JPH0993838A

JPH0993838A - 通信装置

Info

Publication number: JPH0993838A
Application number: JP7249834A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Sasaki; 佐々木　　邦彦; Takayuki Shibata; 貴行柴田; Yutaka Aoki; 豊青木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】作動電源の受電と、十分長い距離でのデータ
通信を同時に行う。【解決手段】発振回路１１Ａから出力される基本モー
ドのマイクロ波は、無変調状態で電力増幅されてアンテ
ナ１８から管路Ｐ内へ送出される。発振回路１１Ｂから
出力される二次モードのマイクロ波は変調回路１４で変
調され、サーキュレータ１５、帯域通過フィルタ１３Ｂ
を経てアンテナ１８より管路Ｐ内へ送出される。アンテ
ナ１８で受信された反射変調マイクロ波は、帯域通過フ
ィルタ１３Ｂ、サーキュレータ１５を経て復調回路１６
で復調される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信装置に関し、特
にマイクロ波を使用して、受電およびデータ通信の両者
を同時に行うことができる通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】配管の保守点検等のために、配管内を自
走して検査修理を行うマイクロロボットが注目されてい
るが、バッテリを含む電源回路を極小のロボットに設け
ることは困難である。そこで、特開平５−５８３５９号
公報には、配管内を伝播する右旋および左旋の二種の円
偏波マイクロ波を使用し、右旋偏波を電力伝送用に、左
旋偏波を通信用にそれぞれ使用して、配管外の固定通信
局から、移動するマイクロロボットへ作動電源を伝送す
ると同時に、データの送受信をも可能とした通信システ
ムが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案の通
信システムにおいては、配管途中のコーナ部等で偏波が
歪むため、長い距離でのデータ通信は困難であるという
問題があった。そこで、本発明はこのような課題を解決
するもので、作動電源の受電と、十分長い距離でのデー
タ通信を同時に行うことが可能な通信装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１ないし請求項２
に記載の発明によれば、同一導波モードにおいて異なる
次数で、電力伝送用マイクロ波と通信用マイクロ波を送
受信し、前者によって電力伝送を、後者によってデータ
通信を行うようにしている。したがって、従来の偏波を
使用して受電および通信を行う場合のような、伝送途中
で偏波が歪んで通信距離が短縮されるという問題は生じ
ず、十分長い距離での受電とデータ通信が可能となる。

【０００５】請求項３に記載の発明のように、電力伝送
用マイクロ波として基本モードマイクロ波を使用する
と、電力伝送の効率が良い。なお、電力伝送用マイクロ
波および通信用マイクロ波の周波数を、遮断周波数より
も１０％程度高い周波数に設定すると、良好な伝送効率
が得られるとともに、通常の帯域通過フィルタによって
電力伝送用マイクロ波の高調波と通信用マイクロ波との
分離を容易に行うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１には、金属配管Ｐ内を自走す
る、通信装置たるマイクロロボットＲに対して、作動電
源の伝送とデータ通信を行う、通信装置たる固定通信局
１の構成を示す。図において、固定通信局１はマイクロ
波発振回路１１Ａを有し、上記配管Ｐの内径（例えば数
ｍｍ〜数十ｍｍ）で決定される基本モードのマイクロ波
を出力する。

【０００７】配管Ｐの内径が１０ｍｍである場合、これ
を円形導波管とみなした時の基本モードはＴＥ１１モー
ドであり、その遮断周波数は１７．６ＧＨｚである。そ
こで、上記発振回路１１Ａは、遮断周波数よりも１０％
高い１９．４ＧＨｚでＴＥ１１モードのマイクロ波を発
振出力する。発振回路１１Ａから出力されたマイクロ波
は電力増幅回路１２で増幅され、帯域通過フィルタ１３
Ａを経て、配管Ｐ内に突出するアンテナ１８へ送られ
て、マイクロロボットＲへ向け電力伝送用マイクロ波と
して送信される。

【０００８】固定通信局１は更にマイクロ波発振回路１
１Ｂを有しており、当該発振回路１１Ｂは、円形導波管
の二次モードである例えばＴＥ２１モードのマイクロ波
を発振する。その周波数は、ＴＥ２１モードの遮断周波
数が２９．１ＧＨｚであることから、これよりも１０％
高い周波数である３２ＧＨｚとしてある。発振回路１１
Ｂから出力されたマイクロ波は変調回路１４へ入力し、
ここで通信制御回路１７から与えられるデジタル送信デ
ータ（通信局側データ）Ｄｓに応じて位相変調（ＰＳ
Ｋ）される。位相変調されたマイクロ波は、サーキュレ
ータ１５から帯域通過フィルタ１３Ｂを経て、配管Ｐ内
に突出するアンテナ１８へ送られて、マイクロロボット
Ｒへ向け通信用マイクロ波として送信される。

【０００９】また、マイクロロボットＲで後述するよう
に反射変調されて戻った通信用マイクロ波は上記アンテ
ナ１８で受信され、帯域通過フィルタ１３Ｂからサーキ
ュレータ１５を介して復調回路１６へ入力される。復調
された受信データ（ロボット側データ）Ｄｒは通信制御
回路１７へ入力される。配管Ｐ内を移動するマイクロロ
ボットＲは受電通信部２とロボット本体部３とよりな
り、受電通信部１の構成を図２に示す。

【００１０】アンテナ２７で受信された電力伝送用マイ
クロ波は帯域通過フィルタ２１Ａを経て整流回路２２へ
入力され、整流された後、積分回路２３で平滑されて直
流の作動電源Ｖｓとしてロボット本体部３（図１）へ供
給される。上記アンテナ２７で受信された通信用マイク
ロ波は帯域通過フィルタ２１Ｂを経て送受信切換回路２
４へ入力する。送受信切換回路２４は通常は受信側へ切
り換えられて、帯域通過フィルタ２１Ｂと復調回路２５
とを接続している。図略の制御線により送受信切換回路
２４が送信側へ切り換えられると、帯域通過フィルタ２
１Ｂは変調回路２６と接続される。

【００１１】上記復調回路２５は、これに入力するマイ
クロ波を復調して受信データ（通信局側データ）Ｄｓを
得、この通信局側データＤｓをロボット本体部３へ送
る。また、変調回路２６はロボット本体部３から与えら
れる送信データ（ロボット側データ）Ｄｒに応じて、こ
れに入力するマイクロ波を反射変調する。上記構成にお
いて、固定通信局１の発振回路１１Ａから出力されたマ
イクロ波は無変調のまま電力増幅回路１２、帯域通過フ
ィルタ１３Ａを経てアンテナ１８へ至り、アンテナ１８
からマイクロロボットＲへ向けて発信される。

【００１２】一方、発振回路１１Ｂから出力されたマイ
クロ波は変調回路１４へ入力し、ここで通信制御回路１
７から出力される通信局側データＤｓに従ってデジタル
位相変調され、サーキュレータ１５および帯域通過フィ
ルタ１３Ｂを経てアンテナ１８からマイクロロボットＲ
へ向けて発信される。マイクロロボットＲのアンテナ１
で受信された無変調の電力伝送用マイクロ波は、受電通
信部２の帯域通過フィルタ２１Ａを経て整流回路２２へ
入力し、積分回路２３で平滑されてロボット本体３やそ
の他電源を必要とする回路へ直流の作動電源として供給
される。これにより、ロボット本体３の移動駆動機構や
検査補修回路等の作動が可能となる。

【００１３】位相変調された通信用マイクロ波はマイク
ロロボットＲのアンテナ２７で受信され、帯域通過フィ
ルタ２１Ｂを経て送受信切換回路２４に入力される。更
に当該切換回路２４を経て復調回路２５へ入力され、こ
こで復調されて通信局側データＤｓが得られる。なお、
複数のマイクロロボットが存在している場合には、上記
通信局側データＤｓには通信を始めようとするロボット
の識別番号が含まれている。

【００１４】固定通信局１がマイクロロボットＲからの
データ送信を望む場合には、通信用マイクロ波を変調す
る通信局側データＤｓの中でその旨を指示した後、発信
する通信用マイクロ波を無変調状態とする。一方、通信
局側データＤｓ中で送信指示を受け取ったマイクロロボ
ットＲ内の制御回路は送受信切換回路１４を送信側へ切
り換える。

【００１５】この状態で無変調の通信用マイクロ波がア
ンテナ２７に受信されると、これは帯域通過フィルタ２
１Ｂから送受信切換回路２４を経て変調回路２６へ入力
される。変調回路２６ではこれに入力するロボット側デ
ータＤｒに応じて無変調の通信用マイクロ波を反射位相
変調し、反射位相変調された通信用マイクロ波は、再び
送受信切換回路２４、帯域通過フィルタ２１Ｂを経てア
ンテナ２７より固定通信局１へ向けて発信される。

【００１６】固定通信局１のアンテナ１８で受信された
反射位相変調マイクロ波は帯域気通過フィルタ１３Ｂ、
サーキュレータ１５を経て復調回路１６へ入力し、ここ
で復調されてロボット側データＤｒが得られる。ここ
で、電力伝送用マイクロ波を既述のように、ＴＥ１１モ
ードの１９．４ＧＨｚとし、通信用マイクロ波をＴＥ２
１モードの３２ＧＨｚにすると、電力伝送用マイクロ波
中に含まれる二次高調波は３８．８（＝１９．４×２）
ＧＨｚであるから、６．８ＧＨｚの周波数差がある。こ
れは３２ＧＨｚを基準にして比帯域２０％以上の周波数
差であるから、通常の帯域通過フィルタで容易に弁別す
ることができる。したがって、高調波の混入による通信
ダイナミックレンジの低下を防止して、安定した通信環
境を実現することができる。

【００１７】このように、本実施形態によれば、同一導
波モードの、基本モードマイクロ波で電力伝送を行うと
ともに、二次モードマイクロ波で通信データを送受信す
るようにしたから、従来のような、配管コーナ部等で偏
波が歪むことによるデータ通信距離の短縮という問題は
生じない。また、基本モードの電力伝送用マイクロ波が
通信用回路に混入してこれを破壊する等のおそれもな
い。

【００１８】なお、上記実施形態では、マイクロ波をデ
ジタル位相変調したが、デジタル振幅変調しても良い。
また、基本モードマイクロ波をデータ通信用に、二次モ
ードマイクロ波を電力伝送用に使用しても良い。さら
に、基本モード、二次モードに限られず、より高次のモ
ードの組み合わせとしても良い。

【００１９】電力伝送用マイクロ波の帯域通過フィルタ
１３Ａ、２１Ａは必ずしも必要としない。上記実施形態
では、固定通信局とマイクロロボットとの間でデータの
送受信を行う場合について説明したが、データの送信、
ないし受信のいずれかのみを行うものでも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における、配管内を移動す
るマイクロロボットと固定通信局のブロック構成図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態における、マイクロロボッ
トの受電通信部のブロック構成図である。

【符号の説明】

１…固定通信局、１１Ａ、１１Ｂ…マイクロ波発振回
路、１２…電力増幅回路、１３Ａ、１３Ｂ…帯域通過フ
ィルタ、１４…変調回路、１５…サーキュレータ、１６
…復調回路、１８…アンテナ、２…受電通信部、２１
Ａ、２１Ｂ…帯域通過フィルタ、２２…整流回路、２３
…積分回路、２４…送受信切換回路、２５…復調回路、
２６…変調回路、３…ロボット本体部、Ｒ…マイクロロ
ボット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ある次数の導波モードで無変調の電力伝
送用マイクロ波を管路（Ｐ）内へ送信する送信手段（１
１Ａ、１２、１３Ａ、１８）と、前記電力伝送用マイク
ロ波と異なる次数の同一導波モードで通信用マイクロ波
を送信信号に応じて変調送信し、および／または前記通
信用マイクロ波を受信復調して受信信号を得る通信手段
（１１Ｂ、１３Ｂ、１４、１５、１６、１８）とを備え
ることを特徴とする通信装置。
【請求項２】管路（Ｐ）内を移動する通信装置であっ
て、ある次数の導波モードで無変調の電力伝送用マイク
ロ波を受信する受信手段（２１Ａ、２７）と、受信した
電力伝送用マイクロ波を整流し、作動電源として供給す
る電源供給手段（２２、２３）と、前記電力伝送用マイ
クロ波と異なる次数の同一導波モードで通信用マイクロ
波を受信復調して受信信号を得、および／または受信し
た無変調の前記通信用マイクロ波を送信信号に応じて反
射変調して送信する通信手段（２１Ｂ、２４、２５、２
６、２７）と、前記作動電源の供給を受けて作動する移
動駆動手段（３）とを備えることを特徴とする通信装
置。
【請求項３】前記電力伝送用マイクロ波として基本モ
ードマイクロ波を使用し、前記通信用マイクロ波として
高次モードマイクロ波を使用することを特徴とする請求
項１または２に記載の通信装置。