KR100831718B1 - 송신기, 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템 - Google Patents

송신기, 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템 Download PDF

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다다시 미노타니
노부타로 시바타
미쓰루 시나가와
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니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤
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Abstract

정보를 변조한 변조 신호를 송신하기 위한 송신 수단(3)과, 변조 신호에 기초하는 전계를 전계 전달 매체(20)에 유도시키기 송신 전극(8)과, 송신 수단(3)의 그라운드(6)와 대지 그라운드(14) 사이에 생기는 부유 용량과, 전계 전달 매체(20)와 송신 수단(3)의 그라운드(6) 사이에 생기는 부유 용량과, 전계 전달 매체(20)와 대지 그라운드(14) 사이에 생기는 부유 용량과, 공진하기 위하여 송신 수단(3)의 출력과 송신 전극(8) 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단(2)과, 각각의 부유 용량과 공진하기 위하여, 송신 수단(3)의 출력과 송신 수단(3)의 그라운드(6) 사이, 또는 송신 전극(8)과 송신 수단(3)의 그라운드(6) 사이 중 어느 하나에 설치된 제2 리액턴스 수단(1)을 구비한다.
Figure R1020067020847
발진기, 생체, 착용식 컴퓨터, 유도 전류, 송신기, 전계, 통신, 정보, 트랜시버

Description

송신기, 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템{TRANSMITTER, FIELD COMMUNICATION TRANSCEIVER, AND FIELD COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은, 전계 전달 매체에 전계를 유도하고, 유도된 전계를 사용하여 정보의 송수신을 행하는 통신에서 사용하는 송신기, 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템에 관한 것이다.
휴대 단말기의 소형화 및 고성능화에 의하여, 생체에 장착 가능한 착용식 컴퓨터(wearable computer)가 주목되고 있다. 종래, 이와 같은 착용식 컴퓨터 간의 정보통신으로서, 컴퓨터에 전계 통신 트랜시버를 접속하여 일체로 구성하고, 상기 전계 통신 트랜시버가 유도하는 전계를, 전계 전달 매체인 생체의 내부에 전달시킴으로써, 정보의 송수신을 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특개 2004-153708호 공보, 미국 특허 출원 공개 제2004/009226호 명세서).
여기서, 도 1에 나타낸 것은, 종래의 기술에 의한 트랜시버와 송신기(송신부) 및 생체의 회로 모델이다. 송신 회로(105)는, I/O 회로(102)로부터 출력된 송신할 정보(데이터)를 변조 회로(115)에서 소정의 주파수 f로 변조하여 출력한다. 여기서, 송신 회로(105)는 대지 그라운드(116, earth ground)로부터 떨어져 있고, 송신 회로의 그라운드(108)와 대지 그라운드(116) 사이에는 부유 용량(109)이 생긴 다. 그리고, Rs(113)는 송신 회로(105)의 출력 저항이다.
또한, 송신 회로(105)의 그라운드(41)와 생체(9) 사이에는 부유 용량(107)이 생기고, 생체(104)와 대지 그라운드(116) 사이에는 부유 용량(110)이 생긴다. 생체(104)와 휴대 단말기(100)는 송신 전극(111)과 절연체(112)를 통하여 접속되어 있다. 이들 부유 용량과 공진 현상을 일으켜 생체에 인가되는 전압을 크게 하기 위해, 리액턴스부(106)가 송신 회로와 송수신 전극 사이에 삽입되어 있다. 또한, 대지 그라운드로부터 부유한 전계 통신용의 전계 통신 트랜시버에 있어서, 부유 용량이 변동되어도 전계를 효율적으로 인체에 유도하기 위해, 송수신 전극과 송신 회로 사이에 가변 리액턴스를 삽입하고, 진폭 모니터부와 제어 신호 발생부에 의해 가변 리액턴스의 리액턴스값을 조정하는 것이 알려져 있다(상기 특허 문헌 참조).
도 1에서 참조되는 바와 같은 회로를 사용한 경우에, 그 공진 시에 생체에 인가되는 전압의 진폭 |Vb|는 이하의 식에 의해 나타낸다.
[수식 1]
Figure 112006072540165-pct00001
여기서 Rs는 송신 회로의 출력 저항, |Vs|는 송신 회로의 출력 신호의 진폭을 나타내고 있다. 또한, 부유 용량(107, 109, 110)의 값을 각각 Csb, Cg, Cb라 한다.
휴대 단말기(100)의 소형화를 위하여 트랜시버(101) 또는 송신기를 얇게 형성하면 Csb가 증가하고, 식 (14)로부터 생체에 인가할 수 있는 전압의 진폭 |Vb|가 작아진다. 그러므로 소형 트랜시버 또는 송신기로는 충분한 전압의 진폭을 취하지 못하여, 통신이 곤란하게 된다.
도 2는 가변 리액턴스를 사용한 경우의 구성도이다. 도 2에서, 인체 등의 생체(131)에 접촉하는 절연체(133)와, 상기 절연체(133)에 절연된 송수신 전극(132)과, 도시하지 않은 외부의 정보 처리 장치 사이에 데이터 교환을 행하기 위한 I/O 회로(3O)가 나타나 있다.
또한, 도 2에는, 데이터의 송수신을 행하기 위한 구성으로서, 송신 회로(134)와, 스위치(135)와, 가변 리액턴스부(136)와, 전계 검출 광학부(137)와, 신호 처리부(138)와, 스위치(139)와, 복조 회로(140)와, 파형 정형부(141)와, 진폭 모니터부(142)와, 신호 발생부(143)가 나타나 있다.
도 3에는, 가변 리액턴스의 일례로서, 가변 용량 리액턴스의 구성이 나타나 있다.
도 3에서, 가변 용량 리액턴스부(601)는, 교류 신호 단자(609, 610)와, 인덕터(687)와, 버퍼 앰프(686)와, 발리 캡 등의 가변 용량 다이오드(671)와, 용량(685, 690)과, 저항(688, 691)을 구비하고 있다. 가변 용량 다이오드(671)와 인덕터(687)에서 공진 회로가 형성되고, 가변 용량 다이오드(671)의 정전 용량은, 제어 신호 입력(610)으로부터 입력된 제어 신호에 의해 변화되고, 이에 따라 공진 주파수가 조정 가능하게 되어 있다. 그리고, 가변 용량 다이오드(671)는, 인가 가능한 전압(내전압(耐電壓)에 제한이 있기 때문에, 상기 내전압을 초과하는 전압을 인가하지 않는 범위 내에서 이용해야 한다.
또한, 가변 리액턴스를 사용하는 전계 통신 트랜시버에서는, 진폭 모니터부, 제어 신호 발생부를 이용하고, 리액턴스값을 최적인 값, 또는 최적에 가까운 값으로 조정하기가 곤란하다. 진폭 모니터부나 제어 신호 발생부를 수반할 경우에는, 전계 통신 트랜시버의 회로 규모가 커져서, 착용식 컴퓨터와 일체화하는 데 문제점이 있다. 또한, 소비 전력의 상승을 초래하는 문제점도 있다.
소비 전력에 관해서는, 이하와 같은 문제도 생기기 쉽다. 예를 들면, 전계 통신 트랜시버는, 특정한 건물이나 방으로 입퇴실의 관리에 적용되는 경우가 있다. 이런 경우, 휴대하는 단말기를 전지로 동작시키고 있으면, 방에 들어간 후 전지가 떨어질 경우 등에 방으로부터 퇴실할 수 없게 되어 불편하고 안전성이 낮다.
이것을 방지하기 위해, 소정의 장소에서 휴대 단말기(전계 통신 트랜시버)에 전력이 송전되고, 이로써 휴대 단말기가 기동하여 데이터를 송신하는 기구가 필요하다. 전계 통신으로 이것이 가능해지면 ID 카드 등의 휴대 단말기를 포켓으로부터 꺼내지 않고 게이트의 일부에 접촉하기만 하면 게이트를 개방할 수 있어서 더욱 편리하게 된다.
전력이 송전되고 설치 단말기 측 트랜시버에 도 4의 트랜시버를 사용한 경우의 시스템을 도 5에 나타낸다. 도 4의 트랜시버(701)에서는, 송신해야 할 정보(데이터)를 소정의 주파수 f로 변조하여 출력하는 송신 회로(703)와의 그라운드(711)와 대지 그라운드(702)는, 떨어져 있고, 이 사이에는 부유 용량 Cg(104)가 생성되어 있다.
또한, 송신 회로(703)의 그라운드(711)와 생체(700) 사이에는 부유 용 량(706)이 생기고, 생체(700)와 대지 그라운드(702) 사이에는 부유 용량 Cb(705)가 생긴다. 이들 부유 용량과 공진 현상을 일으켜 생체에 인가되는 전압을 크게 하기 위해, 리액턴스부(710)가 송신 회로(703)와 송수신 전극(713) 사이에 삽입되어 있다.
도 5는, 도 4의 트랜시버(701)를 사용한 전력 송전을 가능하게 하는 시스템의 개략도이다. 도 5에서는, 송수신 전극(727)과 대지 그라운드(730) 사이의 부유 용량을 Csg(724), 생체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량을 Cb(723), 휴대 단말기 측 트랜시버(716)의 그라운드(725)와 대지 그라운드(730) 사이의 부유 용량을 Cg(722), 휴대 단말기 측 트랜시버(716)의 임피던스를 ZL(718)(ZL = RL + XL)로 하고 있다.
Csg(724)와 Cb(723)가 작으며 무시할 수 있는 경우에는, 리액턴스 Xv(719)와 Cg(722) 및 ZL(718)로 직렬 공진을 일으킴으로써, 송전해야 할 ZL(718)의 저항 성분 Re[ZL] = RL에 큰 전압을 인가할 수 있다. 그러나, 실제로는 Csg(724)와 Cb(723)는 크고 무시할 수 없으므로, R에 큰 전압을 인가하는 것이 곤란하였다.
본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 제1에, 트랜시버 또는 송신기의 소형화에 수반하는 송신 전극과 생체 사이의 부유 용량의 증가에 기인한 송신 전압의 진폭의 저하를 방지할 수 있고, 전계 전달 매체에 인가되는 전압의 감소를 방지하고, 전계 통신의 품질을 향상시킬 수 있는 송신기 및 트랜시버를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 또한, 가변 용량 다이오드의 내전압 특성을 개선할 수 있고, 따라서 가변 용량 다이오드의 전기 특성에 기인하는 공진의 억제를 방지할 수 있고, 충분한 강도의 전계 통신을 제공하는 것이 가능한 전계 통신 트랜시버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 리액턴스값의 보정 회로를 생략하여 자기 보정을 가능하게 하는 가변 리액턴스 수단을 실현하고, 따라서 회로 규모가 작고 저소비 전력이며 양호한 통신도 가능하게 하는, 전계 통신 트랜시버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 설치 단말기 측 트랜시버로부터 휴대 단말기 측 트랜시버에 큰 전압을 인가할 수 있고, 따라서 휴대 단말기 측 트랜시버에 전력을 송전할 수 있는 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 태양은, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체에 유도하고, 이 유도한 전계를 통하여 송신해야 할 정보를 송신하기 위한 송신기로서, 송신해야 할 정보를 소정의 주파수를 가지는 교류 신호에 의해 변조한 변조 신호를 송신하기 위한 송신 수단과, 변조 신호에 기초하는 전계를 전계 전달 매체에 유도시키기 위한 송신 전극과, 송신 수단의 그라운드와 대지 그라운드 사이에 생기는 부유 용량과, 전계 전달 매체와 송신 수단의 그라운드 사이에 생기는 부유 용량과, 전계 전달 매체와 대지 그라운드 사이에 생기는 부유 용량과 각각 공진하기 위해 송신 수단의 출력과 송신 전극 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단과, 각각 부유 용량과 공진하기 위해, 송신 수단의 출력과 송신 수단의 그라운드 사이나, 또는 송신 전극과 송신 수단의 그라운드 사이의 어느 하나에 설치된 제2 리액턴스 수단을 구비하는 송신기를 제공한다.
또한, 본 발명의 제2 태양은, 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단 중 어느 하나는 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단으로서, 송신 수단에 의해 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단을 구비하는, 제1 태양에 의한 송신기를 제공한다.
또한, 본 발명의 제3 태양은, 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단의 양쪽은 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단으로서, 송신 수단에 의해 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단을 구비하는, 제1 태양에 의한 송신기를 제공한다.
또한, 본 발명의 제4 태양은, 리액턴스 제어 수단이, 리액턴스값의 조정에 사용하는 조정용 신호를 발생시키기 위한 조정용 신호 발생 수단과, 조정용 신호 발생 수단으로부터 출력되는 조정용 신호를 사용하여 송신 전압의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 수단과, 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제1 제어 신호 발생 수단과, 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제2 제어 신호 발생 수단과, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 제어에서 진폭 검출 수단과 제1 제어 신호 발생 수단을 접속하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 제어에서 진폭 검출 수단과 제2 제어 신호 발생 수단을 접속하기 위한 접속 수단을 구비하는, 제3 태양에 의한 송신기를 제공한다.
또한, 본 발명의 제5 태양은, 제2 가변 리액턴스 수단이, 송신 전극과 송신 수단의 그라운드 사이에 설치되고, 리액턴스 제어 수단은, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 후에, 이 리액턴스값을 미소하게 변화시키고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단에 직렬로 접속되는 저항기와, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 저항기와 송신 수단의 접속과, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 송신 수단과 제1 가변 리액턴스 수단의 접속과, 저항기와 송신 수단의 그라운드의 접속을 행하기 위한 접속 수단을 구비하는, 제3 태양에 의한 송신기를 제공한다.
또한, 본 발명의 제6 태양은, 제2 가변 리액턴스 수단이, 송신 수단의 출력과 상기 송신 수단의 그라운드 사이에 설치되고, 리액턴스 제어 수단은, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 후에, 이 리액턴스값을 미소하게 변화시키고, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 절단하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 접속하기 위한 접속 수단을 구비하는, 제3에 태양에 의한 송신기를 제공한다.
또한, 본 발명의 제7 태양은, 제1 가변 리액턴스 수단 또는 제2 가변 리액턴스 수단 중 어느 하나에 있어서, 인덕터와, 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드를 구비하고, 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와, 공진 회로에 입력된 송신 신호를 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따른 전위차를 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하기 위한 저항기를 가지는 자기 조정 가변 리액턴스 수단을 구비하는, 제3 태양에 의한 송신기를 제공한다. 이 송신기에 있어서는, 리액턴스 제어 수단에 의해, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 자기 조정 가변 리액턴스 수단 이외의 제1 가변 리액턴스 수단 또는 제2 가변 리액턴스 수단 중 어느 하나의 리액턴스값이 제어된다.
또한, 본 발명의 제8 태양은, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체에 유도하고, 이 유도된 전계를 통하여 송신해야 할 정보를 송신하고, 전계 전달 매체에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 통하여 수신해야 할 정보의 수신을 행하기 위한 트랜시버에 있어서, 송신해야 할 정보를 소정의 주파수를 가지는 교류 신호에 의해 변조한 변조 신호를 송신하기 위한 송신 수단과, 변조 신호에 따른 전계를 전계 전달 매체에 유도하고, 및 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 수신하기 위한 송수신 전극과, 송신 수단의 그라운드와 대지 그라운드 사이에 생기는 부유 용량과, 전계 전달 매체와 송신 수단의 그라운드 사이에 생기는 부유 용량과, 전계 전달 매체와 대지 그라운드 사이에 생기는 부유 용량의 각각과 공진하기 위해 송신 수단의 출력과 송수신 전극 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단과, 각각의 부유 용량과 공진하기 위해, 송신 수단의 출력과 송신 수단의 그라운드 사이나, 또는 송수신 전극과 송신 수단의 그라운드 사이 중 어느 하나에 설치된 제2 리액턴스 수단과, 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 검출하여 전기 신호로 변환하고 복조하여 수신하기 위한 수신 수단과, 수신 시에 수신 신호가 송신 수단으로 누설되는 것을 방지하기 위해 송신 수단의 출력으로부터 송수신 전극까지의 신호 경로를 절단하는 한편, 송신 시에는 송신 신호를 송수신 전극에 출력하기 위해 송신 수단의 출력으로부터 송수신 전극까지의 신호 경로를 접속하기 위한 제1 접속 수단과, 수신 시에 수신 신호가 송신 수단의 그라운드에 누설되는 것을 방지하기 위해 제2 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 절단하는 한편, 송신 시에는 제2 리액턴스 수단이 공진하기 위해 제2 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 접속하기 위한 제2 접속 수단을 구비하는, 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제9 태양은, 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단 중 어느 하나는 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단으로서, 송신 수단에 의해 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단을 구비하는, 제8 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제10 태양은, 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단의 양쪽은 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단으로서, 송신 수단에 의해 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단을 구비하는, 제8 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제11 태양은, 리액턴스 제어수단이, 리액턴스값의 조정에 사용하는 조정용 신호를 발생시키기 위한 조정용 신호 발생 수단과, 조정용 신호 발생 수단으로부터 출력되는 조정용 신호를 사용하여 송신 전압의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 수단과, 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제1 제어 신호 발생 수단과, 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제2 제어 신호 발생 수단과, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 제어에 있어서 진폭 검출 수단과 제1 제어 신호 발생 수단을 접속하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 제어에 있어서 진폭 검출 수단과 제2 제어 신호 발생 수단을 접속하기 위한 접속 수단을 구비하는, 제10 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제12 태양은, 제2 가변 리액턴스 수단이, 송신 전극과 송신 수단의 그라운드 사이에 설치되고, 리액턴스 제어 수단은, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 후에, 이 리액턴스값을 미소하게 변화시키고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단에 직렬로 접속되는 저항기와, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 저항기와 송신 수단의 접속과, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 송신 수단과 제1 가변 리액턴스 수단의 접속과, 저항기와 송신 수단의 그라운드의 접속을 행하기 위한 접속 수단을 구비하는, 제10 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제13 태양은, 제2 가변 리액턴스 수단이, 송신 수단의 출력과 상기 송신 수단의 그라운드 사이에 설치되고, 리액턴스 제어 수단이, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 후에, 이 리액턴스값을 미소하게 변화시키고, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 절단하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 접속하기 위한 접속 수단을 구비하는, 제10 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제14 태양은, 제1 가변 리액턴스 수단 또는 제2 가변 리액턴스 수단 중 어느 하나에 있어서, 인덕터와, 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드 을 구비하고, 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와, 공진 회로에 입력된 송신 신호를 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따른 전위차를 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하기 위한 저항기를 가지는 자기 조정 가변 리액턴스 수단을 구비하는, 제10 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다. 이 전계 통신 트랜시버에 있어서는, 리액턴스 제어 수단에 의해, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 자기 조정 가변 리액턴스 수단 이외의 제1 가변 리액턴스 수단 또는 제2 가변 리액턴스 수단 중 어느 하나의 리액턴스값이 제어된다.
또한, 본 발명의 제15 태양은, 제2 가변 리액턴스 수단이, 송수신 전극과 송신 수단의 그라운드 사이에 설치되고, 리액턴스 제어 수단에 있어서는, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 후에, 이 리액턴스값을 미소하게 변화시키고, 제1 접속 수단은, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에는 저항기와 송신 수단을 접속하고, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에는 송신 수단과 제1 가변 리액턴스 수단을 접속 및 저항기와 송신 수단의 그라운드를 접속하는 한편, 수신 시에는 제1 가변 리액턴스 수단과 송신 수단을 절단하는, 제10 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제16 태양은, 제2 가변 리액턴스 수단이, 송신 수단의 출력과 송신 수단의 그라운드 사이에 설치되고, 리액턴스 제어 수단에 있어서, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값 조정 후에, 이 리액턴스값을 미소하게 변화시키고, 제2 접속 수단은, 제1 가변 리액턴스값의 조정 시에, 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 절단하는 한편, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값의 조정 시에, 제2 가변 리액턴스 수단과 송신 수단의 그라운드를 접속하는, 제10 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제17 태양은, 수신 수단에 대한 입력은 제1 접속 수단에 접속되어 있고, 제1 접속 수단이, 송신 시에 송수신 전극과 수신 수단의 입력의 신호 경로를 절단하는 한편, 수신 시에 송수신 전극과 수신 수단의 입력과의 신호 경로를 접속하는, 제8 ~ 16중 어느 하나에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
제1 태양으로부터 제17 태양에 의하면, 트랜시버 또는 송신기의 소형화에 수반하는 송신 전극과 생체 사이의 부유 용량의 증가에 기인한 송신 전압의 진폭의 저하를 방지할 수 있고, 전계 전달 매체에 인가되는 전압의 감소를 방지하고, 전계 통신의 품질을 향상시킬 수 있는 송신기 및 트랜시버를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 제18 태양은, 전계 전달 매체에 유도한 전계를 통하여 정보의 통신을 행하는 전계 통신 트랜시버에 있어서, 통신을 위한 송신 신호와 공진하기 위한 인덕터와 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드를 구비한 공진 회로와, 공진 회로에 입력된 송신 신호를 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차를 발생시키고, 이 전위차를 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기를 가지는 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제19 태양은, 공진 회로가, 전계 통신 트랜시버의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 및 전계 전달 매체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 사이에 공진하는, 제18 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제20 태양은, 공진 회로가, 인덕터와, 가변 용량 다이오드와 저항기가 병렬로 접속되어 있는, 제18 또는 제19 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제21 태양은, 공진 회로가, 가변 용량 다이오드와, 저항기가 병렬로 접속된 회로에 인덕터가 직렬로 접속되어 있는, 제18 또는 제19 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제22 태양은, 인덕터가, 단자의 한쪽 또는 양쪽에 직류 전류의 입력을 저지하기 위한 컨덴서를 배치하고 있는, 제18로부터 제21 태양 중 어느 하나에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
본 발명의 제18 태양으로부터 제22 태양에 의하면, 리액턴스값의 보정 회로를 생략하여 자기 보정을 가능하게 하는 가변 리액턴스 수단을 실현하고, 따라서 회로 규모가 작고 저소비 전력이면서 양호한 통신도 가능하게 하는, 전계 통신 트랜시버를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제23 태양은, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체에 유도하고, 이 유도한 전계를 사용하여 정보의 송신을 행하는 한편, 전계 전달 매체에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 수신함으로써 정보의 수신을 행하는 전계 통신 트랜시버로서, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 리액턴스값을 변화시키고, 송신에 관계되는 발신기의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량과 전계 전달 매체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량의 공진 상태를 제어하기 위한 가변 리액턴스 수단과, 공진 상태를 얻기 위해 가변 리액턴스 수단에 있어서 병렬 공진 회로를 형성하는 인덕터와, 인덕터와 병렬로 접속되어 병렬 공진 회로에 있어서의 공진 상태를 제어하기 위하여 직렬로 복수개로 접속된 용량 가변의 가변 용량 수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 제24 태양은, 가변 용량 수단이, 애노드와 캐소드의 2극을 가지는 2개의 가변 용량 다이오드로서, 한쪽의 가변 용량 다이오드의 애노드와, 다른 쪽의 가변 용량 다이오드의 캐소드가 커패시터를 통하여 직렬로 접속되고, 정보의 송신에 관게되는 고주파 신호에 대하여는 커패시터가 단락하여 인덕터와 가변 용량 다이오드로 구성되는 병렬 공진 회로으로서 동작하고, 제어에 관계하는 저주파 신호에 대하여는 가변 용량 다이오드가 커패시터에 의해 절연되어 저주파 신호의 신호원에 대해서 병렬로 접속되고 가변 용량 다이오드의 용량이 가변 제어되는, 제23 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제25 태양은, 가변 용량 수단이, 동일한 구성을 가지는 다른 가변 용량 수단에 대해서 서로의 애노드끼리 커패시터를 통하지 않고 직렬로 접속되어 있는, 제24 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제26 태양은, 가변 용량 다이오드가 적어도 3개 이상으로 직렬로 접속되어 있는, 제24로부터 제25 태양 중 어느 하나에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
본 발명의 제23 태양으로부터 제26 태양에 의하면, 가변 용량 다이오드의 내전압 특성을 개선할 수 있고, 따라서 가변 용량 타이오드의 전기 특성에 기인하는 공진의 억제를 방지할 수 있고, 충분한 강도의 전계 통신을 제공하는 것이 가능한 전계 통신 트랜시버를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 제27 태양은, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체에 유도하고, 전계를 사용하여 정보의 송신을 행하는 한편, 전계 전달 매체에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 통하여 정보의 수신을 행하는 전계 통신 트랜시버에 있어서, 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 출력하기 위한 교류 신호 출력 수단과, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계의 유도 및 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 검출하여 정보를 수신하기 위한 송수신 전극과, 송수신 전극과 대지 그라운드 사이의 부유 용량과, 및 송수신 전극과 근접한 전계 전달 매체가 대지 그라운드 사이에 가지는 임피던스가 공진하기 위하여, 교류 신호 출력 수단의 출력과 송수신 전극 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단과, 송수신 전극과 대지 그라운드 사이의 부유 용량과, 및 송수신 전극과 근접한 전계 전달 매체가 대지 그라운드 사이에 가지는 임피던스가 공진하기 위하여, 교류 신호 출력 수단의 출력과 대지 그라운드의 사이 또는 송수신 전극과 대지 그라운드 사이에 설치된 제2 리액턴스 수단과, 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수를 가지는 교류 신호의 전계를 검출하여 전기 신호로 변환하여 복조하기 위한 수신 수단과, 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제1 필터 수단과, 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제2 필터 수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 제28 태양은, 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단 중 어느 하나가 리액턴스값이 가변인 가변 리액턴스 수단으로서, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 리액턴스 제어 수단을 구비하는, 제27 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제29 태양은, 제1 리액턴스 수단과 제2 리액턴스 수단의 양쪽의 리액턴스값을 함께 가변으로 하고, 각각 제1 가변 리액턴스 수단과 제2 가변 리액턴스 수단으로 하고, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단을 구비하는, 제27 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제30 태양은, 리액턴스 제어 수단이, 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값마다 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압의 진폭을 기억하고, 진폭의 최대값을 추출한 후에 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 설정하기 위한 연산 제어 기억부와, 송신 전압의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단을 구비하는, 제28 또는 제29 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제31 태양은, 리액턴스 제어 수단이, 제1 가변 리액턴스 수단 및 제2 가변 리액턴스 수단의 각각의 리액턴스값을 조정하기 위한 조정용 신호 발생 수단과, 조정용 신호 발생 수단으로부터 출력되는 조정용 신호를 사용하여 송신 전압의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 수단과, 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 신호를 출력하기 위한 제1 제어 신호 발생 수단과, 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 신호를 출력하기 위한 제2 제어 신호 발생 수단과, 제1 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하고 있는 때에는 적어도 진폭 검출 수단과 제1 제어 신호 발생 수단을 접속하고, 제2 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하고 있을 때에는 적어도 진폭 검출 수단과 제2 제어 신호 발생 수단을 접속하기 위한 제3 접속 수단을 구비하는, 제28 또는 제29 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제32 태양은, 제1 리액턴스 수단 또는 제2 리액턴스 수단 중 어느 하나에, 인덕터와, 인가한 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드를 구비하여 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와, 공진 회로에 입력된 송신 신호를 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차를 발생시키고, 이 전위차를 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기를 가지는 자기 조정 가변 리액턴스 수단을 사용하고, 리액턴스 제어 수단이 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 자기 조정 가변 리액턴스 수단이 아닌 쪽의 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는, 제27 태양에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제33 태양은, 제1 리액턴스 수단 또는 제2 리액턴스 수단 중 어느 하나에, 인덕터와, 인가 통지 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드를 구비한 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와, 공진 회로에 입력된 송신 신호를 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차를 발생시키고, 이 전위차를 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기를 가지는 자기 조정 가변 리액턴스 수단을 사용하고, 리액턴스 제어 수단이 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 자기 조정 가변 리액턴스 수단이 아닌 쪽의 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는, 제29로부터 제31 태양 중 어느 하나에 의한 전계 통신 트랜시버를 제공한다.
또한, 본 발명의 제34 태양은, 제27로부터 제32 태양 중 어느 하나에 의한 전계 통신 트랜시버에 제2 전계 통신 트랜시버가 조합되어 이루어지는 전계 통신 시스템으로서, 제2 트랜시버는, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계의 유도 및 수신해야 할 정보에 기초하는 전계의 수신을 행하기 위한 송수신 전극과, 전계 통신 트랜시버로부터 송신되는 제1 주파수의 교류 신호를 정류하여 직류의 전력을 생성하여 축적 및 출력하기 위한 정류 전력 축적 수단과, 제1 주파수와 상이한 제2 주파수의 교류 신호로 송신해야 할 정보를 변조하여 변조 신호를 생성하여 송신하기 위한 송신 수단과, 송신해야 할 정보의 축적과, 송신 수단으로의 송신해야 할 정보의 출력과, 전계 통신 트랜시버의 제어를 행하기 위한 제어 정보 축적 수단과, 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제1 필터 수단과, 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제2 필터 수단을 구비하는 전계 통신 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 제35 태양은, 전계 통신 트랜시버의 교류 신호 출력 수단이, 제1 주파수의 교류 신호로 송신해야 할 정보를 변조하여 변조 신호를 생성하여 송신하기 위한 송신 수단에 의해 구성되며, 제2 전계 통신 트랜시버는, 수신해야 할 정보에 기초하여, 제2 주파수를 가지는 교류의 전계를 검출하여 전기 신호로 변환하고, 복조하는 수신 수단을 구비하는, 제34 태양에 의한 전계 통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 제27 태양으로부터 제35 태양에 의하면, 설치 단말기 측 트랜시버로부터 휴대 단말기 측 트랜시버에 큰 전압을 인가할 수 있고, 따라서 휴대 단말기 측 트랜시버로 전력을 송전할 수 있는 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템을 제공할 수 있는
도 1은 종래의 트랜시버의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 종래의 기술에 의한 가변 리액턴스부를 사용한 전계 통신 트랜시버를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 종래의 기술에 의한 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 종래의 다른 전계 통신 트랜시버의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 전계 통신 트랜시버를 사용한 전계 통신 시스템의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 송신부의 제1 기본 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 송신부의 제2 기본 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 리액턴스 제어부의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 하나의 변형예를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 리액턴스 제어부의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 가변 리액턴스 Xp를 조정할 때의 등가 회로이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 가변 리액턴스부가 가변 리액턴스 Xg를 조정할 때의 등가 회로이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 하나의 변형예를 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 전계 통신 트랜시버를 설명하기 위한 블록도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 자기 조정 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계 통신 드란시바의 자기 조정 가변 리액턴스부의 동작을 설명하기 위한 그래프(a) ~ (b)이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버의 리액턴스 제어부의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 자기 조정 가변 리액턴스부의 일례를 설명하기 위한 구성도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 자기 조정 가변 리액턴스에서의 송신 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 자기 조정 가변 리액턴스부의 동작을 설명하기 위한 그래프(a) ~ (d)이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 자기 조정 가변 리액턴스부의 다른 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버로서, 가변 리액턴스를 포함하는 전계 통신 트랜시버의 구성도이다.
도 26은 도 24에 나타낸 가변 리액턴스부의 고주파 교류 신호에 대한 등가 회로이다.
도 27은 도 24에 나타낸 가변 리액턴스부의 저주파 교류 신호에 대한 등가 회로이다.
도 28은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3O은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버에 적용되는 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템의 기본 구성을 나타낸 설명도이다.
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 34는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템에 적용되는 리액턴스 제어부의 블록도이다.
도 35는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템에 있어서 리액턴스 제어 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 36은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스 템에 적용되는 리액턴스 제어부의 제2 구성의 블록도이다.
도 38은 본 발명의 또한 다른 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 39는 도 38에 나타낸 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템의 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 40은 도 39에 나타낸 자기 조정 가변 리액턴스부의 동작을 설명하기 위한 그래프(a) ~ (d)이다.
도 41은 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템에 적용되는 다른 리액턴스 제어부의 블록도이다.
도 42는 본 발명의 제1 실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 43은 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 44는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.
도 45는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 6에서 본 발명의 실시예의 기본적인 구성을 설명하기 위해, 송신부와 생체의 회로 모델을 나타낸다.
상기 도 6에는, 휴대 단말기(10)와, 트랜시버(15)와, I/O 회로(40)와, 착용식 컴퓨터(30)가 나타나 있다. 휴대 단말기(10)는, 인체 등의 생체(20)에 절연체(9)를 통한 송신 전극(8)에서 접하고 있다. 생체(20)와 바닥이나 지표 등의 대지 그라운드(14) 사이에는, 생체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cb(13)가 존재 하고, 또한 트랜시버(15)와 대지 그라운드(14) 사이에는, 트랜시버의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cg(12)가 존재하고 있다.
휴대 단말기(10)에 구비되는 트랜시버(15)는, 송신 회로(3)와, 상기 송신 회로(3)에 구비되는 발진기(4)와, 변조 회로(5)를 가지고, 송신 회로(3)의 송신 출력은 송신 전극(8)을 통하여 생체(20)에 송신된다.
송신 회로(3)는, 그 내부에 송신 저항 Rs(7)를 가지고 있다. 송신 회로(3)와 송신 전극(8) 사이에는 리액턴스 Xg(2)가 직렬로 존재하고, 송신 전극(8)과 트랜시버(15)의 회로 그라운드(6) 사이에는 리액턴스 Xp(1)가 존재하고 있다. 또한, 회로 그라운드(6)과 생체(20) 사이에는 송신 전극과 생체 사이의 부유 용량 Csb(11)가 존재하고 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는, 리액턴스를 2개 사용한 공진 현상(도 6 중의 리액턴스 Xg(2)와 리액턴스 Xp(1)에 의한 공진 현상)을 이용하여 생체(20)에 인가되는 전압 Vb를 크게 한다.
도 6 중의 리액턴스 Xg(2) 및 리액턴스 Xp(1)의 리액턴스값을 각각 Xg, Xp라 하고 있다. 도 6 중에 나타낸 파선에 대해서 좌측 부분의 어드미턴스 Y는 이하의 식에 의해 나타낸다.
Figure 112006072540165-pct00002
식(1)
Vb는 이 식을 사용하여
[수식 2]
Figure 112006072540165-pct00003
로 나타낸다.
상기 수식 2에 식(1)을 대입하여 정리하면 다음 식이 된다.
Figure 112006072540165-pct00004
Xg를 변수라 할 경우,
Figure 112006072540165-pct00005
에서 진폭 |Vb|는 최대가 되고, 그 값은
[수식 3]
Figure 112006072540165-pct00006
가 된다.
식 (5)에서는 리액턴스 Xp(1)에 의해 진폭을 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 구성을 사용하면 보다 큰 진폭의 신호를 생체(20)에 인가할 수 있다.
도 7은 리액턴스 Xp(1)를 송신 회로(3)의 송신 출력과 회로 그라운드(6) 사이에 접속한 경우의 회로 모델이다. 도 7의 파선에 대해서 좌측의 임피던스(Z)는 다음 식으로 표현된다.
[수식 4]
Figure 112006072540165-pct00007
Vb는 이 식을 사용하여
[수식 5]
Figure 112006072540165-pct00008
로 나타낸다. 이 식에 식 (6)을 대입하여 정리하면 다음 식이 된다.
Figure 112006072540165-pct00009
Xp를 변수라 할 경우,
[수식 6]
Figure 112006072540165-pct00010
에서 진폭 |Vb|는 최대가 되고, 그 값은
[수식 7]
Figure 112006072540165-pct00011
가 된다. 식 (9)에서는 리액턴스 Xg(2)에 의해 진폭을 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 구성을 사용해도 큰 진폭의 신호를 생체(20)에 인가할 수 있다.
<제1 실시예>
도 8에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜시버(15)의 블록도를 나타낸다.
상기 도 8에는, 파선으로 나타낸 트랜시버(15)와, 상기 트랜시버에 접속된 I/O 회로(40)와, 도 6에 나타내는 도시하지 않은 생체(20)에 접촉하기 위한 절연체(9)와, 상기 절연체(9)의 아래에 배치된 송수신 전극(8)이 나타나 있다.
또한, 트랜시버(15)에는, 수신부(23)와, 송신부(16)와, 스위치(17)와, 스위치(18)와, 가변 리액턴스부 Xg(19)와, 가변 리액턴스부 Xp(21)와, 리액턴스 제어부(22)가 구비되어 있다. 스위치(18)의 일단은 회로 그라운드(29)에 접속되어 있다.
이러한 구성을 가지는 트랜시버(15)는, 반이중(半二重) 전송의 통신에 대응하고 있고, 스위치(17) 및 스위치(18)는 송신 상태일 때 온'ON'되고, 수신 상태에서는 오프'OFF'가 된다. 또한, 변동하는 부유 용량에 대응하여 공진 상태를 유지하기 위하여 가변 리액턴스 Xp(19), 리액턴스 Xp(21)를 제어하기 위한 리액턴스 제어부(22)를 구비하고 있다.
리액턴스 제어부(22)의 내부 블록도를 도 9에 나타낸다. 상기 도 9에 나타낸 리액턴스 제어부(22)는, 그 내부에, 조정용 신호를 발생하는 조정용 신호 발생부(24)와, 입력 신호의 진폭의 대소를 모니터하기 위한 고입력 임피던스 진폭 모니터부(25)와, 고입력 임피던스 진폭 모니터부(25)로부터의 출력을 전환하는 스위치(26)와, 조정용 신호에 의해 제어되어 가변 리액턴스부 Xp(21)에 제어 신호를 출력하는 제어 신호 발생부(27)와, 마찬가지로 가변 리액턴스부 Xg(19)에 제어 신호를 출력하는 제어 신호 발생부(28)를 가지고 있다.
본 제1 실시예에서는, 리액턴스 Xg(19)와 리액턴스 Xp(21)의 리액턴스를 교대로 변화시켜 조정하는 방법을 취하고 있다. 처음에 제어 신호 발생부(27)의 제어 신호를 일정하게 해 리액턴스 Xp(21)을 일정하게 하고, 스위치(26)의 a3와 b3를 접속하여 도 6에 나타내는 대지 그라운드(14)와 생체(20)의 전위차의 진폭 |Vb|가 최대가 되도록 리액턴스 Xg(19)를 조정한다. 이 때 진폭을 모니터하는 진폭 모니터부가 공진에 영향을 끼치는 것을 방지하기 위해 고입력 임피던스 진폭 모니터부(25)의 입력 임피던스를 높게 하고 있다. 또한, 고입력 임피던스 진폭 모니터부(25)에서는, 조정하고 있는 리액턴스를 미소하게 변화시켰을 때의 |Vb|의 변화에 기초하는 신호를 제어 신호 발생부(27)에 출력하고, 제어 신호 발생부(27)에서는, 이 신호로부터 다음의 제어 신호를 결정하여 출력한다. 이 후 스위치(26)을 a3와 c3의 접속으로 전환하여 리액턴스 Xg(19)를 고정하고, |Vb|가 최대가 되도록 리액턴스 Xp(21)를 조정한다. 이를 반복함으로써 최적인 리액턴스값으로 계속 조정한다. 이상의 조정시의 스위치(26)의 전환이나 제어 신호 발생부(27, 28) 및 고입력 임피던스 진폭 모니터부(25)의 동작을 제어하는 신호를 조정용 신호 발생부(24)로부터 발생하고 있다. 전술한 바와 같은 구성에 의해 트랜시버(15)를 소형화하여도 효율적으로 생체(20)에 전압을 인가할 수 있고, 따라서 양호한 통신 상태가 유지되는 트랜시버를 실현할 수 있다.
그리고, 도 8에서는 가변 리액턴스부 Xp를 송수신 전극과 회로 그라운드 사이에 접속하고 있지만, 도 7을 참조하면서 설명한 바와 같이, 가변 리액턴스부 Xp를 송신 회로 출력과 회로 그라운드 사이에 접속해도 마찬가지의 효과를 얻는다. 또한, 도 8에서는 양쪽의 리액턴스부(리액턴스 Xg(19)와 리액턴스 Xp(21)를 가변 리액턴스부로 하고 있지만, 어느 한쪽만을 가변 리액턴스부로 할 수도 있다. 그리고, 트랜시버(15)와 달리 송신만을 행하는 송신기는, 도 42에 나타낸 바와 같이(송신기(150), 트랜시버(15)로부터 수신부(23)와 스위치(17) 및 스위치(18)를 생략한 구성을 구비한다.
다음에, 도 10에 본 발명의 제1 실시예의 하나의 변형예를 나타낸다.
상기 도 10에 나타내는 구성에서는, 송신 신호가 송수신 전극(8)을 통하여 수신부(23)에 누설되는 것을 방지하기 위해, 스위치(31)로 송신부(16)와 수신부(23)를 아이솔레이션하고 있다. 송신 시나 리액턴스의 제어 시에는 스위치(31)의 a1과 b1을 접속하고, 수신 시에는 a1과 c1을 접속한다. 또한, 수신 시에는 가변 리액턴스(리액턴스 Xg(19)와 리액턴스 Xp(21)의 리액턴스값을 작게 하도록, 리액턴스 제어부(22)로부터 출력되는 제어 신호를 리액턴스 Xg(19)와 리액턴스 Xp(21)에 각각 입력한다.
이와 같은 구성에 의하면, 공진에 의해 송신 신호가 수신부(23)의 입력단의 전자 회로의 내전압보다 크게 되는 경우라도 전자 회로를 보호할 수 있다. 따라서, 이 구성에서는 수신부(23)의 입력단에 내전압이 낮은 전계 검출기를 사용하는 것도 가능하다.
<제2 실시예>
도 11에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜시버의 블록도를 나타낸다. 본 트랜시버에서는 각 가변 리액턴스를 차례로 1회씩 제어하여 조정한다. 이 때문에 스위치(32), 스위치(18)와, 부하 저항으로서 저항기(33)를 설치하고 있다. 처음에 가변 리액턴스부 Xp(21)를 조정하기 위해 스위치(32)의 a1과 b1 및 a2와 b2를 접속하고, 스위치(18)를 온으로 한다.
도 12에 리액턴스 제어부(22)의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도를 나타낸다. 상기 도 12에 나타낸 구성은, 이미 도 9에서 나타낸 구성과 동일하고, 조정용 신호 발생부(24)로부터 상태 전환 신호를 출력하고 있는 점에서 상이하다.
다음에, 도 13에 나타내는 것은 본 발명의 제2 실시예에 따른 등가 회로이다. 상기 등가 회로에는, 신호원 Vs(35)와, 저항 Rs(36)와, 저항 Rdv(37)와, 리액턴스 Xp(38)와, 송신 전극과 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Csb(39)와, 송수신 전극(44)과, 생체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cb(41)와, 휴대 단말기 측 트랜시버의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cg(42)가 나타나 있다.
상기 도 13에 나타낸 등가 회로로부터 알 수 있는 바와 같이, 리액턴스 Xp(38)와 각 부유 용량으로 병렬 공진 회로를 구성하고 있고, 송수신 전극의 전위 가 최대가 되도록 조정하면 리액턴스 Xp(38)는 이하의 식에 의해 나타내는 값이 된다.
[수식 8]
Figure 112006072540165-pct00012
다음에 가변 리액턴스부 Xg(19)의 조정을 행하지만, 가변 리액턴스부 Xp(21)가 식 (6)대로하면, 식 (3)에 의하여 Vb = Vs/{1 + C/Cg)}가 되고, 생체에 인가되는 신호를 크게 출력할 수 없다.
이를 방지하기 위해 Xp를 미소하게 변화시켜 리액턴스값을 Xp + X1로 한다. 이와 함께 스위치(1)의 a1과 c1 및 a2와 c2를 접속한 등가 회로를 도 14에 나타낸다. Xp >> X1이면, |Vb|는 다음 식과 같이 된다.
Figure 112006072540165-pct00013
식 (11)에 의하여 최대의 진폭은,
[수식 9]
Figure 112006072540165-pct00014
가 되고 큰 진폭을 얻을 수 있다.
이와 같이 가변 리액턴스부 Xg(19)를 조정할 때에 가변 리액턴스부 Xp(21)를 미소하게 변화시킴으로써 생체에 큰 신호를 인가할 수 있다. 가변 리액턴스부 Xg(19)의 조정은 가변 리액턴스부 Xp(21)의 조정과 마찬가지로 인가되어 있는 전압을 모니터링하면서 행한다.
수신 시에는 스위치(18)를 오프로 하고, 스위치(32)의 a1과 c1을 절단한다. 이상의 구성 및 조정법에 의해 트랜시버를 소형화하여도 효율적으로 생체에 전압을 인가할 수 있고, 양호한 통신 상태의 유지가 가능한 트랜시버를 실현할 수 있다. 그리고, 송신만을 행하는 송신기는, 도 43에 나타낸 바와 같이(송신기(151), 도 11에 나타낸 제2 실시예에 따른 트랜시버(15)로부터 수신부(23)와 스위치(18)를 생략한 구성을 구비한다.
도 11에서는 가변 리액턴스부 Xp(21)를 송수신 전극(8)과 회로 그라운드(29) 사이에 접속하고 있지만, 가변 리액턴스부 Xp(21)를 송신부(16)로부터의 송신 회로 출력과 회로 그라운드(29) 사이에 접속해도 마찬가지의 효과를 얻는다.
이 경우는 도 15의 블록도에 나타낸 바와 같이 부하 저항인 저항기(33)는 불필요하다. 처음에 가변 리액턴스부 Xg(19)를 조정하기 위해 스위치(17)을 온으로 하고 스위치(18)를 오프로 한다. 이 상태에서 송수신 전극(8)에 출력되는 전압이 최대가 되도록 조절하면 가변 리액턴스부 Xg(19)는 다음 식에 의해 나타내는 값이 된다.
[수식 10]
Figure 112006072540165-pct00015
다음에 가변 리액턴스부 Xg(19)를 미소하게 변화시켜서 리액턴스값을 Xg + X1로 한다. 이 후 스위치(18)을 온으로 하여 송수신 전극(8)에 인가되는 전압이 최대가 되도록 가변 리액턴스부 Xp(21)를 조정함으로써, 도 11의 경우와 마찬가지로 큰 진폭을 얻을 수 있다.
이상의 구성 및 조정법에 의해 트랜시버를 소형화하더라도 효율적으로 생체에 전압을 인가하여 양호한 통신 상태를 유지할 수 있는 트랜시버를 실현할 수 있다. 그리고, 송신만을 행하는 송신기에서는 수신부(23) 및 스위치(17)를 생략하여 구성될 수도 있다.
또한, 이상의 실시예에 있어서도, 도 10에 나타내는 제1 실시예의 변형예 와 마찬가지로 수신부(23)의 입력을 스위치(17)에 접속하고, 스위치(17)로 송신부(16)와 수신부(23)를 아이솔레이션하는 구성이라도 된다.
<제3 실시예>
도 16에 본 발명의 제3 실시예에 따른 트랜시버(15)의 블록도를 나타낸다.
상기 도 16에 나타내는 트랜시버(15)에서는, 제1 및 제2 실시예에서의 가변 리액턴스부 Xp(21) 대신, 제어부를 필요로 하지 않고 리액턴스값의 조정이 가능한 자기 조정 가변 리액턴스부(52)를 적용하고 있다.
도 17에 자기 조정 가변 리액턴스부(52)의 구체적인 구성을 나타낸다. 용량(53, 55)는 직류 성분을 차단하기 위한 것이며, 교류 신호에 대해서는 단락으로 간주할 수 있는 것으로 한다. 도 18a에는 가변 용량 다이오드(56)에 진폭 |VAC|의 교류 전압이 인가되었을 때 생기는 전류의 직류 성분 ID의 관계를 나타낸 것이다. 역바이어스 전압 VDC가 가변 용량 다이오드(56)의 양단에 발생하면, 상기 가변 용량 다이오드(56)가 단락되는 기간이 짧아지기 때문에 동일한 VAC에 대해서 ID는 작아진다.
도 18b에는 ID가 저항(57)에 흘러서 생기는 전위차(VDC와 등가)의 그래프이며, 도 18c에는 가변 용량 다이오드(56)의 용량 Cv의 전압 VDC 의존성을 나타낸다. 또한, 도 18d는 Vb의 진폭 |Vb|의 Cv 의존성이다. 그래프 중의 점은 가변 리액턴스 교류 신호를 입력하기 시작한 다음의 각 전류 전압의 변화를 나타내고 있다. 용량 Cv의 초기치는 VDC = 0일 때의 값 C1으로하고 있다. 또한, |VAC|는 |Vb|에 비례한다.
교류 신호가 입력되면 가변 용량 다이오드(56)에서 정류되어 직류 전류 ID를 생성한다(도 18a의 점(1). 이것이 저항(57)을 흘러서 직류 전압 VDC를 발생시키고, 이것과 동일한 전위차가 가변 용량 다이오드에도 인가된다. 이로써 용량 Cv는 감소하고(도 18c의 점(1), 공진을 일으키는 용량치에 근접하여 |Vb|는 커진다.
|VAC|는 |V|에 비례하기 때문에, |VAC|는 커지지만, VDC도 커져 있으므로|VAC|와 ID의 관계는 도 18a의 점(2)으로 이동한다. 이 후도 마찬가지로 Cv가 감소하고 |VAC|는 커지지만, VDC도 커지므로 ID의 변화량은 서서히 작아져서 제로에 수렴한다. ID의 변화량이 제로가 되면 |VAC|는 일정하게 되고, 초기치에 비하여 공진에서의 진폭에 근접한다. 이와 같은 자기 조정 가변 리액턴스(52)를 이용하면, 리액턴스 제어부(51)에서 제어하는 가변 리액턴스부(50)를 1개로 할 수 있고, 리액턴스 조정의 복잡함이 완화된다.
도 19에 리액턴스 제어부(51)의 블록도를 나타낸다. 상기 도 19에 나타낸 구성은, 이미 나타낸 도 9에서 참조되는 리액턴스 제어부의 구성과 기본적인 부분에서 공통의 구성이다. 고입력 임피던스 진폭 모니터부(62)를 구비하여 입력 신호를 모니터하고, 제어 신호 발생부(63)에서 제어 신호를 발생시킨다. 또한, 리액턴스 제어부(51)에서 제어하는 가변 리액턴스부(50)는 1개이므로, 제어 신호 발생부(63)도 1개가 된다. 이상의 구성에 의해 트랜시버를 소형화하더라도 효율적으로 생체에 전압을 인가하여 양호한 통신 상태를 유지할 수 있는 트랜시버를 실현할 수 있다.
그리고, 도 16에서는 자기 조정 가변 리액턴스부(52)를 송수신 전극(8)과 회로 그라운드(29) 사이에 접속하고 가변 리액턴스부(50)를 송신부(16)로부터의 송신 회로 출력과 송수신 전극(8) 사이에 접속하고 있지만, 자기 조정 가변 리액턴스부(52)를 송신부(16)로부터의 송신 회로 출력과 송수신 전극(8) 사이에 접속하고, 가변 리액턴스부(50)를 송신부(16)로부터의 송신 회로 출력과 회로 그라운드(29) 사이에 접속해도 마찬가지의 효과를 얻는다.
또한, 본 실시예에 있어서도, 도 10에서 나타낸 제1 실시예의 변형예와 마찬 가지로, 수신부(23)의 입력을 도 10에 나타낸 스위치(31)에 접속하고, 스위치(31)로 송신부와 수신부를 아이솔레이션하는 구성이라도 된다. 그리고, 송신 만을 행하는 송신기는, 도 44에 나타낸 바와 같이(송신기(152), 도 16에 나타낸 제3 실시예에 따른 트랜시버(15)로부터 수신부(23)와 스위치(17) 및 스위치(18)를 생략한 구성을 구비한다.
이상 설명한 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따르면, 트랜시버 또는 송신기의 소형화에 수반하는 송신 전극과 생체 사이의 부유 용량의 증가에 기인한 송신 전압의 진폭의 저하를 방지할 수 있고, 전계 전달 매체에 인가되는 전압의 감소를 방지하고, 전계 통신의 품질을 향상시킬 수 있는 송신기 및 트랜시버를 제공하는 것이 가능하다.
<자기 조정 가변 리액턴스부 I>
이하, 도 20 내지 도 23을 참조하면서, 자기 조정 가변 리액턴스부에 대하여 상세하게 설명한다.
도 20은, 자기 조정 가변 리액턴스부(201)의 구성도이다. 자기 조정 가변 리액턴스부(201)는, 상기 제3 실시예에 따른 트랜시버(15)의 자기 조정 가변 리액턴스부(52)로 치환하여 사용할 수 있지만, 트랜시버(15)에 한정되지 않고, 다른 전계 통신 트랜시버에도 적용할 수 있다.
도 20을 참조하면, 자기 조정 가변 리액턴스부(201)는, 고주파인 교류 신호가 인가되는 교류 신호 단자(210), 교류 신호 단자(211)와, 컨덴서 등의 정전 용량을 제공하기 위한 용량(202, 206)과, 저항(205)과, 가변 용량 다이오드(204)가 나 타나 있다.
이와 같은 구성되는 자기 조정 가변 리액턴스부(201)은, 그 공진을 일으키는 부분으로서, 인덕터(203)와 가변 용량 다이오드(204)로 구성된 공진 회로를 형성하고 있다. 또한, 2개의 용량(202, 206)은 입력하여 온 직류 성분을 차단하기 위해 배치되어 있는 한편, 입력된 교류 신호에 대하여는 전기적인 단락으로 간주할 수 있다.
또한, 가변 용량 다이오드(204)에 인가되는 전압과, 흐르는 전류의 직류 성분을, 각각 VDC, ID라 한다. 가변 용량 다이오드(204)의 전압 VDC는 역바이어스 방향을 플러스'+'로 하고 있다.
다음의 도 21에, 도 20에 나타내는 자기 조정 가변 리액턴스부(201)가 적용되는, 제3 실시예에 따른 트랜시버(15)와 다른 구성을 가지는 전계 통신 트랜시버(200) 및 그 송신 상태를 설명하기 위한 설명도를 나타낸다.
상기 리액턴스부(201)는, 송신 회로 출력(216)과 전계를 유도해야 할 전계 전달 매체인 생체(215) 사이에 삽입된다. 이 때 생체(215)와 대지 그라운드 사이의 전위차의 교류 성분을 Vb(222)로 하고, 자기 조정 가변 리액턴스부(201)의 전위차의 교류 성분을 VAC로 한다.
송신 회로 출력(216)은, 그 내부에 발진기(23)를 가지고, 상기 발진기(23)에 생기는 신호의 전압은 VS이다. 그리고, 송신 회로 출력(216)의 내부 저항으로서 Rs(224)를 나타내고 있다. 송신 회로 출력(216)은 송신기 그라운드(218)에 접속하고 있고, 상기 송신기 그라운드(218)에 대하여 발진기(23)에서 VS를 출력하고 있다. 송신기 그라운드(218)는, 대지 그라운드(220)에 대해서 송신기 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cg(219)를 통하여 결합하고 있고, 생체(215)는 대지 그라운드(220)에 대하여 생체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cb에 의해 결합되어 있다.
이와 같이 구성되는 도 21에 참조되는 송신 상태에 있어서, 가변 리액턴스(1)는 부유 용량인 「송신기 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cg(219)」와 「생체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 Cb(221)」에 대해서 리액턴스값을 변화시켜서 공진 상태를 제어하고, 최적에 가까운 리액턴스값으로 집속시키고 있다.
다음에, 상기 리액턴스값이 집속될 때의 각 전압 전류 신호의 변화를, 도 22의 (a)~(d)에 나타낸 그래프를 사용하여 간략하게 설명한다.
먼저, 도 22a에는, 가변 용량 다이오드(204)에 진폭 |VAC|의 교류 전압이 인가되었을 때 생기는 전류의 직류 성분 ID와의 관계를 나타낸 것이다. 역바이어스 전압 VDC가 다이오드 양단에 생기면, 다이오드가 단락으로 되어 있는 기간이 짧아지기 때문에, 동일한 VAC에 대해서 ID는 작아진다.
도 22b에는, ID가 저항(205)을 흐름으로써 생기는 전위차(VDC와 등가)의 그래프, 동 도면 c에는 가변 용량 다이오드의 용량 Cv의 전압 VDC 의존성을 나타낸다. 또한, 도 22d는 Vb의 진폭 |Vb|의 Cv 의존성이다. 그래프 중의 점은 가변 리액턴스에 교류 신호를 입력하기 시작한 다음의 각 전류 전압의 변화를 나타내고 있다. 용량 Cv의 초기치는 VDC = 0일 때의 값 C1으로 하고 있다. 또한, |VAC|는 |Vb|에 비례한다.
교류 신호가 입력되면 다이오드로 정류되고 직류 전류 ID를 발생시킨다(도 22a의 점 「1」). 이것이 저항(205)을 흐르면 직류 전압 VDC를 발생시키고, 이와 동일한 전위차가 가변 용량 다이오드(204)에도 인가된다. 이로써 용량 Cv는 감소하고(도 22c의 점 「1」), 공진을 일으키는 용량치에 근접하여 |Vb|는 커진다.
|VAC|는 |V|에 비례하기 때문에, |VAC|는 커지지만, VDC도 커져 있으므로|VAC|와 ID의 관계는 도 22a의 점 「2」로 이동한다. 이 후도 마찬가지로 Cv가 감소하고 |VAC|는 커지지만, VDC도 커지므로, ID의 변화량은 서서히 작아져 제로에 집속한다. ID의 변화량이 제로가 되면 |VAC|는 일정하게 되고, 초기치에 비해 공진에서의 진폭에 근접하여 있다.
이상의 현상을 이용하여, 자기 조정 가변 리액턴스부(201)의 구성을 도 20에 나타낸 구성함으로써, 완전한 공진 상태는 되지 않지만, 리액턴스값을 완전한 공진 상태 부근에까지 근접시킬 수 있다. 이로써, 종래의 전계 통신 트랜시버에서 사용하고 있던 진폭 모니터부나 제어 신호 발생부 등의 보정 수단을 사용하지 않고, 리액턴스값을 자기 보정할 수 있는 전계 통신 트랜시버를 제공할 수 있다.
<자기 조정 가변 리액턴스부 II>
도 23에서, 자기 조정 가변 리액턴스부(201)의 다른 구성을 나타낸다. 본 실시예에서는, 자기 조정 가변 리액턴스부(201)의 공진을 일으키는 인덕터(203)와 가변 용량 다이오드(204)는 직렬로 접속되어 있다. 용량(202, 206)은 직류 성분을 차단하기 위한 것이며, 교류 신호에 대하여는 단락으로 간주할 수 있다.
이 구성에 있어서도, 교류 신호가 교류 신호 단자(210)로부터 입력되면, 가변 용량 다이오드(204)로부터 직류 성분이 생기고, 그것이 저항(205)을 흐르면 가변 용량 다이오드(204)에 역바이어스가 생긴다. 이 현상에 의해 리액턴스값을 공진 상태 부근에까지 근접시킬 수 있어서 종래의 전계 통신 트랜시버에서 필요함 진폭 모니터부나 제어 신호 발생부를 이용하지 않고 리액턴스값을 자동적으로 보정할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 구성은, 전계 전달 매체에 유도시킨 전계를 통하여 정보의 통신을 행하는 전계 통신 트랜시버에 있어서, 통신을 위한 송신 신호와 공진하기 위한 인덕터와, 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드를 구비한 공진 회로와, 공진 회로에 입력된 송신 신호를 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차를 발생시키고, 이 전위차를 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기를 가진다.
또한, 공진 회로는, 상기 전계 통신 트랜시버의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량 및 상기 전계 전달 매체와 상기 대지 그라운드 사이의 부유 용량 사이에 공진한다.
또한, 공진 회로는, 인덕터와, 가변 용량 다이오드와, 저항기가 병렬로 접속되어 있다.
또한, 공진 회로는, 가변 용량 다이오드와, 저항기가 병렬로 접속된 회로에 인덕터가 직렬로 접속되어 있다.
또한, 인덕터는, 단자의 한쪽 또는 양쪽에 직류 전류의 입력을 저지하기 위한 컨덴서를 배치하고 있다.
또한, 이상 설명한 본 발명에 따른 자기 조정 가변 리액턴스부에 의하면, 리액턴스값의 보정 회로를 생략하여 자기 보정을 가능하게 하는 가변 리액턴스 수단을 실현하고, 따라서 회로 규모가 작고 저소비 전력이면서 양호한 통신도 가능하게 하는, 전계 통신 트랜시버를 제공하는 것이 가능하다.
<가변 리액턴스부 I>
도 24에, 본 발명의 전계 통신 트랜시버의 제1 실시예에 따른, 가변 리액턴스의 구성을 설명하기 위한 구성도를 나타낸다.
상기 도 24에는, 가변 리액턴스부(301)와, 상기 가변 리액턴스부(301)가 외부와 접속하기 위한 교류 신호 단자(302, 304)와, 제어 신호 입력(303)이 나타나 있다.
또한, 상기 가변 리액턴스부(301)는, 커패시터(306, 310, 314)과, 인덕터(315)와, 저항(7, 9, 11, 13)과, 버퍼 앰프(305)와, 가변 용량 다이오드(308, 312)를 가지고 있다.
그리고, 상기 가변 리액턴스부(301)는, 도 25에 나타내는 전계 통신 트랜시버(335)에 적용된다. 상기 전계 통신 트랜시버(335)의 구성은, 인체 등의 생체(320)에 접촉하는 절연체(322)와, 상기 절연체(322)에 맞추어 구비되는 송수신 전극(323)과, 도시하지 않은 외부의 정보 처리 장치 등과 데이터 통신을 행하기 위한 I/O 회로(21)가 포함되어 있다.
또한, 전계 통신 트랜시버(335)는, 송신 회로(324)와, 상기 송신 회로(324)를 구성하는 발진기(326) 및 변조 회로(325)와, 스위치(327)와, 도 24에 나타내는 가변 리액턴스부(301)와, 전계 검출 광학부(328)와, 신호 처리부(329)와, 스위치(330)와, 복조 회로(331)와, 파형 정형부(332)와, 진폭 모니터부(333)와, 제어 신호 발생부(334)를 구비하고 있다.
이와 같이 구성되는 전계 통신 트랜시버(335)에 가변 리액턴스부(301)를 적용하는 경우에 있어서, 도 24에 나타낸 교류 신호 단자(302, 304)에는, 공진을 일으키는 주파수의 교류 신호가 입력되고, 또한, 제어 신호 인력(303)에는 리액턴스값을 제어하기 위한 제어 신호가 제어 신호 발생부(334)로부터 입력된다. 교류 신호 단자(302)에는 송신 회로(324)로부터의 송신 신호가 스위치(327)를 통하여 입력되고, 교류 신호 단자(4)의 출력 신호는 송수신 전극(323)에 접속된다.
또한, 가변 리액턴스부(301)의 내부의 커패시터(306, 310, 314)은, 적어도 교류 신호로부터 저주파의 신호인 제어 신호를 차단하기 위해 접속되어 있다. 또한, 저항(7, 9, 11, 13)은, 주파수가 높은 교류 신호가 제어 신호 측으로 누설되는 것을 방지하기 위하여 접속되어 있다. 상기 제어 신호 입력(303)의 버퍼 앰 프(305)는, 이 전단에 접속되는 제어 신호 발생부(334)에 포함되는 회로 소자에 의해, 가변 리액턴스부(301)가 영향을 받아서 특성이 변화되는 것을 방지하기 위하여 접속되어 있다. 인덕터(315)와 가변 용량 다이오드(308, 312)의 조합에 의한 공진 회로에 의해, 가변 리액턴스를 실현하고 있다.
다음에, 도 26과 도 27에, 도 24에서 나타낸 가변 리액턴스부(301)의 등가 회로를 나타낸다. 이 중, 도 26에 나타낸 것은 고주파인 교류 신호에서의 등가 회로이며, 도 27에 나타낸 것은 저주파인 제어 신호에서의 등가 회로를 나타내고 있다.
먼저, 도 26에 나타내는 교류 신호에 대한 등가 회로에서는, 도 24에 나타내는 가변 리액턴스부(301)가 가지는 각 커패시터(306, 310, 314)을 단락으로 간주할 수 있다. 또한, 가변 용량 다이오드(308, 312)는, 용량(10)이 단락으로 간주될 수 있으므로 직렬로 접속된 구성과 등가가 되고, 따라서, 교류 신호의 전압은 각 가변 용량 다이오드(308, 312)에 각각 등분되어 인가된다.
따라서, 공진 상태가 되어 교류 신호의 전압이 커져도, 각 가변 용량 다이오드(308, 312)에 각각 인가되는 전압은 절반이 되어, 가변 용량 다이오드가 1개의 구성에 비해 공진의 억제가 쉽게 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 26의 등가 회로에 있어서, 인덕터(340)는 도 24의 인덕터(315)에 등가이며, 가변 용량 다이오드(341)는 도 24의 가변 용량 다이오드(308)에 등가, 가변 용량 다이오드(342)는 도 24의 가변 용량 다이오드(312)에 등가이다. 교류 신호 단자(900, 901)는 교류 신호 단자(302, 304)에 각각 등가이다.
인덕터(340)에 전압 VAC가 인가되면, 상기 인덕터(340)에 병렬로 접속된 2개의 가변 용량 다이오드(341, 342)에도 전압 VAC가 인가된다. 2개의 가변 용량 다이오드(341, 342)는 직렬로 접속되고 배치되어 있으므로, 각 가변 용량 다이오드에 인가되는 전압은 각각 VAC/2가 된다. 다만, 가변 용량 다이오드(341, 342)는, 함께 전기적으로 동일한 특성을 가지는 것으로 가정한다.
그러므로, 본 제1 실시예에서는, 가변 용량 다이오드를 2개 사용하고 있지만, 상기 가변 용량 다이오드는 2개 이상 사용할 수도 있다. 가변 용량 타이오드를 N개 사용하면, 각각 가변 용량 타이오드에 인가되는 교류 신호의 전압 VAC는 VAC/N가 되고, 가변 용량 타이오드를 2개 사용하는 경우에 비해, 보다 공진의 억제가 쉽게 발생하지 않도록 할 수 있다.
다음에, 도 27에 나타내는 등가 회로는, 도 24에 나타내는 가변 리액턴스부(301)의 저주파의 제어 신호에 대한 등가 회로이다. 상기 저주파의 제어 신호로부터 보았을 경우, 가변 리액턴스부(301)에 구비되는 각 커패시터(306, 310, 314)을 전기적인 개방 상태로 간주할 수 있으므로, 가변 용량 다이오드(308, 312)는 버퍼 앰프(305)로부터 보았을 때 병렬로 접속되어 있는 것과 등가이다.
그러므로, 도 27에 나타내는 바와 같이, 버퍼 앰프(343)는 도 24에서의 버퍼 앰프(305)와 등가이며, 가변 용량 다이오드(345, 346)는 각각 가변 용량 다이오드(308, 312)와 등가이며, 저항(347, 348, 349, 350)은 각각 저항(7, 9, 11, 13)과 등가이며, 제어 신호 입력(902)는 제어 신호 입력(303)과 등가가 된다. 버퍼 앰프(343)로부터 출력되는 제어 신호의 전압 VCON(344)은, 가변 용량 다이오드(345, 346)에 각각 인가되므로, 따라서 양쪽 가변 용량 다이오드(345, 346)의 전압은 함께 VCON이 된다.
여기서, 가변 리액턴스부가, 예를 들면 도 28에 나타낸 바와 같이 구성되어 있는 경우에는, 본 발명의 제1 실시예에서의 가변 리액턴스부(301)과 비교하여, 교류 신호뿐만 아니라 제어 신호도 등분으로 분할되어 인가된다. 그러므로, 가변 용량 다이오드를 2개 사용하면, 각각의 가변 용량 다이오드에 인가되는 제어 신호는 1/2이 되므로, 용량의 가변 범위가 가변 리액턴스부(301)의 구성할 때와 비교하여 반감된다.
즉, 교류 신호 단자(903, 905)에 인가된 고주파 신호는 용량(355, 360)을 단락시켜서 흐르고, 인덕터(315)에는 예를 들면 VAC의 전압이 인가된다. 가변 용량 다이오드(358, 359)는 직렬로 접속되어 있을 뿐이므로, 인덕터(315)에 인가되어 있는 전압 VAC가 등분으로 분할되고, 각각에 전압 VAC/2가 인가된다.
또한, 제어 신호 입력(905)으로부터 입력된 가변 용량 다이오드(358, 359)의 용량을 가변 제어하기 위한 제어 신호 VCON은, 버퍼 앰프(361)를 통하고 저항(356, 357)을 통하여 가변 용량 다이오드(358, 359)에 인가된다. 가변 용량 다이오드(358, 359)에 인가되는 제어 신호는, 각각 VCON/2이 된다.
한편, 본 제1 실시예에 의한 가변 리액턴스부(301)에서는, 인가 전압이 내전압보다 커짐에 따라 공진의 억제가 생기는 것을 방지하고, 또한 가변 용량 다이오드의 용량 가변 범위를 감소시키지 않는 회로 구성으로 되어 있다.
<가변 리액턴스부 II>
도 29에는, 본 발명의 전계 통신 트랜시버의 제2 실시예에 따른, 가변 리액턴스부의 구성을 설명하기 위한 구성도를 나타낸다.
상기 도 29에 나타내는 가변 리액턴스부(301)는, 교류 신호 단자(906, 907)와, 제어 신호 입력(908)을 구비하는 점에서, 이미 도 24에서 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 의한 가변 리액턴스부(301)와 동일한 구성이다.
그러나, 내부 구성으로서, 용량(365, 369, 372, 374)과, 저항(375, 376, 377, 378, 379, 380, 381)과, 리액턴스(366)와, 버퍼 앰프(367)와, 가변 용량 다이오드(368, 370, 371, 373)를 구비하는 점에 그 특징이 있다.
일반적으로 가변 용량 다이오드의 전류 전압 특성은 비대칭이며, 반도체의 특성으로 정해지는 소정값보다 큰 애노드 전위일 때에는 가변 용량 다이오드는 단락이 되므로, 따라서 교류 신호의 진폭이 억제된다. 이것을 방지하기 위하여 고주파의 교류 신호에 대하여 가변 용량 다이오드를 직렬 또한 역방향으로도 접속하고 있다. 이 구성에 의해, 한쪽의 가변 용량 다이오드에 내압을 초과하는 전압이 인가되어 단락이 되어도, 역방향의 가변 용량 다이오드는 단락이 되어 있지 않기 때문에, 교류 신호의 진폭이 억제 되지 않는다.
즉, 가변 용량 다이오드(368, 370)와 가변 용량 다이오드(371, 373)가 서로 직렬로 또한 역방향으로 접속됨으로써, 어느 한쪽의 가변 용량 다이오드에 내전압을 초과하는 전압이 인가되어도, 단락에 의한 교류 신호의 진폭의 억제는 생기지 않는다.
<가변 리액턴스부 III>
도 30은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다. 본 구성에서는, 인덕터(203)와 가변 용량 다이오드(523, 524)로 직렬로 접속 하여 가변 리액턴스부(301)를 형성하고 있다. 용량(526)은 제어 신호가 교류 신호 단자에 누설되는 것을 방지하기 위해 접속되어 있다. 또한, 주파수가 높은 신호가 제어 신호 측에 누설되는 것을 방지하기 위해 저항(520.522)이 접속되어 있다.
또한, 주파수가 낮은 신호에 대하여 가변 용량 다이오드(523)의 캐소드의 전위가 제로가 되고, 주파수가 높은 신호에 대하여는 가변 용량 다이오드(524)의 애노드와 회로 그라운드(518)가 단락되지 않도록, 저항(521)을 가변 용량 다이오드(523)과 커패시터(525)사이에 접속시키고 있다. 이 접속에 있어서도, 교류 신호의 전압은 각 가변 용량 다이오드(523, 524)로 각각 분할되어 인가되고, 제어 신호의 전압은 각 가변 용량 다이오드(523, 524)로 분할되지 않고 인가된다.
따라서, 교류 신호가 내전압보다 크게 된 것에 의한 공진의 억제가 발생하는 것을 방지하고, 또한 가변 용량 다이오드(523, 524)의 용량 가변 범위를 감소시키지 않는 회로 구성이 되어 있다.
<가변 리액턴스부 IV>
도 31은, 본 발명의 제4 실시예에 따른, 가변 리액턴스부를 설명하기 위한 구성도이다. 본 제4 실시예의 구성은, 앞서 설명한 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예를 조합한 구성이 되어 있다.
즉, 인덕터(203)와 가변 용량 다이오드(505 ~ 508)로 직렬로 접속하여 가변 리액턴스를 형성하고, 이 가변 용량 다이오드(505 ~ 508)를 고주파의 교류 신호에 대하여 도 31에 나타낸 바와 같이 직렬 또한 역방향으로도 접속되어 있다. 이 구성에 의해 한쪽이 단락이 되어도, 역방향의 가변 용량 다이오드는 단락이 되어 있지 않으므로, 교류 신호의 진폭이 억제되지 않는다.
이상 설명한 본 발명의 실시예의 구성은, 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체에 유도하고, 이 유도한 전계를 사용하여 정보의 송신을 행하는 한편, 전계 전달 매체에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 수신함으로써 정보의 수신을 행하는 전계 통신 트랜시버로서, 전계 전달 매체에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 리액턴스값을 변화시키고, 송신에 관련된 발신기의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량과 전계 전달 매체와 대지 그라운드 사이의 부유 용량의 공진 상태를 제어하기 위한 가변 리액턴스 수단과, 공진 상태를 얻기 위해 가변 리액턴스 수단에 있어서 병렬 공진 회로를 형성하는 인덕터와, 인덕터와 병렬로 접속되어 병렬 공진 회로에 있어서의 공진 상태를 제어하기 위해 직렬로 복수개로 접속된 용량 가변의 가변 용량 수단을 구비한다.
또한, 가변 용량 수단은, 애노드와 캐소드의 2극을 가지는 2개의 가변 용량 다이오드로서, 한쪽의 가변 용량 다이오드의 애노드와, 다른 쪽의 가변 용량 다이 오드의 캐소드가 커패시터를 통하여 직렬로 접속되고, 정보의 송신에 관련된 고주파 신호에 대하여는 커패시터가 단락하여 인덕터와 가변 용량 다이오드로 구성되는 병렬 공진 회로로서 동작하고, 제어에 관련된 저주파 신호에 대하여는 가변 용량 다이오드가 커패시터에 의해 절연되어 저주파 신호의 신호원에 대해서 병렬 접속이 되어 가변 용량 다이오드의 용량이 가변 제어된다.
또한, 가변 용량 수단은, 동일한 구성을 가지는 다른 가변 용량 수단에 대해서 서로의 애노드끼리 커패시터를 통하지 않고 직렬로 접속되어 있다.
또한, 가변 용량 다이오드가 적어도 3개 이상으로 직렬로 접속되어 있다.
이상 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 가변 용량 다이오드의 내전압 특성을 개선할 수 있고, 따라서 가변 용량 다이오드의 전기 특성에 기인하는 공진의 억제를 방지할 수 있고, 충분한 강도의 전계 통신을 제공하는 것이 가능한 전계 통신 트랜시버를 제공하는 것이 가능하다.
다음에, 도 32에 전계 통신을 이용한 송전 시스템의 원리도를 나타낸다.
대지 그라운드(404)에 설치된 설치 단말기 측 트랜시버(403)로부터 생체(전계 전달 매체)(401)에 교류 신호를 인가하고, 생체(401)에 접촉하고 있는 휴대 단말기 측 트랜시버(402)에서 교류 신호를 직류의 전력으로 변환하여 휴대 단말기 측 트랜시버(402) 내의 도시하지 않은 회로에 송전한다. 도 32에서는 교류 신호를 직류 전력으로 변환하는 정류기나 송신·수신부를 합쳐서 입력 임피던스 ZL(410)로 나타내고 있다. 또한, 송수신 전극(416)과 생체(401) 사이의 용량은 충분히 크다고 보고 무시하고 있다.
효율적으로 전력을 휴대 단말기 측 트랜시버(402)에 송전하기 위해는 ZL(410)에 인가되는 전압을 크게 할 필요가 있지만, 신호원 Vs(414)로부터 직접 생체(401)에 인가한 경우에는 휴대 단말기 측 트랜시버(402)와 대지 그라운드(404) 사이에 존재하는 부유 용량 Cg(405)에 의해 ZL(410)에 인가되는 전압은 작아진다. 본 시스템에서는 설치측 트랜시버(403)에 리액턴스 Xg(408), Xb(409)를 삽입하여 부유 용량 Cg(405)나 송수신 전극(416)과 대지 그라운드(404) 사이 및 생체(401)와 대지 그라운드(404) 사이의 부유 용량 Csg(407), 및 Cb(406)와 공진시킴으로써 신호 강도를 증가시키고 있다.
<제4 실시예>
도 33에, 본 발명의 제4 실시예를 나타낸다.
상기 도 33에는, 휴대 단말기 측 트랜시버(402)와, 전계 전달 매체인 생체(401)와, 설치 단말기 측 트랜시버(403)와, 컴퓨터(427)가 나타나 있다. 설치 단말기 측 트랜시버(403)에는 변동하는 부유 용량에 대해서 공진 상태를 유지하기 위해서 가변 리액턴스부 Xg(420), 및 가변 리액턴스부 Xb(421)를 제어하기 위한 리액턴스 제어부(422)를 구비하고 있다.
또한, 항상 전력을 휴대 단말기 측 트랜시버(402)에 송전하기 위하여, 설치 단말기 측 트랜시버(403)로부터의 송신 신호에는 휴대 단말기 측 트랜시버(402)로부터의 송신 신호와 상이한 주파수를 사용하고 있다. 각 트랜시버에서 이들을 구 별하기 위해 필터 A(425)와 필터 B(426)를 설치하고 있다. 필터 A(425)에서는 주파수 f1의 신호를 통과시키고 주파수 f2의 신호를 차단시키기 위해, 주파수 f1에서 임피던스를 낮추고 주파수 f2로 임피던스를 높이는 구성을 구비하고 있다. 또한, 필터 B(426)에서는, 반대로, 주파수 f1의 신호를 차단하고 주파수 f2의 신호를 통과시키기 위해, 주파수 f2에서 임피던스를 낮추고 주파수 f1에서 임피던스를 높이는 구성을 구비하고 있다.
설치 단말기 측 트랜시버(403)로부터 생체(401)에 인가된 신호는 휴대 단말기 측 트랜시버(402) 내의 필터 A(428)를 통하여 정류·전력 축적부(430)에 입력된다. 정류·전력 축적부(430)에서는, 입력된 교류 전압을 직류로 변환하여 축적하고, 직류 전력으로서 휴대 단말기 측 트랜시버(402) 내의 도시하지 않은 각 블록으로 배전한다. 배전된 후, 단말기 제어·데이터 축적부(432)로부터 데이터를 송신부에 출력한다.
송신부(431)에서는, 입력된 데이터를 주파수 f2로 변조하여 필터 B(429)를 통하여 생체(401)에 인가한다. 이 신호를 설치 단말기 측 트랜시버(402)에서 필터 B(426)를 통과한 후에 수신부(424)에서 복조하고, 데이터를 컴퓨터(427)에 입력한다. 이상이 시스템 전체에서의 데이터의 흐름이다.
다음에 리액턴스 제어 방법에 대하여 설명한다.
도 34에서 리액턴스 제어부(422)의 블록도를 나타내고, 도 35에서는 인가 전압 진폭 |Vb|의 리액턴스 Xg, Xb 의존성을 나타낸다.
도 35에 나타낸 바와 같이, 리액턴스 Xb를 일정하게 하고 Xg를 변화시키면, 진폭 |Vb|는 하나의 리액턴스값 Xg.max(Xb)에서 피크를 나타낸다. 이 피크치 Vb.max(Xb)는 리액턴스 Xb에 의존하고, 하나의 리액턴스값에서 최대가 된다.
리액턴스 제어부(422)에서는, 이 최대값을 찾아내는 작업을 행한다. Xb를 파라미터로서 Xg를 변화시키고, 이 때의 전압 진폭 Vb를 진폭 모니터로 검출하고, 연산·제어·기억부에 기억시킨다. 이 때 진폭을 모니터하기 위한 신호선에서 특성이 변화하는것을 방지하고, 주파수 f1의 신호만을 검출하기 위하여, 리액턴스 제어부(422)의 입력단에 입력 임피던스가 높은 고입력 임피던스 대역 통과 필터(436, band pass filter)를 사용한다. 다음에, 진폭 모니터부(437)를 경유한 후에, 연산·제어·기억부(435)에서 Vb의 최대값을 찾아내고, 그 때의 리액턴스값으로 Xb, Xg를 설정한다.
그리고, 도 45에 도시하는 바와 같이, 휴대 단말기 측 트랜시버(402)에 수신부(433)를 설치하고, 설치 단말기 측 트랜시버(403)에, 교류 신호원(423) 대신, 데이터의 변조를 행하는 송신부(434)를 사용하면, 양쪽 트랜시버(402, 403) 사이에서의 전이중 양방향 통신이 가능한 전계 통신 시스템(411)을 구성할 수 있다. 또한, 휴대 단말기 측 트랜시버(402)의 송신부(431)의 출력에 도시하지 않은 가변 리액턴스를 삽입하고, 부유 용량과 공진시킴으로써 휴대 단말기 측 트랜시버(402)로부터 생체(401)에 인가하는 신호를 크게 할 수도 있다.
다음에, 도 36에 본 발명의 제4 실시예의 하나의 변형예를 나타낸다.
도 33에서는 가변 리액턴스부 Xb(421)를 송수신 전극(418)과 대지 그라운드 사이에 삽입하였지만, 본 변형예에서는 교류 신호원(423)과 대지 그라운드 사이에 삽입하고 있다. 이와 같은 구성에 의해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상의 구성에 의해, 생체(401)에 인가되는 전압을 크게 할 수 있고, 결과로서 생체(401)가 휴대하고 있는 휴대 단말기 측 트랜시버(402)에 전력을 송전할 수 있다. 이와 같은 구성의 휴대 단말기 측 트랜시버(402) 및 설치 단말기 측 트랜시버(403)의 조합에 의한 전계 통신 시스템을 이용하면, 편리성이 높은 통신 시스템을 실현할 수 있다.
<제5 실시예>
도 37에, 본 발명의 제5 실시예에 따른 리액턴스 제어부(422)의 구성을 나타낸다.
제5 실시예의 구성에서는, 리액턴스 제어부(422)가 교대로 가변 리액턴스부 Xb(421)와 가변 리액턴스 제어부 Xg(420)의 각각의 리액턴스값을 변화시켜서 조정하는 방법을 취하고 있다.
처음에 가변 리액턴스부 Xb(421)의 리액턴스값을 일정하게 하고, 도 35에 나타낸 |Vb|가 최대가 되도록 가변 리액턴스부 Xg(420)의 리액턴스값을 조정한다. 이 조정 시에는, 스위치(441)의 접점 a는 접점 c에 접속하고 있고, 입력 신호는 진폭 모니터부(437)를 경유하여 제어 신호 발생부 A(442)에 입력되어 있다. 제어 신호 발생부 A(442)에서 발생된 제어 신호는, 가변 리액턴스부 Xg(420)에 입력되고, 리액턴스값의 조정이 실행된다.
또한, 가변 리액턴스부 Xg(420)의 리액턴스값의 조정 후, 스위치(441)를 전환하여 접점 a와 접점 b를 접속하고, 가변 리액턴스 제어부 Xg(420)의 리액턴스값 을 고정하고, 도 35에 나타내는 |Vb|가 최대치가 되도록 가변 리액턴스부 Xb(421)의 리액턴스값을 조정한다. 이것을 반복함으로써 최적 리액턴스값으로 조정해 나간다. 이러한 구성의 리액턴스 제어부(422)에 의해, 이미 설명한 제4 실시예와 마찬가지로의 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 제어 신호 발생부 A(442)와 제어 신호 발생부 B(443)는, 함께 조정용 신호 발생부(440)로부터의 조정용 신호가 입력되지 않으면, 리액턴스값을 유지하기 위한 제어 신호를 각각 가변 리액턴스 제어부 Xg(420)와 가변 리액턴스부 Xb(421)에 대해서 송출한다.
<제6 실시예>
도 38에, 본 발명의 제6 실시예를 설명하기 위한 구성도를 나타낸다.
이 제6 실시예에서는, 리액턴스도부(422)를 필요로 하지 않고 자기의 리액턴스값의 조정이 가능한 자기 조정 가변 리액턴스부(445)를 사용하고 있다. 도 39에 자기 조정 가변 리액턴스부(445)의 구체적인 구성을 나타낸다. 용량(446)과 용량(450)은 직류 성분을 차단하기 위한 것이며, 교류 신호에 대하여는 단락으로 간주할 수 있는 것으로 가정한다.
도 39에 나타낸 구성에 의한 동작을 설명하기 위한 도면을 도 40a ~ 40d에 나타낸다. 도 40a에는, 가변 용량 다이오드(448)에 진폭 |VAC| 교류 전압이 인가될 때 생기는 전류의 직류 성분 ID의 관계를 나타낸 것이다. 역바이어스 전압 VDC가 다이오드의 양단에 생기면, 다이오드가 단락으로 되어 있는 기간이 짧아지므로, 동일한 VAC에 대해서 ID는 작아진다.
도 40b에는 ID가 저항을 흐르는 것에 의하여 생기는 전위차(VDC와 등가)의 그래프, 도 40c에는 가변 용량 다이오드의 용량 Cv의 전압 VDC 의존성을 나타낸다. 또한, 도 40d은 Vb의 진폭 |Vb|의 Cv 의존성이다. 그래프 중의 점은 가변 리액턴스에 교류 신호를 입력하기 시작한 후의 각 전류 전압의 변화를 나타내고 있다. 용량 Cv의 초기치는 VDC = 0일 때의 값 C1으로 설정하고 있다. 또한, |VAC|는 |V|에 비례한다.
교류 신호가 입력되면 다이오드에서 정류되고 직류 전류 ID를 발생시킨다(도 40a의 점 「l」). 이것이 저항을 흐르는 것에 의해 직류 전압 VDC를 발생시키고, 이것과 동일한 전위차가 가변 용량 다이오드에도 인가된다. 이로써 용량 Cv는 감소하고(도 40c의 점「1」), 공진을 일으키는 용량치에 근접하여 |Vb|는 커진다.
|VAC|는 |Vb|에 비례하기 때문에, |VAC|은 커지지만, VDC도 크게 되어 있으므로 |VAC|와 ID의 관계는 도 40a의 점 「2」로 이동한다. 이 후도 마찬가지고 Cv가 감소하고 |VAC|은 커지지만, VDC도 커지므로 ID의 변화량은 서서히 작아져서 제로에 수렴한다. ID의 변화량이 제로가 되면 |VAC|는 일정하게 되고, 초기치에 비해 공진에서의 진폭에 근접한다. 도 40a ~ 도 40d에 나타낸 바와 같이, 점 「1」로부터 점 「4」로 이동하도록 제어가 행해진다.
자기 조정 가변 리액턴스부(445)를 사용하면 리액턴스 제어부에서 제어하는 가변 리액턴스를 1개로 할 수 있고 조정이 복잡한 것이 완화된다.
도 41에, 제6 실시예에 적용되는 리액턴스 제어부(422)의 블록도를 나타낸다. 리액턴스 제어부(422)에서 제어할 필요가 있는 리액턴스는 가변 리액턴스부(452)의 1개뿐이므로, 제어 신호 발생부(451)도 1개가 된다.
그리고, 제6 실시예에서는 교류 신호원(423)의 다음 단에 자기 조정 가변 리액턴스부(445)를 설치하고 있지만, 자기 조정 가변 리액턴스부(445)와 가변 리액턴스부(452)를 바꾸어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템에, 설치 단말기 측 트랜시버로부터 휴대 단말기 측 트랜시버에 큰 전압을 인가할 수 있고, 따라서 휴대 단말기 측 트랜시버에 전력을 송전할 수 있다.
본 발명에 따른 송신기, 전계 통신 트랜시버 및 전계 통신 시스템은, 컴퓨터와 일체로 구성되며, 예를 들면 인체에 장착 가능한 착용식 컴퓨터 시스템에서 이용할 수 있다.

Claims (35)

  1. 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체(20)에 유도하고, 이 유도된 전계를 통하여 상기 송신해야 할 정보를 송신하기 위한 송신기(150, 151, 152)에 있어서,
    상기 송신해야 할 정보를 소정의 주파수를 가지는 교류 신호에 의해 변조한 변조 신호를 송신하기 위한 송신 수단(3, 16)과,
    상기 변조 신호에 기초하는 전계를 상기 전계 전달 매체(20)에 유도시키기 위한 송신 전극(8)과,
    상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29, ground)와 대지 그라운드(14, earth ground) 사이에 생기는 부유 용량과, 상기 전계 전달 매체(20)와 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 생기는 부유 용량과, 상기 전계 전달 매체(20)와 상기 대지 그라운드(14)사이에 생기는 부유 용량의 각각과 공진하기 위하여 상기 송신 수단(3, 16)의 출력과 상기 송신 전극(8) 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단(2, l9)과,
    각각의 상기 부유 용량과 공진하기 위하여, 상기 송신 수단(3, 16)의 출력과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이나, 또는 상기 송신 전극(8)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이 중 어느 하나에 설치된 제2 리액턴스 수단(1, 21)
    을 구비한 것을 특징으로 하는 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21) 중 어느 하나는 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단이고,
    상기 송신 수단(3, 16)에 의해 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 송신 전압이 최대가 되도록 상기 가변 리액턴스 수단의 상기 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단(22)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21)의 양쪽은 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단이고,
    상기 송신 수단(3, 16)에 의해 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 상기 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단(22)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 송신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)은,
    상기 리액턴스값의 조정에 사용하는 조정용 신호를 발생시키기 위한 조정용 신호 발생 수단(24)과,
    상기 조정용 신호 발생 수단으로부터 출력되는 상기 조정용 신호를 사용하여 상기 송신 전압의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 수단(25)과,
    상기 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제1 제어 신호 발생 수단(28)과,
    상기 진폭 검출 수단에서 검출한 진폭에 기초하여 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제2 제어 신호 발생 수단(27)과,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 제어에 있어서는 상기 진폭 검출 수단(25)과 상기 제1 제어 신호 발생 수단(28)을 접속하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 제어에 있어서는 상기 진폭 검출 수단(25)과 상기 제2 제어 신호 발생 수단(27)을 접속하기 위한 접속 수단(26)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)은, 상기 송신 전극(8)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 설치되고,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)은, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 상기 조정 후에, 상기 리액턴스값을 미소하게 변화시키고,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)에 저항기(33)가 직렬로 접속되며,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 저항기(33)와 상기 송신 수단(3, 16)의 접속과, 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 송신 수단(3, 16)과 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 접속과, 상기 저항기(33)와 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(29)의 접속을 행하기 위한 접속 수단(32)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)은, 상기 송신 수단(3, 16)의 출력과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 설치되고,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)은, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 상기 조정 후에, 상기 리액턴스값을 미소하게 변화시키고,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 절단하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 접속하기 위한 접속 수단(18)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 또는 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21) 중 어느 하나에는 자기 조정 가변 리액턴스 수단(52)이 구비되고,
    상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단은,
    인덕터(54)와, 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드(56)를 구비하고, 상기 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와,
    상기 공진 회로에 입력된 송신 신호를 상기 가변 용량 다이오드로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따른 전위차를 상기 가변 용량 다이오드의 애노드와 캐소드 사이에 인가하기 위한 저항기(57)
    를 포함하며,
    상기 리액턴스 제어 수단(51)에 의해, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단(52) 이외의 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 또는 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21) 중 어느 하나의 리액턴스값을 제어하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  8. 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체(20)에 유도하고, 이 유도된 전계를 통하여 상기 송신해야 할 정보를 송신하고, 상기 전계 전달 매체(20)에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 통하여 상기 수신해야 할 정보의 수신을 행하기 위한 전계 통신 트랜시버(15)에 있어서,
    상기 송신 정보를 소정의 주파수를 가지는 교류 신호에 의해 변조한 변조 신호를 송신하기 위한 송신 수단(3, 16)과,
    상기 변조 신호에 기초하는 전계를 상기 전계 전달 매체(20)에 유도하고, 및 상기 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 수신하기 위한 송수신 전극(8)과,
    상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)와 대지 그라운드(14) 사이에 생기는 부유 용량과, 상기 전계 전달 매체(20)와 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 생기는 부유 용량과, 상기 전계 전달 매체(20)와 상기 대지 그라운드(14) 사이에 생기는 부유 용량의 각각과 공진하기 위하여 상기 송신 수단(3, 16)의 출력과 상기 송수신 전극(8) 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단(2, 19)과,
    각각의 상기 부유 용량과 공진하기 위하여, 상기 송신 수단의 출력과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이나, 또는 상기 송수신 전극(8)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이 중 어느 하나에 설치된 제2 리액턴스 수단(1, 21)과,
    상기 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 검출하여 전기 신호로 변환하고 복조하여 수신하기 위한 수신 수단(23)과,
    상기 수신 시에 수신 신호가 상기 송신 수단(3, 16)에 누설되는 것을 방지하 기 위하여 상기 송신 수단(3, 16)의 출력으로부터 상기 송수신 전극(8)까지의 신호 경로를 절단하는 한편, 상기 송신 시에는 송신 신호를 상기 송수신 전극(8)에 출력하기 위하여 상기 송신 수단(3, 16)의 출력으로부터 상기 송수신 전극(8)까지의 신호 경로를 접속하기 위한 제1 접속 수단(31)과,
    상기 수신 시에 수신 신호가 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)에 누설되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 절단하는 한편, 상기 송신 시에는 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21)이 공진하기 위하여 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 접속하기 위한 제2 접속 수단(18)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21) 중 어느 하나는 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단이고,
    상기 송신 수단(3, 16)에 의해 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 가변 리액턴스 수단(1, 2, 19, 21)의 상기 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단(22)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 제2 리액턴스 수단(1, 2l)의 양쪽은 자신의 리액턴스값을 변경할 수 있는 가변 리액턴스 수단이고,
    상기 송신 수단(3, 16)에 의해 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 제2 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 상기 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단(22)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)은,
    상기 리액턴스값의 조정에 사용하는 조정용 신호를 발생시키기 위한 조정용 신호 발생 수단(24)과,
    상기 조정용 신호 발생 수단(24)으로부터 출력되는 상기 조정용 신호를 사용하여 상기 송신 전압의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 수단(25)과,
    상기 진폭 검출 수단(25)에서 검출한 진폭에 기초하여 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제1 제어 신호 발생 수단(28)과,
    상기 진폭 검출 수단에 의해 검출한 진폭에 기초하여 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값을 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 제2 제어 신호 발생 수단(27)과,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 제어에 있어서 상기 진 폭 검출 수단(25)과 상기 제1 제어 신호 발생 수단(28)을 접속하고,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 제어에 있어서 상기 진폭 검출 수단(25)과 상기 제2 제어 신호 발생 수단(27)을 접속하기 위한 접속 수단(26)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)은, 상기 송신 전극(8)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 설치되고,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)은, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 상기 조정 후에, 상기 리액턴스값을 미소하게 변화시키고,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 19)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 19)과 상기 송신 수단(3, 16)에 저항기(33)가 직렬로 접속되며,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 19)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 저항기(33)와 상기 송신 수단(3, 16)의 접속과, 제1 가변 리액턴스 수단(2, 21)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 송신 수단(3, 16)과 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 의 접속과, 상기 저항기(33)와 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)의 접속을 행하기 위한 접속 수단(32)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)은, 상기 송신 수단(3, 16)의 출력과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 설치되고,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)은, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 상기 조정 후에, 상기 리액턴스값을 미소하게 변화시키고,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 절단하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 조정 시에 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 접속하기 위한 접속 수단(18)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 또는 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21) 중 어느 하나에는 자기 조정 가변 리액턴스 수단(52)이 구비되고,
    상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단은,
    인덕터(54)와, 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드(56)를 구비하고, 상기 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와,
    상기 공진 회로에 입력된 송신 신호를 상기 가변 용량 다이오드(56)로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따른 전위차를 상기 가변 용량 다이오드(56)의 애노드와 캐소드 사이에 인가하기 위한 저항기(57)
    를 포함하며,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)에 의해, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단(52) 이외의 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 또는 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21) 중 어느 하나의 리액턴스값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)은, 상기 송수신 전극(8)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 설치되고,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)에서는, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값 조정 후에, 상기 리액턴스값을 미소하게 변화시키고,
    상기 제1 접속 수단(31)은, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴스값의 조정 시에는 상기 저항기(33)와 상기 송신 수단(3, 16)을 접속하고, 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 조정 시에는 상기 송신 수단(3, 16)과 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)을 접속 및 상기 저항기(33)와 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 접속하는 한편, 상기 수신 시에는 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)과 상기 송신 수단(3, 16)을 절단하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)은, 상기 송신 수단(3, 16)의 출력과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29) 사이에 설치되고,
    상기 리액턴스 제어 수단(22)에서는, 상기 전계 전달 매체(20)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 각각의 리액턴스값을 제어하여 조정하고, 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값 조정 후에, 상기 리액턴스값을 미소하게 변화시키고,
    상기 제2 접속 수단(18)은, 상기 제1 가변 리액턴스 수단(2, 19)의 리액턴스값의 조정 시에, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 절단하는 한편, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)의 리액턴 스값의 조정 시에, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(1, 21)과 상기 송신 수단(3, 16)의 그라운드(6, 29)를 접속하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  17. 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 수단(23)에 대한 입력은 상기 제1 접속 수단(31)에 접속되어 있고,
    상기 제1 접속 수단(31)은, 상기 송신 시에 상기 송수신 전극(8)과 상기 수신 수단(23)에 대한 입력의 신호 경로를 절단하는 한편, 상기 수신 시에 상기 송수신 전극(8)과 상기 수신 수단(23)에 대한 입력의 신호 경로를 접속하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  18. 전계 전달 매체(215)에 유도된 전계를 통하여 정보의 통신을 행하는 전계 통신 트랜시버(200)에 있어서,
    상기 통신을 위한 송신 신호와 공진하기 위한 인덕터(203)와 인가된 전압에 따라서 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드(204)를 구비한 공진 회로와,
    상기 공진 회로에 입력된 상기 송신 신호를 상기 가변 용량 다이오드(204)로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차가 발생하고, 상기 전위차를 상기 가변 용량 다이오드(204)의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기(205)
    를 가지는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 공진 회로는,
    상기 전계 통신 트랜시버(200)의 그라운드(218)와 대지 그라운드(220) 사이의 부유 용량 및 상기 전계 전달 매체(215)와 상기 대지 그라운드(220) 사이의 부유 용량 사이에서 공진하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 공진 회로는,
    상기 인덕터(203)와, 상기 가변 용량 다이오드(204)와, 상기 저항기(205)가 병렬로 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 공진 회로는,
    상기 가변 용량 다이오드(204)와, 상기 저항기(205)가 병렬로 접속된 회로에 상기 인덕터(203)가 직렬로 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  22. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 인덕터(203)는,
    단자의 한쪽 또는 양쪽으로 직류 전류가 입력되는 것을 저지하기 위한 컨덴서(202, 206)를 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  23. 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체(320)에 유도하고, 이 유도된 전계를 사용하여 정보의 송신을 행하는 한편, 상기 전계 전달 매체(320)에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 수신함에 따라서 정보의 수신을 행하는 전계 통신 트랜시버(335)로서,
    상기 전계 전달 매체(320)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 리액턴스값을 변화시키고, 상기 송신에 관련되는 발신기(326)의 그라운드와 대지 그라운드 사이의 부유 용량과, 상기 전계 전달 매체(320)와 상기 대지 그라운드 사이의 부유 용량의 공진 상태를 제어하기 위한 가변 리액턴스 수단(301)과,
    상기 공진 상태를 얻기 위해 상기 가변 리액턴스 수단(301)에 있어서 병렬 공진 회로를 형성하는 인덕터(315)와,
    상기 인덕터(315)와 병렬로 접속되어 상기 병렬 공진 회로에 있어서의 상기 공진 상태를 제어하기 위하여 직렬로 복수가 접속된 용량 가변의 가변 용량 수단(308, 312, 358, 359, 368, 370, 371, 373, 505, 506, 507, 508, 523, 524, 671)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 가변 용량 수단은,
    애노드와 캐소드의 2개의 전극을 가지는 2개의 가변 용량 다이오드(308, 312; 368, 370; 371, 373; 523, 524; 505, 506; 507, 508)로서, 한쪽의 상기 가변 용량 다이오드(308, 312; 368, 370; 371, 373; 523, 524; 505, 506; 507, 508)의 상기 애노드와, 다른 쪽의 상기 가변 용량 다이오드(308, 312; 368, 370; 371, 373; 523, 524; 505, 506; 507, 508)의 상기 캐소드가 커패시터(310; 369; 372; 509; 510; 525)를 통하여 직렬로 접속되고,
    상기 정보의 송신에 관련된 고주파 신호에 대하여는 상기 커패시터(310; 369; 372; 509; 510; 525)가 단락하여 상기 인덕터(315)와 상기 가변 용량 다이오드(308, 312; 368, 370; 371, 373; 523, 524; 505, 506; 507, 508)로 구성되는 상기 병렬 공진 회로로서 동작하고,
    상기 제어에 관련된 저주파 신호에 대하여는 상기 가변 용량 다이오드(308, 312; 368, 370; 371, 373; 523, 524; 505, 506; 507, 508)가 상기 커패시터(310; 369; 372; 509; 510; 525)에 의해 절연되어 상기 저주파 신호의 신호원에 대해서 병렬 접속이 되고 상기 가변 용량 다이오드(308, 312; 368, 370; 371, 373; 523, 524; 505, 506; 507, 508)의 용량이 가변 제어되는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 가변 용량 수단은,
    동일한 구성을 가지는 가변 용량 수단(370, 371; 506, 507)에 대해서 서로의 애노드끼리 상기 커패시터(310; 369; 372; 509; 510; 525)를 통하지 않고 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 가변 용량 다이오드(308, 312, 358, 359, 368, 370, 371, 373, 505, 506, 507, 508, 523, 524, 671)가 적어도 3개 이상 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  27. 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 전계 전달 매체(401)에 유도하고, 상기 전계를 사용하여 정보의 송신을 행하는 한편, 상기 전계 전달 매체(401)에 유도된 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 통하여 정보의 수신을 행하는 전계 통신 트랜시버(403)에 있어서,
    제1 주파수를 가지는 교류 신호를 출력하기 위한 교류 신호 출력 수단(414)과,
    상기 송신해야 할 정보에 기초하는 전계를 유도하여 상기 정보를 송신하고, 상기 수신해야 할 정보에 기초하는 전계를 검출하여 상기 정보를 수신하기 위한 송수신 전극(418)과,
    상기 송수신 전극(418)과 대지 그라운드(404) 사이의 부유 용량과, 및 상기 송수신 전극(418)과 근접한 상기 전계 전달 매체(401)가 대지 그라운드(404) 사이에 가지는 임피던스와 공진하기 위하여, 상기 교류 신호 출력 수단(414)의 출력과 상기 송수신 전극(418) 사이에 설치된 제1 리액턴스 수단(408, 420)과,
    상기 송수신 전극(418)과 대지 그라운드(404) 사이의 부유 용량과, 및 송수신 전극418)과 근접한 상기 전계 전달 매체(401)가 대지 그라운드(404) 사이에 가지는 임피던스와 공진하기 위하여, 상기 교류 신호 출력 수단(4l)4)의 출력과 대지 그라운드(404) 사이 또는 상기 송수신 전극(418)과 대지 그라운드(404) 사이에 설치된 제2 리액턴스 수단(409, 421)과,
    상기 제1 주파수와는 상이한 제2 주파수를 가지는 교류 신호의 전계를 검출하여 전기 신호로 변환하여 복조하기 위한 수신 수단(424)과,
    상기 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 상기 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제1 필터 수단(425)과,
    상기 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 상기 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제2 필터 수단(426)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(408, 420)과 상기 제2 리액턴스 수단(409, 421) 중 어느 하나가 리액턴스값이 가변인 가변 리액턴스 수단이고,
    상기 전계 전달 매체(401)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 가변 리액턴스 수단의 리액턴스값을 제어하는 리액턴스 제어 수단(422)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(408, 420)과 상기 제2 리액턴스 수단(409, 421)의 양쪽의 리액턴스값을 모두 가변으로 하여, 각각 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420)과 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)으로 하고,
    상기 전계 전달 매체(401)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)의 각각의 리액턴스값을 제어하기 위한 리액턴스 제어 수단(422)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어 수단(422)은,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)의 각각의 리액턴스값마다 상기 전계 전달 매체(401)에 인가되는 송신 전압의 진폭을 기억하고, 상기 진폭의 최대값을 추출한 후에 상기 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)의 각각의 리액턴스값을 설정하기 위한 연산 제어 기억부(435)와,
    송신 전압의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단(437)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  31. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 리액턴스 제어 수단(422)은,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420) 및 상기 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)의 각각의 리액턴스값을 조정하기 위한 조정용 신호 발생 수단(440)과,
    상기 조정용 신호 발생 수단(440)으로부터 출력되는 조정용 신호를 사용하여 송신 전압의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 수단(437)과,
    상기 진폭 검출 수단(437)에서 검출한 진폭에 기초하여 상기 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420)의 리액턴스값을 제어하는 신호를 출력하기 위한 제1 제어 신호 발생 수단(442)과,
    상기 진폭 검출 수단(437)에서 검출한 진폭에 기초하여 상기 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)의 리액턴스값을 제어하는 신호를 출력하기 위한 제2 제어 신호 발생 수단(443)과,
    상기 제1 가변 리액턴스 수단(408, 420)의 리액턴스값을 제어하고 있는 때에는 적어도 상기 진폭 검출 수단(437)과 상기 제1 제어 신호 발생 수단(442)을 접속하고, 상기 제2 가변 리액턴스 수단(409, 421)의 리액턴스값을 제어하고 있는 때에는 적어도 상기 진폭 검출 수단(437)과 상기 제2 제어 신호 발생 수단(443)을 접속하기 위한 제3 접속 수단(441)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(408, 420) 또는 상기 제2 리액턴스 수단(409, 421)중 어느 하나에는 자기 조정 가변 리액턴스 수단(445)이 구비되고,
    상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단은,
    인덕터(447)와, 인가된 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드(448)를 구비하여 상기 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와,
    상기 공진 회로에 입력된 송신 신호를 상기 가변 용량 다이오드(448)에서 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차를 발생시키고, 상기 전위차를 상기 가변 용량 다이오드(418)의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기(449)
    를 포함하며,
    상기 리액턴스 제어 수단(422)이 상기 전계 전달 매체(401)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단(445)이 아닌 쪽의 가변 리액턴스 수단(452)의 리액턴스값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 제1 리액턴스 수단(408, 420) 또는 상기 제2 리액턴스 수단(409, 421)의 양쪽에 자기 조정 가변 리액턴스 수단(445)을 구비하고,
    상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단은,
    인덕터(447)와 인가한 전압에 따라 정전 용량이 변화하는 가변 용량 다이오드(448)를 구비하여 상기 부유 용량과 공진하기 위한 공진 회로와,
    상기 공진 회로에 입력된 송신 신호를 상기 가변 용량 다이오드(448)로 정류하여 얻어진 직류 전류에 따라 전위차를 발생시키고, 상기 전위차를 상기 가변 용량 다이오드(448)의 애노드와 캐소드 사이에 인가하는 저항기(449)
    를 포함하며,
    상기 리액턴스 제어 수단(422)이 상기 전계 전달 매체(401)에 인가되는 상기 송신 전압이 최대가 되도록 상기 자기 조정 가변 리액턴스 수단(445)이 아닌 쪽의 가변 리액턴스 수단(452)의 리액턴스값을 특징으로 하는 전계 통신 트랜시버.
  34. 제27항에 기재된 전계 통신 트랜시버(403)에 제2 전계 통신 트랜시버(402)가 조합되어 이루어지는 전계 통신 시스템(400)으로서,
    상기 제2 전계 통신 트랜시버(402)는,
    송신해야 할 정보에 기초하는 전계의 유도 및 수신해야 할 정보에 기초하는 전계의 수신을 행하기 위한 송수신 전극(416)과,
    상기 전계 통신 트랜시버(403)로부터 송신되는 상기 제1 주파수의 교류 신호를 정류하여 직류의 전력을 생성하여 축적 및 출력하기 위한 정류 전력 축적 수단(430)과,
    상기 제1 주파수와 상이한 상기 제2 주파수의 교류 신호로 송신해야 할 정보를 변조하여 변조 신호를 생성하고 송신하기 위한 송신 수단(431)과,
    송신해야 할 정보의 축적과, 상기 송신 수단으로 상기 송신해야 할 정보의 출력과, 상기 전계 통신 트랜시버의 제어를 행하기 위한 제어 정보 축적 수단(432)과,
    상기 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 상기 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제1 필터 수단(428)과,
    상기 제2 주파수를 가지는 교류 신호를 통과시키고 상기 제1 주파수를 가지는 교류 신호를 차단하기 위한 제2 필터 수단(429)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 전계 통신 트랜시버(403)의 교류 신호 출력 수단(423)은, 상기 제1 주파수의 교류 신호로 상기 송신해야 할 정보를 변조하여 변조 신호를 생성하여 송신하기 위한 송신 수단(434)에 의해 구성되며,
    상기 제2 전계 통신 트랜시버(402)는, 상기 수신해야 할 정보에 기초하여, 상기 제2 주파수를 가지는 교류의 전계를 검출하여 전기 신호로 변환하고 복조하는 수신 수단(433)
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 통신 시스템.
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