JPWO2006070844A1 - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 列車、船舶、車、飛行機等の移動体内における通信において、通信設備の軽量化を実現しつつ、無線通信空間外への電波の漏洩を防止した微弱電波を用いた通信システムを提供することを課題とする。【解決手段】 本発明によると、移動体と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記移動体内の導電体を励振させ、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記移動体の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記移動体内の前記導電体を励振させ、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システムが提供される。【選択図】 図１

Description

本発明は、微弱電波を用いた通信システムに関する。特に、列車、船舶、飛行機等の移動体内の通信システム、移動体同士の通信システム及び移動体と固定局との通信システムに関する。

高度に情報ネットワークが構築された現代社会において、情報通信技術は必要不可欠なものとなっている。特に、近年の無線通信技術の発達により、無線通信が用いられる範囲が拡大されてきている。無線通信には、航空無線、船舶無線、アマチュア無線通信を始めとした大電力通信ばかりではなく、携帯電話通信、トランシーバ通信、無線ＬＡＮ通信等の比較的小電力な通信もある。

小電力通信の中でも微弱電波（送信出力が周波数322MHz以下では、送信機から3m地点で最大電界強度500μV/m）を用いた無線通信機器は、発射する電波が著しく微弱であるため、（１）誰でも、何時でも、何処でも、自由に使用でき、（２）無線通信機器を使用する人が試験を受けて免許資格（無線従事者免許証）を取る必要がなく、（３）特定小電力無線機器や陸上移動局と違い周波数が自由に選択でき、混信の無い周波数を選択して使用することができる、（４）アンテナを無線機器本体から切り離して設置することも可能である等のメリットから、家庭用コードレス電話、トランシーバを始め、様々なタイプの無線通信機器が実用化されている。

しかしながら、従来の無線通信機器においては、使用する電波が極めて微弱であるが故に、通信・通話距離の目安は見通し約30m程度であり、到達距離が十分ではなく、また混信妨害を受けやすい等の欠点があった。

また、従来の無線通信機器においては、使用する電波が極めて微弱であるとはいえ、無線通信空間での電波（電磁気信号）が外部に漏れ、他の無線通信機器に対する妨害電波となり得るため、通信範囲が非常に限定されてしまい、その使用は非常に限定されたものとなり、上述したメリットを必ずしも最大限に生かすことができなかった。

また、一般的に、従来の有線通信と比較し、無線通信空間は安価で簡単に作り上げることができるが、通信中に人や障害物により中断される、また通信スピードが遅いなどの問題がある。また、無線通信による電波は直進する性質を有しており、通信中に送信機と受信機の間を人や物が遮る場合は通信が遮断されるという欠点を有している。また無線電波の減衰は距離の二乗に反比例するので、無線通信を行える範囲は限定されるのが実情である。

このような事情から、本出願人は、ビルなどの構造物内から外部へ電波が漏洩することを防止し、あるいは通信・通話の到達距離を十分に確保することが可能なエバネセント波を用いて通信を行う、いわゆるエバネセント通信技術に関する研究を続けている（特許文献１乃至３参照）。
ＷＯ０３１０３１９５Ａ１ ＷＯ０３００９５０１Ａ１ ＷＯ０３００９５００Ａ１

一方、列車、船舶、車、飛行機等の移動体内における通信には、従来通り有線通信技術が用いられていることが多い。列車等の移動体においては、その性質上、出来る限り無駄な部品を除き、軽量化することが求められているが、従来の有線通信技術を用いる限り、配線、ターミナル等の部品の重量が負担となり、軽量化の妨げとなっている。

また、列車等の移動体における通信は、その通信空間も移動することになるという性質上、無線通信空間での電波（電磁気信号）が外部に漏れ、また他の無線通信機器に対する妨害電波となり得る。

そこで、本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、列車、船舶、車、飛行機等の移動体内における通信において、通信設備の軽量化を実現しつつ、無線通信空間外への電波の漏洩を防止した微弱電波を用いた通信システムを提供することを課題とする。

本発明の無線通信システムは、送受信機に内蔵された信号生成装置からの出力信号によって、移動体内部の導電体を励振させ、信号を伝達する励振装置（エキサイタ）を有している。励振装置によって、微弱電波が導電体を伝わり、微弱電波が移動体内にくまなく伝わることになる。

移動体内に存在する導電体としては、電線、鉄骨、金属壁、鉛管、又はそれらの組み合わせがあり、励振装置は導電体を励振（励起）する機能を有している。

本発明によると、移動体と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記移動体内の導電体を励振させ、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記移動体の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記移動体内の前記導電体を励振させ、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システムが提供される。

また、本発明によると、移動体と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記移動体内の導電体を励振させ、前記移動体内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記移動体の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システムが提供される。

本発明によると、第１の移動体と、前記第１の移動体に電気的に接続された第２の移動体と、前記第１の移動体の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の移動体内の第１の導電体を励振させることにより前記第２の移動体内の第２の導電体を励振させ、且つ前記第１の移動体内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の移動体内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記第２の移動体内の前記第２の導電体を励振させることにより前記第１の移動体内の前記第１の導電体を励振させ、且つ前記第２の移動体内の前記第２の導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システムが提供される。

また、本発明によると、第１の移動体と、前記第１の移動体と電気的に接続された第２の移動体と、前記第１の移動体の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の移動体内の第１の導電体を励振させることにより前記第２の移動体内の第２の導電体を励振させ、前記第２の移動体内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記第１の移動体内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の移動体内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システムが提供される。

また、前記移動体は、自動車、船、潜水艦又は航空機であるようにしてもよい。

また、本発明によると、レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された導電体を有する列車と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記レールを励振させることにより前記列車内の前記導電体を励振させ、且つ前記レールから伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記列車の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記列車内の前記導電体を励振させることにより前記レールを励振させ、且つ前記列車内の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システムが提供される。

また、本発明によると、レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された導電体を有する列車と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記レールを励振させ、前記列車内の前記導電体を励振させることにより前記列車内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記レールから伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記列車の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システムが提供される。

また、本発明によると、レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された第１の導電体を有する第１の列車と、前記レール上に設置され、前記第１の列車と電気的に接続された第２の導電体を有する第２の列車と、前記第１の列車の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の列車内の前記第１の導電体を励振させ、前記レールを励振させることにより前記第２の列車内の前記第２の導電体を励振させ、且つ前記第１の列車内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の列車内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記第２の列車内の前記第２の導電体を励振させ、前記レールを励振させることにより前記第１の列車内の前記第１の導電体を励振させ、且つ前記第２の移動体内の前記第２の導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システムが提供される。

また、本発明によると、レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された第１の導電体を有する第１の列車と、前記レール上に設置され、前記第１の列車と電気的に接続された第２の導電体を有する第２の列車と、前記第１の移動体の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の列車内の前記第１の導電体を励振させ、前記レールを励振させることにより前記第２の列車内の前記第２の導電体を励振させ、前記第２の移動体内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記第１の移動体内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の列車内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システムが提供される。

また、前記励振装置は、直列に接続されたコンデンサ及び抵抗からなるようにしてもよい。

本発明の通信システムは、音
声・画像・データ等の情報信号の出力を微弱電力の範囲に抑えても、励振装置（エキサイタ）により励振された導電体を伝わり、受信機の直ぐ近くまで導電体を通じて伝播するために、微弱電波を用いているにも拘わらず、安定した通信を実現することができる。また、従来の有線通信技術において必要であった配線、ターミナル等の部品の多くを減らすことができ、軽量化を実現できる。

また、本発明において移動体内の通信に用いる電波は、擬似静電磁界を利用した電波であるために、音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき、微弱電波が無線通信空間外に漏れないという優れた効果を奏する。

本発明の通信システムの一実施形態の概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施形態を側面から見た概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施形態の概念図である。 本発明の通信システムの一実施形態における周波数変換装置及び励振装置の構成図である。 本発明の通信システムの一実施例の概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例を側面から見た概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例の概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例を側面から見た概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例の概念図である。 本発明の通信システムの一実施例を側面から見た概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例の概略構成図である。 本発明の通信システムに用いる励振装置の一実施例を示す図である。 本発明の通信システムに用いる励振装置の一実施例を示す図である。 本発明の通信システムの一実施例を側面から見た概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例の概念図である。 本発明の通信システムの一実施例の概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例の概念図である。 本発明の通信システムの一実施例を側面から見た概略構成図である。 本発明の通信システムの一実施例におけるＳ／Ｎ比の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１００、１０１、１０２ 列車１００ａ、１００ｂ 車輪１０１ａ、１０１ｂ 車輪１０２ａ、１０２ｂ 車輪１０３、１０４ レール１０６ 送受信機１０７ 励振装置１０８、１０８ａ、１０８ｂ 信号線１０９ａ、１０９ｂ 連結部

本実施形態においては、本発明の通信システムを列車に適用した例について説明する。

図１を参照する。図１には、本実施形態に係る本発明の通信システムの概略構成図が示されている。１００、１０１及び１０２は、列車である。列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、金属又は導電性物質でなる車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄ（１００ｃ及び１００ｄは図示せず）、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄ（１０１ｃ及び１０１ｄは図示せず）、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄ（１０２ｃ及び１０２ｄは図示せず）を備えている。列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、これらの車輪を介して金属又は導電性物質でなるレール１０３及び１０４上に設けられており、レール１０３及び１０４上を走行する。１０６は、送受信機であり、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１０７に供給する。励振装置１０７は、これらの情報信号に基づき、信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介してレール１０４（及び／又は１０３）を励振させる。また、送受信機１０６は、レール１０３（及び／又は１０３）を伝搬して送信されてくる映像信号等の信号を信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂ並びに励振装置１０７を介して受信する。また、１０９ａ及び１０９ｂは、列車１００と列車１０１と列車１０２とを連結する連結部である。なお、本実施形態においては、信号線１０８は１０８ａと１０８ｂに分岐しているようにしたが、励振装置１０７から信号線１０８ａ及び１０８ｂを直接引き出すようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、列車１００、１０１及び１０２の骨格、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄ、車輪１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄ、車輪１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄ、並びにレール１０３及び１０４は、鉄でなるようにしたが、これに限定されるわけではなく、他の金属や導電性物質でなるようにしてもよい。

次に、図２を参照する。図２には、図１に示す本発明の通信システムを側面から見た図である。なお、図２においては、説明の便宜上、列車１００、１０１及び１０２は、それらの内部が図示されている。

列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈ、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈ、送受信機１０２ｅ及び１０２ｈを備えている。列車１００の内部に設置された送受信機１００ｅ及び１００ｈは、それぞれ、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１００ｆ、１００ｉに供給する。励振装置１００ｆ及び１００ｉは、それぞれ、信号線１００ｇ及び１００ｊを介して、列車１００の床の金属部（車輪１００ａ〜１００ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。

また、列車１０１及び１０２は、列車１００と同様の構成を有している。列車１０１の内部に設置された送受信機１０１ｅ及び１０１ｈは、それぞれ、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１０１ｆ、１０１ｉに供給する。励振装置１０１ｆ及び１０１ｉは、それぞれ、信号線１０１ｇ及び１０１ｊを介して、列車１０１の床の金属部（車輪１０１ａ〜１０１ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。また、列車１０２の内部に設置された送受信機１０２ｅ及び１０２ｈは、それぞれ、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１０２ｆ、１０２ｉに供給する。励振装置１０２ｆ及び１０２ｉは、それぞれ、信号線１０２ｇ及び１０２ｊを介して、列車１０２の床の金属部（車輪１０２ａ〜１０２ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。

なお、本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、３両の列車１００、１０１及び１０２を用い、それぞれの列車には、２つの送受信機を備えるようにしているが、列車の数、送受信機の数は、これに限定されるわけではない。

また、本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、励振装置１０７は、信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介してレール１０４に電気的に接続されるようにしたが、励振装置１０７から信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介して又は別の信号線を介してレール１０３にも電気的に接続されるようにしてもよい。

ここで、送受信機１０６と列車１００の送受信機１００ｅとの双方向通信について説明する。送受信機１０６は、励振装置１０７へ映像信号等の信号を供給する。励振装置１０７は、これらの情報信号に基づき、信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介してレール１０４を励振させる。励振装置１０７から信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介してレール１０４へ送信された映像信号等の信号は、レール１０４を伝搬し、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介して列車１００の金属部に伝搬する。そして、当該信号は、列車の金属部に接続された信号線１００ｇ及び１００ｊを介して接続された励振装置１００ｆ及び１００ｉに伝送される。送受信機１００ｅ及び１００ｈは、当該信号を励振装置１００ｆ、１００ｉを介して受信する。少なくとも、レール１０４と信号線１０８ａとが接続された点と、レール１０４と信号線１０８ｂとが接続された点との間において、レール１０４が励振されることになる。なお、それ以外の範囲においても、レール１０４が励振され得るが、これは、送受信機１０６からの信号の出力に依存することになる。なお、レール１０４と信号線１０８ａ及び１０９ａの何れか一方とを接続するようにしてもよい。

また、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、映像信号等の信号を、それぞれ、励振装置１００ｆ及び１００ｉに供給する。励振装置１００ｆ及び１００ｉは、それぞれ、これらの情報信号に基づき、信号線１００ｇ及び１００ｊを介して列車１００の床の金属部を励振させる。そして、当該情報は、列車１００の床の金属部に電気的に接続された車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介してレール１０３及び１０４へ伝達され、当該情報は、レール１０３及び１０４を伝搬し、信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂ並びに励振装置１０７を介して送受信機１０６で受信される。このようにして、送受信機１０６と送受信機１００ｅ及び１００ｈとの間で、映像信号等の信号の双方向通信を行う。

なお、送受信機１０６と送受信機１０１ｅ及び１０１ｈとの間の映像信号等の信号の送受信、また、送受信機１０６と送受信機１０２ｅ及び１０２ｈとの間の映像信号等の信号の送受信についても、同様に行われる。

本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、列車の骨格、車輪、レールが媒体となって、送受信機同士での映像信号等の信号の送受信を行うことができる。

次に、図３を参照する。図３には、本実施形態に係る本発明の通信システムの概念図が示されている。なお、図３においては、説明の便宜上、送受信機１０６と送受信機１００ｅにおける双方向通信を例にとって説明している。図３に示すとおり、本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、送受信機１０６と送受信機１００ｅとの間の映像信号等の信号の双方向通信を、列車の骨格、車輪、レールといった導電性物質を媒体として実現している。本実施形態においては、送受信機１０６は、コンピュータ（ＰＣ）１０６ａ、モデム１０６ｂ及び周波数コンバータ１０６ｃを有している。なお、送受信機１０６は、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。

また、送受信機１００ｅ、１００ｆ、１０１ｅ、１０１ｅ、１０２ｅ及び１０２ｆは、送受信機１０６と同様の構成を採っている。図３においては、送受信機１００ｅを例にとって、その構成を図示している。本実施形態においては、送受信機１００ｅは、コンピュータ（ＰＣ）１００ｅ−１、モデム１００ｅ−２及び周波数コンバータ１００ｅ−３を有している。送受信機１００ｅについても、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。

なお、送受信機１００ｅにおけるコンピュータ１００ｅ−１は、列車のブレーキ、風圧モニタ、エアコン、車輪の温度センサ等からのセンサ情報をリアルタイムで集中管理し、映像信号等の信号と同様に、これらのセンサ情報を送受信するようにしてもよい。

次に、図４を参照する。図４（Ａ）には、本実施形態で用いた周波数変換装置１０６ｃが示されている。本実施形態においては、周波数変換装置１０６ｃは、モデム１０６ｂから伝送される２４８４ＭＨｚ（２.４８４ＧＨｚ）の電波を２０ＭＨｚ、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ又は４０ＭＨｚの電波に変換し、励振装置１０７へ供給する。また、周波数変換装置１０６ｃは、励振装置１０７から伝送される２０ＭＨｚ、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ又は４０ＭＨｚの電波を２４８４ＭＨｚの電波に変換し、モデム１０６ｂへ供給する。このように、本発明の通信システムにおいては、従来よりも比較的低い周波数の電波を用いることをその特徴の一つとしている。なお、周波数変換装置１０６ｃが用いる周波数帯は、これらの周波数帯に限定されるわけではなく、適時設計変更され得る。なお、送受信機１００ｅ、１００ｈ、１０１ｅ、１０１ｈ、１０２e及び１０２ｈの周波数変換装置についても、周波数変換装置１０６ｃと同様の構成を採っている。

図４（Ｂ）には、本実施形態の励振装置１０７の構成が示されている。本実
施形態においては、励振装置１０７は、コンデンサＣと抵抗Ｒとを直列に接続した構成を採っている。本実施形態においては、コンデンサＣは０.０１μf、抵抗Ｒは５０Ωのものを用いた。

モデム１０６ｂから伝送される２４８４ＭＨｚ（２.４８４ＧＨｚ）の電波を周波数変換装置１０６ｃによって３０ＭＨｚの電波に変換し、励振装置１０７へ供給し、信号線１０８ａ及び１０８ｂを通じて、レール１０４へ注入し、列車１０２内の送受信器１０２ｅで受信した信号のＳ／Ｎ比の測定結果を示すグラフを図１８に示す。電波強度は５Ｗとした。図１８において、“Ｔｈｉｓ ｓｔａｔｉｏｎ”として表示されているデータが、列車１０２内の送受信器１０２ｅについてのデータである。このＳ／Ｎ比の測定結果によると、本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、Ｓ／Ｎ比の良好な通信が実現できていることがわかる。

なお、本実施形態の本発明の通信システムは、レールに接続された送受信機１０６と、列車１００、１０１及び１０２における送受信機１００ｅ、１００ｈ、１０１ｅ、１０１ｈ、１０２ｅ及び１０２ｈとの双方向通信だけではなく、送受信機１００ｅ、１００ｈ、１０１ｅ、１０１ｈ、１０２ｅ、１０２ｈ同士の双方向通信をレールを介して行うことができる。

本実施形態の本発明の通信システムは、音声・画像・データ等の情報信号の出力を微弱電力の範囲に抑えても、電磁信号が励振装置により励振されたレール、車輪、列車の導電体内を伝搬し、安定した通信を実現することができる。また、従来、列車内における有線通信に用いられていた配線、ターミナル等の部品の多くが不要となり、列車の軽量化を図ることができる。

本実施例においては、上述の実施形態（図１〜図４）で説明した通信システムにおいて、送受信機１０６、励振装置１０７及び信号線１０８の接続を変更した例について説明する。なお、本実施例においては、上述の実施形態（図１〜図４）で説明した構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付してあり、ここでは改めて説明しない。

図５を参照する。図５には、本実施例の通信システムの概略構成図が示されている。図５に示すとおり、本実施例においては、励振装置１０７に接続された信号線１０８は、列車１０２の金属部に直接接続されている。励振装置１０７は、送受信機１０６から供給される情報信号に基づき、信号線１０８を介して列車１０２内の導電体を励振させる。そして、列車１０２に電気的に接続された車輪１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄ並びにレール１０３及び１０４を介して、当該情報が、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄ並びに車輪１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ｄを伝搬し、列車１００及び列車１０１に伝搬する。

次に、図６を参照する。図６には、図５に示す本発明の通信システムを側面から見た図である。なお、図６においては、説明の便宜上、列車１００、１０１及び１０２は、それらの内部が図示されている。図６に示すとおり、列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈ、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈ、送受信機１０２ｅ及び１０２ｈを備えている。

列車１００の内部に設置された送受信機１００ｅ及び１００ｈは、それぞれ、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１００ｆ、１００ｉに供給する。励振装置１００ｆ及び１００ｉは、それぞれ、信号線１００ｇ及び１００ｊを介して、列車１００の床の金属部（車輪１００ａ〜１００ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。列車１０１及び１０２においても同様の構成が採用されている。

ここで、送受信機１０６と列車１００の送受信機１００ｅとの双方向通信について説明する。送受信機１０６は、励振装置１０７へ映像信号等の信号を供給する。励振装置１０７は、これらの情報信号に基づき、信号線１０８を介して列車１０２内の金属部（導電体）を励振させる。励振装置１０７から信号線１０８を介して送信された映像信号等の信号は、列車１０２の車輪１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄ並びにレール１０４を伝搬し、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介して列車１００の金属部に伝搬する。そして、当該信号は、列車１００の金属部に接続された信号線１００ｇ及び１００ｊを介して接続された励振装置１００ｆ及び１００ｉに伝送される。送受信機１００ｅ及び１００ｈは、当該信号を励振装置１０ｆ、１００ｉを介して受信する。

また、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、映像信号等の信号を、それぞれ、励振装置１００ｆ及び１００ｉに供給する。励振装置１００ｆ及び１００ｉは、それぞれ、これらの情報信号に基づき、信号線１００ｇ及び１００ｊを介して列車１００の床の金属部を励振させる。そして、当該情報は、列車１００の床の金属部に電気的に接続された車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介してレール１０３及び１０４へ伝達され、当該情報は、レール１０３及び１０４、車輪１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄ及び列車１０２の金属部を伝搬し、信号線１０８及び励振装置１０７を介して送受信機１０６で受信される。このようにして、送受信機１０６と送受信機１００ｅ及び１００ｆとの間で、映像信号等の信号の双方向通信を行う。

なお、送受信機１０６と送受信機１０１ｅ及び１０１ｈとの間の映像信号等の信号の送受信、また、送受信機１０６と送受信機１０２ｅ及び１０２ｈとの間の映像信号等の信号の送受信についても、同様に行われる。

本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、列車の骨格、車輪、レールが媒体となって、送受信機同士での映像信号等の信号の送受信を行うことができる。

本実施例においては、上述の実施形態（図１〜図４）で説明した通信システムにおいて、列車１００、列車１０１及び列車１０２に設置した励振装置に代えて、アンテナを用いた例について説明する。なお、本実施例においては、上述の実施形態（図１〜図４）で説明した構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付してあり、ここでは改めて説明しない。

図７を参照する。図７には、本実施例における本発明の通信システムを側面から見た図である。なお、図７においては、説明の便宜上、列車１００、１０１及び１０２は、それらの内部が図示されている。

列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈ、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈ、送受信機１０２ｅ及び１０２ｈを備えている。列車１００の内部に設置された送受信機１００ｅ及び１００ｈは、それぞれ、アンテナ１００ｋ及び１００ｉに接続されている。また、列車１０１は、列車１００と同様の構成を有しており、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈは、それぞれ、アンテナ１０１ｋ及び１０１ｉに接続されている。更に、列車１０２は、列車１００と同様の構成を有しており、送受信機１０２ｅ及び１０２ｈは、それぞれ、アンテナ１０２ｋ及び１０２ｉに接続されている。

なお、本実施例に係る本発明の通信システムにおいては、３両の列車１００、１０１及び１０２を用い、それぞれの列車には、２つの送受信機を備えるようにしているが、列車の数、送受信機の数は、これに限定されるわけではない。

また、本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、励振装置１０７は、信号線１０８を介してレール１０４に電気的に接続されるようにしたが、励振装置１０７から信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介して又は別の信号線を介してレール１０３にも電気的に接続されるようにしてもよい。なお、レール１０４と信号線１０８ａ及び１０９ａの何れか一方とを接続するようにしてもよい。また、上述の実施例１で説明したように、信号線が列車１０２に接続されるようにしてもよい。

ここで、送受信機１０６と列車１００の送受信機１００ｅとの双方向通信について説明する。送受信機１０６は、励振装置１０７へ映像信号等の信号を供給する。励振装置１０７は、これらの情報信号に基づき、信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂを介してレール１０４を励振させる。励振装置１０７から信号線１０８を介してレール１０４へ送信された映像信号等の信号は、レール１０４を伝搬し、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介して列車１００の金属部に伝搬する。このように、列車１００の金属部に伝搬した信号によって、列車１００全体が、「準静的界」、あるいは「エバネセント空間」と呼ばれる電磁界で充満する。この電磁界が「準静的」界と呼ばれるのは、遠方の受信機まで届くような電波を生み出さないからである。

この「エバネセント空間」と呼ばれる電磁界は、配線なしでたくさんの異なる無線機器を接続するのに用いられ、さらに重要なのは、他の既存の無線機器に対する干渉なしで使用できる。本発明の好ましい実施例のうちの一つは、３〜４０ＭＨｚの周波数範囲である超短波（ＶＨＦ）帯域で信号を生成し、また、極超短波（ＵＨＦ）の下方帯域（少なくとも４００ＭＨｚまで）で信号を生成することもできる。

この列車１００内に充満したエバネセント空間に設置されたアンテナ１００ｋ及び１００ｌは、信号を受信し、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈへ伝送する。そして、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、当該信号を受信する。

また、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、映像信号等の信号を、それぞれ、アンテナ１００ｋ、１００ｌに供給する。アンテナ１００ｋ、１００ｌは、微弱電波（送信周波数３２２ＭＨｚ以下において、送信機から３ｍ離れた地点で送信出力の最大電界強度が５００μV／ｍとなる電波）をエバネセント空間へ送信する。なお、本実施例においては、アンテナ１００ｋ及び１００ｌには、ロッドアンテナを用いた。

エバネセント空間へ送信された信号は、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄ並びにレール１０３及び１０４を伝搬し、信号線１０８、１０８ａ及び１０８ｂ並びに励振装置１０７を介して送受信機で受信される。

このようにして、送受信機１０６と送受信機１００ｅ及び１００ｈとの間で、映像信号等の信号の双方向通信を行う。

なお、送受信機１０６と送受信機１０１ｅ及び１０１ｈとの間の映像信号等の信号の送受信、また、送受信機１０６と送受信機１０２ｅ及び１０２ｈとの間の映像信号等の信号の送受信についても、同様に行われる。

次に、図８を参照する。図８には、本実施例に係る本発明の通信システムの概念図が示されている。なお、図３においては、説明の便宜上、送受信機１０６と送受信機１００ｅにおける双方向通信を例にとって説明している。図８に示すとおり、本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、送受信機１０６と送受信機１００ｅとの間の映像信号等の信号の双方向通信を、信号を列車の骨格、車輪、レールといった導電性物質を媒体として伝搬し、列車内のエバネセント空間を形成することによって実現している。本実施形態においては、送受信機１０６は、コンピュータ（ＰＣ）１０６ａ、モデム１０６ｂ及び周波数コンバータ１０６ｃを有している。なお、送受信機１０６は、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。また、励振装置１０７は、図４（Ｂ）において説明したものの他、後述する図１２、図１９で説明する励振装置を用いることもできる。

また、送受信機１００ｅ、１００ｆ、１０１ｅ、１０１ｅ、１０２ｅ及び１０２ｆは、送受信機１０６と同様の構成を採っている。図３においては、送受信機１００ｅを例にとって、その構成を図示している。本実施形態においては、送受信機１００ｅは、コンピュータ（ＰＣ）１００ｅ−１、モデム１００ｅ−２及び周波数コンバータ１００ｅ−３を有している。送受信機１００ｅについても、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。

なお、送受信機１００ｅにおけるコンピュータ１００ｅ−１は、列車のブレーキ、風圧モニタ、エアコン、車輪の温度センサ等からのセンサ情報をリアルタイムで集中管理し、映像信号等の信号と同様に、これらのセンサ情報を送受信するようにしてもよい。

本実施例における本発明の通信システムは、列車内の通信に用いる電波は、エバネセント空間を利用した電波であるために、音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき、微弱電波が無線通信空間（列車）外に漏れないという優れた効果を奏する。

本実施例においては、列車１００、列車１０１及び列車１０２間の通信システムについて説明する。なお、本実施例においては、上述の実施形態（図１〜図４）で説明した構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付してあり、ここでは改めて説明しない。

図９を参照する。図９には、本実施例の通信システムの概略構成図が示されている。本実施例の通信システムは、上述の実施形態（図１〜図４）で説明した通信システムのように、列車の外部にある送受信機と列車の内部に設置された送受信機との通信を行うものではなく、列車の内部に設置された複数の送受信機間の通信を行うものである。

図９に示すとおり、本実施例の通信システムにおいては、列車１０２の下部に励振装置１０２ｍが設けられている。図１に示す構成と同様の構成については、同じ符号を付してあるので、ここでは再度説明はしない。

図１０を参照する。図１０は、図９に示す本発明の通信システムを側面から見た図である。なお、図２においては、説明の便宜上、列車１００、１０１及び１０２は、それらの内部が図示されている。

列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈ、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈ、送受信機１０２ｅ及び１０２ｈを備えている。列車１００の内部に設置された送受信機１００ｅ及び１００ｈは、それぞれ、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１００ｆ、１００ｉに供給する。励振装置１００ｆ及び１００ｉは、それぞれ、信号線１００ｇ及び１００ｊを介して、列車１００の床の金属部（車輪１００ａ〜１００ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。

また、列車１０１は、列車１００と同様の構成を有している。列車１０１の内部に設置された送受信機１０１ｅ及び１０１ｈは、それぞれ、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１０１ｆ、１０１ｉに供給する。励振装置１０１ｆ及び１０１ｉは、それぞれ、信号線１０１ｇ及び１０１ｊを介して、列車１０１の床の金属部（車輪１０１ａ〜１０１ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。

列車１０２の内部に設置された送受信機１０２ｈは、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を列車１０２の下部の金属部（車輪１０２ａ〜１０２ｄに電気的に接続されている部分）に設置された励振装置１０２ｍに供給する。また、列車１０２の内部に設置された送受信機１０２ｅは、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を励振装置１０２ｆに供給する。励振装置１０２ｆは、それぞれ、信号線１０２ｇを介して、列車１０２の床の金属部（車輪１０２ａ〜１０２ｄに電気的に接続されている部分）に接続されている。

なお、本実施例に係る本発明の通信システムにおいては、３両の列車１００、１０１及び１０２を用い、それぞれの列車には、２つの送受信機を備えるようにしているが、列車の数、送受信機の数は、これに限定されるわけではない。

ここで、列車１０２の送受信機１０２ｈと列車１００の送受信機１００ｅとの双方向通信について説明する。送受信機１０２ｈは、励振装置１０２ｍへ映像信号等の信号を供給する。励振装置１０２ｍは、この情報信号に基づき、列車１０２内の導電体を励振させ、電気的に接続されたレール１０３及び１０４を励振させる。励振装置１０２ｍから列車１０２内の導電体を介してレール１０３及び１０４へ送信された映像信号等の信号は、レール１０３及び１０４を伝搬し、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介して列車１００の金属部に伝搬する。そして、当該信号は、列車の金属部に接続された信号線１００ｇ及び１００ｊを介して接続された励振装置１００ｆ及び１００ｉに伝送される。送受信機１００ｅ及び１００ｈは、当該信号を励振装置１００ｆ、１００ｉを介して受信する。

また、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、映像信号等の信号を、それぞれ、励振装置１００ｆ及び１００ｉに供給する。励振装置１００ｆ及び１００ｉは、それぞれ、これらの情報信号に基づき、信号線１００ｇ及び１００ｊを介して列車１００の床の金属部を励振させる。そして、当該情報は、列車１００の床の金属部に電気的に接続された車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介してレール１０３及び１０４へ伝達され、当該情報は、レール１０３及び１０４を伝搬し、列車１０２の車輪１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄ及び励振装置１０２ｍを介して送受信機１０２ｈで受信される。このようにして、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅ及び１００ｈとの間で、映像信号等の信号の双方向通信を行う。

なお、送受信機１０２ｈと送受信機１０１ｅ及び１０１ｈとの間の映像信号等の信号の送受信、また、送受信機１０２ｈと送受信機１０２ｅとの間の映像信号等の信号の送受信についても、同様に行われる。

本実施形態に係る本発明の通信システムにおいては、列車の骨格、車輪、レールが媒体となって、送受信機同士での映像信号等の信号の送受信を行うことができる。

次に、図１１を参照する。図１１には、本実施例に係る本発明の通信システムの概念図が示されている。なお、図１１においては、説明の便宜上、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅにおける双方向通信を例にとって説明している。図１１に示すとおり、本実施例に係る本発明の通信システムにおいては、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅとの間の映像信号等の信号の双方向通信を、列車の骨格、車輪、レールといった導電性物質を媒体として実現している。本実施例においては、送受信機１０２ｈは、コンピュータ（ＰＣ）１０６ａ、モデム１０６ｂ及び周波数コンバータ１０６ｃを有している。なお、送受信機１０２ｈは、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。

また、送受信機１００ｅ、１００ｆ、１０１ｅ、１０１ｅ及び１０２ｅは、送受信機１０６と同様の構成を採っている。図１０においては、送受信機１００ｅを例にとって、その構成を図示している。本実施形態においては、送受信機１００ｅは、コンピュータ（ＰＣ）１００ｅ−１、モデム１００ｅ−２及び周波数コンバータ１００ｅ−３を有している。送受信機１００ｅについても、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。

なお、送受信機１００ｅにおけるコンピュータ１００ｅ−１は、列車のブレーキ、風圧モニタ、エアコン、車輪の温度センサ等からのセンサ情報をリアルタイムで集中管理し、映像信号等の信号と同様に、これらのセンサ情報を送受信するようにしてもよい。

本実施例における列車の内部に設置する励振装置１００ｆ、１００ｉ、１０１ｆ、１０１ｈ及び１０１ｅは、図４（Ｂ）で示す励振装置と同じものを用いた。一方、列車の下部に設置した励振装置１０２ｍについては、図１２又は図１３に示すものを用いた。

図１２には、本発明の通信システムに用いられる励振装置１０２ｍが示されている。図１２（Ａ）は励振装置１０２ｍの側面図、図１２（Ｂ）は励振装置１０２ｍの拡大側面図、図１２（Ｃ）は励振装置１０２ｍの斜視図を示している。

図１２において、１６１００は励振装置１０２ｍの本体である。図１２に示す励振装置本体１６１００は、半球状の励振装置（以下「三次元励振装置」という。）である。半球状の励振装置１６１００は、構造は複雑であるが、通信の安定性が高い。

通信を行うのに必要な出力は、要求される信号の品質と関連し、無線通信空間を形成する構造物又は構内の全体積に比例する。一方、微弱電波の生成にとって最も重要な寸法は、構造物の各部屋内の向かい合った導電体の最小距離である。この最小距離が構造物に対する遮断周波数を定義し、励振装置の機能が発揮されるときに部屋内で微弱電波が生成されるかどうかを決定づける。

半球状の励振装置１６１００は、物理的な支持体１６１０１により姿勢が保持される。最適な効果を得るため、半球状の励振装置１６１００は囲われた空間の内部に設置され、図１２（Ａ）に示すとおり、列車の下部１６２００に対して並置されるのが好ましい。なお、励振装置１６１００を列車内に設置する際には、列車の壁面が符号１６２００で示したものとなる。また、半球状の励振装置１６１００は、設置下部１６２０１と設置上部１６２０２のほぼ真ん中に設置するのが好ましく、導電体（導電性要素）１６２０３と直接対向させて設置するのが好ましい。図１２に示す例においては、物理的な支持体１６１０１は、支柱１６１０２及び列車の下部１６２００に接続されたスペーサ１６１０３を有している。

柱１６１０２とスペーサ１６１０３は、共に導電性物質で構成される。支柱１６１０２は支持体１６１０１の一部分であり、機能的に働く。支柱１６１０２とスペーサ１６１０３は、励振装置と構造物の電気用アースとの間が導電路となるのを避けるため、特定の場所（本実施例においては、支柱１６１０２の場合は設置下部１６２０１に隣接する場所、またスペーサ１６１０３を励振装置１６１００に接続する場所）に、誘電体の絶縁物（図示せず）を備えている。好ましくは、支柱１６１０２は中空で且つ導電対で構成され、またスペーサ１６１０３は強度を増強するため公知の金属ブラケットで構成される。

励振装置１６１００の設置場所と大きさに関する空間的寸法は、非常に重要である。励振装置１６１００を効率的に使用するためには、励振装置１６１００は、一番高い使用周波数をλとすると、列車の下部１６２００の導電性要素１６２０３からλ／８より近くに設置しなければならない。

励振装置１６１００は、コントローラネットワークシステム（図示せず）により制御され、電力が与えられる。送信モードにおいては、励振装置１６１００は、導電体（導電性要素）１６２０３にエネルギーを与える。

導電体１６２０３を「励振させる」ために、電磁エネルギーが、コントローラネットワークシステムより中心導体１６１０５とシールド１６１０６を有する同軸ケーブル１６１０４に注入される。中心導体１６１０５は、半球状の励振装置１６１００に取り付けられ、シールド１６１０６は、スペーサ１６１０３、導電体１６２０３及び列車の下部１６２００に電気的に接続される。図１２（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、シールド１６１０６は、列車の下部１６２００の中の導電体１６２０３に電気的に直接接続される。

一番高い使用周波数をλとすると、半球状の励振装置１６１００の実効直径が、λ／８未満であり、入力伝送路に対して測定可能な分流リアクタンスを形成するのに十分な大きさであれば、その構造はさほど厳密さを要求されない。

半球状の励振装置１６１００は、中空の半球状部分１６１０７を有している。中空の半球状部分１６１０７は、導電体で形成され、その端部にリム部１６１０８を有する。支柱１６１０２は、中空の半球状部分１６１０７に直接接続（本実施例においては溶接）されている。所定の角度を有する一組の扇型部材１６１０９が、中空の半球状部分１６１０７から外側且つ前方へ広がり、その尖端で結合し、そして端部に沿ってリム部１６１０８に接続されている。非導電性の隔壁１６１１０は、アクリル樹脂からなり、中空の半球状部分の内側１６１１１を横に広がり、扇型部材１６１０９の内側表面に接触し、その
構造を支持するとともに、中空の半球状部分の内側１６１１１を上半分と下半分に分離している。

非導電性の隔壁１６１１０の表面には、整合用回路ブロック１６１１２が取り付けられている。整合用回路ブロック１６１１２は、スペーサ１６１０３に沿って張られた同軸ケーブル１６１０４に接続される。同軸ケーブル１６１０４は、他端にコントローラネットワークシステムが接続され、励振装置１６１００及び整合用回路ブロック１６１１２に直接励振電流を運ぶ。

中心導体１６１０５又はその延長は、コントローラネットワークシステムから励振装置１６１００まで、導電体を用いて電気信号を伝えるために、扇形部材１６１０９の尖端に位置する供給ポイント１６１１３まで張り渡される。供給ポイント１６１１３まで伝えられたエネルギーは、伝えられた信号の実効帯域を横断して放射するように「ねらう」ために導体を励起させる方法でもって、励振装置の導電部分、扇形部材１６１０９及び中空の半球状部分１６１０７を励起させる。同軸ケーブル１６１０４のシールド１６１０６の、アース及び列車下部１６２００内の導電体１６２０４への接続に照らせば、選択された周波数での励振装置１６１００の性質は、通常の伝搬性放射ではなく、バブル（「ファラデーの籠」に類似する電磁的仮想空間を形成する要素）の生成、又は導電体内の微弱波及び近微弱波の生成がその正味の効果である。

次に、図１３を参照して、本実施例における励振装置１０２ｍの別の例について説明する。図１３（Ａ）には本実施例の励振装置１０２ｍの上面図が、図１３（Ｂ）には本実施例の励振装置１０２ｍの側面図がそれぞれ示されている。なお、図１２に示す構成と同じ構成については、同じ符号を付してあるので、ここでは改めて説明しない。

本実施例の励振装置１６５００は平面扇形の励振装置である。図１３に示す本実施例の励振装置１０２ｍは、実質的には二次元であり、図１２に示す半球状励振装置１６１００（三次元励振装置）の断面に形状が類似している。即ち、半球状励振装置１６１００の中空の半球状部分１６１０７及び扇形部材１６１０９の隔壁１６１１０の平面に沿った断面に形状がほぼ一致する導電性トレース１６５０１を有している。導電性トレース１６５０１は、非導電性物質で形成される平面状の構造板１６５０２の上に設置され支持される。導電性トレース１６５０１の内側にある中心ゾーン１６５０３は中空又は構造板１６５０２の延長部分である。構造板１６５０２は、図１２に示す半球状励振装置１６１００（三次元励振装置）における支持の仕方と同様の方法でスペーサ１６１０３によって支持され、列車下部１６２００から所定の間隔を保っている。

本実施例の励振装置１６５００は、構造板１６５０２の上に取り付けられた整合用回路ブロック１６１１２を含み、同軸ケーブル１６１０４の中心導体１６１０５から供給ポイント１６１１３にエネルギーを伝搬する一方、シールド１６１０６がスペーサ１６１０３に沿って列車下部１６２００内に存在する導電体１６５０４に電気的に接続される点で、半球状の励振装置１６１００と類似している。

本実施例の本発明の通信システムは、音声・画像・データ等の情報信号の出力を微弱電力の範囲に抑えても、電磁信号が励振装置により励振されたレール、車輪、列車の導電体内を伝搬し、安定した通信を実現することができる。また、従来、列車内における有線通信に用いられていた配線、ターミナル等の部品の多くが不要となり、列車の軽量化を図ることができる。

本実施例においては、本発明の通信システムを列車間の通信に用いた別の例について説明する。

図１４を参照する。図１４には、本実施例における本発明の通信システムを側面から見た図である。なお、図１４においては、説明の便宜上、列車１００、１０１及び１０２は、それらの内部が図示されている。

列車１００、１０１及び１０２は、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈ、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈ、送受信機１０２ｅ及び１０２ｈを備えている。列車１００の内部に設置された送受信機１００ｅ及び１００ｈは、それぞれ、アンテナ１００ｋ及び１００ｉに接続されている。また、列車１０１は、列車１００と同様の構成を有しており、送受信機１０１ｅ及び１０１ｈは、それぞれ、アンテナ１０１ｋ及び１０１ｉに接続されている。

列車１０２においては、送受信機１０２ｅは、アンテナ１０２ｋに接続されている。また、送受信機１０２ｈは、映像信号、音声信号及び種々の情報信号を列車１０２の下部の金属部（車輪１０２ａ〜１０２ｄに電気的に接続されている部分）に設置された励振装置１０２ｍに供給する。

なお、本実施例に係る本発明の通信システムにおいては、３両の列車１００、１０１及び１０２を用い、それぞれの列車には、２つの送受信機を備えるようにしているが、列車の数、送受信機の数は、これに限定されるわけではない。

ここで、列車１０２の送受信機１０２ｈと列車１００の送受信機１００ｅとの双方向通信について説明する。送受信機１０２ｈは、励振装置１０２ｍへ映像信号等の信号を供給する。励振装置１０２ｍは、この情報信号に基づき、列車１０２内の導電体を励振させ、電気的に接続されたレール１０３及び１０４を励振させる。励振装置１０２ｍから列車１０２内の導電体を介してレール１０３及び１０４へ送信された映像信号等の信号は、レール１０３及び１０４を伝搬し、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを介して列車１００の金属部に伝搬する。このように、列車１００の金属部に伝搬した信号によって、列車１００全体が、「準静的界」、あるいは「エバネセント空間」と呼ばれる電磁界で充満する。

この列車１００内に充満したエバネセント空間に設置されたアンテナ１００ｋ及び１００ｌは、信号を受信し、それぞれ、送受信機１００ｅ及び１００ｈへ伝送する。そして、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、当該信号を受信する。

また、送受信機１００ｅ及び１００ｈは、映像信号等の信号を、それぞれ、アンテナ１００ｋ、１００ｌに供給する。アンテナ１００ｋ、１００ｌは、微弱電波（送信周波数３２２MHｚ以下において、送信機から３ｍ離れた地点で送信出力の最大電界強度が５００μV／ｍとなる電波）をエバネセント空間へ送信する。なお、本実施例においては、アンテナ１００ｋ及び１００ｌには、ロッドアンテナを用いた。

エバネセント空間へ送信された信号は、車輪１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄ並びにレール１０３及び１０４を伝搬し、励振装置１０２ｍを介して送受信機１０２ｈで受信される。

このようにして、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅ及び１００ｈとの間で、映像信号等の信号の双方向通信を行う。

なお、送受信機１０２ｈと送受信機１０１ｅ及び１０１ｈとの間の映像信号等の信号の送受信、また、送受信機１０２と送受信機１０２ｅとの間の映像信号等の信号の送受信についても、同様に行われる。

次に、図１５を参照する。図１５には、本実施例に係る本発明の通信システムの概念図が示されている。なお、図１５においては、説明の便宜上、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅにおける双方向通信を例にとって説明している。図１５に示すとおり、本実施例に係る本発明の通信システムにおいては、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅとの間の映像信号等の信号の双方向通信を、信号を列車の骨格、車輪、レールといった導電性物質を媒体として伝搬し、列車内にエバネセント空間を形成することによって実現している。本実施例においては、送受信機１０２ｈは、コンピュータ（ＰＣ）１０２ｈ−１、モデム１０２ｈ−２及び周波数コンバータ１０２ｈ−３を有している。なお、送受信機１０２ｈは、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。また、本実施例においては、列車の下部に設置した励振装置１０２ｍについては、図１２又は図１３に示すものを用いたが、図４（Ｂ）に示すものを用いることも出来る。

また、送受信機１００ｅ、１００ｈ、１０１ｅ、１０１ｈ及び１０２ｅは、送受信機１０２ｈと同様の構成を採っている。図１５においては、送受信機１００ｅを例にとって、その構成を図示している。本実施例においては、送受信機１００ｅは、コンピュータ（ＰＣ）１００ｅ−１、モデム１００ｅ−２及び周波数コンバータ１００ｅ−３を有している。送受信機１００ｅについても、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。また、アンテナ１００ｋには、ロッドアンテナを用いた。

なお、送受信機１００ｅにおけるコンピュータ１００ｅ−１は、列車のブレーキ、風圧モニタ、エアコン、車輪の温度センサ等からのセンサ情報をリアルタイムで集中管理し、映像信号等の信号と同様に、これらのセンサ情報を送受信するようにしてもよい。

本実施例における本発明の通信システムは、列車内の通信に用いる電波は、エバネセント空間を利用した電波であるために、音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき、微弱電波が無線通信空間（列車）外に漏れないという優れた効果を奏する。

本実施例においては、上述の実施例３（図９〜図１１）で説明した本発明の通信システムにおいて、レール近辺にアンテナを設置し、外部から信号の送受信を行う場合について説明する。

図１６を参照する。図１６には、本実施例の通信システムの概略構成図が示されている。本実施例に通信システムにおいては、送受信機１０６からレールの近辺に設置されたアンテナ１１０に信号が供給される。本実施例においては、列車下部とレールとの間に形成されるエバネセント空間を用いて、信号のやりとりを行うものである。

図１７を参照する。図１７には、本実施例の通信システムを側面から見た概略構成図が示されている。列車１０２の送受信機１０２ｈは、励振装置１０２ｍへ映像信号等の信号を供給する。励振装置１０２ｍは、この情報信号に基づき、列車１０２内の導電体を励振させ、電気的に接続されたレール１０３及び１０４を励振させる。それと同時に、列車１０２の下部とレールとの間にエバネセント空間が形成される。送受信機１０６は、アンテナ１１０へ信号を供給し、このエバネセント空間へ信号を送信する。励振装置１０２ｍを介して送受信機１０２ｈは、この信号を受信する。このようにして、送受信機１０２ｈと送受信機１０６との双方向通信を実現することができる。

図１８には、には、本実施例に係る本発明の通信システムの概念図が示されている。図１８に示すとおり、本実施例に係る本発明の通信システムにおいては、送受信機１０２ｈと送受信機１００ｅとの間の映像信号等の信号の双方向通信を、列車下部とレールとの間にエバネセント空間を形成することによって実現している。本実施例においては、送受信機１０２ｈは、コンピュータ（ＰＣ）１０２ｈ−１、モデム１０２ｈ−２及び周波数コンバータ１０２ｈ−３を有している。なお、送受信機１０２ｈは、映像信号等の情報を送受信する機能を有しているものであれば、適時設計変更が可能である。また、本実施例においては、列車の下部に設置した励振装置１０２ｍについては、図１２又は図１３に示すものを用いたが、図４（Ｂ）に示すものを用いることも出来る。

また、アンテナ１１０については、ロッドアンテナを用いた。また、アンテナ１１０に代えて、図１２及び図１３に示す励振装置を用いてもよい。

このアンテナ１１０を駅のレール近辺に設置しておくことにより、駅に到着した列車との通信が可能となる。しかも、本実施例における本発明の通信システムは、外部と列車との通信に用いる電波は、エバネセント空間を利用した電波であるために、音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき、微弱電波が無線通信空間外
に漏れないという優れた効果を奏する。

なお、このアンテナ１１０を、路線上に複数設置することによって、列車がそのアンテナを通過したときの通信により、列車の位置情報を把握することができ、これを列車の運行管理システム又は位置情報管理システムに適用することができる。

上述の実施形態及び実施例１乃至５においては、本発明の通信システムを列車に用いた例について説明したが、本発明の通信システムは、列車以外の移動体（自動車、船、潜水艦又は航空機等）に用いることができる。

本発明の通信システムは、音声・画像・データ等の情報信号の出力を微弱電力の範囲に抑えても、励振装置（エキサイタ）により励振された導電体を伝わり、受信機の直ぐ近くまで導電体を通じて伝播するために、微弱電波を用いているにも拘わらず、安定した通信を実現することができる。また、従来の有線通信技術において必要であった配線、ターミナル等の部品の多くを減らすことができ、軽量化を実現できる。

また、本発明において移動体内の通信に用いる電波は、擬似静電磁界を利用した電波であるために、音声・画像・データ等の情報信号による微弱電波の放射を抑制でき、微弱電波が無線通信空間外に漏れないという優れた効果を奏する。

よって、本発明の通信システムは、列車、車、船、飛行機を始め、あらゆる移動体に用いることができる。

Claims (10)

1. 移動体と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記移動体内の導電体を励振させ、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記移動体の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記移動体内の前記導電体を励振させ、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システム。
2. 移動体と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記移動体内の導電体を励振させ、前記移動体内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記移動体内の前記導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記移動体の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システム。
3. 第１の移動体と、前記第１の移動体に電気的に接続された第２の移動体と、前記第１の移動体の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の移動体内の第１の導電体を励振させることにより前記第２の移動体内の第２の導電体を励振させ、且つ前記第１の移動体内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の移動体内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記第２の移動体内の前記第２の導電体を励振させることにより前記第１の移動体内の前記第１の導電体を励振させ、且つ前記第２の移動体内の前記第２の導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システム。
4. 第１の移動体と、前記第１の移動体と電気的に接続された第２の移動体と、前記第１の移動体の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の移動体内の第１の導電体を励振させることにより前記第２の移動体内の第２の導電体を励振させ、前記第２の移動体内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記第１の移動体内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の移動体内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システム。
5. 前記移動体は、自動車、船、潜水艦又は航空機である請求項１乃至４の何れか一に記載の通信システム。
6. レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された導電体を有する列車と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記レールを励振させることにより前記列車内の前記導電体を励振させ、且つ前記レールから伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記列車の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記列車内の前記導電体を励振させることにより前記レールを励振させ、且つ前記列車内の前記導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システム。
7. レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された導電体を有する列車と、第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記レールを励振させ、前記列車内の前記導電体を励振させることにより前記列車内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記レールから伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記列車の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システム。
8. レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された第１の導電体を有する第１の列車と、前記レール上に設置され、前記第１の列車と電気的に接続された第２の導電体を有する第２の列車と、前記第１の列車の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の列車内の前記第１の導電体を励振させ、前記レールを励振させることにより前記第２の列車内の前記第２の導電体を励振させ、且つ前記第１の列車内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の列車内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号に基づいて前記第２の列車内の前記第２の導電体を励振させ、前記レールを励振させることにより前記第１の列車内の前記第１の導電体を励振させ、且つ前記第２の移動体内の前記第２の導電体から伝送される前記第１の信号を受け、前記第２の送受信機に伝送する第２の励振装置と、を有する通信システム。
9. レール上に設置され、前記レールと電気的に接続された第１の導電体を有する第１の列車と、前記レール上に設置され、前記第１の列車と電気的に接続された第２の導電体を有する第２の列車と、前記第１の移動体の内部に設置された第１の送受信機と、前記第１の送受信機に接続され、前記第１の送受信機から伝送される第１の信号に基づいて前記第１の列車内の前記第１の導電体を励振させ、前記レールを励振させることにより前記第２の列車内の前記第２の導電体を励振させ、前記第２の移動体内に準静的な非伝播性の電磁界による無線通信空間を生成し、且つ前記第１の移動体内の前記第１の導電体から伝送される第２の信号を受け、前記第１の送受信機に伝送する第１の励振装置と、前記第２の列車内の内部に設置された第２の送受信機と、前記第２の送受信機に接続され、前記無線通信空間から伝送される前記第１の信号を受信し、前記第２の送受信機に伝送し、且つ前記第２の送受信機から伝送される前記第２の信号を前記無線通信空間に伝送するアンテナと、を有する通信システム。
10. 前記励振装置は、直列に接続されたコンデンサ及び抵抗からなる請求項６乃至９の何れか一に記載の通信システム。