JPWO2006059684A1 - 送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システム - Google Patents
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Abstract
Description
図3において、可変容量リアクタンス部601は、交流信号端子609、610と、インダクタ687と、バッファアンプ686と、バリキャップなどの可変容量ダイオード671と、容量685、690と、抵抗688、691と、を備えている。可変容量ダイオード671とインダクタ687とで共振回路が形成され、可変容量ダイオード671の静電容量は、制御信号入力610から入力された制御信号により変化され、もって、共振周波数が調整可能となっている。なお、可変容量ダイオード671は、印加可能な電圧(耐電圧)に制限があるため、この耐電圧を越えた電圧を印加しない範囲で用いなければならない。
Y=(1/jXp)+jωCb+jω(Cb −1+Cg −1)−1 式(1)
Vbはこの式を用いて
この式に式(1)を代入してまとめると次式になる。
Vb=Vs/{1+(Cb/Cg)−Xg[ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]−(1+Cb/Cg)/Xp]+jRs{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]−(1+Cb/Cg)/Xp}}(3)
Xgを変数として考えた場合、
Xg=(1+Cb/Cg)/{ω[Cb+Csb(Cb/Cg)]−(1+Cb/Cg)/Xp] (4)
で振幅|Vb|は最大となり、その値は
Vb=Vs/{1+(Cb/Cg)−ωXg[Cb+Csb(1+Cb/Cg)] (8)
+jRs{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]−[(1+Cb/Cg)−ωXg[Cb+Cg(1+Cb/Cg)]]/Xp}}
Xpを変数として考えた場合、
図8に、本発明の第1の実施の形態に係るトランシーバ15のブロック図を示す。
図11に、本発明の第2の実施の形態に係るトランシーバのブロック図を示す。本トランシーバでは各可変リアクタンスを順次1回ずつの制御で調整する。このためにスイッチ32、スイッチ18と、負荷抵抗として抵抗器33を設けている。始めに可変リアクタンス部Xp21を調整するためにスイッチ32のa1とb1およびa2とb2を接続し、スイッチ18をオンにする。
Vb=Vs/{1+(Cb/Cg)−Xg{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]−(1+Cb/Cg)/(Xp+X1)}+jRs{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]+(1+Cb/Cg)/(Xp+X1)}} (11)
=Vs/{1+(Cb/Cg)−Xg(1+Cb/Cg)}X1/Xp 2+jRs(1+Cb/Cg)X1/Xp 2}
式(11)より最大の振幅は、
図16に本発明の第3の実施の形態に係るトランシーバ15のブロック図を示す。
この図16に参照されるトランシーバ15では、第1及び第2の実施の形態における可変リアクタンス部Xp21に代わり、制御部を必要とせずにリアクタンス値の調整が可能な自己調整可変リアクタンス部52を適用している。
以下、図20から図23を参照しながら、自己調整可変リアクタンス部について詳細に説明する。
図20は、自己調整可変リアクタンス部201の構成図である。自己調整可変リアクタンス部201は、既述の第3の実施の形態に係るトランシーバ15の自己調整可変リアクタンス部52と置き換えて用いることができるが、トランシーバ15に限らず、他の電界通信トランシーバにも適用することができる。
図23に、自己調整可変リアクタンス部201の他の構成を示す。この実施の形態では、自己調整可変リアクタンス部201の共振を起こすインダクタ203と可変容量ダイオード204は直列に接続されている。容量202、206は直流成分を遮断するためのものであり、交流信号に対しては短絡とみなせる。
図24に、本発明の電界通信トランシーバの第1の実施の形態に係る、可変リアクタンスの構成を説明するための構成図を示す。
図29には、本発明の電界通信トランシーバの第2の実施の形態に係る、可変リアクタンス部の構成を説明するための構成図を示す。
図30は、本発明の第3の実施の形態に係る、可変リアクタンス部を説明するための構成図である。本構成では、インダクタ203と可変容量ダイオード523、524で直列に接続して可変リアクタンス部301を形成している。容量226は制御信号が交流信号端子に漏れることを防ぐために接続している。また、周波数の高い信号が制御信号側に漏れるのを防ぐために抵抗220、222を接続している。
図31は、本発明の第4の実施の形態に係る、可変リアクタンス部を説明するための構成図である。この第4の実施の形態の構成は、先に説明した本発明の第2の実施の形態および第3の実施の形態とを組み合わせた構成となっている。
また、可変容量ダイオードがすくなくとも3個以上で直列接続されている。
大地グランド404に設置された設置端末側トランシーバ403から生体(電界伝達媒体)401に交流信号を印加し、生体401に接触している携帯端末側トランシーバ402で交流信号を直流の電力に変換して携帯端末側トランシーバ402内の図示しない回路に送電する。図32では交流信号を直流電力に変換する整流器や送信・受信部をまとめて入力インピーダンスZL410で表している。また、送受信電極416と生体401間の容量は十分大きいとして無視している。
図33に、本発明の第4の実施の形態を示す。
この図33には、携帯端末側トランシーバ402と、電界伝達媒体である生体401と、設置端末側トランシーバ403と、コンピュータ427と、が示されている。設置端末側トランシーバ403には変動する浮遊容量に対して共振状態を保つために可変リアクタンス部Xg420、および可変リアクタンス部Xb421を制御するためのリアクタンス制御部422を備えている。
図34にリアクタンス制御部422のブロック図を示し、図35には印加電圧振幅|Vb|のリアクタンスXg、Xb依存性を示す。
図35に示すように、リアクタンスXbを一定にしてXgを変化させると振幅|Vb|はあるリアクタンス値Xg.max(Xb)でピークとなる。このピーク値Vb.max(Xb)はリアクタンスXbに依存し、あるリアクタンス値で最大となる。
図33では可変リアクタンス部Xb421を送受信電極418と大地グランド間に挿入していたが、本変形例では交流信号源423と大地グランド間に挿入している。このような構成でも同じ効果を得ることができる。
図37に、本発明の第5の実施の形態に係るリアクタンス制御部422の構成を示す。
第5の実施の形態の構成では、リアクタンス制御部422が交互に可変リアクタンス部Xb421と可変リアクタンス制御部Xg420のそれぞれのリアクタンス値を変化させて調整する方法をとっている。
図38に、本発明の第6の実施の形態を説明するための構成図を示す。
この第6の実施の形態では、リアクタンス制御部422を必要とせずに自己のリアクタンス値の調整が可能な自己調整可変リアクタンス部445を用いている。図39に自己調整可変リアクタンス部445の具体的な構成を示す。容量446と容量450は直流成分を遮断するためのもので、交流信号に対しては短絡とみなせるとする。
Claims (35)
- 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体(20)に誘起し、この誘起した電界を介して前記送信すべき情報を送信するための送信器(150,151,152)において、
前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段(3,16)と、
前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体(20)に誘起させるための送信電極(8)と、
前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)と大地グランド(14)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体(20)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体(20)と前記大地グランド(14)との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段(3,16)の出力と前記送信電極(8)との間に設けられた第1のリアクタンス手段(2,19)と、
それぞれの前記浮遊容量と共振するために、前記送信手段(3,16)の出力と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間か、もしくは前記送信電極(8)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間のいずれかに設けられた第2のリアクタンス手段(1,21)と、
を備えることを特徴とする送信器。 - 前記第1のリアクタンス手段(2,19)と前記第2のリアクタンス手段(1,21)とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段(3,16)により前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記可変リアクタンス手段の前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段(22)
を備えることを特徴とする請求項1に記載の送信器。 - 前記第1のリアクタンス手段(2,19)と前記第2のリアクタンス手段(1,21)との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段(3,16)により前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1のリアクタンス手段(2,19)と前記第2のリアクタンス手段(1,21)のそれぞれの前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段(22)
を備えることを特徴とする請求項1に記載の送信器。 - 前記リアクタンス制御手段(22)は、
前記リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段(24)と、
前記調整用信号発生手段から出力される前記調整用信号を用いて前記送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段(25)と、
前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第1の制御信号発生手段(28)と、
前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第2の制御信号発生手段(27)と、
前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段(25)と前記第1の制御信号発生手段(28)と、を接続し、
前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段(25)と前記第2の制御信号発生手段(27)と、を接続するための接続手段(26)と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の送信器。 - 前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)は、
前記送信電極(8)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段(22)は、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)および前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の調整時において前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)とに直列に接続される抵抗器(33)と、
前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の調整時において前記抵抗器(33)と前記送信手段(3,16)との接続と、第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の調整時において前記送信手段(3,16)と前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)との接続と、前記抵抗器(33)と前記送信手段(3,16)のグランド(29)との接続と、を行うための接続手段(32)と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の送信器。 - 前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)は、
前記送信手段(3,16)の出力と該送信手段(3,16)のグランド(6,29)と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段(22)は、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)および前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の調整時において前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを切断し、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の調整時において前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを接続するための接続手段(18)
を備えることを特徴とする請求項3に記載の送信器。 - 前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)もしくは前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のいずれか一方において、
インダクタ(54)と、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード(56)と、を備え、前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を前記可変容量ダイオードのアノードとカソード間に印加するための抵抗器(57)と、を有する自己調整可変リアクタンス手段(52)を備え、
前記リアクタンス制御手段(51)により、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記自己調整可変リアクタンス手段(52)以外の前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)もしくは前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のいずれかのリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項3に記載の送信器。 - 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体(20)に誘起し、この誘起した電界を介して前記送信すべき情報を送信し、前記電界伝達媒体(20)に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して前記受信すべき情報の受信を行うための電界通信トランシーバ(15)において、
前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段(3,16)と、
前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体(20)に誘起し、および前記受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極(8)と、
前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)と大地グランド(14)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体(20)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体(20)と前記大地グランド(14)との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段(3,16)の出力と前記送受信電極(8)との間に設けられた第1のリアクタンス手段(2,19)と、
それぞれの前記浮遊容量と共振するために、前記送信手段の出力と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間か、もしくは前記送受信電極(8)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間のいずれかに設けられた第2のリアクタンス手段(1,21)と、
前記受信すべき情報に基づく電界を検出して電気信号に変換し復調して受信するための受信手段(23)と、
前記受信時に受信信号が前記送信手段(3,16)に漏洩するのを防ぐために前記送信手段(3,16)の出力から前記送受信電極(8)までの信号経路を切断し、一方、前記送信時には送信信号を前記送受信電極(8)に出力するために前記送信手段(3,16)の出力から前記送受信電極(8)までの信号経路を接続するための第1の接続手段(31)と、
前記受信時に受信信号が前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)に漏洩するのを防ぐために前記第2のリアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを切断し、一方、前記送信時には前記第2のリアクタンス手段(1,21)が共振するために前記第2のリアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを接続するための第2の接続手段(18)と、
を備えることを特徴とする電界通信トランシーバ。 - 前記第1のリアクタンス手段(2,19)と前記第2のリアクタンス手段(1,21)とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段(3,16)により前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記可変リアクタンス手段(1,2,19,21)の前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段(22)
を備えることを特徴とする請求項8に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第1のリアクタンス手段(2,19)と前記第2のリアクタンス手段(1,21)との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、
前記送信手段(3,16)により前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1のリアクタンス手段(2,19)と前記第2のリアクタンス手段(1,21)のそれぞれの前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段(22)
を備えることを特徴とする請求項8に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記リアクタンス制御手段(22)は、
前記リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段(24)と、
前記調整用信号発生手段(24)から出力される前記調整用信号を用いて前記送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段(25)と、
前記振幅検出手段(25)で検出した振幅に基づいて前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第1の制御信号発生手段(28)と、
前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第2の制御信号発生手段(27)と、
前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段(25)と前記第1の制御信号発生手段(28)と、を接続し、
前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段(25)と前記第2の制御信号発生手段(27)と、を接続するための接続手段(26)と、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)は、
前記送信電極(8)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段(22)は、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)および前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第2の可変リアクタンス手段(1,19)のリアクタンス値の調整時において前記第2の可変リアクタンス手段(1,19)と前記送信手段(3,16)とに直列に接続される抵抗器(33)と、
前記第2の可変リアクタンス手段(1,19)のリアクタンス値の調整時において前記抵抗器(33)と前記送信手段(3,16)との接続と、第1の可変リアクタンス手段(2,21)のリアクタンス値の調整時において前記送信手段(3,16)と前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)との接続と、前記抵抗器(33)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との接続と、を行うための接続手段(32)と、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)は、
前記送信手段(3,16)の出力と該送信手段(3,16)のグランド(6,29)と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段(22)は、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)および前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の調整時において前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを切断し、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の調整時において前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを接続するための接続手段(18)
を備えることを特徴とする請求項10に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)もしくは前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のいずれか一方において、
インダクタ(54)と、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード(56)と、を備え、前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード(56)で整流して得られた直流電流に応じた電位差を前記可変容量ダイオード(56)のアノードとカソード間に印加するための抵抗器(57)と、を有する自己調整可変リアクタンス手段(52)を備え、
前記リアクタンス制御手段(22)により、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記自己調整可変リアクタンス手段(52)以外の前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)もしくは前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のいずれかのリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項10に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)は、
前記送受信電極(8)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)と、の間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段(22)においては、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)および前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第1の接続手段(31)は、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の調整時には前記抵抗器(33)と前記送信手段(3,16)とを接続し、前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の調整時には前記送信手段(3,16)と前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)とを接続および前記抵抗器(33)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを接続し、一方、前記受信時には前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)と前記送信手段(3,16)とを切断することを特徴とする請求項10に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)は、
前記送信手段(3,16)の出力と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)との間に設けられ、
前記リアクタンス制御手段(22)において、前記電界伝達媒体(20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)および前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、
前記第2の接続手段(18)は、前記第1の可変リアクタンス手段(2,19)のリアクタンス値の調整時において、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを切断し、一方、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)のリアクタンス値の調整時において、前記第2の可変リアクタンス手段(1,21)と前記送信手段(3,16)のグランド(6,29)とを接続することを特徴とする請求項10に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記受信手段(23)への入力は前記第1の接続手段(31)に接続されており、
前記第1の接続手段(31)は、前記送信時に前記送受信電極(8)と前記受信手段(23)の入力との信号経路を切断し、一方、前記受信時に前記送受信電極(8)と前記受信手段(23)の入力との信号経路を接続することを特徴とする請求項8〜16のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。 - 電界伝達媒体(215)に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバ(200)において、
前記通信のための送信信号と共振するためのインダクタ(203)と印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード(204)を備えた共振回路と、
前記共振回路に入力された前記送信信号を前記可変容量ダイオード(204)で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード(204)のアノードとカソード間に印加する抵抗器(205)と、
を有することを特徴とする電界通信トランシーバ。 - 前記共振回路は、
前記電界通信トランシーバ(200)のグランド(218)と大地グランド(220)間の浮遊容量および前記電界伝達媒体(215)と前記大地グランド(220)間の浮遊容量との間で共振することを特徴とする請求項18に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記共振回路は、
前記インダクタ(203)と、前記可変容量ダイオード(204)と、前記抵抗器(205)と、が並列に接続されていることを特徴とする請求項18または19のいずれかに記載の電界通信トランシーバ(200)。 - 前記共振回路は、
前記可変容量ダイオード(204)と、前記抵抗器(205)と、が並列に接続された回路に前記インダクタ(203)が直列に接続されていることを特徴とする請求項18または19のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。 - 前記インダクタ(203)は、
端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサ(202,206)を配していることを特徴とする請求項18から21のいずれか一項に記載の電界通信トランシーバ。 - 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体(320)に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体(320)に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバ(335)であって、
前記電界伝達媒体(320)に印加される前記送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、前記送信に係る発信器(326)のグランドと大地グランド間の浮遊容量と前記電界伝達媒体(320)と前記大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するための可変リアクタンス手段(301)と、
前記共振状態を得るために前記可変リアクタンス手段(301)において並列共振回路を形成するインダクタ(315)と、
前記インダクタ(315)と並列接続されて前記並列共振回路における前記共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段(308,312,358,359,368,370,371,373,505,506,507,508,523,524,671)と、
を備えることを特徴とする電界通信トランシーバ。 - 前記可変容量手段は、
アノードとカソードの2極を有する2個の可変容量ダイオード(308,312;368,370;371,373;523,524;505,506;507,508)であって、一方の前記可変容量ダイオード(308,312;368,370;371,373;523,524;505,506;507,508)の前記アノードと、他方の前記可変容量ダイオード(308,312;368,370;371,373;523,524;505,506;507,508)の前記カソードと、がキャパシタ(310;369;372;509;510;525)を介して直列に接続され、
前記情報の送信に係る高周波信号に対しては前記キャパシタ(310;369;372;509;510;525)が短絡して前記インダクタ(315)と前記可変容量ダイオード(308,312;368,370;371,373;523,524;505,506;507,508)とで構成される前記並列共振回路として動作し、
前記制御に係る低周波信号に対しては前記可変容量ダイオード(308,312;368,370;371,373;523,524;505,506;507,508)が前記キャパシタ(310;369;372;509;510;525)により絶縁されて前記低周波信号の信号源に対して並列接続となり前記可変容量ダイオード(308,312;368,370;371,373;523,524;505,506;507,508)の容量が可変制御されることを特徴とする請求項23に記載の電界通信トランシーバ(335)。 - 前記可変容量手段は、
同様の構成を有する可変容量手段(370,371;506,507)に対して互いの前記アノード同士で前記キャパシタ(310;369;372;509;510;525)を介すことなく直列に接続されていることを特徴とする請求項24に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記可変容量ダイオード(308,312,358,359,368,370,371,373,505,506,507,508,523,524,671)がすくなくとも3個以上で直列接続されていることを特徴とする請求項24または25のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。
- 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体(401)に誘起し、前記電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体(401)に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して情報の受信を行う電界通信トランシーバ(403)において、
第1の周波数を有する交流信号を出力するための交流信号出力手段(414)と、
前記送信すべき情報に基づく電界を誘起して前記情報を送信し、前記受信すべき情報に基づく電界を検出して前記情報を受信するための送受信電極(418)と、
前記送受信電極(418)と大地グランド(404)間の浮遊容量と、および前記送受信電極(418)と近接した前記電界伝達媒体(401)が大地グランド(404)との間に持つインピーダンスと、が共振するために、前記交流信号出力手段(414)の出力と前記送受信電極(418)との間に設けられた第1のリアクタンス手段(408,420)と、
前記送受信電極(418)と大地グランド(404)間の浮遊容量と、および送受信電極(418)と近接した前記電界伝達媒体(401)が大地グランド(404)との間に持つインピーダンスと、が共振するために、前記交流信号出力手段(414)の出力と大地グランド(404)の間または前記送受信電極(418)と大地グランド(404)の間に設けられた第2のリアクタンス手段(409,421)と、
前記第1の周波数とは異なる第2の周波数を有する交流信号の電界を検出して電気信号に変換し復調するための受信手段(424)と、
前記第1の周波数を有する交流信号を通過させ前記第2の周波数を有する交流信号を遮断するための第1のフィルタ手段(425)と、
前記第2の周波数を有する交流信号を通過させ前記第1の周波数を有する交流信号を遮断するための第2のフィルタ手段(426)と、
を備えたことを特徴とする電界通信トランシーバ。 - 前記第1のリアクタンス手段(408,420)と前記第2のリアクタンス手段(409,421)のうちのいずれか一方がリアクタンス値が可変である可変リアクタンス手段であって、
前記電界伝達媒体(401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するリアクタンス制御手段(422)
を備えたことを特徴とする請求項27に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第1のリアクタンス手段(408,420)と前記第2のリアクタンス手段(409,421)の両方のリアクタンス値を共に可変として、それぞれ第1の可変リアクタンス手段(408,420)と第2の可変リアクタンス手段(409,421)とし、
前記電界伝達媒体(401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記第1の可変リアクタンス手段(408,420)および前記第2の可変リアクタンス手段409,421)のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段(422)
を備えたことを特徴とする請求項27に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記リアクタンス制御手段(422)は、
前記第1の可変リアクタンス手段(408,420)および前記第2の可変リアクタンス手段(409,421)のそれぞれのリアクタンス値毎に前記電界伝達媒体(401)に印加される送信電圧の振幅を記憶し、前記振幅の最大値を抽出した後に前記第1の可変リアクタンス手段(408,420)および前記第2の可変リアクタンス手段(409,421)のそれぞれのリアクタンス値を設定するための演算制御記憶部(435)と、
送信電圧の振幅を検出する振幅検出手段(437)と、
を備えることを特徴とする請求項28または29のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。 - 前記リアクタンス制御手段(422)は、
前記第1の可変リアクタンス手段(408,420)および前記第2の可変リアクタンス手段(409,421)のそれぞれのリアクタンス値を調整するための調整用信号発生手段(440)と、
前記調整用信号発生手段(440)から出力される調整用信号を用いて送信電圧の振幅を検出するための振幅検出手段(437)と、
前記振幅検出手段(437)で検出した振幅に基づいて前記第1の可変リアクタンス手段(408,420)のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第1の制御信号発生手段(442)と、
前記振幅検出手段(437)で検出した振幅に基づいて前記第2の可変リアクタンス手段(409,421)のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第2の制御信号発生手段(443)と、
前記第1の可変リアクタンス手段(408,420)のリアクタンス値を制御している際には少なくとも前記振幅検出手段(437)と前記第1の制御信号発生手段(442)を接続し、前記第2の可変リアクタンス手段(409,421)のリアクタンス値を制御している際には少なくとも前記振幅検出手段(437)と前記第2の制御信号発生手段(443)を接続するための第3の接続手段(441)と、
を備えることを特徴とする請求項28または29のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第1のリアクタンス手段(408,420)または前記第2のリアクタンス手段(409,421)のいずれか一方に、
インダクタ(447)と、印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード(448)と、を備えて前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード(448)で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード(448)のアノードとカソード間に印加する抵抗器(449)と、
を有する自己調整可変リアクタンス手段(445)を用い、
前記リアクタンス制御手段(422)が前記電界伝達媒体(401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記自己調整可変リアクタンス手段(445)でない方の可変リアクタンス手段(452)のリアクタンス値を制御する
ことを特徴とする請求項27に記載の電界通信トランシーバ。 - 前記第1のリアクタンス手段(408,420)または前記第2のリアクタンス手段(409,421)の双方に、
インダクタ(447)と印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード(448)とを備えて前記浮遊容量と共振するための共振回路と、
前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード(448)で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード(448)のアノードとカソード間に印加する抵抗器(449)と、
を有する自己調整可変リアクタンス手段(445)を用い、
前記リアクタンス制御手段(422)が前記電界伝達媒体(401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記自己調整可変リアクタンス手段(445)でない方の可変リアクタンス手段(452)のリアクタンス値を制御する
ことを特徴とする請求項29から31のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。 - 前記請求項27から32のいずれかに記載の電界通信トランシーバ(403)に第2の電界通信トランシーバ(402)が組合されてなる電界通信システム(400)であって、
前記第2の電界通信トランシーバ(402)は、
送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界の受信を行うための送受信電極(416)と、
前記電界通信トランシーバ(403)から送信される前記第1の周波数の交流信号を整流して直流の電力を生成し蓄積および出力するための整流電力蓄積手段(430)と、
前記第1の周波数と異なる前記第2の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段(431)と、
送信すべき情報の蓄積と、前記送信手段への前記送信すべき情報の出力と、前記電界通信トランシーバの制御と、を行うための制御情報蓄積手段(432)と、
前記第1の周波数を有する交流信号を通過させ前記第2の周波数を有する交流信号を遮断するための第1のフィルタ手段(428)と、
前記第2の周波数を有する交流信号を通過させ前記第1の周波数を有する交流信号を遮断するための第2のフィルタ手段(429)と、
を備えることを特徴とする電界通信システム。 - 前記電界通信トランシーバ(403)の交流信号出力手段(423)は、
前記第1の周波数の交流信号で前記送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段(434)によって構成され、
前記第2の電界通信トランシーバ(402)は、
前記受信すべき情報に基づき、前記第2の周波数を有する交流の電界を検出して電気信号に変換し、復調する受信手段(433)
を備えることを特徴とする請求項34に記載の電界通信システム。
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