巻きつけたバーアンテナである。磁界センサ１１２は、コイル１３３の一端が信号線１０９の他端に接続され、コイル１３３の他端が信号線１３４の一端に接続される。信号線１３４は、他端が端子１１３及びビア１３２を介して基準電位電極１０２に接続される。

ここで、バーアンテナは、サイズを縮小して近傍ノイズの影響を受けにくくすることができ、例えば２００ＭＨｚまでの周波数に対応できるアンテナである。

筺体１１１は、水平方向が高さ方向よりも大きい箱型形状を有する。筺体１１１は、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、及び信号線１３４を覆って内部に収納する。

ここで、信号電極１０８には、例えば銅泊などの導電性シート、塗布或いはインクジェット法を用いて薄膜化及び焼結化された導電性インク、或いはＩＴＯ（indium tin oxide）などの透明導電材などが使用される。信号電極１０８及び磁界センサ１１２は、平面形状をなす筺体１１１の一側面の内側面に並列配置しているが、楕円球面をなす筺体１１１の一側面の内側面に並列配置してしてもよい。筺体１１１は、箱形形状をしているが、代わりに端部がＲ形状を有する箱形又は楕円球形状などにしてもよい。

図３に示すように、信号線１０５は、誘電体層101上に形成されたものである。端子１０６は、内導体部２１、外導体部２２、誘電体層２３、及び誘電体層２４から構成される。端子１０６の中央部には内導体部２１が設けられ、内導体部２１の周囲には誘電体層２３が設けられる。外導体部２２は、誘電体層２３を介して内導体部２１の周囲に設けられる。外導体部２２の周囲には誘電体層２４が設けられる。

信号線１０７は、内側信号線１１及び誘電体層１２から構成される。信号線１０７の中央部には内側信号線１１が設けられ、内側信号線１１の周囲には誘電体層１２が設けられる。信号線１０７の内側信号線１１は、一端が信号線１０５に接続され、他端が信号電極１０８に接続される。信号電極１０８は、厚さＴ１を有する筺体１１１の上部の内壁に設けられる。

信号線１０９は、Ｌ字型構造を有し、誘電体部１０１の第一主面（表面）側に設けられる。信号線１０９は、一端が信号線１０５に接続され、他端が磁界センサ１１２のコイル１３３の一端に接続される。磁界センサ１１２のコイル１３３は、信号電極１０８と距離Ｄ１だけ離間され、筺体１１１の上部の内壁に設けられる。

図４に示すように、信号線１３４は、誘電体部１０１の第一主面（表面）側に設けられる。信号線１３４は、一端が磁界センサ１１２のコイル１３３の他端に接続され、他端が端子１１３及びビア１３２を介して基準電位電極１０２に接続される。

次に、通信装置で行われる送受信について図５及び図６を参照して説明する。図５は通信装置の等価回路図である。図６は通信装置のＶＳＷＲ（voltage standing wave ratio）特性を示す図である。

図５に示すように、信号発生源ＦＧ１である通信部１０４から通信信号が信号線１０９を介して磁界センサ１１２のコイル１３３に送信されると、螺旋形状をなすコイル１３３に電流が発生する。この結果、コア１１０に沿って磁界が発生する。また、信号電極１０８は生体２０が近接すると容量結合を発生する。これにより、信号電極１０８と基準電位電極１０２がコンデンサを形成する。更に、この容量結合は生体２０と信号電極１０８の距離によって変化するので、信号電極１０８と基準電位電極１０２によって形成されるコンデンサは人体２０との距離に応じて容量が変化する可変コンデンサＶＣ１となる。可変コンデンサＶＣ１と磁界センサ１１２は並列に接続されているので、可変コンデンサＶＣ１は、周波数調整素子として機能する。

図６に示すように、可変コンデンサＶＣ１及び磁界センサ１１２では、生体２０が可変コンデンサＶＣ１及び磁界センサ１１２と離間され、近接しないとき、磁界センサ１１２の動作周波数である周波数ｆ２で、ＶＳＷＲが最小値となる（破線（ｂ）で表示）。なお、周波数ｆ２は、生体通信では使用しない周波数である。

生体２０が可変コンデンサＶＣ１及び磁界センサ１１２に近接したとき、磁界センサ１１２の動作周波数である周波数ｆ１で、ＶＳＷＲが最小値となる（実線（ａ）で表示）。周波数ｆ１は、通信信号の搬送波周波数に設定される。このため、生体２０表面に磁界を発生することができる。なお、動作周波数が搬送周波数となるようにコイル１３３の長さを調整している。

次に、通信装置の受信電力について図７乃至１１を参照して説明する。図７は通信装置の受信電力を示す図である。図８は通信装置の信号電極が生体と直接接触した場合での信号の流れを示す図である。図９は本実施形態の通信装置での生体と近接した場合の信号の流れを示す図である。図１０は第１の比較例の通信装置での生体と近接した場合の信号の流れを示す図である。図１１は第２の比較例の通信装置での生体と近接した場合の信号の流れを示す図である。

図７では、受信電力Ｐ０（Ｒｘ）、受信電力Ｐ１（Ｒｘ）、受信電力Ｐ２（Ｒｘ）、及び受信電力Ｐ３（Ｒｘ）を比較表示している。ここでは、受信電力Ｐ０（Ｒｘ）を基準値（０ｄＢ）とし、受信電力Ｐ１（Ｒｘ）が本実施形態、受信電力Ｐ２（Ｒｘ）が第１の比較例、受信電力Ｐ３（Ｒｘ）が第２の比較例であり、受信電力Ｐ０（Ｒｘ）に対する変化分として表示している。

受信電力Ｐ０（Ｒｘ）は、図８に示すように、通信装置１００ｙの信号電極１０８が生体２０の左手に直接接触し、通信装置２００ｙの信号電極２０８が生体２０の右手に直接接触し、通信装置１００ｙ側から生体２０を介して通信装置２００ｙ側にデータが通信された場合の通信システムでの受信電力である。

受信電力Ｐ１（Ｒｘ）は、図９に示すように、本実施形態の通信装置１００の信号電極１０８及び磁界センサ１１２のコイル１３３が生体２０と間隔Ｄ１１だけ近接し、本実施形態の通信装置２００の信号電極２０８及び磁界センサ２１２のコイル２３３が生体２０と間隔Ｄ１１だけ近接し、通信装置１００側から生体２０を介して通信装置２００側にデータが通信された場合の通信システム１での受信電力である。なお、間隔Ｄ１１は、５ｍｍに設定され筺体１１１の厚さＴ１よりも大きい。

受信電力Ｐ２（Ｒｘ）は、図１０に示すように、第１の比較例の通信装置１００ｘの信号電極１０８が生体２０と間隔Ｄ１１だけ近接し、第１の比較例の通信装置２００ｘの信号電極２０８が生体２０と間隔Ｄ１１だけ近接し、通信装置１００ｘ側から生体２０を介して通信装置２００ｘ側にデータが通信された場合の第１の比較例の通信システムでの受信電力である。第１の比較例では、磁界センサが設けられない。

受信電力Ｐ３（Ｒｘ）は、図１１に示すように、第２の比較例の通信装置１００ｚの磁界センサ１１２のコイル１３３が生体２０と間隔Ｄ１１だけ近接し、第２の比較例の通信装置２００ｚの磁界センサ２１２のコイル２３３が生体２０と間隔Ｄ１１だけ近接し、通信装置１００ｚ側から生体２０を介して通信装置２００ｚ側にデータが通信された場合の第２の比較例の通信システムでの受信電力である。第２の比較例では、信号電極が設けられない。

図７に示すように、第１の比較例の通信システムでは、生体２０表面と信号電極が接触した場合、容量結合が最大となり、送信及び受信電力が最大となる。ところが間隔Ｄ１１だけ離間されているので、受信電力Ｐ２（Ｒｘ）は受信電力Ｐ０（Ｒｘ）に対して、−９．９ｄＢと大幅に劣化する。

第２の比較例の通信システムでは、磁界センサの動作周波数が通信周波数である周波数ｆ１と異なる周波数に設定されている。このため、間隔Ｄ１１だけ離間すると受信電力Ｐ３（Ｒｘ）は受信電力Ｐ０（Ｒｘ）に対して、−１５ｄＢと大幅に劣化する。

一方、本実施形態の通信システム１では、通信装置１００に信号電極１０８及び磁界センサ１１２が設けられ、通信装置２００に信号電極２０８及び磁界センサ２１２が設けられている。このため、間隔Ｄ１１だけ離間したときに磁界センサの動作周波数が通信周波数である周波数ｆ１に設定される。この結果、受信電力Ｐ１（Ｒｘ）は受信電力Ｐ０（Ｒｘ）に対して、−４．７ｄＢしか低下しない。第１の比較例の通信システムと比較し、５．２ｄＢ改善することができる。したがって、本実施形態の通信システム１では、間隔Ｄ１１だけ離間（非接触時）していても受信感度を向上することができる。

なお、本実施形態の通信システム１では、生体２０が信号電極が設けられる筺体１１１の外側面に直接接触した場合でも受信感度を向上することができる。

容量結合を用いた通信システムでは、信号電極の面積を大きくする必要がある。これに対して、本実施形態の通信システム１では、信号電極の面積を小さくすることが可能となる。また、距離Ｄ１１だけ離間できることにより、信号電極の形状を平板だけでなく、直方体や楕円球などの形状にすることもできる。信号電極の形状に合わせて筺体１１１の形状を箱形以外の形状に適宜することが可能となる。また、可変コンデンサＶＣ１（図５参照）の容量を変えることにより異なる通信信号の搬送波周波数にも対応することができる。

磁界センサであるバーアンテナの周波数を調整するには、操作者が自ら制御回路により使用したい周波数の調整する必要がある。また、使用状態を何らかの手段を用いてモニターし、得られた情報から制御回路で自動調整する必要がある。生体通信で自動調整する場合、従来、生体２０との距離を測定するセンサ、センサ情報に基づいて周波数を調整する制御回路などが必要となる。

これに対して、本実施形態の通信システム１では、可変コンデンサＶＣ１及び磁界センサのコイルを並列接続し、信号電極と生体２０との距離をもとにして自動的に容量値を変化させ、周波数を調整している。このため、制御回路及びセンサが不要となる。したがって、回路規模や消費電力を大幅に抑制することができる。

上述したように、本実施形態の通信装置では、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、及び信号線１３４が通信装置１００に設けられる。通信装置１００では信号電極１０８及び磁界センサ１１２に生体２０が近接し、通信装置２００では信号電極２０８及び磁界センサに生体が近接するとデータ通信が行われる。信号電極１０８と基準電位電極１０２によって形成されるコンデンサは人体２０との距離で容量が変化する可変コンデンサＶＣ１となる。可変コンデンサＶＣ１と磁界センサ１１２は並列に接続されているので、可変コンデンサＶＣ１は、周波数調整素子として機能する。生体２０が可変コンデンサＶＣ１及び磁界センサに近接したとき、磁界センサの動作周波数が通信信号の搬送波周波数に設定される。

このため、生体２０に近接した場合でも通信装置の受信感度を向上することができる。また、生体２０と直接接触しなくとも受信感度を向上できるので、信号電極や筺体１１の形状に自由度を持たせることが可能となる。

なお、本実施形態では、磁界センサ１１２を信号電極１０８と相対向するように配置し、所定の距離だけ信号電極１０８と離間しているが必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図１２に示す第１の変形例の通信装置５００のように磁界センサの構成を変更してもよい。

具体的には、磁界センサ５１３は第１の構成部５１１と第２の構成部５１２から構成される。第１の構成部５１１は、信号電極１０８の第１の側面に対して距離Ｄ１だけ離間される。第１の構成部５１１は、コア１１０とコア１１０に巻かれたコイル１３３から構成される。第２の構成部５１２は、信号電極１０８の第１の側面に隣接する第２の側面に対して距離Ｄ２だけ離間される。第２の構成部５１２は、コア５０１とコア５０１に巻かれたコイル５０２から構成される。第１の構成部５１１のコイル１３３の一端が信号線１０９の他端に接続され、他端が第２の構成部５１２のコイル５０２の一端に接続される。第２の構成部５１２のコイル５０２の他端は、信号線１３４の一端に接続される。信号線１３４の他端は端子１１３およびビア１３２を介して基準電極１０２に接続される。第２の構成部５１２は、信号電極１０８よりも距離Ｌ１だけ延在している。

第１の変形例の通信装置５００では、２方向の磁界を発生及び受信することが可能となり、ダイバーシチ効果を得ることができる。

また、磁界センサを第１の構成部５１１、第２の構成部５１２、及び第３の構成部（図示せず）から構成してもよい。具体的には、第３の構成部は、信号電極１０８の第１の側面と相対向する第３の側面に対して所定の距離だけ離間される。第３の構成部は、コアとコアに巻かれたコイルから構成される。第３の構成部のコイルは、一端がコイル５０２の他端に接続され、他端が信号線１３４、端子１１３およびビア１３２を介して基準電位電極１０２に接続される。

この場合でも、３方向の磁界を発生及び受信することが可能となり、ダイバーシチ効果を得ることができる。

また、磁界センサを第１の構成部５１１、第２の構成部５１２、第３の構成部（図示せず）、及び第４の構成部（図示せず）から構成してもよい。

具体的には、第３の構成部は、信号電極１０８の第１の側面と相対向する第３の側面に対して所定の距離だけ離間される。第３の構成部は、コアとコアに巻かれたコイルから構成される。第４の構成部は、信号電極１０８の第１の側面と隣接する相対向する第４の側面に対して所定の距離だけ離間される。第４の構成部は、コアとコアに巻かれたコイルから構成される。第３の構成部のコイルは、一端がコイル５０２の他端に接続され、他端が第４の構成部のコイルの一端に接続される。第４の構成部のコイルの他端は、信号線１３４、端子１１３およびビア１３２を介して基準電位電極１０２に接続される。第３の構成部は、発生する磁界の向きが第１の構成部５１１と同じである。第４の構成部は、発生する磁界の向きが第２の構成部５１２と同じである。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１３は通信装置の構成を示す図である。図１４はインダクタを示す上面図である。本実施形態では、信号線１０９と磁界センサ１１２の間にインダクタを設けてインダクタンス値を増加させている。

以下、第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

図１３に示すように、通信装置６００には、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、信号線１３４、及びインダクタ６０１が設けられる。インダクタ６０１は、信号線１０９と磁界センサ１１２のコイル１３３の間に設けられる。

通信装置６００の筺体１１１の大きさが比較的小さく、磁界センサ１１２のコア１１０の長さに制限が生じたとき、磁界センサ１１２に必要とされる所望の周波数に対応するインダクタンス値が得られない場合が発生する。インダクタ６０１は、所望の周波数に対応するインダクタンス値を補充する役目をする。

図１４に示すように、インダクタ６０１は、例えば誘電体層（図示せず）上に設けられたスパイラルインダクタである。ここでは、インダクタ６０１にスパイラルインダクタを用いているが、代わりにＱ値の優れた積層型のインダクタなどを用いてもよい。

上述したように、本実施形態の通信装置では、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、信号線１３４、及びインダクタ６０１が通信装置６００に設けられる。インダクタ６０１は、信号線１０９と磁界センサ１１２の間に設けられる。

このため、筺体１１１の大きさが比較的小さな場合でも、インダクタ６０１により要求されるインダクタンス値を補充することができる。したがって、コア１１０の長さが制限されも所望の周波数で通信ができ、通信装置６００の受信感度を向上することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１５は通信装置の構成を示す図である。本実施形態では、端子１０６と基準電位電極１０２の間にコンデンサを設けて容量値を増加させている。

図１５に示すように、通信装置７００には、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、信号線１３４、コンデンサ７０１、信号線７０２、及びビア７０３が設けられる。

信号線７０２は、誘電体部１０１の第一主面（表面）上に設けられる。信号線７０２は、一端が端子１０６に接続され、信号線１０５及び信号線１０９に接続さる。信号線７０２は、他端がコンデンサ７０１の一端に接続される。コンデンサ７０１は、他端がビア７０３を介して基準電位電極１０２に接続される。

通信装置６００の筺体１１１の大きさが比較的小さく、信号電極１０８の面積に制限が生じたとき、磁界センサ１１２が所望の周波数で動作するために必要とされる容量値が得られない場合が発生する。コンデンサ７０１は、所望の周波数に対応する容量値を補充する役目をする。

上述したように、本実施形態の通信装置では、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、信号線１３４、コンデンサ７０１、信号線７０２、及びビア７０３が通信装置７００に設けられる。コンデンサ７０１は、一端が信号線７０２を介して端子１０６に接続され、他端がビア７０３を介して基準電位電極１０２に接続される。

このため、筺体１１１の大きさが比較的小さく、信号電極１０８の面積が制限された場合でも要求される容量値をコンデンサ７０１により補充することができる。したがって、信号電極１０８の面積が制限されも所望の周波数で通信ができ、通信装置７００の受信感度を向上することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る通信装置について、図面を参照して説明する。図１６は通信装置の構成を示す図である。本実施形態では、第２の信号電極を設けて利用者の接触位置の制限が大幅に緩和される。

図１６に示すように、通信装置８００には、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、信号線１３４、信号電極８０１、及び信号線８０２が設けられる。

信号線８０２は、誘電体部１０１の第一主面（表面）側に設けられる。信号線８０２は、一端が端子１０６に接続され、他端が信号電極８０１に接続される。

信号電極８０１は、平板形状を有し、筺体１１１の右側面の内側（内壁）に配置される。信号電極８０１は、筺体１１１の上面の内側（内壁）に配置される信号電極１０８及び磁界センサ１１２に対して９０度傾いて配置される。信号電極８０１は、磁界センサ１１２と所定距離だけ離間される。信号電極８０１は、磁界センサ１１２を介して信号電極１０８と所定距離だけ離間される。信号電極８０１には、例えば銅泊などの導電性シート、塗布或いはインクジェット法を用いて薄膜化及び焼結化された導電性インク、或いはＩＴＯなどの透明導電材などが使用される。

通信装置８００では、信号電極８０１が設けられている筺体１１１の右側面に生体２０が近接又は接触した場合でも、磁界センサ１１２により生体２０表面上で磁界を発生及び受信することが可能となる。このため、利用者の近接する位置の制限を大幅に緩和することができる。

上述したように、本実施形態の通信装置では、基板１０３、通信部１０４、信号線１０５、端子１０６、信号線１０７、信号電極１０８、信号線１０９、筺体１１１、磁界センサ１１２、端子１１３、ビア１３１、ビア１３２、信号線１３４、信号電極８０１、及び信号線８０２が通信装置８００に設けられる。信号電極８０１は、筺体１１１の右側面の内側（内壁）に配置される。信号電極８０１は、筺体１１１の上面の内側（内壁）に配置される磁界センサ１１２及び信号電極１０８と所定距離だけ離間される。

このため、信号電極８０１に生体２０が近接又は接触した場合でも所望の周波数で通信ができ、通信装置８００の受信感度を向上することができる。したがって、利用者の近接又は接触する位置の制限を大幅に緩和することができる。

なお、実施形態では、磁界センサにバーアンテナを用いているが、通信信号の搬送波周波数が異なる場合、バーアンテナの代わりのアンテナを用いるのが好ましい。例えば、通信信号の搬送波周波数が数百ＭＨｚ以上の場合、モノポールアンテナやメアンダラインアンテナ等を適宜使用するのが好ましい。

また、実施形態では、生体２０が介在する近距離無線に適用されているが必ずしもこれに限定されるものではない。医療／ヘルスケア、車載無線、エンターテイメント等にも適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１通信システム
１１内側信号線
１２、２３、２４誘電体層
２０生体
２１内導体部
２２外導体部
１００、１００ｘ、１００ｙ、１００ｚ、２００、２００ｘ、２００ｙ、２００ｚ、５００、６００、７００、８００通信装置
１０１誘電体部
１０２基準電位電極
１０３基板
１０４、２０４通信部
１０５、１０７、１０９、１３４、７０２、８０２信号線
１０６、１１３端子
１０８、２０８、８０１信号電極
１１０、２１０、５０１コア
１１１、２１１筺体
１１２、２１２、５１３磁界センサ
１３１、１３２、７０３ビア
１３３、２３３、５０２コイル
５１１、５１２構成部
６０１インダクタ
７０１コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１１間隔
ＦＧ１信号発生源
Ｌ１距離
Ｐ０（Ｒｘ）、Ｐ１（Ｒｘ）、Ｐ２（Ｒｘ）、Ｐ３（Ｒｘ）受信電力
Ｔ１厚さ
ＶＣ１可変コンデンサ

Claims

基準電位電極が設けられる基板と、
前記基板の第１主面上に設けられる通信部と、
前記基板の第１主面上に設けられ、一端が前記通信部に接続される第１の信号線と、
前記基板の第１主面上に設けられ、前記第１の信号線の他端に接続される端子と、
前記基板の第１主面側に設けられ、一端が前記端子に接続され、前記端子を介して前記第１の信号線に接続される第２の信号線と、
前記基板の第１主面側に設けられ、前記第２の信号線の他端に接続される第１の信号電極と、
前記基板の第１主面側に設けられ、一端が前記端子に接続され、前記端子を介して前記第１の信号線に接続される第３の信号線と、
前記基板の第１主面側に設けられ、一端が前記第３の信号線の他端に接続され、他端が前記基準電位電極に接続される磁界センサと、
前記基板、前記通信部、前記第１の信号線、前記端子、前記第２の信号線、前記第１の信号電極、前記第３の信号線、及び前記磁界センサを覆って内部に収納する筺体と、
を具備し、
生体を介してデータ通信を行い、
前記磁界センサは信号伝搬時に生体表面に磁界を発生し、前記第１の信号電極と前記生体の距離に応じて容量が可変する可変容量が周波数調整素子として動作し、前記生体が前記磁界センサに近接したときに前記磁界センサの動作周波数が前記データ通信の搬送波周波数となる
ことを特徴とする通信装置。
前記磁界センサは、前記第１の信号電極と相対向して配置され、前記第１の信号電極に対して所定の距離だけ離間されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記基板の第１主面側に設けられ、一端が前記第３の信号線の他端に接続され、他端が前記磁界センサの一端に接続されるインダクタを更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
前記基板の第１主面上に設けられ、一端が前記端子に接続され、他端が前記基準電位電極に接続されるコンデンサを更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記基板の第１主面側に設けられ、一端が前記端子の他端に接続される第４の信号線と、前記基板の第１主面側に設けられ、前記第４の信号線の他端に接続され、前記磁界センサを介して前記第１の信号電極と相対向して配置され、所定の距離だけ前記第１の信号電極と離間される第２の信号電極とを更に具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の通信装置。
前記磁界センサは、フェライトからなるコアにコイルを巻きつけたバーアンテナであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載の通信装置。