KR102558913B1 - System for contactless communication based on capacitive coupling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비접촉 통신 시스템에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템은 제1 송수신기와, 제1 송수신기에 연결되는 커패시티브 커플링부 및 커패시티브 커플링부와 연결되는 제2 송수신기를 포함하고, 여기서 커패시티브 커플링부는 제1 송수신기의 송신 선로에 연결된 제1 송신 평판과 제2 송수신기의 수신 선로에 연결된 제1 수신 평판에 기초하는 제1 커플러 및 제2 송수신기의 송신 선로에 연결된 제2 송신 평판과 제1 송수신기의 수신 선로에 연결된 제2 수신 평판에 기초하는 제2 커플러를 더 포함한다.The present invention relates to a non-contact communication system, according to an embodiment, the non-contact communication system includes a first transceiver, a capacitive coupling unit connected to the first transceiver, and a second transceiver connected to the capacitive coupling unit, wherein the capacitive coupling unit transmits a first coupler and a second transceiver based on a first transmission plate connected to a transmission line of the first transceiver and a first reception plate connected to a reception line of the second transceiver. A second coupler based on the second transmission plate connected to the line and the second reception plate connected to the reception line of the first transceiver is further included.
Description
본 발명은 비접촉 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커패시티브 커플링에 기반하는 비접촉 커넥터의 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to a contactless communication system, and more particularly, to a technical idea of a contactless connector based on capacitive coupling.
호스트 프로세서의 개입 없이 통신 서브 시스템간에 비접촉 방식으로 데이터를 고속 전송하는 기존 기술은 극고주파(EHF)를 무접촉 링크를 이용하여 데이터를 무선으로 전송하는 방법으로 광대역 전송과 송수신 장치의 소형화가 가능하다는 점에서 장점이 있다. The existing technology for high-speed, non-contact transmission of data between communication subsystems without the intervention of a host processor is a method of wirelessly transmitting data using an EHF contactless link, and has advantages in that broadband transmission and miniaturization of the transceiver are possible.
그러나, 기존 기술은 상대적으로 낮은 주파수 대역과 다르게 물질의 투과 성능이 부족하고 높은 경로 손실이 존재하여, 비접촉 링크상에 물체가 존재하게 되면 통신 성능이 쉽게 악화될 수 있으며, 극고주파를 사용하는 과정에서 전자기 간섭 및 인체 조직을 열화시킬 수 있다는 문제가 있다.However, unlike the relatively low frequency band, the existing technology lacks the penetration performance of materials and has high path loss, so that communication performance can easily deteriorate when an object exists on a non-contact link, and there is a problem that electromagnetic interference and human tissue can be degraded in the process of using ultra-high frequencies.
또한, 차량에서 사용하고 있는 수 MHz의 유선 통신을 대상으로 기술을 구현할 때, 기존 기술과 같이 극고주파를 이용한 비접촉 링크 방법은 필요 이상의 데이터 전송률과 통신 기능을 가지게 되어, 불필요한 기능의 탑재에 따른 불필요한 비용의 발생을 초래할 수 있다.In addition, when implementing technology for wired communication of several MHz used in vehicles, non-contact link methods using ultra-high frequencies, such as the existing technology, have data transmission rates and communication functions higher than necessary, resulting in unnecessary costs due to the installation of unnecessary functions.
이에, 현재 상용화된 차량 통신 환경과 호환이 가능하고, 외부 환경으로부터 통신 성능을 일정하게 유지할 수 있으며, 전자기 간섭이 적고, 저비용으로 구현 가능한 비접촉 커넥터 구조에 대한 연구의 필요성이 증가하고 있다.Therefore, there is an increasing need for research on a non-contact connector structure that is compatible with the currently commercialized vehicle communication environment, can maintain constant communication performance from the external environment, has little electromagnetic interference, and can be implemented at low cost.
본 발명은 간단한 구조와 저비용으로 구성 가능한 커패시터 커플러를 이용하여 비접촉 방식으로 디지털 신호를 전송할 수 있는 비접촉 통신 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a non-contact communication system capable of transmitting a digital signal in a non-contact manner using a simple structure and low-cost configurable capacitor coupler.
또한, 본 발명은 전도체 평판쌍과 터미네이션 저항을 이용하여 고역 통과 필터의 역할을 하는 커패시티브 커플러를 이용하여 안정적으로 전기 신호 전송이 가능한 비접촉 통신 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is intended to provide a non-contact communication system capable of stably transmitting electrical signals using a capacitive coupler serving as a high-pass filter using a pair of conductor flat plates and a termination resistor.
또한, 본 발명은 커패시턴스 모델링을 통해 메인 커패시턴스 성분의 크기와 누설 커패시턴스 성분의 크기가 최적화되어 전기 신호의 전송 효율을 극대화할 수 있는 비접촉 통신 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is intended to provide a non-contact communication system capable of maximizing transmission efficiency of electrical signals by optimizing the size of the main capacitance component and the size of the leakage capacitance component through capacitance modeling.
또한, 본 발명은 현재 차량에서 사용되고 있는 CAN 통신과 호환이 가능하며, 기존 접촉식 커넥터를 대체하여 차량 내부의 도선 및 부품을 최소화할 수 있는 비접촉 통신 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is compatible with CAN communication currently used in vehicles, and is intended to provide a non-contact communication system capable of minimizing the number of wires and parts inside the vehicle by replacing the existing contact connector.
또한, 본 발명은 커패시티브 커플러를 적용함으로써, 전원 공급장치로부터 발생할 수 있는 DC 성분의 단락 현상을 방지하고, 공통 모드 오프셋 전압을 보완할 수 있어 다양한 통신 규격에 맞는 회로를 구성 가능하며, 이에 따른 높은 확장성을 갖는 비접촉 통신 시스템을 제공하고자 한다.In addition, by applying a capacitive coupler, a short-circuit of a DC component that may occur from a power supply can be prevented and a common mode offset voltage can be compensated for, thereby enabling a circuit conforming to various communication standards, and thereby providing a non-contact communication system having high scalability.
또한, 본 발명은 커패시티브 커플러를 이용하여 고속직렬전송 인터페이스를 구성함으로써, 임피던스 미스매칭 또는 정전기 현상(ESD)과 같은 문제로 발생하는 신호 품질 저하와 차량 환경의 물리/화학적 충격 및 발열과 같은 문제를 복잡하고 비용이 큰 안테나 구조를 사용하지 않고 해결할 수 있는 비접촉 통신 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to configure a high-speed serial transmission interface using a capacitive coupler, thereby providing a non-contact communication system that can solve problems such as signal quality degradation caused by problems such as impedance mismatching or electrostatic phenomenon (ESD), physical/chemical shock and heat generation in the vehicle environment without using a complicated and expensive antenna structure.
본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템은 제1 송수신기와, 제1 송수신기에 연결되는 커패시티브 커플링부 및 커패시티브 커플링부와 연결되는 제2 송수신기를 포함하고, 여기서 커패시티브 커플링부는 제1 송수신기의 송신 선로에 연결된 제1 송신 평판과 제2 송수신기의 수신 선로에 연결된 제1 수신 평판에 기초하는 제1 커플러 및 제2 송수신기의 송신 선로에 연결된 제2 송신 평판과 제1 송수신기의 수신 선로에 연결된 제2 수신 평판에 기초하는 제2 커플러를 더 포함할 수 있다. A non-contact communication system according to an embodiment of the present invention includes a first transceiver, a capacitive coupling part connected to the first transceiver, and a second transceiver connected to the capacitive coupling part, wherein the capacitive coupling part includes a first coupler based on a first transmission plate connected to a transmission line of the first transceiver and a first reception plate connected to a reception line of the second transceiver, and a second transmission plate connected to a transmission line of the second transceiver It may further include a second coupler based on a second reception plate connected to the reception line of the first transceiver.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부는 제1 송신 평판 및 제2 송신 평판 중 어느 하나의 송신 평판에 전압이 인가되면 제1 수신 평판 및 제2 수신 평판 중 대응되는 어느 하나의 수신 평판의 방향으로 전기장이 형성되며, 형성된 전기장에 기초하여 비접촉 방식으로 신호를 전송할 수 있다. According to one side, when a voltage is applied to either one of the first transmission plate and the second transmission plate of the capacitive coupling unit, an electric field is formed in the direction of the corresponding one of the first reception plate and the second reception plate, and the signal can be transmitted in a non-contact manner based on the formed electric field.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부는 터미네이션 저항을 더 포함하여 고역 통과 필터로 동작할 수 있다. According to one side, the capacitive coupling unit may operate as a high pass filter by further including a termination resistor.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부는 제1 수신 평판에 연결되는 제1 터미네이션 저항과, 제2 수신 평판에 연결되는 제2 터미네이션 저항을 포함할 수 있다. According to one side, the capacitive coupling unit may include a first termination resistor connected to the first receiving plate and a second termination resistor connected to the second receiving plate.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부는 제1 송신 평판, 제1 수신 평판, 제2 송신 평판 및 제2 수신 평판 중 적어도 하나의 평판의 폭과, 적어도 하나의 평판의 길이와, 제1 송신 평판과 제1 수신 평판 사이의 간격 및 제2 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 간격 중 적어도 하나의 크기가 제어되어, 메인 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 커패시턴스 임계값 이상이 되고 누화 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 누화 커패시턴스 임계값 이하가 될 수 있다. According to one side, the capacitive coupling unit controls a size of at least one of a width of at least one of the first transmission plate, the first reception plate, the second transmission plate, and the second reception plate, the length of the at least one plate, and the distance between the first transmission plate and the first reception plate and the distance between the second transmission plate and the second reception plate, so that the size of the main capacitance component is equal to or greater than a preset capacitance threshold and the size of the crosstalk capacitance component is preset. may be below the sitance threshold.
일측에 따르면, 메인 커패시턴스 성분은 제1 송신 평판과 제1 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분 및 제2 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함할 수 있다. According to one side, the main capacitance component may include at least one of a capacitance component between a first transmission plate and a first reception plate and a capacitance component between a second transmission plate and a second reception plate.
일측에 따르면, 누화 커패시턴스 성분은 제1 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분, 제1 수신 평판과 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분, 제1 송신 평판과 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분 및 제1 수신 평판과 제2 수신 평판의 커패시턴스 성분 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함할 수 있다. According to one side, the crosstalk capacitance component may include at least one of a capacitance component between the first transmission plate and the second reception plate, a capacitance component between the first reception plate and the second transmission plate, a capacitance component between the first transmission plate and the second transmission plate, and a capacitance component between the first reception plate and the second reception plate.
일측에 따르면, 메인 커패시턴스 성분의 크기는 1pF 내지 200pF일 수 있다. According to one side, the size of the main capacitance component may be 1pF to 200pF.
일측에 따르면, 누화 커패시턴스 성분의 크기는 메인 커패시턴스 성분의 크기의 0.1% 내지 30%일 수 있다.According to one side, the size of the crosstalk capacitance component may be 0.1% to 30% of the size of the main capacitance component.
일측에 따르면, 적어도 하나의 평판의 폭(w)과 적어도 하나의 평판의 길이(l)는 1 mm ≤ w, l ≤ 300mm일 수 있다.According to one side, the width (w) of the at least one flat plate and the length (l) of the at least one flat plate may be 1 mm ≤ w, l ≤ 300 mm.
일측에 따르면, 제1 수신 평판 사이의 간격 및 제2 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 간격 중 적어도 하나의 간격(d)은 0.1mm ≤ d ≤ 10mm일 수 있다.According to one side, the distance (d) of at least one of the distance between the first reception plate and the distance between the second transmission plate and the second reception plate may be 0.1 mm ≤ d ≤ 10 mm.
일측에 따르면, 제1 송신 평판과 제1 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C3)의 크기 및 제2 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C4)의 크기는 하기 수식3을 통해 결정될 수 있다. According to one side, the size of the capacitance component (C 3 ) between the first transmission plate and the first reception plate and the size of the capacitance component (C 4 ) between the second transmission plate and the second reception plate may be determined through Equation 3 below.
[수식3][Equation 3]
여기서, 은 유전율, t는 적어도 하나의 평판의 두께, l은 적어도 하나의 평판의 길이, w는 적어도 하나의 평판의 폭, d는 제1 송신 평판과 제1 수신 평판 사이의 간격 또는 제2 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 간격을 의미한다.here, is the permittivity, t is the thickness of the at least one plate, l is the length of the at least one plate, w is the width of the at least one plate, and d is the distance between the first transmission plate and the first reception plate or the second transmission plate and the second reception plate.
일측에 따르면, 제1 송신 평판과 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C1)의 크기와, 제1 수신 평판과 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C2)의 크기는 하기 수식4를 통해 결정될 수 있다.According to one side, the size of the capacitance component (C 1 ) between the first transmission plate and the second reception plate and the size of the capacitance component (C 2 ) between the first reception plate and the second transmission plate may be determined through Equation 4 below.
[수식4][Equation 4]
여기서, p는 제1 수신 평판의 중심점과 제2 송신 평판의 중심점 사이의 거리 또는 제1 송신 평판의 중심점과 제2 수신 평판의 중심점 사이의 거리, 를 의미한다.Here, p is the distance between the center point of the first reception plane and the center point of the second transmission plane or the distance between the center point of the first transmission plane and the center point of the second reception plane, means
일측에 따르면, 제1 수신 평판과 제2 수신 평판의 커패시턴스 성분(C5)의 크기 및 제1 송신 평판과 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C6)의 크기는 하기 수식5를 통해 결정될 수 있다.According to one side, the size of the capacitance component (C 5 ) of the first reception plate and the second reception plate and the size of the capacitance component (C 6 ) between the first transmission plate and the second transmission plate may be determined through Equation 5 below.
[수식5][Formula 5]
여기서, 를 의미한다.here, means
일실시예에 따르면, 본 발명은 간단한 구조와 저비용으로 구성 가능한 커패시터 커플러를 이용하여 비접촉 방식으로 디지털 신호를 전송할 수 있다. According to one embodiment, the present invention can transmit a digital signal in a non-contact method using a simple structure and low-cost configurable capacitor coupler.
일실시예에 따르면, 본 발명은 전도체 평판쌍과 터미네이션 저항을 이용하여 고역 통과 필터의 역할을 하는 커패시티브 커플러를 이용하여 안정적으로 전기 신호를 전송할 수 있다.According to one embodiment, the present invention can stably transmit electrical signals using a capacitive coupler serving as a high-pass filter using a pair of conductor plates and a termination resistor.
일실시예에 따르면, 본 발명은 커패시턴스 모델링을 통해 메인 커패시턴스 성분의 크기와 누설 커패시턴스 성분의 크기가 최적화되어 전기 신호의 전송 효율을 극대화할 수 있다.According to an embodiment, the size of the main capacitance component and the size of the leakage capacitance component are optimized through capacitance modeling, thereby maximizing transmission efficiency of an electrical signal.
일실시예에 따르면, 본 발명은 커패시티브 커플러를 적용함으로써, 전원 공급장치로부터 발생할 수 있는 DC 성분의 단락 현상을 방지하고, 공통 모드 오프셋 전압을 보완할 수 있어 다양한 통신 규격에 맞는 회로를 구성 가능하며, 이에 따른 높은 확장성을 갖을 수 있다.According to one embodiment, by applying a capacitive coupler, the present invention can prevent a short circuit of a DC component that can occur from a power supply and compensate for a common mode offset voltage, thereby enabling a circuit conforming to various communication standards, and thus having high scalability.
일실시예에 따르면, 본 발명은 커패시티브 커플러를 이용하여 고속직렬전송 인터페이스를 구성함으로써, 임피던스 미스매칭 또는 정전기 현상(ESD)과 같은 문제로 발생하는 신호 품질 저하와 차량 환경의 물리/화학적 충격 및 발열과 같은 문제를 복잡하고 비용이 큰 안테나 구조를 사용하지 않고 해결할 수 있다.According to an embodiment, the present invention configures a high-speed serial transmission interface using a capacitive coupler, thereby solving problems such as signal quality degradation caused by problems such as impedance mismatching or electrostatic phenomenon (ESD) and physical/chemical impact and heat generation in the vehicle environment without using a complicated and expensive antenna structure.
도 1은 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 이용하여 비접촉 방식으로 신호를 전송하는 예시를 설명하는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부가 고역 통과 필터의 역할을 수행하는 예시를 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부의 구현예를 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부에 대한 커패시턴스 모델링을 수행하는 예시를 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 차량 환경에 적용하는 예시를 설명하는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 반이중 CAN 통신 회로로 구현하는 예시를 설명하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템의 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a non-contact communication system according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating an example of transmitting a signal in a non-contact method using a non-contact communication system according to an embodiment.
3 is a diagram illustrating an example in which a capacitive coupling unit serves as a high pass filter according to an exemplary embodiment.
4A to 4B are diagrams illustrating implementation examples of a capacitive coupling unit according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating an example of performing capacitance modeling on a capacitive coupling unit according to an exemplary embodiment.
6A and 6B are diagrams illustrating an example of applying a non-contact communication system according to an embodiment to a vehicle environment.
7 is a diagram illustrating an example of implementing a non-contact communication system with a half-duplex CAN communication circuit according to an embodiment.
8A to 8D are diagrams illustrating simulation results of a non-contact communication system according to an embodiment.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments according to the concept of the present invention can apply various changes and can have various forms, so the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosures, and includes modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들면 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another element, e.g., without departing from the scope of rights according to the inventive concept, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may also be termed a first element.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들면 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle. Expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between" or "directly adjacent to" should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprise" or "have" are intended to designate that the described features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof exist, but it should be understood that the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined herein.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 설명하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a non-contact communication system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템(100)은 간단한 구조와 저비용으로 구성 가능한 커패시터 커플러를 이용하여 비접촉 방식으로 디지털 신호를 전송할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the non-contact communication system 100 according to an embodiment can transmit a digital signal in a non-contact manner using a capacitor coupler that can be configured with a simple structure and low cost.
또한, 비접촉 통신 시스템(100)은 전도체 평판쌍과 터미네이션 저항을 이용하여 고역 통과 필터의 역할을 하는 커패시티브 커플러를 이용하여 안정적으로 전기 신호를 전송할 수 있다.In addition, the non-contact communication system 100 can stably transmit electrical signals using a capacitive coupler serving as a high-pass filter using a pair of conductor plates and a termination resistor.
또한, 비접촉 통신 시스템(100)은 커패시턴스 모델링을 통해 메인 커패시턴스 성분의 크기와 누설 커패시턴스 성분의 크기가 최적화되어 전기 신호의 전송 효율을 극대화할 수 있다.In addition, the non-contact communication system 100 can maximize transmission efficiency of electrical signals by optimizing the size of the main capacitance component and the size of the leakage capacitance component through capacitance modeling.
또한, 비접촉 통신 시스템(100)은 커패시티브 커플러를 적용함으로써, 전원 공급장치로부터 발생할 수 있는 DC 성분의 단락 현상을 방지하고, 공통 모드 오프셋 전압을 보완할 수 있어 다양한 통신 규격에 맞는 회로를 구성 가능하며, 이에 따른 높은 확장성을 갖을 수 있다. In addition, by applying a capacitive coupler, the non-contact communication system 100 can prevent a short-circuit of a DC component that can occur from a power supply and compensate for a common mode offset voltage, so that a circuit suitable for various communication standards can be configured, and thus can have high scalability.
또한, 비접촉 통신 시스템(100)은 커패시티브 커플러를 이용하여 고속직렬전송 인터페이스를 구성함으로써, 임피던스 미스매칭 또는 정전기 현상(ESD)과 같은 문제로 발생하는 신호 품질 저하와 차량 환경의 물리/화학적 충격 및 발열과 같은 문제를 복잡하고 비용이 큰 안테나 구조를 사용하지 않고 해결할 수 있다.In addition, the non-contact communication system 100 configures a high-speed serial transmission interface using a capacitive coupler, so that problems such as signal quality deterioration and physical/chemical impact and heat generation caused by problems such as impedance mismatching or electrostatic phenomenon (ESD) in the vehicle environment can be solved without using a complicated and expensive antenna structure.
이를 위해, 비접촉 통신 시스템(100)은 제1 송수신기(Transceiver 1)(110)와, 제1 송수신기(110)에 연결되는 커패시티브 커플링부(130) 및 커패시티브 커플링부(130)와 연결되는 제2 송수신기(Transceiver 2)(120)를 포함할 수 있다.To this end, the non-contact communication system 100 may include a first transceiver (Transceiver 1) 110, a capacitive coupling unit 130 connected to the first transceiver 110, and a second transceiver (Transceiver 2) 120 connected to the capacitive coupling unit 130.
커패시티브 커플링부(130)는 제1 송수신기(110)의 송신 선로에 연결된 제1 송신 평판(131)과 제2 송수신기(120)의 수신 선로에 연결된 제1 수신 평판(132)에 기초하는 제1 커플러와, 제2 송수신기(120)의 송신 선로에 연결된 제2 송신 평판(133)과 제1 송수신기(110)의 수신 선로에 연결된 제2 수신 평판(134)에 기초하는 제2 커플러를 포함할 수 있다. The capacitive coupling unit 130 includes a first coupler based on the first transmission plate 131 connected to the transmission line of the first transceiver 110 and the first reception plate 132 connected to the reception line of the second transceiver 120, the second transmission plate 133 connected to the transmission line of the second transceiver 120, and the second reception connected to the reception line of the first transceiver 110. A second coupler based on the plate 134 may be included.
다시 말해, 커패시티브 커플링부(130)는 소정 간격을 갖고 이격된 전도체 평판쌍을 이용하여 복수의 커패시터 커플러를 구성할 수 있으며, 구성된 복수의 커패시터 커플러를 이용하여 제1 송수신기(110)와 제2 송수신기(120) 간의 비접촉 통신을 지원할 수 있다. In other words, the capacitive coupling unit 130 may configure a plurality of capacitor couplers using a pair of conductor plates spaced apart at a predetermined interval, and use the configured plurality of capacitor couplers to support non-contact communication between the first transceiver 110 and the second transceiver 120.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부(130)는 제1 송신 평판(131) 및 제2 송신 평판(133) 중 어느 하나의 송신 평판에 전압이 인가되면 제1 수신 평판(132) 및 제2 수신 평판(134) 중 대응되는 어느 하나의 수신 평판의 방향으로 전기장이 형성되며, 형성된 전기장에 기초하여 비접촉 방식으로 신호를 전송할 수 있다. According to one side, the capacitive coupling unit 130 may transmit a signal in a non-contact manner based on the formed electric field when a voltage is applied to any one of the first transmission flat plate 131 and the second transmission flat plate 133.
구체적으로, 커패시티브 커플링부(130)는 제1 송수신기(110)에서 제2 송수신기(120)로 신호를 전송하는 경우, 제1 송수신기(110)의 송신 선로를 통해 제1 송신 평판(131)으로 신호에 대응되는 전압이 인가되고, 제1 송신 평판(131)으로 전압이 인가되면 제1 송신 평판(131)에서 제1 수신 평판(132)의 방향으로 전기장이 형성되어 전기장의 형태로 전달된 신호가 제1 수신 평판(132)에 전압의 형태로 유기됨으로써, 비접촉 방식으로 신호를 제2 송수신기(120)에 전달할 수 있다. Specifically, when the capacitive coupling unit 130 transmits a signal from the first transceiver 110 to the second transceiver 120, a voltage corresponding to the signal is applied to the first transmission plate 131 through a transmission line of the first transceiver 110, and when a voltage is applied to the first transmission plate 131, an electric field is generated in the direction from the first transmission plate 131 to the first reception plate 132. The formed signal transmitted in the form of an electric field is induced in the form of a voltage to the first receiving plate 132, so that the signal can be transmitted to the second transceiver 120 in a non-contact manner.
마찬가지로, 커패시티브 커플링부(130)는 제2 송수신기(120)에서 제1 송수신기(110)로 신호를 전송하는 경우, 제2 송수신기(120)의 송신 선로를 통해 제2 송신 평판(133)에 신호에 대응되는 전압이 인가되고, 제2 송신 평판(133)으로 전압이 인가되면 제2 송신 평판(133)에서 제2 수신 평판(134)의 방향으로 전기장이 생성되어 전기장의 형태로 전달된 신호가 제2 수신 평판(134)에 전압의 형태로 유기됨으로써, 비접촉 방식으로 신호를 제1 송수신기(110)에 전달할 수 있다. Similarly, when the capacitive coupling unit 130 transmits a signal from the second transceiver 120 to the first transceiver 110, a voltage corresponding to the signal is applied to the second transmission plate 133 through the transmission line of the second transceiver 120, and when a voltage is applied to the second transmission plate 133, an electric field is generated in the direction from the second transmission plate 133 to the second reception plate 134 The signal transferred in the form of an electric field is induced in the form of a voltage to the second receiving plate 134, so that the signal can be transmitted to the first transceiver 110 in a non-contact manner.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부(130)는 터미네이션 저항을 더 포함하여 고역 통과 필터로 동작할 수 있다. 바람직하게는, 커패시티브 커플링부(130)는 제1 수신 평판(132)에 연결되는 제1 터미네이션 저항과, 제2 수신 평판(134)에 연결되는 제2 터미네이션 저항을 포함할 수 있다. According to one side, the capacitive coupling unit 130 may operate as a high pass filter by further including a termination resistor. Preferably, the capacitive coupling unit 130 may include a first termination resistor connected to the first receiving plate 132 and a second termination resistor connected to the second receiving plate 134 .
한편, 커패시티브 커플링부(130)는 커패시턴스 모델링을 통해 메인 커패시턴스 성분의 크기와 누설 커패시턴스 성분의 크기가 최적화될 수 있으며, 이로 인해 신호 전송 효율을 향상될 수 있다. Meanwhile, the size of the main capacitance component and the size of the leakage capacitance component of the capacitive coupling unit 130 may be optimized through capacitance modeling, thereby improving signal transmission efficiency.
구체적으로, 커패시티브 커플링부(130)는 제1 송신 평판(131), 제1 수신 평판(132), 제2 송신 평판(133) 및 제2 수신 평판(134) 중 적어도 하나의 평판의 폭과, 적어도 하나의 평판의 길이와, 제1 송신 평판(131)과 제1 수신 평판(132) 사이 또는 제2 송신 평판(133)과 제2 수신 평판(134) 사이의 간격 중 적어도 하나의 크기가 제어되어, 메인 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 커패시턴스 임계값 이상이 되고 누화 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 누화 커패시턴스 임계값 이하가 될 수 있다. Specifically, the capacitive coupling unit 130 controls the size of at least one of the width of at least one of the first transmission plate 131, the first reception plate 132, the second transmission plate 133, and the second reception plate 134, the length of the at least one plate, and the distance between the first transmission plate 131 and the first reception plate 132 or between the second transmission plate 133 and the second reception plate 134. Therefore, the size of the main capacitance component may be equal to or greater than the preset capacitance threshold and the magnitude of the crosstalk capacitance component may be equal to or less than the preset crosstalk capacitance threshold.
예를 들면, 평판의 길이, 폭 및 간격은 모든 평판에서 동일할 수 있다. For example, the length, width and spacing of the plates may be the same for all plates.
또한, 기설정된 커패시턴스 임계값은 10pF이고, 기설정된 누화 커패시턴스 임계값은 메인 커패시턴스 성분의 크기의 30%일 수 있다. Also, the preset capacitance threshold may be 10pF, and the preset crosstalk capacitance threshold may be 30% of the size of the main capacitance component.
일측에 따르면, 메인 커패시턴스 성분은 신호 전송 성능을 결정짓는 요소로, 제1 송신 평판(131)과 제1 수신 평판(132) 사이의 커패시턴스 성분 및 제2 송신 평판(133)과 제2 수신 평판(134) 사이의 커패시턴스 성분 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함할 수 있다. According to one side, the main capacitance component is a factor determining signal transmission performance, and may include at least one of a capacitance component between the first transmission plate 131 and the first reception plate 132 and a capacitance component between the second transmission plate 133 and the second reception plate 134.
일측에 따르면, 누화 커패시턴스 성분은 신호의 누화(crosstalk) 성분을 증가시키는 요소로, 제1 송신 평판(131)과 제2 수신 평판(134) 사이의 커패시턴스 성분, 제1 수신 평판(132)과 제2 송신 평판(133) 사이의 커패시턴스 성분, 제1 송신 평판(131)과 제2 송신 평판(133) 사이의 커패시턴스 성분 및 제1 수신 평판(132)과 제2 수신 평판(134)의 커패시턴스 성분 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함할 수 있다. According to one side, the crosstalk capacitance component is a factor that increases the crosstalk component of the signal, and includes a capacitance component between the first transmission plate 131 and the second reception plate 134, a capacitance component between the first reception plate 132 and the second transmission plate 133, a capacitance component between the first transmission plate 131 and the second transmission plate 133, and the first reception plate 132 and at least one capacitance component of the capacitance component of the second receiving plate 134.
커패시티브 커플링부(130)에 대한 커패시턴스 모델링 과정은 이후 실시예 도 5를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. A capacitance modeling process for the capacitive coupling unit 130 will be described in more detail with reference to FIG. 5 in the following embodiment.
도 2는 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 이용하여 비접촉 방식으로 신호를 전송하는 예시를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of transmitting a signal in a non-contact method using a non-contact communication system according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템은 전도성 평판 쌍에 기초하는 복수의 커플러를 구비하는 커패시티브 커플링부(200)를 포함할 수 있으며, 커패시티브 커플링부(200)를 통해 디지털 신호를 비접촉 방식으로 전송할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a non-contact communication system according to an embodiment may include a capacitive coupling unit 200 having a plurality of couplers based on a pair of conductive plates, and a digital signal may be transmitted in a non-contact manner through the capacitive coupling unit 200.
구체적으로, 비접촉 통신 시스템은 제1 송수신기에서 전송되는 디지털 신호를 컨디셔닝(conditioning) 시킨 이후에, 커패시티브 커플링부(200)를 통해 컨디셔닝된 신호를 전기장의 형태로 전달하며, 전달 과정에서 발생한 손실의 보상 및 기설정된 통신 신호의 규격으로의 변환을 위한 신호처리(signal processing) 과정을 거쳐 최종적으로 디지털 신호를 제2 송수신기로 전달할 수 있다. Specifically, the non-contact communication system, after conditioning the digital signal transmitted from the first transceiver, transmits the conditioned signal in the form of an electric field through the capacitive coupling unit 200, compensates for the loss generated in the transmission process and performs signal processing to convert the communication signal into a predetermined standard, and finally transmits the digital signal to the second transceiver.
도 3은 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부가 고역 통과 필터의 역할을 수행하는 예시를 설명하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example in which a capacitive coupling unit serves as a high pass filter according to an exemplary embodiment.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템은 전도성 평판 쌍에 기초하는 복수의 커플러(AC Cap)를 구비하는 커패시티브 커플링부(300)를 포함할 수 있으며, 커패시티브 커플링부(300)는 복수의 커플러(AC Cap) 각각의 수신 선로에 배치되는 터미네이션 저항(Rt)을 더 포함하여 고역 통과 필터(High pass filter)로 동작할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the non-contact communication system according to an embodiment may include a capacitive coupling unit 300 having a plurality of couplers (AC Caps) based on a pair of conductive flat plates, and the capacitive coupling unit 300 may further include a termination resistor (R t ) disposed on each receiving line of the plurality of couplers (AC Caps) to operate as a high pass filter.
구체적으로, 커패시티브 커플링부(300)는 커플러(AC Cap)의 평판쌍이 구성하는 커패시턴스와 터미네이션 저항(Rt)의 저항 값으로 구성되는 시정수의 값이 작은 경우에 구형파 형태의 디지털 신호에서 직류 성분의 손실이 발생되어 미분된 형태의 신호가 수신 선로를 통해 전달될 수 있다. Specifically, in the capacitive coupling unit 300, when the value of the time constant composed of the capacitance of the flat plate pair of the coupler (AC Cap) and the resistance of the termination resistor (R t ) is small, a DC component loss occurs in the digital signal in the form of a square wave, so that the signal in a differential form can be transmitted through the receiving line.
여기서, 구형파의 왜곡 여부를 판단할 수 있는 기준은 하기 수식1과 같다. Here, the criterion for determining whether the square wave is distorted is as shown in Equation 1 below.
[수식1][Equation 1]
즉, 터미네이션 저항과 커패시턴스의 곱으로 이루어진 시정수는 단위 간격(unit interval time)의 일정 배수보다 매우 작은 경우와 큰 경우에 대하여 각각 신호가 미분되고 구형파를 유지할 수 있으며, 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부(300)는 높은 커패시턴스 값과 터미네이션 저항 값이 유지되도록 설계되어 구형파 신호 전송 성능을 높일 수 있다.That is, the signal can be differentiated and a square wave can be maintained for a case where the time constant formed by multiplying the termination resistance and the capacitance is very small and large, respectively, than a predetermined multiple of the unit interval time. The capacitive coupling unit 300 according to an embodiment is designed to maintain a high capacitance value and a high termination resistance value, so that the square wave signal transmission performance can be improved.
보다 구체적으로, 커패시티브 커플링부(300)는 신호 전송 성능 극대화를 위하여 얇고 넓은 전도체 평판의 구조로 커플러(AC Cap)를 구성하고, 터미네이션 저항(Rt)을 50kΩ ≤ Rt ≤ 1MΩ의 하이 임피던스 저항으로 구성하여 구형파 신호가 전송되는 과정에서 손실을 최소화하고, 기존의 신호 레벨을 유지하도록 지원할 수 있다.More specifically, the capacitive coupling unit 300 configures a coupler (AC Cap) with a structure of a thin and wide conductor plate to maximize signal transmission performance, and configures a termination resistance (R t ) with a high impedance resistor of 50 kΩ ≤ R t ≤ 1 MΩ to minimize loss during transmission of a square wave signal and maintain the existing signal level.
도 4a 내지 도 4b는 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부의 구현예를 설명하는 도면이다. 4A to 4B are diagrams illustrating implementation examples of a capacitive coupling unit according to an exemplary embodiment.
도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 도면부호 410은 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부의 개략도를 도시하고, 도면부호 420은 실 구현된 커패시티브 커플링부의 샘플 이미지를 도시한다. Referring to FIGS. 4A and 4B , reference numeral 410 shows a schematic diagram of a capacitive coupling unit according to an embodiment, and reference numeral 420 shows a sample image of an actually implemented capacitive coupling unit.
커패시티브 커플링부는 도면부호 410 및 420과 같이 제1 신호(Signal 1)에 대응되는 송수신 선로에 배치되는 제1 커플러(411)와 제2 신호(Signal 2)에 대응되는 송수신 선로에 배치되는 제2 커플러(412) 및 제1 커플러(411)와 제2 커플러(412)의 인접면에 형성된 입출력 포트(413)를 포함할 수 있다. The capacitive coupling unit may include a first coupler 411 disposed on a transmission/reception line corresponding to a first signal (Signal 1) and a transmission/reception line corresponding to a second signal (Signal 2), as shown by reference numerals 410 and 420. A second coupler 412 disposed on and an input/output port 413 formed on adjacent surfaces of the first coupler 411 and the second coupler 412.
예를 들면, 제1 신호(Signal 1)는 제1 송수신기로부터 제2 송수신기로 전달되는 신호이고, 제2 신호(Signal 2)는 제2 송수신기로부터 제1 송수신기로 전달되는 신호일 수 있다. For example, the first signal Signal 1 may be a signal transferred from the first transceiver to the second transceiver, and the second signal Signal 2 may be a signal transferred from the second transceiver to the first transceiver.
구체적으로, 커패시티브 커플링부는 두 종류의 신호('High' 신호 및 'Low' 신호)가 각 평판 쌍에 인가되면, 전위차가 커짐에 따라 송신 평판에서 수신 평판으로 전기장이 형성되며, 수신 평판에서 송신된 전기장 신호를 수신함에 따라 전압 신호가 유기되고, 이를 통해 비접촉 신호 전송을 구현할 수 있다. Specifically, when two types of signals (a 'High' signal and a 'Low' signal) are applied to each pair of flat plates, the capacitive coupling unit forms an electric field from the transmitting flat to the receiving flat as the potential difference increases, and receives the transmitted electric field signal from the receiving flat, thereby inducing a voltage signal, through which non-contact signal transmission can be realized.
예를 들면, 커패시티브 커플링부는 입출력 포트(413)를 통해 제1 커플러(410)의 송신 평판으로 'High' 신호가 인가되면 제1 커플러(410)의 송신 평판에서 수신 평판으로 전기장이 형성되어 전기장의 형태로 전달된 신호가 제1 수신 평판(132)에 전압의 형태로 유기되며, 유기된 전압 형태의 신호가 입출력 포트(413)를 통해 송수신기로 전달될 수 있다. For example, when a 'High' signal is applied to the transmission plane of the first coupler 410 through the input/output port 413 of the capacitive coupling unit, an electric field is formed from the transmission plane of the first coupler 410 to the reception plane. The signal transmitted in the form of an electric field is induced in the form of a voltage to the first reception plane 132, and the signal in the form of the induced voltage can be transmitted to the transceiver through the input/output port 413.
도 5는 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부에 대한 커패시턴스 모델링을 수행하는 예시를 설명하는 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example of performing capacitance modeling on a capacitive coupling unit according to an exemplary embodiment.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 커패시티브 커플링부(500)는 제1 송신 평판(510) 및 제1 수신 평판(520)에 기초하는 제1 커플러와, 제2 송신 평판(530) 및 제2 수신 평판(540)에 기초하는 제2 커플러를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , a capacitive coupling unit 500 according to an embodiment may include a first coupler based on a first transmission plate 510 and a first reception plate 520, and a second coupler based on a second transmission plate 530 and a second reception plate 540.
일측에 따르면, 커패시티브 커플링부(500)는 제1 송신 평판(510), 제1 수신 평판(520), 제2 송신 평판(530) 및 제2 수신 평판(540) 중 적어도 하나의 평판의 폭(w)과, 적어도 하나의 평판의 길이(l)와, 제1 송신 평판(131)과 제1 수신 평판(132) 사이 또는 제2 송신 평판(133)과 제2 수신 평판(134) 사이의 간격(d) 중 적어도 하나의 크기가 제어되어, 메인 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 커패시턴스 임계값 이상이 되고 누화 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 누화 커패시턴스 임계값 이하가 될 수 있다.According to one side, the capacitive coupling unit 500 has a width (w) of at least one of the first transmission plate 510, the first reception plate 520, the second transmission plate 530, and the second reception plate 540, a length (l) of the at least one plate, and a distance between the first transmission plate 131 and the first reception plate 132 or between the second transmission plate 133 and the second reception plate 134. The size of at least one of the intervals d may be controlled so that the size of the main capacitance component is greater than or equal to a preset capacitance threshold and the size of the crosstalk capacitance component is less than or equal to the preset crosstalk capacitance threshold.
구체적으로, 메인 커패시턴스 성분은 제1 송신 평판(510)과 제1 수신 평판(520) 사이의 커패시턴스 성분(C3) 및 제2 송신 평판(530)과 제2 수신 평판(540) 사이의 커패시턴스 성분(C4) 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함할 수 있다.Specifically, the main capacitance component may include at least one of a capacitance component (C 3 ) between the first transmission plate 510 and the first reception plate 520 and a capacitance component (C 4 ) between the second transmission plate 530 and the second reception plate 540.
또한, 누화 커패시턴스 성분은 제1 송신 평판(510)과 제2 수신 평판(540) 사이의 커패시턴스 성분(C1), 제1 수신 평판(520)과 제2 송신 평판(530) 사이의 커패시턴스 성분(C2), 제1 수신 평판(520)과 제2 수신 평판(540)의 커패시턴스 성분(C5) 및 제1 송신 평판(510)과 제2 송신 평판(530) 사이의 커패시턴스 성분(C6) 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함할 수 있다.In addition, the crosstalk capacitance components include a capacitance component between the first transmission plate 510 and the second reception plate 540 (C 1 ), a capacitance component between the first reception plate 520 and the second transmission plate 530 (C 2 ), a capacitance component between the first reception plate 520 and the second reception plate 540 (C 5 ), and the first transmission plate 510 It may include at least one capacitance component among the capacitance components C 6 between the second transmission plates 530 .
예를 들면, 메인 커패시턴스 성분의 크기는 1pF 내지 200pF이고, 누화 커패시턴스 성분의 크기는 메인 커패시턴스 성분의 크기의 0.1% 내지 30%일 수 있다.For example, the size of the main capacitance component may be 1pF to 200pF, and the size of the crosstalk capacitance component may be 0.1% to 30% of the size of the main capacitance component.
또한, 평판의 폭(w) 및 길이(l)는 1mm ≤ w,l ≤ 300mm이고, 간격(d)은 0.1mm ≤ d ≤ 10mm일 수 있다. In addition, the width (w) and length (l) of the plate may be 1 mm ≤ w, l ≤ 300 mm, and the interval (d) may be 0.1 mm ≤ d ≤ 10 mm.
한편, 평판의 두께(t)는 0mm < t ≤ 5mm이고, 송신 평판의 중심점과 수신 평판의 중심점 사이의 거리(p)는 0 < t ≤ 50mm일 수 있다.Meanwhile, the thickness t of the flat plate may be 0 mm < t ≤ 5 mm, and the distance p between the center point of the transmission plate and the center point of the receiving plate may be 0 < t ≤ 50 mm.
커패시티브 커플링부(500)의 커패시턴스 모델링은 하기 수식2에 기초하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는, 메인 커패시턴스 성분과 누화 커패시턴스 성분의 크기는 하기 수식3 내지 수식 5를 통해 최적화될 수 있다.Capacitance modeling of the capacitive coupling unit 500 may be performed based on Equation 2 below, and preferably, the size of the main capacitance component and the crosstalk capacitance component may be optimized through Equations 3 to 5 below.
[수식2][Equation 2]
구체적으로, 제1 송신 평판(510)과 제1 수신 평판(520) 사이의 커패시턴스 성분(C3)의 크기 및 제2 송신 평판(530)과 제2 수신 평판(540) 사이의 커패시턴스 성분(C4)의 크기는 하기 수식3을 통해 결정될 수 있다.Specifically, the size of the capacitance component (C 3 ) between the first transmission plate 510 and the first reception plate 520 and the size of the capacitance component (C 4 ) between the second transmission plate 530 and the second reception plate 540 may be determined through Equation 3 below.
[수식3][Equation 3]
여기서, 은 유전율, t는 평판의 두께, l은 평판의 길이, w는 평판의 폭, d는 제1 송신 평판(510)과 제1 수신 평판(520) 사이 또는 제2 송신 평판(530)과 제2 수신 평판(540) 사이의 간격을 의미한다.here, is the dielectric constant, t is the thickness of the plate, l is the length of the plate, w is the width of the plate, and d is the distance between the first transmission plate 510 and the first reception plate 520 or the second transmission plate 530 and the second reception plate 540.
또한, 제1 송신 평판(510)과 제2 수신 평판(540) 사이의 커패시턴스 성분(C1)의 크기와, 제1 수신 평판(520)과 제2 송신 평판(530) 사이의 커패시턴스 성분(C2)의 크기는 하기 수식4를 통해 결정될 수 있다. In addition, the size of the capacitance component (C 1 ) between the first transmission plate 510 and the second reception plate 540 and the size of the capacitance component (C 2 ) between the first reception plate 520 and the second transmission plate 530 may be determined through Equation 4 below.
[수식4][Equation 4]
여기서, p는 송신 평판의 중심점과 수신 평판의 중심점 사이의 거리를 의미한다. Here, p denotes the distance between the center point of the transmission plane and the center point of the reception plane.
또한, 제1 수신 평판(520)과 제2 수신 평판(540)의 커패시턴스 성분(C5)의 크기와, 제1 송신 평판(510)과 제2 송신 평판(530) 사이의 커패시턴스 성분(C6)의 크기는 하기 수식5를 통해 결정될 수 있다. In addition, the size of the capacitance component (C 5 ) of the first receiving plate 520 and the second receiving plate 540 and the size of the capacitance component (C 6 ) between the first transmitting plate 510 and the second transmitting plate 530 may be determined through Equation 5 below.
[수식5][Formula 5]
도 6a 내지 도 6b는 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 차량 환경에 적용하는 예시를 설명하는 도면이다.6A and 6B are diagrams illustrating an example of applying a non-contact communication system according to an embodiment to a vehicle environment.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템은 차량 환경에 적용하여 고속직렬통신에 활용될 수 있다. Referring to FIGS. 6A and 6B , the non-contact communication system according to an embodiment can be applied to a vehicle environment and used for high-speed serial communication.
구체적으로, 비접촉 통신 시스템은 차량에서 가장 보편적으로 사용하고 있는 통신중 하나인 CAN(Controller Area Network) 통신에 적용되어, 도면부호 610 내지 620과 같은 비접촉 커넥터 회로를 구성할 수 있다. Specifically, the non-contact communication system may be applied to CAN (Controller Area Network) communication, which is one of the most commonly used communications in vehicles, to configure non-contact connector circuits such as reference numerals 610 to 620.
예를 들면, 비접촉 통신 시스템은 도면부호 610 내지 620과 같이, CAN 통신기의 CAN-High 신호를 커플러로 전송 후, 정위상과 역위상으로 분리하여 수신단 측으로 신호를 전송하고, 반대 방향으로 신호를 전송하는 경우 역시 마찬가지로 통신기의 CAN-High 신호만을 커플러로 전송한 후 두 위상 신호로 분리하여 수신측에 전달할 수 있다. For example, as shown in reference numerals 610 to 620, the CAN-High signal of the CAN communicator is transmitted to the coupler, separated into normal phase and reverse phase, and the signal is transmitted to the receiving end. Likewise, in the case of transmitting the signal in the opposite direction, only the CAN-High signal of the communicator is transmitted to the coupler, separated into two phase signals, and transmitted to the receiving end.
도 7은 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템을 반이중 CAN 통신 회로로 구현하는 예시를 설명하는 도면이다. 7 is a diagram illustrating an example of implementing a non-contact communication system with a half-duplex CAN communication circuit according to an embodiment.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템(700)은 제1 송수신기(Transceiver 1)와 제2 송수신기(Transceiver 2) 사이에 구비되는 복수의 통신 회로를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7 , a non-contact communication system 700 according to an embodiment may include a plurality of communication circuits provided between a first transceiver (Transceiver 1) and a second transceiver (Transceiver 2).
복수의 통신회로는 제1 송수신기(Transceiver 1)와 제2 송수신기(Transceiver 2)의 송신 선로 및 수신 선로에 연결되는 송신 버퍼(710-1, 710-2), 커패시티브 커플러(720-1, 720-2), 비반전 증폭기(730-1, 730-2), D-플립플롭(740-1, 740-2), DC 제어회로(750-1, 750-2) 및 수신 버퍼(760-1, 760-2)를 포함할 수 있으며, 송신 선로 및 수신 선로 사이에 되고 소정의 크기를 갖는 저항(120)을 더 포함할 수 있다. The plurality of communication circuits include transmit buffers 710-1 and 710-2 connected to the transmit and receive lines of the first transceiver (Transceiver 1) and the second transceiver (Transceiver 2), capacitive couplers (720-1, 720-2), non-inverting amplifiers (730-1, 730-2), D-flip-flops (740-1, 740-2), DC It may include the control circuits 750-1 and 750-2 and the receiving buffers 760-1 and 760-2, and may further include a resistor 120 between the transmission line and the reception line and having a predetermined size.
일측에 따르면, 커패시티브 커플러(720-1, 720-2)는 전도성 평판 쌍에 기초하는 커플러(Ceq)와, 커플러(Ceq)의 수신 평판에 연결되는 터미네이션 저항(Rterm)을 포함하여 고역 통과 필터로 동작할 수 있다. According to one side, the capacitive couplers 720-1 and 720-2 include a coupler (C eq ) based on a pair of conductive plates and a termination resistor (R term ) connected to a receiving plate of the coupler (C eq ). It can operate as a high-pass filter.
구체적으로, 비접촉 통신 시스템(700)은 제1 송수신기(Transceiver 1)와 제2 송수신기(Transceiver 2) 중 어느 하나의 송수신기로부터 신호가 생성되면, 송신 버퍼(710-1, 710-2) 및 커패시티브 커플러(720-1, 720-2)를 통해 구형파 신호가 일부 왜곡된 형태로 비접촉 전송될 수 있다. Specifically, in the non-contact communication system 700, when a signal is generated from either one of the first transceiver (Transceiver 1) and the second transceiver (Transceiver 2), the transmission buffers 710-1 and 710-2 and capacitive couplers 720-1 and 720-2, the square wave signal may be non-contact transmitted in a partially distorted form.
다음으로, 비접촉 통신 시스템(700)은 비반전 증폭기(730-1, 730-2)를 이용하여 필터로 인한 감쇄를 보상한 후, D-플립플롭(740-1, 740-2)을 이용하여 정위상 및 역위상의 구형파 신호를 복구할 수 있다.Next, the non-contact communication system 700 uses the non-inverting amplifiers 730-1 and 730-2 to compensate for attenuation due to the filter, and then uses the D-flip-flops 740-1 and 740-2 to restore the square wave signal of the normal phase and anti-phase.
다음으로, 비접촉 통신 시스템(700)은 CAN-High와 CAN-Low의 규격에 맞는 신호를 구성하기 위해, DC 제어회로(750-1, 750-2)를 이용하여 DC 레벨을 조정한 후, 수신 버퍼(760-1, 760-2)를 거쳐 복구된 신호를 전송함으로써, 비접촉 통신을 완료할 수 있다. Next, the non-contact communication system 700 adjusts the DC level using the DC control circuits 750-1 and 750-2 to configure signals that meet the standards of CAN-High and CAN-Low, and then transmits the recovered signal through the receiving buffers 760-1 and 760-2 to complete the non-contact communication.
한편, 커패시티브 커플러(720-1, 720-2)로 나누어지는 송신 선로와 수신 선로의 접지가 연결되지 않는 경우, 비접촉 통신 시스템(700)은 귀환 회로가 길게 형성되어 특정 주파수 대역에서 공진이 발생하거나 신호 품질이 매우 악화될 우려가 있다. On the other hand, if the ground of the transmission line divided by the capacitive couplers 720-1 and 720-2 and the reception line are not connected, the non-contact communication system 700 has a long feedback circuit, so there is a concern that resonance occurs in a specific frequency band or signal quality deteriorates very much.
이에, 비접촉 통신 시스템(700)은 차량의 섀시 접지를 활용하여 양단의 접지를 연결함으로써 최단 거리의 귀환 회로를 형성할 수 있다. Accordingly, the non-contact communication system 700 may form a return circuit of the shortest distance by connecting the grounds of both ends using the chassis ground of the vehicle.
일측에 따르면, 비접촉 통신 시스템(700)은 차량 프레임 혹은 바디의 일부를 비접촉 커넥터로 사용되는 커플러(Ceq)의 평판으로 사용함으로써, 다양한 형태로 신호를 전송할 수 있다.According to one side, the non-contact communication system 700 may transmit signals in various forms by using a part of a vehicle frame or body as a flat plate of a coupler (C eq ) used as a non-contact connector.
또한, 커플러(Ceq)의 평판쌍 사이의 공간(에어갭)을 공기뿐만 아니라, 차량 내부의 유리 또는 패킹 고무를 거치는 구조로 구현할 수도 있으며, 이 경우에도 온전한 신호 전송이 가능하다. In addition, the space (air gap) between the pair of flat plates of the coupler (C eq ) may be implemented in a structure that passes through glass or packing rubber inside the vehicle as well as air, and even in this case, intact signal transmission is possible.
도 8a 내지 도 8d는 일실시예에 따른 비접촉 통신 시스템의 시뮬레이션 결과를 설명하는 도면이다.8A to 8D are diagrams illustrating simulation results of a non-contact communication system according to an embodiment.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 도면부호 810 내지 840은 도 7의 비접촉 통신 시스템에 도시된 노드 a1, a2, a3, a4 및 b1 각각에서 측정한 신호의 파형을 도시한다.Referring to FIGS. 8A to 8D , reference numerals 810 to 840 denote waveforms of signals measured at nodes a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and b 1 shown in the non-contact communication system of FIG. 7 .
비접촉 통신 시스템은 송수신기로부터 도면부호 810과 같은 디지털 신호가 출력될 수 있으며, 디지털 신호는 커패시티브 커플러를 거치면서 도면부호 820과 같이 일부 손실이 발생된 구형파 신호로 변화할 수 있다. In the non-contact communication system, a digital signal such as reference numeral 810 may be output from a transceiver, and the digital signal may be changed into a square wave signal having some loss, such as reference numeral 820, while passing through a capacitive coupler.
구체적으로, 비접촉 통신 시스템은 터미네이션 저항으로 하이 임피던스 저항을 적용함으로써, 구형파 신호 레벨을 더욱 안정적으로 유지할 수 있으나, 시정수가 과도하게 커지게 되어 신호 전송에 지연이 발생할 수 있으며, 구형파 신호에 일부 손실이 발생되어 바로 통신에 사용하기에는 무리가 따를 수 있다. Specifically, the non-contact communication system can maintain the square wave signal level more stably by applying a high impedance resistor as the termination resistor, but the time constant becomes excessively large, which may cause delay in signal transmission, and some losses in the square wave signal. It may be difficult to use immediately for communication.
이러한 문제를 해결하기 위해, 비접촉 통신 시스템은 신호처리 회로를 이용하여 커패시티브 커플러를 통과한 신호를 증폭하고 파형을 복구할 수 있다. To solve this problem, a non-contact communication system may amplify a signal passing through a capacitive coupler and restore a waveform using a signal processing circuit.
구체적으로, 비접촉 통신 시스템은 커패시티브 커플러 및 비반전 증폭기를 통과한 신호를 입력으로 수신하는 D-플립플롭을 이용하여 도면부호 830과 같이 임계 전압 이상의 전압을 일정한 전압으로 출력하여 구형파를 생성할 수 있으며, 이 때, D-플립플롭은 반전 출력 또한 생성할 수 있다.Specifically, the non-contact communication system uses a D-flip-flop that receives a signal that has passed through a capacitive coupler and a non-inverting amplifier as an input and outputs a voltage higher than the threshold voltage as a constant voltage as shown by reference numeral 830 to generate a square wave. At this time, the D-flip-flop can also generate an inverted output.
즉, 비접촉 통신 시스템은 위상이 서로 반전이 두 종류의 신호가 출력으로 나타나게 되고, DC 레벨을 조정함으로써 도면부호 840과 같이 CAN 통신 신호를 온전히 복원할 수 있다. That is, in the non-contact communication system, two types of signals whose phases are inverted from each other appear as output, and by adjusting the DC level, the CAN communication signal can be completely restored as shown by reference numeral 840.
결국, 본 발명을 이용하면, 간단한 구조와 저비용으로 구성 가능한 커패시터 커플러를 이용하여 비접촉 방식으로 디지털 신호를 전송할 수 있다. As a result, using the present invention, a digital signal can be transmitted in a non-contact manner using a simple structure and low-cost configurable capacitor coupler.
또한, 본 발명을 이용하면, 전도체 평판쌍과 터미네이션 저항을 이용하여 고역 통과 필터의 역할을 하는 커패시티브 커플러를 이용하여 안정적으로 전기 신호를 전송할 수 있다.In addition, according to the present invention, electrical signals can be stably transmitted using a capacitive coupler serving as a high-pass filter using a pair of conductor plates and a termination resistor.
또한, 본 발명을 이용하면, 커패시턴스 모델링을 통해 메인 커패시턴스 성분의 크기와 누설 커패시턴스 성분의 크기가 최적화되어 전기 신호의 전송 효율을 극대화할 수 있다.In addition, if the present invention is used, the size of the main capacitance component and the size of the leakage capacitance component are optimized through capacitance modeling, thereby maximizing the transmission efficiency of the electric signal.
또한, 본 발명을 이용하면, 커패시티브 커플러를 적용함으로써, 전원 공급장치로부터 발생할 수 있는 DC 성분의 단락 현상을 방지하고, 공통 모드 오프셋 전압을 보완할 수 있어 다양한 통신 규격에 맞는 회로를 구성 가능하며, 이에 따른 높은 확장성을 갖을 수 있다. In addition, by using the present invention, by applying a capacitive coupler, it is possible to prevent a short-circuit phenomenon of a DC component that may occur from a power supply device and compensate for a common mode offset voltage, so that a circuit suitable for various communication standards can be configured, and high scalability can be obtained accordingly.
또한, 본 발명을 이용하면, 커패시티브 커플러를 이용하여 고속직렬전송 인터페이스를 구성함으로써, 임피던스 미스매칭 또는 정전기 현상(ESD)과 같은 문제로 발생하는 신호 품질 저하와 차량 환경의 물리/화학적 충격 및 발열과 같은 문제를 복잡하고 비용이 큰 안테나 구조를 사용하지 않고 해결할 수 있다.In addition, by using the present invention, by configuring a high-speed serial transmission interface using a capacitive coupler, it is possible to solve problems such as signal quality degradation caused by problems such as impedance mismatching or electrostatic phenomenon (ESD), physical/chemical impact and heat generation in the vehicle environment without using a complicated and expensive antenna structure.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들면, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 장치, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, even if the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or the described devices, structures, devices, circuits, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.
100: 비접촉 통신 시스템 110: 제1 송수신기
120: 제2 송수신기 130: 커패시티브 커플링부
131: 제1 송신 평판 132: 제1 수신 평판
133: 제2 송신 평판 134: 제2 수신 평판100: non-contact communication system 110: first transceiver
120: second transceiver 130: capacitive coupling unit
131: first transmission plane 132: first reception plane
133: second transmission plane 134: second reception plane
Claims (14)
상기 제1 송수신기에 연결되는 커패시티브 커플링부 및
상기 커패시티브 커플링부와 연결되는 제2 송수신기
를 포함하고,
상기 커패시티브 커플링부는,
상기 제1 송수신기의 송신 선로에 연결된 제1 송신 평판과 상기 제2 송수신기의 수신 선로에 연결된 제1 수신 평판에 기초하는 제1 커플러 및
상기 제2 송수신기의 송신 선로에 연결된 제2 송신 평판과 상기 제1 송수신기의 수신 선로에 연결된 제2 수신 평판에 기초하는 제2 커플러
를 더 포함하며,
상기 제1 송신 평판과 상기 제1 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C3)의 크기 및 상기 제2 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C4)의 크기는 하기 수식3을 통해 결정되는
[수식3]
여기서, 은 유전율, t는 상기 제1 송신 평판, 상기 제1 수신 평판, 상기 제2 송신 평판 및 상기 제2 수신 평판 중 적어도 하나의 평판의 두께, l은 상기 적어도 하나의 평판의 길이, w는 상기 적어도 하나의 평판의 폭, d는 상기 제1 송신 평판과 상기 제1 수신 평판 사이의 간격 또는 상기 제2 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 간격인,
비접촉 통신 시스템.a first transceiver;
a capacitive coupling unit connected to the first transceiver; and
A second transceiver connected to the capacitive coupling unit
including,
The capacitive coupling part,
A first coupler based on a first transmission plate connected to a transmission line of the first transceiver and a first reception plate connected to a reception line of the second transceiver; and
A second coupler based on a second transmission plate connected to the transmission line of the second transceiver and a second reception plate connected to the reception line of the first transceiver
Including more,
The size of the capacitance component (C 3 ) between the first transmission plate and the first reception plate and the size of the capacitance component (C 4 ) between the second transmission plate and the second reception plate are determined by Equation 3 below:
[Equation 3]
here, is the dielectric constant, t is the thickness of at least one of the first transmission plate, the first reception plate, the second transmission plate and the second reception plate, l is the length of the at least one plate, w is the width of the at least one plate, d is the distance between the first transmission plate and the first reception plate or between the second transmission plate and the second reception plate,
Contactless communication system.
상기 커패시티브 커플링부는,
상기 제1 송신 평판 및 상기 제2 송신 평판 중 어느 하나의 송신 평판에 전압이 인가되면 상기 제1 수신 평판 및 상기 제2 수신 평판 중 대응되는 어느 하나의 수신 평판의 방향으로 전기장이 형성되며, 상기 형성된 전기장에 기초하여 비접촉 방식으로 신호를 전송하는
비접촉 통신 시스템.According to claim 1,
The capacitive coupling part,
When a voltage is applied to any one of the first transmission plate and the second transmission plate, an electric field is formed in the direction of the corresponding one of the first reception plate and the second reception plate, and a signal is transmitted in a non-contact manner based on the formed electric field
Contactless communication system.
상기 커패시티브 커플링부는,
터미네이션 저항을 더 포함하여, 고역 통과 필터로 동작하는
비접촉 통신 시스템.According to claim 1,
The capacitive coupling part,
Further including a termination resistor to act as a high pass filter
Contactless communication system.
상기 커패시티브 커플링부는,
상기 제1 수신 평판에 연결되는 제1 터미네이션 저항과, 상기 제2 수신 평판에 연결되는 제2 터미네이션 저항을 포함하는
비접촉 통신 시스템.According to claim 3,
The capacitive coupling part,
A first termination resistor connected to the first receiving plate and a second termination resistor coupled to the second receiving plate
Contactless communication system.
상기 커패시티브 커플링부는,
상기 제1 송신 평판, 상기 제1 수신 평판, 상기 제2 송신 평판 및 상기 제2 수신 평판 중 적어도 하나의 평판의 폭과, 상기 적어도 하나의 평판의 길이와, 상기 제1 송신 평판과 상기 제1 수신 평판 사이의 간격 및 상기 제2 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 간격 중 적어도 하나의 크기가 제어되어, 메인 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 커패시턴스 임계값 이상이 되고 누화 커패시턴스 성분의 크기가 기설정된 누화 커패시턴스 임계값 이하가 되는
비접촉 통신 시스템.According to claim 1,
The capacitive coupling part,
A crosstalk capacitance wherein a size of at least one of a width of at least one of the first transmission plate, the first reception plate, the second transmission plate, and the second reception plate, a length of the at least one plate, and a distance between the first transmission plate and the first reception plate and a distance between the second transmission plate and the second reception plate are controlled so that the size of the main capacitance component is equal to or greater than a preset capacitance threshold and the size of the crosstalk capacitance component is a preset crosstalk capacitance below the threshold
Contactless communication system.
상기 메인 커패시턴스 성분은 상기 제1 송신 평판과 상기 제1 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C3) 및 상기 제2 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C4) 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함하는
비접촉 통신 시스템.According to claim 5,
The main capacitance component includes at least one of a capacitance component between the first transmission plate and the first reception plate (C 3 ) and a capacitance component between the second transmission plate and the second reception plate (C 4 ).
Contactless communication system.
상기 누화 커패시턴스 성분은 상기 제1 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분, 상기 제1 수신 평판과 상기 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분, 상기 제1 송신 평판과 상기 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분 및 상기 제1 수신 평판과 상기 제2 수신 평판의 커패시턴스 성분 중 적어도 하나의 커패시턴스 성분을 포함하는
비접촉 통신 시스템.According to claim 5,
The crosstalk capacitance component includes at least one of a capacitance component between the first transmission plate and the second reception plate, a capacitance component between the first reception plate and the second transmission plate, a capacitance component between the first transmission plate and the second transmission plate, and a capacitance component between the first reception plate and the second reception plate.
Contactless communication system.
상기 메인 커패시턴스 성분의 크기는 1pF 내지 200pF인
비접촉 통신 시스템.According to claim 5,
The size of the main capacitance component is 1pF to 200pF
Contactless communication system.
상기 누화 커패시턴스 성분의 크기는 상기 메인 커패시턴스 성분의 크기의 0.1% 내지 30%인
비접촉 통신 시스템.According to claim 5,
The size of the crosstalk capacitance component is 0.1% to 30% of the size of the main capacitance component.
Contactless communication system.
상기 적어도 하나의 평판의 폭(w)과 상기 적어도 하나의 평판의 길이(l)는 1mm ≤ w, l ≤ 300mm인
비접촉 통신 시스템.According to claim 5,
The width (w) of the at least one flat plate and the length (l) of the at least one flat plate are 1 mm ≤ w, l ≤ 300 mm
Contactless communication system.
상기 제1 수신 평판 사이의 간격 및 상기 제2 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 간격 중 적어도 하나의 간격(d)은 0.1mm ≤ d ≤ 10mm인
비접촉 통신 시스템.According to claim 5,
At least one distance (d) of the distance between the first receiving plates and the distance between the second transmitting plate and the second receiving plate is 0.1 mm ≤ d ≤ 10 mm.
Contactless communication system.
상기 제1 송수신기에 연결되는 커패시티브 커플링부 및
상기 커패시티브 커플링부와 연결되는 제2 송수신기
를 포함하고,
상기 커패시티브 커플링부는,
상기 제1 송수신기의 송신 선로에 연결된 제1 송신 평판과 상기 제2 송수신기의 수신 선로에 연결된 제1 수신 평판에 기초하는 제1 커플러 및
상기 제2 송수신기의 송신 선로에 연결된 제2 송신 평판과 상기 제1 송수신기의 수신 선로에 연결된 제2 수신 평판에 기초하는 제2 커플러
를 더 포함하며,
상기 제1 송신 평판과 상기 제2 수신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C1)의 크기와, 상기 제1 수신 평판과 상기 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C2)의 크기는 하기 수식4를 통해 결정되는
[수식4]
여기서, p는 상기 제1 수신 평판의 중심점과 상기 제2 송신 평판의 중심점 사이의 거리 또는 상기 제1 송신 평판의 중심점과 상기 제2 수신 평판의 중심점 사이의 거리, 인
비접촉 통신 시스템.a first transceiver;
a capacitive coupling unit connected to the first transceiver; and
A second transceiver connected to the capacitive coupling unit
including,
The capacitive coupling part,
A first coupler based on a first transmission plate connected to a transmission line of the first transceiver and a first reception plate connected to a reception line of the second transceiver; and
A second coupler based on a second transmission plate connected to the transmission line of the second transceiver and a second reception plate connected to the reception line of the first transceiver
Including more,
The size of the capacitance component (C 1 ) between the first transmission plate and the second reception plate and the size of the capacitance component (C 2 ) between the first reception plate and the second transmission plate are determined by Equation 4 below:
[Equation 4]
Here, p is the distance between the center point of the first reception plane and the center point of the second transmission plane or the distance between the center point of the first transmission plane and the center point of the second reception plane, person
Contactless communication system.
상기 제1 송수신기에 연결되는 커패시티브 커플링부 및
상기 커패시티브 커플링부와 연결되는 제2 송수신기
를 포함하고,
상기 커패시티브 커플링부는,
상기 제1 송수신기의 송신 선로에 연결된 제1 송신 평판과 상기 제2 송수신기의 수신 선로에 연결된 제1 수신 평판에 기초하는 제1 커플러 및
상기 제2 송수신기의 송신 선로에 연결된 제2 송신 평판과 상기 제1 송수신기의 수신 선로에 연결된 제2 수신 평판에 기초하는 제2 커플러
를 더 포함하며,
상기 제1 수신 평판과 상기 제2 수신 평판의 커패시턴스 성분(C5)의 크기 및 상기 제1 송신 평판과 상기 제2 송신 평판 사이의 커패시턴스 성분(C6)의 크기는 하기 수식5를 통해 결정되는
[수식5]
여기서, 인,
비접촉 통신 시스템.a first transceiver;
a capacitive coupling unit connected to the first transceiver; and
A second transceiver connected to the capacitive coupling unit
including,
The capacitive coupling part,
A first coupler based on a first transmission plate connected to a transmission line of the first transceiver and a first reception plate connected to a reception line of the second transceiver; and
A second coupler based on a second transmission plate connected to the transmission line of the second transceiver and a second reception plate connected to the reception line of the first transceiver
Including more,
The size of the capacitance component (C 5 ) of the first reception plate and the second reception plate and the size of the capacitance component (C 6 ) between the first transmission plate and the second transmission plate are determined by Equation 5 below:
[Formula 5]
here, person,
Contactless communication system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210177992A KR102558913B1 (en) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | System for contactless communication based on capacitive coupling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210177992A KR102558913B1 (en) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | System for contactless communication based on capacitive coupling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230089619A KR20230089619A (en) | 2023-06-21 |
| KR102558913B1 true KR102558913B1 (en) | 2023-07-26 |
Family
ID=86989955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210177992A KR102558913B1 (en) | 2021-12-13 | 2021-12-13 | System for contactless communication based on capacitive coupling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102558913B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102033195B1 (en) * | 2012-03-02 | 2019-10-16 | 키사, 아이엔씨. | Contactless replacement for cabled standards-based interfaces |
| JP2021514157A (en) * | 2018-02-15 | 2021-06-03 | ベロダイン ライダー ユーエスエー，インコーポレイテッド | Systems and methods for transmitting data via a non-contact cylindrical interface |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2828993B1 (en) * | 2012-03-22 | 2020-05-06 | Keyssa, Inc. | Contactless data transfer systems and methods |
-
2021
- 2021-12-13 KR KR1020210177992A patent/KR102558913B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230089619A (en) | 2023-06-21 |
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