JP6564340B2 - 無線伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、無線伝送システムに関する。

近年、ワイヤレス伝送技術の開発が活発化されており、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の技術は、給電装置から送電された電力を受電する受電素子を含み、受電した電力に応じた電力を負荷に供給するシステムを開示している。この特許文献１記載の技術は、給電装置の共振素子への電力伝搬経路、および受電装置の受電電力伝搬経路の少なくとも一方に、電力の高い共振の鋭さである尖鋭度Ｑを維持しながら、周波数特性を拡大して広帯域化させる周波数特性補正回路を備える技術である。

特開２０１２−０３４４９４号公報

特許文献１に記載のように、例えばワイヤレス伝送システムでは、伝送効率を上げるため、尖鋭度Ｑを大きくして共振器の特性を上げれば良いが、尖鋭度Ｑを大きくすれば、その分、伝送特性をフラットと見做せる周波数の帯域幅が狭くなる。そこで、発明者は、電力、データなどの信号を送信又は受信する周波数の帯域幅を柔軟に変更することで高い伝送効率を達成可能なシステムを考慮している。しかしながら、前記の特許文献１記載の技術を適用しても、帯域幅は固定的に設定されてしまい、例えば共振器の位置を機械的に移動させるための稼働装置を必要としてしまう。

本発明の目的は、周波数の帯域幅を柔軟に変更できるようにした無線伝送システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、送信装置と受信装置とを備えた無線伝送システムを提供する。送信装置は信号生成部と信号生成部により生成される信号を送信する送信アンテナとを備える。受信装置は、送信装置の送信アンテナから送信される信号を受信する受信アンテナと受信アンテナを通じて受信する信号を処理する信号処理部とを備える。また、受信装置の受信アンテナから信号処理部までの信号伝搬経路又は送信装置の送信アンテナから信号生成部までの信号伝搬経路のうち少なくとも何れか一方に帯域制限回路を備えている。この帯域制限回路は、送信アンテナ又は受信アンテナの何れか少なくとも一方に直列又は並列に接続される第１容量部を備える。第１容量部は送信アンテナ又は受信アンテナと共に所定周波数帯において共振する第１共振回路を構成する。また、帯域制限回路は、第１共振回路に直列接続され誘導部及び第２容量部を直列又は並列接続して所定周波数帯と同一又は近接する周波数帯において共振する第２共振回路、及び、第１共振回路と第２共振回路との間に接続され使用周波数帯域における誘導性特性が可変可能に構成される誘導特性部、を備える。すると、誘導特性部は第１共振回路と第２共振回路との間の結合性を変更可能になる。このとき、変更部は、帯域制限回路の誘導特性部の誘導性特性を変更するため、第１共振回路と第２共振回路との間の結合性を変更でき、信号送信時又は信号受信時における周波数帯域幅を柔軟に変更できる。

第１実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 インダクタンス値の変化に応じた伝送効率の周波数特性のシミュレーション結果を示す図 第２実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第３実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第４実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第５実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第６実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 チャンネル設定処理のシーケンス図 第７実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第８実施形態における第１共振回路の電気的構成図 第８実施形態における第２共振回路の電気的構成図（その１） 第８実施形態における第２共振回路の電気的構成図（その２） 第９実施形態における無線伝送システムを概略的に示す図 第１０実施形態における受信装置の基板搭載例の説明図

以下、無線伝送システムの幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付している。なお、下記の各実施形態で説明した対応する構成は十の位と一の位に同一符号を付している。これらの対応する構成は互いに同様の機能を備えるため、その個別又は各要素間で連携して実行される機能説明を必要に応じて省略している。

（第１実施形態）
図１から図２は第１実施形態の説明図を示す。図１に全体構成例を示すように、無線伝送システム１０１は、送信装置２及び受信装置３を備え、送信装置２が受信装置３に無線により信号を送信する。送信装置２には、図示しないが電力供給源となる例えばバッテリ電源が接続される。送信装置２は、このバッテリ電源の電力に応じて無線により受信装置３に信号を伝送する。受信装置３は、送信装置２により磁界共鳴方式により結合され送信装置２から送電された電力を用いて動作する。

無線伝送システム１０１は、特に車両用の各種センサ、アクチュエータへの指令信号や、この応答信号などの無線信号の伝送に適用することが望ましい。なお、この図１には、本実施形態の特徴となる信号伝送系に係る特徴部分を主に示している。

送信装置２は、信号生成部４及び送信アンテナ５を備える。送信アンテナ５は、例えばループ状の導電線により構成されている。信号生成部４は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成され、与えられる電源により搬送波信号を生成し、例えば当該搬送波信号を所定の変調方式で変調し、データ変調信号を送信アンテナ５を通じて受信装置３に送信する。より具体例を挙げるとすれば、例えば送信装置２は、数百ＭＨｚ帯の多数の搬送波信号をサブキャリアとして生成し、当該サブキャリアにＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）変調方式によりデータ変調し、このデータ変調信号を送信信号として送信アンテナ５を通じて受信装置３に送信する。

受信装置３は、受信アンテナ６、帯域制限回路７、及び、変更部として信号処理部８を備える。受信アンテナ６は例えばループ状の導電線により構成される。受信アンテナ６は送信アンテナ５の近傍界に設置されており、受信装置３は、送信装置２の送信アンテナ５から送信される信号を受信アンテナ６を通じて受信する。受信装置３は、この受信アンテナ６の受信信号を帯域制限回路７を通じて信号処理部８に入力する。信号処理部８は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成され、受信アンテナ６及び帯域制限回路７を通じて受信されたデータ変調信号を復調する。例えば、ＯＦＤＭ変調信号は前述のサブキャリアが互いに直交するように調整されている。このため、信号処理部８は高速フーリエ変換アルゴリズムを用いてサブキャリアを互いに分離し、サブキャリアに変調されたデータを復調する。これにより、送信装置２は受信装置３にデータ送信できる。

さて、本実施形態においては、受信アンテナ６と信号処理部８との間に帯域制限回路７を設けている。この帯域制限回路７は、例えば可変容量ダイオード（以下、ダイオードと略す）９〜１１と、誘導部としてインダクタ１２と、インダクタ１３とを備えた線形回路により構成される。帯域制限回路７は、受信アンテナ６にて受信された信号を通過して信号処理部８に伝送する回路であり、送信装置２の送信信号を通過すると共にこの送信信号の通過周波数帯以外の周波数帯域を制限するバンドパスフィルタにより構成されている。

帯域制限回路７は、受信アンテナ６の一端と信号処理部８の入力端との間に、ダイオード１１のカソード−アノード間、インダクタ１２、ダイオード９のアノード−カソード間を直列接続して構成されている。ダイオード１１のアノードとインダクタ１２とはノードＮ１において直接接続されている。

可変容量ダイオード９〜１１は、それぞれ信号処理部８の制御に応じてその容量値を調整可能になっている。ここで、第１共振回路１４が受信アンテナ６及びダイオード１１により構成され、第２共振回路１５がインダクタ１２及びダイオード９により構成される。

受信アンテナ６の他端と信号処理部８との間がノードＮ２において直接接続されている。ノードＮ１とノードＮ２との間には誘導特性部１６が構成されている。誘導特性部１６は、ダイオード１０とインダクタ１３とを並列接続して構成されている。この誘導特性部１６は、送信信号の周波数を含む帯域（すなわち使用周波数帯域）では誘導性特性を示す。

見方を変えると、受信装置３は、受信アンテナ６とダイオード１１の容量性により共振する第１共振回路１４を備え、さらに、インダクタ１２及びダイオード９を直列接続し当該インダクタ１２及びダイオード９の容量性により共振する第２共振回路１５を備える。第１及び第２共振回路１４及び１５を構成する各素子は、標準的には同一又は近接した所定周波数帯に共振周波数を備える回路定数に設定されており、ダイオード９、１１の容量性が調整されることにより共振周波数を変更可能になっている。ここで示した所定周波数帯は帯域制限回路７の目標帯域幅（例えば百ＭＨｚ程度）と同一又はこれに近似した帯域となっている。逆に目標帯域幅に合わせて第１及び第２共振回路１４及び１５の各共振周波数の互いの離間周波数幅を設定しても良い。

前述構成の特徴について説明する。送信装置２はデータ変調信号を送信信号として受信装置３に送信する。このデータ伝送レートを高くすればその分広い帯域幅を要する。送信装置２と信号処理部８との間の信号伝搬経路には第１共振回路１４及び第２共振回路１５が接続されている。第１共振回路１４から見た送信装置２の尖鋭度ＱをＱ１とし、第２共振回路１５から見た信号処理部８の尖鋭度ＱをＱ２とし、これらの第１共振回路１４と第２共振回路１５との結合度をｋと定義すると、
ｋ×ＳＱＲＴ（Ｑ１×Ｑ２）＞１ …（１）
の条件を満たすようにすることによって、帯域幅を広帯域化可能にできることが考慮できる。そこで、この（１）式を満たすように、帯域制限回路７の各構成要素の素子値、送信装置２と受信装置３との間の適正距離範囲、さらに、送信アンテナ５及び受信アンテナ６のインダクタンス値等を設定することで、各回路の相互作用に基づく広帯域化を可能にできる。

送信装置２及び受信装置３が、所定のサブキャリア周波数帯の中の多チャンネルの周波数帯域（例えば数百ＭＨｚ）の中から所定の１又は複数のチャンネルを選択して送受信処理を行う場合には、帯域制限回路７を用いて動的に周波数帯域幅を調整可能にすることが望ましい。

これは、周波数帯域のＱ値を高めることで信号伝送効率を良好にできる反面、尖鋭度Ｑを高めると周波数帯域幅が狭帯域になりやすく、逆に周波数帯域の尖鋭度Ｑを低くすることで周波数帯域幅を広帯域にしやすいものの、信号伝送効率が劣化してしまうためである。このため、周波数帯域内の信号伝送効率を高めつつ周波数帯域幅を所望の例えば１チャンネル分だけ確保するには動的に周波数帯域を変更することが望ましい。

そこで、本実施形態の帯域制限回路７には、ノードＮ１とＮ２との間にダイオード１０とインダクタ１３を並列接続した誘導特性部１６を設けている。（１）式の結合度ｋは、これらのダイオード１０の容量値とインダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍに応じて決定されるものであり、インダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍを固定値とすれば、ダイオード１０の容量値を変更制御することで結合度ｋを調整できる。

図２はダイオード１０の容量値を固定値としたときのインダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍの変化に応じた伝送効率の周波数特性のシミュレーション結果を示している。発明者は、図１の回路構成において、インダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍを変更することで、誘導特性部１６の誘導性特性を変更し、この伝送効率の特性変化をシミュレーションにより観察した。

この図２に示す特性は、受信アンテナ６及びインダクタ１２のインダクタンス値を１００ｎＨ、ダイオード９、１１の容量値を５ｐＦとして、第１共振回路１４と第２共振回路１５との共振周波数を互いに同一周波数とし、送信アンテナ５のインダクタンス値を２０ｎＨ、送信アンテナ５と受信アンテナ６との結合係数ｋ０を０．９、信号生成部４の出力インピーダンスＺ０を５０Ω、信号処理部８の入力インピーダンスＺｉを１００Ω、とした条件下において、インダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍを変化させてシミュレーション結果を得ている。

この図２に示すように、インダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍを例えば６０ｎＨ程度に大きくすることで周波数帯域をより広くでき、インダクタ１３のインダクタンス値Ｌｍを例えば３０ｎＨ程度に小さくすることで周波数帯域を狭くできることが判明した。このため、信号処理部８が帯域制限回路７の中の特に誘導特性部１６の誘導性特性を調整することによって伝送効率の周波数特性を動的に調整できる。

本実施形態では、誘導特性部１６のうちのダイオード１０の容量値を変化させることで、誘導特性部１６の誘導性特性を調整することができ、これにより、図２に示す伝送効率の周波数特性と同様に帯域制限を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１共振回路１４と第２共振回路１５との間に使用周波数帯域における誘導性特性を可変可能に構成した誘導特性部１６を設ける構成とした。これにより、第１共振回路１４と第２共振回路１５との結合度ｋを変更可能に構成でき、図２に示すように、伝送効率の周波数特性を動的に変化させることができる。

また、誘導特性部１６は可変容量ダイオード１０を用いて構成することが望ましく、特に誘導特性部１６はインダクタ１３と可変容量ダイオード１０とを並列に接続して構成すると良い。このとき、信号処理部８が可変容量ダイオード１０の容量値を調整することにより、使用周波数帯における誘導特性部１６のインダクタンス値を容易に変更できる。この結果、第１共振回路１４と第２共振回路１５の結合性ｋを容易に変更できる。

信号処理部８は、この結合性ｋを高く尖鋭度Ｑを低くするように設定すると、広帯域とすることができると共に当該帯域内で極力フラットな特性とすることができ、逆に、信号処理部８は結合性ｋを低く尖鋭度Ｑを高く設定した場合には信号伝送効率を周波数選択的に調整できる。特に、帯域制限回路７は広帯域に設定された場合においても信号伝送効率を極力大きくしながら信号を伝送できるため、後段に信号を増幅する増幅回路を設けなくても良くなる。必要な利得に応じて帯域制限回路７の後段に増幅回路を設けても良い。

また、第１共振回路１４の第１容量部として可変容量ダイオード１１を用いて構成し、第２共振回路１５の第２容量部として可変容量ダイオード９を用いて構成している。このため、信号処理部８がこれらの可変容量ダイオード９又は１１の容量値を変更することで、第１共振回路１４、第２共振回路１５の共振周波数を変更でき、伝送効率の周波数特性の帯域幅を柔軟に変更できる。

（第２実施形態）
図３は第２実施形態の追加説明図を示す。図３に示す無線伝送システム２０１は受信装置２０３を備え、受信装置２０３は帯域制限回路２０７を備える。帯域制限回路２０７は誘導特性部２１６を備える。誘導特性部２１６は、インダクタ１３と、このインダクタ１３に並列接続されたインダクタ調整回路２２０と、を備える。

インダクタ調整回路２２０は、１又は複数のインダクタ２１、２３、２５とこれらに直列接続されたスイッチ２２、２４、２６とを備える。インダクタ２１、２３、２５は、それぞれ同一又は異なるインダクタンス値に設定されており、スイッチ２２、２４、２６は、信号生成部８からオン／オフを制御可能になっており、これによりインダクタ２１、２３、２５をノードＮ１及びＮ２間に接続／開放可能になっている。このような場合、信号生成部８が、誘導特性部２１６を用いてノードＮ１及びＮ２間の合成インダクタンスを調整できるようになり、前述実施形態と同様の特性を得ることができる。この結果、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第３実施形態）
図４は第３実施形態の追加説明図を示す。図４に示す無線伝送システム３０１は受信装置３０３を備え、受信装置３０３は第１共振回路３１４と第２共振回路３１５とを備える。第１共振回路３１４は受信アンテナ６とキャパシタ３０８とを備える。第２共振回路３１５はインダクタ１２とキャパシタ３０９とを備える。キャパシタ３０９、３１１は、第１実施形態のダイオード９、１１に代えてそれぞれ設けられ固定容量キャパシタとして構成される。本実施形態のキャパシタ３０９、３１１は信号処理部８により容量値を変更不能であるものの、信号処理部８はダイオード１０により誘導特性部１６のインダクタンス値を変更可能に構成されているため、伝送効率の周波数特性の帯域幅を柔軟に変更できる。

（第４実施形態）
図５は第４実施形態の追加説明図を示す。図５に示すように、無線伝送システム４０１は、送信装置２に代わる通信装置４２５と、受信装置３に代わる通信装置４２６とを備える。通信装置４２５は、信号通信部２７、及び、送信アンテナ５を備えている。信号通信部２７は、信号生成部４、信号処理部８ａとしての両機能を備える。通信装置４２６は、受信アンテナ６、帯域制限回路７、及び、変更部として信号通信部２８を備える。信号通信部２８もまた、信号生成部４、信号処理部８としての両機能を備える。

通信装置４２５は、信号生成部４により所定の変調方式でデータ変調信号を生成し、このデータ変調信号を通信装置４２６に送信する機能と、信号処理部８ａにより通信装置４２６から受信したデータ変調信号を復調してデータを取得する機能とを備える。信号処理部８ａは、ダイオード９〜１１の容量特性を変更する機能を設けていない。このため通信装置４２５内の信号処理部には符号「８ａ」を付している。

また、通信装置４２６もまた、信号生成部４により所定の変調方式でデータ変調信号を生成し、このデータ変調信号を通信装置４２５に送信する機能と、信号処理部８により通信装置４２５の信号生成部４から受信したデータ変調信号を復調してデータを取得する機能とを備える。通信装置４２６の信号処理部８は、ダイオード９〜１１の容量性を変更する機能を備えている。

このため、帯域制限回路７は、通信装置４２５及び４２６間における送受信処理の何れの場合においても、図２に示されるような帯域幅特性に変更することができ、送受信処理の何れの場合にも適用できる。このため本無線伝送システム４０１のように、互いにデータ変調信号を送受信する場合においても、伝送効率の周波数特性の帯域幅を柔軟に変更できる。その他、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第５実施形態）
図６は第５実施形態の追加説明図を示す。無線伝送システム５０１は、送信装置５０２と受信装置５０３とを備える。送信装置５０２は、信号生成部４と送信アンテナ５との間に整合回路２９を備える。整合回路２９は、信号生成部４の出力インピーダンスと送信アンテナ５の入力インピーダンスとの間のインピーダンス不整合を整合する回路である。受信装置４０２は、帯域制限回路７と信号処理部８との間に整合回路３０を備える。整合回路３０は、帯域制限回路７の出力インピーダンスと信号処理部８の入力インピーダンスとの間のインピーダンス不整合を整合する回路である。この場合、信号伝送効率をさらに向上できる。

整合回路２９、３０は、送信装置５０２、受信装置５０３の何れか一方に設けても良い。ここで、整合回路２９、３０は、受信装置５０３の受信アンテナ６から信号処理部８までの信号伝搬経路、又は、送信装置５０２の送信アンテナ５から信号生成部４までの信号伝搬経路のうち少なくとも何れか一方に設ければ良い。

（第６実施形態）
図７及び図８は第６実施形態の追加説明図を示す。第１〜第５実施形態では、帯域制限回路７、２０７、３０７の帯域幅等を変更する構成例を説明した。本実施形態では、帯域幅を変更可能な構成を用いて、送受信チャンネルを実用的に設定するための形態を説明する。

図７はこのシステム構成図を示している。無線伝送システム６０１は、送信装置としても受信装置としても機能する通信装置６２５及び６２６を備える。通信装置６２５は信号通信部２７を備える。他方、通信装置６２６は信号通信部２８とチャンネル判定回路３１を備えた制御部３２を変更部として備える。

通信装置６２５、６２６は、それぞれ信号通信部２７、２８を備えているため、当該通信装置６２５及び６２６は送信アンテナ５及び受信アンテナ６を通じて互いにデータ変調信号を送受信できる。チャンネル判定回路３１は、通信装置６２５から送信される信号が何れのチャンネルの信号であるか判定する回路であり、全チャンネル（例えばＣＨ１〜ＣＨ５）の周波数帯のうち何れのチャンネルの周波数帯の信号を受信したかを判定する。

制御部３２は、信号通信部２８の信号処理部８により各部１４〜１６のダイオード９〜１１の容量性を調整することで、全チャンネル周波数帯のうちの１〜全チャンネルの周波数帯に選択的に帯域幅を調整する。これにより、チャンネル判定回路３１により判定されたチャンネルを含む１〜全チャンネルの信号を受信可能になる。

前記構成において妨害波を生じていないチャンネルを特定するための動作について図８の通信シーケンス図を用いて説明する。本実施形態では、予め割り当てられた通信チャンネルが２０ＭＨｚ帯域幅のチャンネルを全５チャンネル備え、全５チャンネルの帯域幅が１００ＭＨｚとなる形態を示す。また、通信装置６２５及び６２６は、妨害波の少ない周波数帯を適宜選択して通信するものとし、通信装置６２５と６２６との間で通信チャンネルの変更取決めがないものと仮定して説明する。

図８に示すように、通信装置６２５の信号生成部４は、初期設定状態ではステップＳ１においてデフォルトの送信チャンネルＣＨ１を設定する。他方、通信装置６２６はステップＴ１において単チャンネル受信モードとし、ステップＴ２において帯域幅を単チャンネルＣＨ１に切替える。

このとき、通信装置６２６の制御部３２は、全チャンネルＣＨ１〜ＣＨ５の全周波数帯域１００ＭＨｚのうちチャンネルＣＨ１の中心周波数に帯域制限回路７のバンドパス中心周波数を合わせるようにダイオード９〜１１の容量値を変更すると共に、単チャンネルＣＨ１の帯域幅２０ＭＨｚに設定する。これによりチャンネルをＣＨ１に設定できる。

そして、通信装置６２５の信号生成部４は、ステップＳ２において送信チャンネルＣＨ１のデータ変調信号を生成し通信装置６２６に送信する。通信装置６２６は、ステップＴ３においてチャンネルＣＨ１のデータ変調信号を受信すると、信号通信部２８の信号処理部８によりデータ変調信号を復調し、正常に受信完了したか否かを判定し正常に受信完了したことが判定された場合、ステップＴ４において、信号通信部２８の信号生成部４によりチャンネルＣＨ１のデータ変調信号を生成し肯定応答信号を通信装置６２５に送信する。

通信装置６２５の信号通信部２７の信号処理部８ａは、ステップＳ３においてチャンネルＣＨ１のデータ変調信号を受信して復調し肯定応答信号を受信できる。これにより、通信装置６２５はチャンネルＣＨ１を使用可能であると判断できる。

次に、受信不能である場合の事例を説明する。通信装置６２５の信号生成部４は、ステップＳ４において送信チャンネルＣＨ１のデータ変調信号を生成し、通信装置６２６に送信するものの、通信装置６２５の送信波に妨害を生じた場合には、通信装置６２６の信号処理部８は正常に受信できずステップＴ５において受信エラーと判定される。この場合、通信装置６２６の信号処理部８は何らかの信号を受信しているものの正常に受信完了できていないため、正常に受信完了したことを示す肯定応答信号を通信装置６２５に送信しない。

また、通信装置６２６の信号処理部８が正常に受信できないときには、制御部３２はステップＴ６において全ＣＨ受信モードに切替える。通信装置６２６の制御部３２は、全チャンネルＣＨ１〜ＣＨ５の全周波数帯域１００ＭＨｚの中心周波数に帯域制限回路７のバンドパス中心周波数を合わせると共に、全チャンネルＣＨ１〜ＣＨ５の帯域幅１００ＭＨｚに設定するようにダイオード９〜１１の容量値を変更する。

他方、通信装置６２５の信号通信部２７は、ステップＳ４においてデータ変調信号を送信したにも拘わらず、その後に所定時間経過しても肯定応答信号を受信できないため、ステップＳ５においてタイムオーバーと判定し、何らかの通信障害を生じたと判断する。この結果、通信装置６２５の信号通信部２７は、ステップＳ６において送信チャンネルＣＨ１を例えばチャンネルＣＨ３に切替える。通信装置６２５の信号生成部４は、ステップＳ７において送信チャンネルＣＨ３のデータ変調信号を生成し通信装置６２６に送信する。

このとき、通信装置６２６は、ステップＴ７において全チャンネルＣＨ１〜ＣＨ５を受信可能な帯域幅に設定しているため、通信装置６２５から送信されたチャンネルＣＨ３のデータ変調信号を受信できる。通信装置６２６の信号通信部２８は、信号処理部８により受信信号を高速フーリエ変換処理することでサブキャリアを特定し、このサブキャリアに変調されたデータを復調することで正常に受信可能となるチャンネルを探索する。すると、通信装置６２６の信号処理部８はチャンネルＣＨ３にて正常に受信できるため、チャンネル判定回路３１により通信装置６２５がチャンネルＣＨ３にてデータ変調信号を送信したことを判定できる。

通信装置６２６の信号処理部２８は、チャンネル判定回路３１からチャンネルＣＨ３で受信した旨の判定を受け付けると、通信装置６２６の制御部３２は、ステップＴ１０において、チャンネルＣＨ３の中心周波数に帯域制限回路７のバンドパス中心周波数を合わせると共に単チャンネルＣＨ３の帯域幅２０ＭＨｚに切替えるようにダイオード９〜１１の容量値を設定する。

そして、通信装置６２６の信号通信部２８はステップＴ１１においてチャンネルＣＨ３にて肯定応答信号を通信装置６２５に送信する。すると通信装置６２５の信号処理部８ａは、チャンネルＣＨ３にてこの肯定応答信号を受信できる。このような流れを用いることで、妨害波を生じているチャンネルＣＨ１における通信処理を回避しながら、妨害波を生じていないチャンネルＣＨ３にて通信処理を確立できる。その後、通信装置６２５及び６２６はチャンネルＣＨ３において通常の通信処理を行う。

例えば、妨害波が到来したことにより通信確立が途絶えると、例えば中心周波数だけしか変更できない場合には、送信側及び受信側でそれぞれチャンネルＣＨ１〜ＣＨ５を順に切り替えて通信可能なチャンネルを探索する方法を考慮できるが、この場合、試行回数を重ねなければならない。

本実施形態によれば、まず制御部３２が全ての複数のチャンネルＣＨ１〜ＣＨ５の信号を受信可能にするように帯域制限回路７の周波数帯域幅を変更制御し、チャンネル判定回路３１により通信装置６２５から何れのチャンネルの信号が送信されたか判定するようにしている。このとき、通信装置６２６は帯域制限回路７を用いて帯域幅を全チャンネルＣＨ１〜ＣＨ５に拡張して受信できるため、前述のようにチャンネルを順に切り替えて探索しなくても良くなる。制御部３２は、判定されたチャンネルＣＨ３の帯域幅に帯域制限回路７の周波数帯域幅を変更制御し、通信装置６２６の信号通信部２８が、チャンネル判定回路３１により判定されたチャンネルＣＨ３に切り替えて信号を受信することで、妨害波を生じていないチャンネルＣＨ３において通信確立するまでの試行回数、通信確立時間を削減できる。

なお、図８のステップＴ６の全ＣＨ受信モードでは、例えば図２のＬｍ＝６０ｎＨの特性に示すように、通信装置６２６の制御部３２は帯域制限回路７の帯域幅を１００ＭＨｚを超える程度まで拡張するものの、他の特性（例えばＬｍ＝３０ｎＨ〜５０ｎＨ）に比較するとわずかに利得が低下することがわかる。このため、特別に帯域幅を拡張する以外の用途で使用するときには、単チャンネルモードとして帯域幅を狭くしアンテナ利得を稼ぐことが望ましい。

（第７実施形態）
図９は第７実施形態の追加説明図を示す。例えば第１実施形態では、送信装置２が受信装置３にデータ変調信号を送信するための信号伝送系に係る特徴部分を説明したが、受信装置３の主動作用電源電力を伝送する場合についても適用できる。この場合の構成図を図９に示す。以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。

無線伝送システム７０１は、送信装置としての送電装置７０２と受信装置としての受電装置７０３を備える。送電装置７０２は電力信号生成部７０４と送信アンテナ５とを備える。電力信号生成部７０４は、所定周波数帯の交流電力を生成し送信アンテナ５を通じて受電装置７０３に給電する。本実施形態では送信アンテナ５は送電アンテナとして機能する。

受電装置７０３は、受信アンテナ６と、帯域制限回路７と、整流回路３３と、変更部としての電力信号処理部７０８と、を備える。受電装置７０３は、帯域制限回路７と信号処理部８との間に整流回路３３を備える。受信アンテナ６が電力信号生成部７０４により生成された交流電力を送信アンテナ５を通じて受電し、帯域制限回路７がこの受電電力に重畳したノイズを除去し、整流回路３３に出力する。整流回路３３は受電電力を整流し平滑化した電力を電力信号処理部７０８に出力し、電力信号処理部７０８はこの電力を受電装置７０３の内部に供給する。本実施形態では受信アンテナ６は受電アンテナとして機能する。

電力信号処理部７０８が帯域制限回路７のダイオード９〜１１の容量値を調整可能になっている。このため、電力信号処理部７０８が、帯域制限回路７のダイオード９〜１１の容量値を調整することで交流信号の通過帯域幅を制限できる。このようにして、電力伝送する場合にも適用できる。なお、本実施形態の構成は、例えば第１〜第６、第８〜第１０実施形態のデータ変調信号を信号伝送する形態の構成を組み合わせて適用できる。

（第８実施形態）
図１０から図１２は第８実施形態の追加説明図を示す。本実施形態では、第１共振回路１４、第２共振回路１５の変形例を示す。図１０に第１共振回路１４の変形例を第１共振回路８１４として示すように、受信アンテナ６とダイオード１１とはノードＮ１及びＮ２間に並列接続しても良い。また、図１１に第２共振回路１５の変形例を第２共振回路８１５ａとして示すように、インダクタ１２と可変容量ダイオード９とがノードＮ１及びＮ２間に直列接続されていても良い。また、図１２に第２共振回路１５の変形例を第２共振回路８１５ｂとして示すように、ダイオード９とインダクタ１２とが、ノードＮ１と信号処理部８との間に並列接続されていても良い。

このような接続形態を用いた場合であっても、前述実施形態と同様に帯域制限回路７のバンドパス中心周波数又は／及び帯域幅を調整でき、この結果、前述実施形態（例えば第１実施形態）と同様の作用効果を得られる。

（第９実施形態）
図１３は第８実施形態の追加説明図を示す。本実施形態は、送信装置９０２に帯域制限回路９０７を設けた形態を示す。無線伝送システム９０１は、送信装置９０２と受信装置９０３とを備える。送信装置９０２は、信号生成部９０４と、帯域制限回路９０７と、送信アンテナ５とを備える。受信装置９０３は信号処理部９０８と受信アンテナ６とを備える。信号処理部９０８はダイオード９〜１１の容量値の制御処理を備えていないこと以外は信号処理部８と同様の機能を備える。

送信装置９０２は、信号生成部９０４と送信アンテナ５との間に帯域制限回路９０７を備える。信号生成部９０４は、信号生成部４と同様の機能を備えており、データ変調信号を帯域制限回路９０７に出力する。帯域制限回路９０７は、帯域制限回路７と同様に、例えばダイオード９〜１１、インダクタ１２、１３を備えた線形回路により構成される。帯域制限回路９０７は、信号生成部４により生成されたデータ変調信号を通過して送信アンテナ５に伝送する回路であり、信号生成部４による生成信号を通過すると共にこの生成信号の通過周波数帯以外の周波数帯域を制限するバンドパスフィルタにより構成されている。

帯域制限回路９０７は、信号生成部９０４の出力端と送信アンテナ５の一端との間に、ダイオード９のカソード−アノード間、インダクタ１２、ダイオード１１のアノード−カソード間を直列接続して構成されている。インダクタ１２とダイオード１１のアノードとはノードＮ１において直接接続されている。

ダイオード９〜１１は、それぞれ信号処理部８によりその容量値を調整可能になっている。ここで、第１共振回路９１４が送信アンテナ５及びダイオード１１により構成され、第２共振回路９１５がインダクタ１２及びダイオード９により構成されている。

信号生成部９０４と送信アンテナ５の他端との間がノードＮ２において直接接続されている。ノードＮ１とノードＮ２との間には誘導特性部９１６が構成されている。誘導特性部９１６が、ダイオード１０とインダクタ１３とを並列接続して構成されている。この誘導特性部９１６は、前述の周波数帯域（すなわち使用周波数領域）内では誘導性特性を示す。

また、見方を変えると、送信装置９０２は、送信アンテナ５とダイオード１１の容量性により共振する第１共振回路９１４を備え、さらに、インダクタ１２及びダイオード９を直列接続し当該インダクタ１２及びダイオード９の容量性により共振する第２共振回路９１５を備える。なお、第１共振回路９１４及び第２共振回路９１５を構成する各素子は、標準的には同一の所定周波数帯に共振周波数を備える回路定数に設定されており、ダイオード９、１１の容量性が調整されることにより共振周波数を変更可能になっている。

第１実施形態の無線伝送システム１０１と本実施形態の無線伝送システム９０１とでは、帯域制限回路７、９０７が、送信側に設けられているか受信側に設けられているか、の差異を生じているものである。本実施形態では、信号生成部９０４が各ダイオード９〜１１の容量値を変更できるため、周波数帯域幅を容易に変更でき、さらに中心周波数をも変更できる。このため、信号生成部４により生成された信号のうち不要な信号に基づく不要輻射を低減できる。

第１実施形態、第９実施形態を考慮すれば、帯域制限回路７を受信装置３の受信アンテナ６から信号処理部８までの信号伝搬経路に備えても、帯域制限回路９０７を送信装置９０２の送信アンテナ５から信号生成部９０４までの信号伝搬経路に備えても良い。すなわち、帯域制限回路７、９０７は送信側、受信側の少なくとも何れか一方に備えていれば良い。

（第１０実施形態）
図１４は第１０実施形態の追加説明図を示す。本実施形態は受信装置３の設置方法を示す。図１４は受信装置３の搭載例を示している。受信装置３は、図１に示すように、受信アンテナ６、帯域制限回路７、及び信号処理部８を備える。

図１４に示すように、これらの受信アンテナ６、帯域制限回路７及び信号処理部８は、１枚の平板状のプリント配線基板３４に搭載されている。本実施形態の受信アンテナ６は、プリント配線基板３４の配線面にループ状の配線パターンを構成したパターンアンテナにより構成される。

前述したように、第１共振回路１４をダイオード１１及び受信アンテナ６により構成して磁界共鳴方式により通信処理可能となっているため、送信信号の周波数に共振する共振アンテナを構成する必要がなくなり、受信アンテナ６を配線パターンにより構成でき、受信アンテナ６を小型化して構成できる。

また、帯域制限回路７は、ダイオード９〜１１及びインダクタ１２、１３をディスクリート部品又は集積回路により構成し、信号処理部８は例えばマイクロコンピュータなどの集積回路により構成される。したがって、これらの受信アンテナ６、帯域制限回路７及び信号処理部８は、一枚のプリント配線基板３４の上にコンパクトに搭載できる。

本実施形態では、第１実施形態で説明した受信装置３の搭載例を例示しているが、第２〜第７実施形態の受信装置２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３においても同様に適用でき、第８実施形態に示すように第１共振回路１４、第２共振回路１５を、それぞれ第１共振回路８１４、第２共振回路８１５ａ、８１５ｂに置き換えて構成しても良い。また、第９実施形態に示したように、送信装置９０２の信号生成部４、帯域制限回路９０７及び送信アンテナ５がプリント配線基板３４に搭載されていても良い。このとき、プリント配線基板３４の導電面にループ状の配線パターンを構成することで送信アンテナ５を構成できる。

（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。第３実施形態では、第１共振回路３１４、第２共振回路３１５がそれぞれ固定容量キャパシタ３１１、３０９を備える構成としたが、これらの固定容量キャパシタ３１１、３０９のうちの一方を可変容量のキャパシタ（例えば可変容量ダイオード）に代えて構成しても良い。

送信アンテナ５をループ状のコイルを用いて構成した形態を示したが、例えば一対の送電線を撚部で撚り合わせたツイステッドペアケーブルの先端部の芯線を接続した形態により構成しても良いし、受信装置３に信号を送信できるのであれば、どのような構成を用いても良い。

受信アンテナ６をループ状のコイルを用いて構成した形態を示したが、受信アンテナ６はループ状でなく線条の構成であっても良いし、送信装置２から信号を受信できるのであれば、どのような構成であっても良い。可変容量ダイオード１０は、インダクタ１３に並列接続されている形態を示したが、インダクタ１３に直列接続してもよい。

誘導特性部１６、９１６が、１つのインダクタ１３及びインダクタ１３に並列に接続される可変容量ダイオード１０を備える形態を示したが、複数のインダクタ１３を直列又は／及び並列に接続しても良いし、この１又は複数のインダクタ１３に直列に可変容量ダイオード１０を接続して構成しても良い。

送信装置２と受信装置３とが送信アンテナ５と受信アンテナ６との間で磁界共鳴方式により結合する形態を示したが、電磁的に結合する形態であれば方式は磁界共鳴方式に限られるものではない。

例えば第１実施形態においては、受信アンテナ６と信号処理部８との間に帯域制限回路７を設けた形態を示したが、これに代えて又はこれに加えて、信号生成部４と送信アンテナ５との間に帯域制限回路７を設けても良い。これは、前述した他の実施形態（例えば第２〜第７実施形態）の帯域制限回路７、２０７、３０７においても同様である。

例えば、前述の各実施形態の構成は概念的なものであり、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、前述の実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、前述の２以上の実施形態の構成の一部又は全部を必要に応じて互いに組み合わせて付加しても置換しても良い。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図面中、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１は無線伝送システム、２、４２５、５０２は送信装置、６２５は通信装置（送信装置）、７０２は送電装置（送信装置）、３、２０３、３０３、４２６、５０３は受信装置、６２６は通信装置（受信装置）、７０３は受電装置（受信装置）、４、９０４は信号生成部（９０４は変更部）、７０４は電力信号生成部、５は送信アンテナ、６は受信アンテナ、７、２０７、３０７は帯域制限回路、８、８ａは信号処理部（８は変更部）、７０８は電力信号処理部（信号処理部、変更部）、９は可変容量ダイオード（第２容量部）、３０９は固定容量キャパシタ（第２容量部）、１０は可変容量ダイオード、１１は可変容量ダイオード（第１容量部）、３１１は固定容量キャパシタ（第１容量部）、１２はインダクタ（誘導部）、１３はインダクタ、１４、８１４は第１共振回路、１５、８１５ａ、８１５ｂは第２共振回路、１６、２１６、９１６は誘導特性部、２７は送信装置の信号通信部（信号生成部）、２８は受信装置の信号通信部（信号処理部、変更部）、３２は制御部（変更部）、３３は整流回路、を示す。

Claims (10)

1. 信号生成部（４；２７；７０４）と前記信号生成部により生成される信号を送信する送信アンテナ（５）とを備える送信装置（２；４２５；５０２；６２５；７０２；９０２）と、
   前記送信装置の送信アンテナから送信される信号を受信する受信アンテナ（６）と前記受信アンテナを通じて受信する信号を処理する信号処理部（８；８ａ；２８）とを備える受信装置（３；２０３；３０３；４２６；５０３；６２６；７０３；９０３）と、を備え、
   前記送信アンテナ（５）又は前記受信アンテナ（６）の何れか少なくとも一方に直列又は並列に接続される第１容量部（１１；３１１）を備え、前記送信アンテナ又は前記受信アンテナと共に所定周波数帯において共振する第１共振回路（１４；３１４；８１４；９１４）を構成し、前記第１共振回路に直列接続され誘導部（１２）及び第２容量部（９；３０９）を直列又は並列接続して前記所定周波数帯と同一又は近接する周波数帯において共振する第２共振回路（１５；３１５；８１５ａ；８１５ｂ；９１５）、及び、前記第１共振回路と前記第２共振回路との間に接続され使用周波数帯域における誘導性特性が可変可能に構成された誘導特性部（１６；２１６；９１６）、を備える帯域制限回路（７；２０７；３０７；９０７）を、
   前記受信装置の前記受信アンテナから前記信号処理部までの信号伝搬経路又は前記送信装置の前記送信アンテナから前記信号生成部までの信号伝搬経路のうち少なくとも何れか一方に備え、
   前記帯域制限回路の誘導特性部の誘導性特性を変更する変更部（８；２８；３２；７０８；９０４）、を備える無線伝送システム。
2. 請求項１記載の無線伝送システムにおいて、
   前記帯域制限回路（７；３０７；９０７）の誘導特性部（１６；９１６）は、１又は複数のインダクタ（１３）及び前記インダクタに直列又は／及び並列に接続される可変容量ダイオード（１０）を備えて構成される無線伝送システム。
3. 請求項１記載の無線伝送システムにおいて、
   前記帯域制限回路（２０７）の誘導特性部（２１６）は、複数のインダクタ（１３、２１、２３、２５）及びこれらのインダクタを直列又は／及び並列に接続／開放可能にするスイッチ（２２、２４、２６）を備えて構成される無線伝送システム。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
   前記第１容量部（１１）又は／及び前記第２容量部（９）は可変容量ダイオードを備えて構成される無線伝送システム。
5. 請求項１から３の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
   前記第１容量部（３１１）又は／及び前記第２容量部（３０９）は固定容量キャパシタにより構成されている無線伝送システム。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
   前記受信装置（３）は、前記受信アンテナ（６）としてプリント配線基板（３４）に構成される配線パターンを用いる無線伝送システム。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
   前記送信装置（４２５）は前記信号処理部（８ａ）の機能も備えると共に、前記受信装置（４２６）は前記信号生成部（４）の機能も備える無線伝送システム。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
   前記受信装置（５０３）の前記受信アンテナ（６）から前記信号処理部（８）までの信号伝搬経路、又は、前記送信装置（５０２）の前記送信アンテナ（５）から前記信号生成部（４）までの信号伝搬経路のうち少なくとも何れか一方に整合回路（２９、３０）をさらに備える無線伝送システム。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載の無線伝送システムにおいて、
   前記送信装置（７０２）の信号生成部（７０４）は、前記受信装置（７０３）に給電するための電力信号を生成する電力信号生成部（７０４）を備えて構成され、
   前記受信装置（７０３）は、前記送信装置（７０２）から送信される電力信号を整流する整流回路（３３）をさらに備え、前記信号処理部（７０８）は、前記整流回路により整流された電力信号を処理する電力信号処理部（７０８）を備える無線伝送システム。
10. 請求項１記載の無線伝送システムにおいて、
    前記受信装置（６２６）は前記帯域制限回路（７）と、前記送信装置（６２５）から送信される信号が何れのチャンネルの信号であるか判定するチャンネル判定回路（３１）を備えて前記帯域制限回路の周波数帯域幅を変更制御する制御部（３２）とを備え、互いに周波数帯域の異なる複数のチャンネル（ＣＨ１〜ＣＨ５）の信号を受信可能で且つ前記制御部により制御される周波数帯域幅で前記送信装置（６２５）から送信される信号を受信可能に構成され、
    前記制御部（３２）は、全ての前記複数のチャンネルの信号を受信可能にするように前記帯域制限回路の周波数帯域幅を変更制御し、前記チャンネル判定回路により前記送信装置（６２５）から何れのチャンネルの信号が送信されたか判定し、当該判定されたチャンネルの帯域幅に前記帯域制限回路の周波数帯域幅を変更制御し、
    前記受信装置（６２６）の信号処理部（８）は、前記チャンネル判定回路により判定されたチャンネルに切り替えて信号を受信する無線伝送システム。
    

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