KR100320576B1

KR100320576B1 - 유도무선통신시스템

Info

Publication number: KR100320576B1
Application number: KR1019950001146A
Authority: KR
Inventors: 다까야마마사도; 아마리야스후미
Original assignee: 스기마치 도시타카; 세콤 가부시키가이샤; 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 2002-04-22
Also published as: DE69517452T2; JP3371991B2; EP0665656B1; JPH07221680A; US5548815A; DE69517452D1; EP0665656A3; EP0665656A2; KR950035138A

Abstract

유도(誘導) 무선통신 시스템에 있어서, 이동체의 궤도에 따라서 2조의 평행선로를 소정의 거리를 두고 배설하는 한편, 이동체에 부착된 2중 루프 구조의 루프 안테나를 2조의 평행 선로 사이에 위치시킨다. 어떤 순간에 루프 안테나의 각 루프에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 방향이 되도록 배치된다. 전자(電磁) 결합에 의해 루프 안테나로부터 평행 선로에 전해진 각 신호 레벨을 레벨 변환 변압기의 1차측에 인가할 때에 서로 합한 후, 변압기의 출력을 지상국(地上局)측의 수신기에 전달함으로써, 외부로부터 방출되는 바람직하지 않은 노이즈를 감소시키는 동시에, 안테나와 평행 선로와의 전자 결합에 의한 결합 레벨을 향상시킨다.

Description

유도 무선통신 시스템 {INDUCTIVE RADIO COMMUNICATION STSTEM}

본 발명은 유도(誘導) 무선통신 시스템에 관한 것이며, 특히 이동체좌 지상 국(地上局)과의 사이에서 음성 데이터나 영상 데이터 등의 신호를 송수신하는 유도무선통신 시스템에 관한 것이다.

상기 기술된 유형의 종래의 유도 무선통신 시스템으로서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동체(1)의 궤도에 따라서 평행 선로(2)를 유도 무선 케이블로서 부설(敷設)하는 한편, 이동체(1)에 부착된 안테나(3)를 평행 선로(2)의 근방에 배치하고, 이동체(1)측으로부터 지상국측에 송신할 신호를 송신기(4)에서 변조하여 안테나(3)에 보내고, 또한 전자(電磁) 결합에 의해 안테나(3)로부터 평행 선로(2)에 전하고, 변압기(5)를 통해 지상국측의 수신기(6)에서 복조(復調)하여, 신호로서 출력하는 구성의 것이 알려져 있다. 도 2에 평행 선로(2)의 일례의 외관을 나타낸다.

상기 구성의 종래의 유도 무선통신 시스템에서는, 이동체(1)상의 안테나(3)가 지상측의 평행 선로(2)와 대향하면서 이동하도록 되어 있으므로, 이동체(1)의 이동시의 진동에 따라서 안테나(3)가 상부 및 하부 방향으로 변위됨으로써 안테나(3)와 평행 선로(2)와의 사이의 이격 거리가 변동하고, 해당 거리가 넓어지는 방향으로 변화하면, 일반적으로 전자결합에 의한 결합 레벨도 저하한다는 문제가 있다.

이 문제를 해결하는데는, 상기 이격거리의 변동분을 예상하여 송신측의 출력의 파워를 어느 정도 크게 설정하거나, 방사 효율이 좋은 안테나를 사용하면 되지만, 그것에 의해 외부로부터 방출되는 바람직하지 않은 노이즈가 증대되므로 바람직하지 않다.

본 발명의 목적은 외부로부터 방출되는 노이즈를 증대시키지 않고 안테나와평행 선로와의 전자결합에 의한 결합 레벨의 저하를 억제할 수 있는 유도 무선통신시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유도 무선통신 시스템은, 서로 소정의 거리를 두고 이동체의 궤도에 따라서 배설된 최소한 2조의 평행 선로, 이동체에 부착되고, 또한 상기 평행 선로 사이에 배치된 안테나, 및 지상국과 평행 선로와의 사이에서 신호를 전달하는 신호전달 수단을 포함한다.

상기 유도 무선통신 시스템에 있어서, 안테나가 루프 안테나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 유도 무선통신 시스템에 있어서, 루프 안테나는 루프 길이가 신호의 파장에 비하여 충분히 작고, 또한 2중 루프 구조로 되어 있고, 어떤 순간에서의 각 루프에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 방향이 되도록 구성된다,

또한, 상기 유도 무선통신 시스템에 있어서, 신호전달 수단은 평행 선로측으로부터 지상국측에 신호를 전달할 때, 평행 선로의 각 신호레벨을 합하여 전달하도록 구성된다,

따라서, 본 발명의 유도 무선통신 시스템에 있어서, 이동체에 부착된 루프 안테나가 2조의 평행 선로 사이에 위치하고 있으므로, 이동체의 움직임에 따른 진동으로 루프 안테나가 상하로 요동했을 때, 한쪽의 평행 선로로부터 떨어져도, 다른 한쪽의 평행 선로에 대하여는 가까워진다.

이로써, 전자결합에 의한 결합 레벨이 한쪽의 평행 선로측에서 내려가도, 다른 쪽의 평행 선로측에서 올라간다 따라서, 전체적으로 본 경우, 이동체의 진동에따른 결합 레벨의 저하가 억제된다,

또한, 본 발명의 유도 무선통신 시스템에 있어서, 루프 안테나는 그 루프 길이가 신호의 파장에 비하여 충분히 작기 때문에, 안테나의 근방에서는 자계가 강하고, 멀어짐에 따라서 급격히 약해지는 특성을 가지고 있다. 그리고, 어떤 순간에 루프 안테나의 각 루프에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대 방향이 되므로, 2조의 평행 선로에는 어떤 순간에 서로 역방향의 전류가 흐른다.

이로써, 2조의 평행 선로의 외측으로부터 보면, 각 선로에 흐르는 전류에 의해 선로의 주위에 발생하는 자계의 방향이 서로 소거되게 된다. 따라서, 외부대의방사 자계가 평행 선로가 1조의 경우보다 약해진다. 또, 외부로부터의 자계 변화에 대하여도 서로 소거하는 방향으로 작용하므로, 외부로부터의 노이즈의 영향도 잘 받지 않게 된다.

또한, 본 발명의 유도 무선통신 시스템에 있어서, 예를 들면, 이동체측으로부터 지상국측에 신호를 전송하는 경우에, 전자 결합에 의해 루프 안테나로부터 2조의 평행 선로에 전해진 각 신호 레벨을 합함으로써, 평행 선로측의 신호 레벨을 평행 선로가 1조의 경우보다 큰 신호 레벨로서 도출할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 무선통신 시스템을 개략적으로 도시하는 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 평행 선로의 일례의 외관을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도 무선통신 시스템의 구성도.

도 4는 본 발명의 유도 무선통신 시스템에 사용하는데 적합한 루프 안테나의 일례의 사시도.

도 5는 본 발명에서 사용한 2조의 평행 선로 및 루프 안테나에 흐르는 전류의 방향을 단면도로 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에서 사용한 2조의 평행 선로에 대한 주위의 자계 상태를 나타낸 도면.

다음에, 본 발명의 일실시예의 유도(誘導) 무선통신 시스템에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 유도 무선통신 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시하는 구성도이다

도 3에 있어서, 이동체(11)의 궤도에 따라서 2조의 평행 선로(12, 13)가 유도 무선 케이블로서 서로 소정의 거리를 두고 배설되어 있다.

한편, 이동체(11) 상에는 루프 안테나(14)가 부착되어 있다. 이 루프 안테나(14)는 2조의 평행 선로(12, 13) 사이의 대략 중간 위치에 삽입되는 형태로 배치되어 있다.

루프 안테나(14)는 이동체(11)의 이동에 따라서 2조의 평행 선로(12, 13) 사이에 위치한 상태로 평행 선로(12, 13)에 따라서 이동한다. 이러한 이동시, 이동 체(11)는 평행 선로(12, 13)와 루프 안테나(14)가 접촉하지 않을 정도의 위치결정능력을 가지고 있는 것으로 한다,

루프 안테나(14)는 도 4에 도시된 바와 같이, 그 루프 길이가 신호의 파장에비하여 충분히 작고, 또한 2중의 루프 구조로 되어 있고, 어떤 순간에 각 루프에 흐르는 전류의 방향이 상측과 하측에서 서로 반대로 되도록 구성되어 있다. 루프 안테나(14)의 입력단(入力端)은 이동체(11)에 탑재된 송신기(15)의 출력단(出力端)에 접속되어 있다

평행 선로(12)에 있어서, 한쪽의 단부(12a, 12b) 사이에 저항 R1이 접속되어있다. 평행 선로(13)측도 동일하게, 한쪽의 단부(13a, 13b) 사이에 저항 R2가 접속되어 있다. 또, 평행 선로(12)의 다른 쪽의 단부(12c, 12d)는 레벨 변환용 변압기(16)의 1차측의 한쪽의 권선(券線)(l6a)의 양단에 그대로 접속되고, 평행 선로(13)의 다른 쪽의 단부(13c, 13d)는 레벨 변환용 변압기(16)의 1차측의 다른 쪽의 권선(16b)의 양단에 교차 상태로 접속되어 있다.

레벨 변환용 변압기(16)는 평행 선로(12, 13)의 신호 레벨을 변환하여 지상 국(地上局)측에 전달하는 신호전달 수단으로서 작용한다. 이 레벨 변환용 변압기(16)의 2차측 권선(l6c)의 양단에 도출된 출력신호는 지상국측의 수신기(17)에 공급된다.

다음에, 상기 구성의 유도 무선통신 시스템의 동작 원리에 대하여 설명한다.

이동체(11)는 도시하지 않은 구동원에 의해 구동됨으로써, 소정의 궤도(본 예에서는, 직선형의 궤도)에 따라서 이동한다. 이러한 이동체(11)의 이동에 따라서, 루프 안테나(14)는 2조의 평행 선로(12, 13)의 대략 중간에 위치한 상태로 도면의 좌우 방향으로 이동한다,

이러한 이동의 과정에 있어서, 이동체(11)측으로부터 지상국측에 송신할 신호가 송신기(15)에서 변조되어, 루프 안테나(14)에 공급된다.

루프 안테나(14)에 있어서, 그 루프 길이가 신호의 파장보다 충분히 작기 때문에, 루프 상을 흐르는 전류 분포는 대략 일정하게 된다. 여기서, 어떤 순간에 루프 안테나(14)의 상하의 루프에 도 4에 나타낸 방향의 전류가 흐른 것으로 가정한다.

그러면, 루프 안테나와 2조의 평행 선로와의 전자(電磁) 결합에 의해 2조의 평행 선로(12, 13)에는 각각 도 3에 나타낸 방향의 전류가 흐르게 된다.

도 5는 2조의 평행 선로(12, 13) 및 루프 안테나(14)에 흐르는 전류의 방향을 단면 상태로 나타낸 도면이다. 그리고, 어떤 순간의 전류의 방향을 「·」표와 「X」 표로 나타내고 있다.

도 5에 있어서, 루프 안테나(14)의 「·」 표의 방향의 전류 변화로 평행 선로(12),(13)의 「X」 표의 방향의 전류 변화가 유기(誘起)되고, 루프 안테나(14)의「X」 표의 방향의 전류 변화로 평행 선로(12, 13)의 「·」 표의 방향의 전류 변화가 유기된다, 이때의 전류의 방향은 도 3 및 도 4의 화살표 방향에 대응하고 있다,

이 전자 결합에 의해 루프 안테나(14)로부터 평행 선로(12, 13)에 전해진 신호는 레벨 변환용 변압기(16)의 1차측 권선(16a, 16b)에 신호 레벨 V1, V2로서 인가된다. 이 신호 레벨 Vl, V는은 평행 선로(12, 13)의 각각에 대한 루프 안테나(14)의 이격 거리가 같을 때 대략 동일 레벨로 된다.

여기서, 평행 선로(13)측의 단부(13c,13d)가 1차측 권선(16b)의 양단에 교차 상태로 접속되어 있으므로, 평행 선로(12, 13)의 각 신호 레벨 V1, V2는 레벨변환용 변압기(16)의 1차측에 인가될 때 서로 합쳐지게 된다.

따라서, 2조의 평행 선로(12, 13)를 사용함으로써, 1조의 평행 선로를 사용한 경우에 비교하여 2배의 신호 레벨(V1 + V2)로서 도출할 수 있게 된다. 이 신호레벨(V1 + V2)은 다시 레벨 변환용 변압기(16)에서 1차측과 2차측 권선의 권수비(卷數比)에 따라서 레벨 변환되어, 지상측의 수신기(17)에서 복조(復調)된다.

지금, 이동체(11)의 움직임에 따른 진동으로 루프 안테나(14)가 상하로 요동 했다고 하면, 루프 안테나(14)와 평행 선로(12, 13)와의 사이의 이격 거리가 한쪽에서 넓어지는 한편, 다른 한쪽에서는 좁아진다. 이에 따라서, 2조의 평행 선로(12, 13)와 루프 안테나(14)와의 전자 결합은 한쪽에서 약해지는 한편, 다른한쪽에서는 강해진다. 이로써, 평행 선로(12, 13)의 각 신호 레벨 V1, V2 중에서 한쪽이 작아지는 한편, 다른 쪽이 커진다.

그러나, 평행 선로(12, 13)의 각 신호 레벨 V1, V2파 레벨 변환용 변압기(16)의 1차측에 인가될 때 서로 합쳐지므로, 전체 신호 레벨(V1 + V2)은 1조의 평행 선로를 사용한 경우에 비교하여 변동이 적다.

즉, 2조의 평행 선로(12, 13)를 배설하고, 그 사이에 루프 안테나(14)를 배치함으로써, 이동체(11)의 움직임에 따른 진동으로 루프 안테나(14)가 상하로 요동했다고 해도, 루프 안테나(14)와 평행 선로(12, 13)와의 전자 결합에 의한 결합 레벨의 저하를 억제할 수 있다.

그리고, 본 예에서는, 루프 안테나(14)로서 2개의 루프, 즉 2중의 루프 구조의 것을 사용한다고 했으나, 이것에 한정되지 않고, 하나의 루프만으로 구성된 루프 안테나, 즉 1중의 루프 구조의 것을 사용해도 되고, 어느 경우에도 이동체(11)의 움직임에 따른 진동에 대하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이 경우에는, 2조의 평행 선로(12, 13)에는 어떤 순간에 동일 방향의 전류가 흐르게 되므로, 평행 선로(13)측의 단부(13c,13d)를 레벨 변환용 변압기(16)의 1차측 권선(16b)의 양단에 대하여 교차 상태가 아니고, 평행 선로(12)측과 동일하게 접속함으로써, 평행 선로(12, 13)의 각 신호 레벨 V1, V2를 변압기(16)의 1차측에서 합칠 수 있다.

또, 평행 선로(12, 13)측으로부터 지상국측에 신호를 전달하는 신호전달 수단으로서, 레벨 변환용 변압기(16)를 사용하여 평행 선로(12, 13)의 각 신호레벨V1, V2를 합하여 지상국측에 전체 신호 레벨(V1 + V2)을 전달하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 신호전달 수단을 평행 선로(12,13)의 각 신호 레벨 V1, V2를 레벨 비교기를 사용하여 비교하고, 레벨이 큰 쪽을 선택하여 지상국측에 전달하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 6은 평행 선로(12, 13)의 단면도이고, 어떤 순간의 전류의 방향을 「·」표와 「X」 표로 나타내고, 자계(磁界)를 점선으로 나타내고 있다.

도 6에 있어서, 2조의 평행 선로(12, 13)에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대이므로, 평행 선로(12, 13)의 외측으로부터 보면, 각 선로에 흐르는 전류에 의해 선로의 주위에 발생하는 자계의 방향은 도면에 화살표로 나타낸 바와 같이 서로 소거되므로, 외부에의 방사 자계가 평행 선로가 1조의 경우보다 약해진다.

본 발명의 실시예에 의하면, 루프 안테나(14)로서 2중의 루프 구조를 사용하여 어떤 순간에서의 루프 안테나의 각 루프에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 방향이 되도록 하고, 2조의 평행 선로(12, 13)에는 어떤 순간에 서로 반대 방향의 전류가 흐르도록 함으로써, 평행 선로(12, 13)의 외측으로부터 보면, 각 선로에 흐르는 전류에 의해 선로의 주위에 발생하는 자계의 방향이 서로 소거되므로, 평행 선로(12, 13)로부터 외부에의 방사 전파를 보다 작게 할 수 있다.

또, 외부로부터의 자계 변화에 대하여도 자계가 평행 선로 주위에 발생하여 서로 소거하는 방향으로 작용하므로, 외부로부터의 노이즈의 영향도 잘 받지 않게 된다,

그리고, 상기 실시예에서는, 이동체(11)측을 송신측, 지상국측을 수신측으로하고, 전자 결합에 의해 루프 안테나(14)로부터 평행 선로(12, 13)에 신호를 전하는 구성의 유도 무선통신 시스템에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 지상국측을 송신측, 이동체(11)측을 수신측으로 하여, 전자 결합에 의해 평행 선로(12, 13)로부터 루프 안테나(14)에 신호를 전하는 구성의 유도 무선통신 시스템, 또는 이동체(11)측 및 지상국측을 모두 송수신 가능하게 하고, 루프 안테나(14)와 평행 선로(12, 13)와의 사이에서 전자 결합에 의해 쌍방향으로 신호를 전하는 구성의 유도 무선통신 시스템 등에도 동일하게 적용할수 있다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이동체의 궤도에 따라서 2조의 평행 선로를 배설하는 동시에, 이 2조의 평행 선로 사이에 이동체에 부착된 루프 안테나를 배치함으로써, 이동체의 움직임에 따른 진동으로 루프 안테나가 상하로 요동했을 때, 한쪽의 평행 선로로부터 떨어져도, 다른 한쪽의 평행 선로에 대하여는 가까워지고, 전자 결합에 의한 결합 레벨이 한쪽의 평행 선로측에서 내려가도,다른 쪽의 평행 선로측에서 올라가므로, 2조의 평행 선로로부터 본 경우 이동체의진동에 의한 결합 레벨의 저하를 억제할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 루프 안테나를 그 루프 길이가 신호의 파장에 비하여 충분히 작고, 또한 2중의 구조로 하는 동시에, 어떤 순간에 루프 안테나의 각 루프 에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대 방향이 되도록 구성함으로써, 2조의 평행 선로에 어떤 순간에 서로 역방향의 전류가 흐르고, 2조의 평행 선로의 외측으로부터 보면, 각 선로에 흐르는 전류에 의해 선로의 주위에 발생하는 자계의 방향이 서로 소거되므로, 평행 선로로부터 외부에의 방사 전파를 보다 작게 할 수 있는 동시에, 외부로부터의 노이즈의 영향도 잘 받지 않게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 예를 들면 이동체측으로부터 지상국측에 신호를 전송하는 경우에 있어서, 전자 결합에 의해 루프 안테나로부터 2조의 평행 선로에 전해진 각 신호 레벨을 합하여 전체 신호 레벨을 지상국측에 전달하도록 함으로써, 평행 선로측의 신호 레벨을 평행 선로가 1조의 경우보다 큰 신호 레벨로서 도출할수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 특정의 실시예에 한정되지 않고, 당업자는 첨부되는 특허청구의 범위에 정의된 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어남이 없이 여러 변형및 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.

본 발명에 따르면 외부로부터 방출되는 노이즈를 증대시키지 않고 안테나와 평행 선로와의 전자 결합에 의한 결합 레벨의 저하를 억제할 수 있는 유도 무선통신 시스템을 제공할 수 있다.

Claims

이동체와 지상국(地上局)과의 사이에서 신호를 송수신하는 유도 무선통신 시스템에 있어서,

a) 서로 소정의 거리를 두고 상기 이동체의 궤도에 따라서 배설된 최소한 2조의 평행 선로;

b) 상기 이동체에 부착되고, 또한 상기 평행 선로 사이에 배치된 안테나; 및

c) 상기 지상국과 상기 평행 선로와의 사이에서 신호를 전달하는 신호전달수단

을 포함하는 유도 무선통신 시스템.
제1항에 있어서 ,

상기 안테나가 루프 안테나(loop antenna)인 유도 무선통신 시스템.
제2항에 있어서 ,

상기 루프 안테나는 루프 길이가 신호의 파장에 비하여 충분히 작고, 또한 2중 루프 구조로 되어 있으며, 어떤 순간에서의 각 루프에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 방향이 되도록 구성되는 유도 무선통신 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 신호전달 수단이 상기 평행 선로측으로부터 상기 지상국측에 신호를 전달할 때, 상기 평행 선로의 각 신호 레벨을 합하여 전달하는 유도 무선통신 시스템.