JP7085850B2 - アンテナモジュールおよび伝送システム - Google Patents
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Description
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図1は、実施形態における伝送システム10の構成ブロック図を示したものである。伝送システム10は、磁界結合を用いた電力伝送機構11、電磁界結合を用いた通信機構12、電源101、および負荷106から構成される。以下の実施形態において、電磁界結合には、電界結合と磁界結合の両方が含まれる。すなわち、通信機構12による無線通信は電界結合によって行われてもよいし、磁界結合によって行われてもよいし、電界と磁界の両方の結合によって行われてもよい。また、磁界結合には電磁誘導方式や磁界共鳴方式などの種々の方式が含まれる。伝送システム10において、送信機/受信機の観点からみると、電源101、送信回路107、送電回路102、差動伝送路108、送電アンテナ103、および送信カプラ110から送信機が構成される。また、負荷106、受信回路112、受電回路105、差動伝送路111、受電アンテナ104、および、受信カプラ110から受信機が構成される。
図1に示した伝送システム10をネットワークカメラ等の旋回可動部に実装する場合、実装スペースの制約は非常に大きい。そのため、電力伝送アンテナ(図1では送電アンテナ103と受電アンテナ104)と通信カプラ(図1では送信カプラ110と受信カプラ110)とを同一平面上に配置したアンテナ・カプラ一体基板(以下、アンテナ基板またはアンテナモジュールと呼ぶ)と回路基板を、小型化かつ薄型に構成することが求められる。さらに、アンテナ基板と回路基板との近接化も求められる。
第1実施形態に示したアンテナ基板30を用いる場合、シールド部材を電力伝送用のアンテナから十分距離を離すことにより、ノイズ抑制効果と併せて高い電力伝送効率を得ることが可能である。しかしながら、上述したように、ネットワークカメラ等の旋回可動部に実装する上ではスペースの制約が非常に大きいことを考慮すると、シールド部材を電力伝送用のアンテナから十分距離を離すことは難しい場合がある。
上記の実施形態では、中心部が空洞のドーナツ形状のアンテナ基板について説明したが、中心部に空洞がない形状のアンテナ基板を用いてもよい。また、上記の実施形態では、ネットワークカメラやロボットハンドなどの旋回部にアンテナ基板を実装する場合の旋回時における通信及び電力伝送の安定性を高くするために、アンテナ基板を円形とする場合について説明した。ただしこれに限らず、正方形や長方形など他の形状のアンテナ基板を用いてもよい。また、上記の実施形態では、通信カプラ(送信カプラと受信カプラ)と電力伝送アンテナは、同心円状に構成される例を説明したが、通信カプラと電力伝送アンテナの基板上の配置はこれに限定されない。例えば、通信カプラと電力伝送アンテナは、アンテナ基板上で、同心部を任意の形状で囲むように配置されてもよい。
Claims (12)
- 円筒形状の回路基板と、
前記回路基板に設置された輪形状又は弧形状の通信カプラであって、他の通信カプラとの間で電磁界結合により無線でデータを通信するための通信カプラと、
前記回路基板に設置された輪形状の電力伝送コイルであって、他の電力伝送コイルとの間で電磁界結合により無線で電力を伝送するための電力伝送コイルと、
前記回路基板に設置された導体板であって、前記回路基板に垂直な方向の視点において前記通信カプラの少なくとも一部に重なる導体板と、を有し、
前記通信カプラと前記電力伝送コイルは、前記回路基板の内周面又は外周面に設置されることを特徴とするアンテナモジュール。 - 前記回路基板に設置された複数の導体板であって、それぞれの導体板が前記回路基板に垂直な方向の視点において前記通信カプラの異なる部分に重なる複数の導体板を更に有することを特徴とする請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記複数の導体板は、前記通信カプラの円周方向に、間隔をあけて並べて設置されることを特徴とする請求項2に記載のアンテナモジュール。
- 前記導体板は輪形状であり、
前記通信カプラと前記導体板は同心円状に設置されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のアンテナモジュール。 - 前記導体板には、前記導体板の円周方向とは異なる方向のスリットが形成されることを特徴とする請求項4に記載のアンテナモジュール。
- 前記導体板には、前記導体板の円周方向と垂直な方向のスリットが形成されることを特徴とする請求項4に記載のアンテナモジュール。
- 前記通信カプラは、データを送信するための送信カプラとデータを受信するための受信カプラとを有することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記通信カプラと前記導体板は、前記回路基板の異なる面に設置されることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記回路基板は、前記通信カプラと前記電力伝送コイルとが一体となった基板であって、
前記アンテナモジュールは回転することを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載のアンテナモジュール。 - 送信機と受信機とを有する伝送システムであって、
前記送信機は、請求項1に記載のアンテナモジュールである第1アンテナモジュールと、データを送信するための信号を前記第1アンテナモジュールに入力する送信回路とを有し、
前記受信機は、請求項1に記載のアンテナモジュールである第2アンテナモジュールと、前記第2アンテナモジュールから出力される信号を受信する受信回路とを有することを特徴とする伝送システム。 - 前記送信回路は、前記第1アンテナモジュールへベースバンド信号を入力することを特徴とする請求項10に記載の伝送システム。
- 前記送信回路は、前記第1アンテナモジュールへ互いに逆位相の差動信号を入力することを特徴とする請求項10に記載の伝送システム。
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