KR20190104562A - 송신 안테나 모듈, 비접촉 송신 모듈, 이것을 구비한 비접촉 통신 시스템 및 비접촉 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 본 발명은 송신하기 위한 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지한다. (구성) 송신 모듈(Ma)은 디지털 신호를 송신 가능한 구성인 송신부(200a)와, 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성되어 있고, 또한 디지털 통신을 위해서 비접촉 수신 모듈(Mb)의 수신 안테나(100b)와 전자계 결합 또는 자계 결합 가능한 구성인 송신 안테나(100a)와, 송신부(200a)와 송신 안테나(100a) 사이에 직렬 접속된 저항(400a)을 구비하고 있다. 저항(400a)은 송신부(200a)로부터 출력된 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 저항값을 갖고 있다. 무디게 한 디지털 신호가 송신 안테나(100a)에 입력되도록 되어 있다.

Description

송신 안테나 모듈, 비접촉 송신 모듈, 이것을 구비한 비접촉 통신 시스템 및 비접촉 통신 방법
본 발명은 송신 안테나 모듈, 비접촉 송신 모듈, 이것을 구비한 비접촉 통신 시스템 및 비접촉 통신 방법에 관한 것이다.
하기 특허문헌 1에는, 종래의 비접촉 통신 시스템이 기재되어 있다. 이 시스템은 비접촉으로 통신을 행하는 송신 장치와 수신 장치를 구비하고 있다. 송신 장치는 안테나 공진부와, 송신부와, 측정부를 구비하고 있다. 송신부는 차동 신호를 송신하여, 안테나 공진부에 공급 가능한 구성으로 되어 있다. 측정부는 송신부로부터 안테나 공진부로의 출력 전류를 측정하고 있다. 안테나 공진부는 안테나 코일과, 이 안테나 코일에 접속된 임피던스 매칭부를 갖고 있다. 안테나 코일은 수신 장치의 안테나 코일과 전자 결합 가능한 구성으로 되어 있다.
임피던스 매칭부는 안테나 코일에 병렬 접속된 병렬 공진 콘덴서와, 안테나 코일의 양단에 각각 직렬 접속된 2개의 고정 용량의 직렬 공진 콘덴서를 갖고 있다. 이 병렬 공진 콘덴서 및 직렬 공진 콘덴서가 안테나 공진부의 직병렬 공진 회로를 구성하고 있다. 병렬 공진 콘덴서는 가변 콘덴서이며, 측정부에 측정되는 출력 전류가 최소값 또는 최대값일 때, 이 최소값 또는 최대값을 사용해서 가변 콘덴서의 용량이 조정된다. 이것에 의해, 송신부와 안테나 코일 사이의 임피던스 매칭 및 공진 주파수의 최적화를 실현시키고 있다.
임피던스 매칭부는 2개의 댐핑 저항을 갖고 있다. 2개의 댐핑 저항은 안테나 코일의 양단과 직렬 공진 콘덴서 사이에 직렬 접속되어 있고, 또한 안테나 공진부의 Q값(Quality factor)을 결정하고 있다.
일본 특허공개 2016-025460호 공보
그런데, 송신부로부터 송신되는 차동 신호는 링잉이 발생하는 경우가 있다. 링잉이 발생한 신호가 송신 장치로부터 수신 장치로 송신되고, 수신 장치에서 복조될 때 본래의 신호로 복조할 수 없다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 창안된 것이며, 그 목적으로 하는 바는 송신하기 위한 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지할 수 있는 송신 안테나 모듈, 비접촉 송신 모듈, 이것을 구비한 비접촉 통신 시스템 및 비접촉 통신 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태의 송신 안테나 모듈은 송신 안테나와 저항을 구비하고 있다. 송신 안테나는 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성되어 있고, 또한 비접촉 수신 모듈의 수신 안테나와 전자계 결합 또는 자계 결합 가능한 구성이다. 저항은 송신 안테나에 직렬 접속되어 있다. 이 저항은 상기 저항에 입력되는 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 저항값을 갖고 있다. 이 무디게 한 디지털 신호가 송신 안테나에 입력되도록 되어 있다.
이러한 형태의 송신 안테나 모듈에 의한 경우, 디지털 신호가 저항을 통과함으로써 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 디지털 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다.
본 발명의 일 형태의 비접촉 송신 모듈은 상기 송신 안테나 모듈과 송신부를 구비하고 있다. 송신부는 디지털 신호를 송신 가능한 구성이다. 저항은 송신 안테나와 송신부 사이에 직렬 접속되어 있다.
이러한 형태의 비접촉 송신 모듈에 의한 경우, 송신부로부터 출력된 디지털 신호가 저항을 통과함으로써 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 디지털 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다.
저항의 저항값은 수 Ω∼수 100Ω로 하는 것이 가능하다. 저항의 저항값은 수 Ω∼100Ω로 하는 것도 가능하다.
송신부는 제 1 포트 및 제 2 포트를 갖는 구성으로 하는 것이 가능하다. 송신 안테나는 제 1 부 및 제 2 부를 갖는 구성으로 하는 것이 가능하다. 저항은 복수로 하는 것이 가능하다. 이 복수의 저항은 제 1 저항 및 제 2 저항을 포함한다. 제 1 저항은 송신부의 제 1 포트와 송신 안테나의 제 1 부 사이에 직렬 접속된 구성으로 하는 것이 가능하다. 제 2 저항은 송신부의 제 2 포트와 송신 안테나의 제 2 부 사이에 직렬 접속된 구성으로 하는 것이 가능하다.
송신부는 제 1 포트로부터 차동 신호인 디지털 신호의 정측 신호를 출력 가능함과 아울러, 제 2 포트로부터 디지털 신호의 부측 신호를 출력 가능한 구성으로 하는 것이 가능하다. 이 경우, 제 1 저항은 제 1 포트로부터 출력된 정측 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 정측 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 저항값을 갖는 구성으로 하는 것이 가능하다. 제 2 저항은 제 2 포트로부터 출력된 부측 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 부측 신호의 파형을 무디게 하는 저항값을 갖는 구성으로 하는 것이 가능하다. 이러한 형태의 비접촉 송신 모듈에 의한 경우, 정측 신호 및 부측 신호의 각각의 링잉이 억제 또는 억지된다.
또는, 송신부는 싱글 엔드 신호를 출력 가능한 구성으로 하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 형태의 비접촉 통신 시스템은 상기한 어느 하나의 형태의 비접촉 송신 모듈과, 이 비접촉 송신 모듈과 비접촉으로 디지털 통신 가능한 비접촉 수신 모듈을 구비하고 있다. 비접촉 수신 모듈은 수신 안테나와 복원부를 구비하고 있다. 수신 안테나는 비접촉 송신 모듈의 송신 안테나와 전자계 결합 또는 자계 결합함으로써, 무디게 한 디지털 신호의 적어도 일부에 대응하는 수신 신호가 유기되는 구성이다. 복원부는 유기된 수신 신호를 디지털 신호로 복원 가능한 구성이다.
본 발명의 일 형태의 비접촉 통신 방법은 비접촉 송신 모듈과 비접촉 수신 모듈 사이에서 비접촉으로 디지털 통신하기 위한 방법이다. 이 방법은 디지털 신호를 저항에 인가함으로써 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하고, 비접촉 송신 모듈의 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성된 송신 안테나와 비접촉 수신 모듈의 수신 안테나를 전자계 결합 또는 자계 결합시킴과 아울러, 무디게 한 디지털 신호가 송신 안테나에 입력되도록 되어 있다.
이러한 형태의 비접촉 송신 방법에 의한 경우, 디지털 신호가 저항을 통과함으로써 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 디지털 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다.
상기 비접촉 송신 방법은 비접촉 송신 모듈의 송신부에 디지털 신호를 송신시키고, 이 디지털 신호가 상기 저항에 인가되도록 되어 있어도 좋다.
도 1은 본원의 실시예 1에 관한 비접촉 통신 시스템의 블럭도이다.
도 2a는 실험 1에 의해 측정된 디지털 신호의 파형을 나타내는 파형도이다.
도 2b는 실험 2에 의해 측정된 디지털 신호의 파형을 나타내는 파형도이다.
도 2c는 실험 3에 의해 측정된 디지털 신호의 파형을 나타내는 파형도이다.
이하, 본 발명의 실시예 1을 포함하는 복수의 실시예에 따른 비접촉 통신 시스템(S)에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1에는 실시예 1에 관한 비접촉 통신 시스템(S)이 나타내어져 있다.
비접촉 통신 시스템(S)은 비접촉 송신 모듈(Ma)(이하, 단지 송신 모듈(Ma)이라고도 칭한다.)과, 비접촉 수신 모듈(Mb)(이하, 단지 수신 모듈(Mb)이라고도 칭한다.)을 구비하고 있다. 송신 모듈(Ma)은 수신 모듈(Mb)과 비접촉(무선)으로 디지털 통신을 행하도록 되어 있다.
송신 모듈(Ma)은 송신 안테나 모듈(Ma1)과 송신부(200a)를 구비하고 있다. 송신 안테나 모듈(Ma1)은 송신 안테나(100a)와, 적어도 하나의 접속부(300a)와, 적어도 하나의 저항(400a)을 갖고 있다. 한편, 수신 모듈(Mb)은 수신 안테나(100b)와, 복원부(200b)와, 적어도 하나의 접속부(300b)를 구비하고 있다.
송신 안테나(100a)는 상기 디지털 통신을 위해서, 수신 안테나(100b)와 전자계 결합 또는 자계 결합 가능한 구성이다. 송신 안테나(100a)와 수신 안테나(100b)는 서로 전자계 결합 또는 자계 결합함으로써 결합기(C)(커플러)를 구성한다. 전자계 결합 또는 자계 결합 시의 송신 안테나(100a)로부터 수신 안테나(100b)까지의 거리(전송 거리)는 0mm∼수 mm 정도의 근거리이다. 전송 거리는 소정 범위로 미리 설정되어 있으면 좋다. 또한, 전송 거리는 상기한 범위에 한정되지 않고, 송신 안테나(100a), 또는 송신 안테나(100a) 및 수신 안테나(100b)의 쌍방이 대형화하면, 이론상 수십 mm이어도 가능하다는 것에 유의해야 할 것이다. 송신 안테나(100a)는 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성되어 있다. 예를 들면 전자의 경우, 송신 안테나(100a)는 하기 1) 또는 2)의 구성으로 하는 것이 가능하고, 후자의 경우 송신 안테나(100a)는 하기 3) 또는 4)의 구성으로 하는 것이 가능하다.
1) 송신 안테나(100a)는 원환(圓環) 형상 또는 다각환(多角環) 형상(도 1에서는 각환(角環) 형상)의 리드 프레임 등의 금속판으로 구성되어 있다.
2) 송신 안테나(100a)는 막대 형상, L자 형상, 원호 형상, U자 형상, 소용돌이 형상, 원형 또는 다각형 형상의 금속판으로 구성되어 있다.
3) 송신 안테나(100a)는 기판이나 수지 블록 등의 절연체 상에 형성된 원환 형상 또는 다각환 형상의 도체로 구성되어 있다.
4) 송신 안테나(100a)는 상기 절연체 상에 형성된 직선 형상, L자 형상, 원호 형상, U자 형상, 소용돌이 형상, 원 형상 또는 다각형 형상의 도체로 구성되어 있다.
또한, 상기 도체는 이하의 a)∼c) 중 어느 하나의 방법에 의해 절연체 상에 형성하는 것이 가능하다. a) 도체는 주지의 인쇄법이나 포트리소그래피 등에 의해 상기 절연체 상에 형성된다. b) 스퍼터, 무전해 도금 또는 증착에 의해 상기 절연체 상에 도체막을 형성한 후, 레이저 또는 약제의 에칭에 의해 금속막의 불필요한 부분을 제거해서 도체가 형성된다. c) 상기 절연체 내에 분산된 금속 착체를 레이저에 의해 활성화해서 상기 절연체 상에 도금 촉매를 형성하고, 도금 촉매 상에 무전해 도금 등으로 도금막(도체)을 형성한다.
송신부(200a)는 디지털 신호를 송신 가능한 IC 등의 논리 회로 또는 프로세서 등에 의해 처리되는 소프트웨어로 구성되어 있다. 송신부(200a)가 송신 가능한 디지털 신호는 광대역의 주파수 성분을 갖는 구형파의 차동 신호 또는 광대역의 주파수 성분을 갖는 구형파의 싱글 엔드 신호로 하는 것이 가능하다. 이 디지털 신호는 수백 MHz 이상의 고주파 성분을 포함하고 있고, 보다 바람직하게는 1GHz 이상의 고주파 성분을 포함하고 있으면 좋다. 디지털 신호가 1GHz 이상의 고주파 성분을 포함하고 있을 경우, 그 라이징은 가파르게 된다. 또한, 송신부(200a)로부터 송신되는 디지털 신호는 변조되어 있지 않다.
송신부(200a)와 송신 안테나(100a) 사이의 거리는 수 mm∼200mm 정도로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 수 mm∼수십 mm 정도로 하면 좋다. 상기 거리가 수 mm∼200mm 정도일 경우, 송신부(200a)로부터 출력된 디지털 신호가 송신 안테나(100a)에 입력될 때까지, 상기 디지털 신호에 발생한 링잉이 수습되기 어려워진다. 상기 거리가 수 mm∼수십 mm 정도일 경우, 상술한 링잉의 수속이 보다 곤란해진다. 다만, 상기 거리는 상기 범위에 한정되지 않는다. 상기 거리가 200mm 이상이어도, 송신부(200a)로부터 출력된 디지털 신호가 송신 안테나(100a)에 입력될 때까지, 상기 디지털 신호에 발생한 링잉이 수습되지 않는 경우도 있기 때문이다.
적어도 하나의 접속부(300a)는 송신 안테나(100a)와 송신부(200a)를 접속하고 있다. 적어도 하나의 접속부(300a)는 리드 프레임 등의 금속판, 핀, 리드선, 케이블, 도전 와이어 및/또는 상기 절연체 상에 형성된 도체 등으로 구성하는 것이 가능하다. 적어도 하나의 접속부(300a)가 상기 절연체 상의 도체일 경우, 송신 안테나(100a)의 상기한 절연체 상의 도체 중 어느 하나의 형태와 동일한 구성으로 하는 것이 가능하다. 적어도 하나의 접속부(300a)의 길이 치수는 상기한 송신부(200a)와 송신 안테나(100a) 사이의 거리에 따라 적당하게 설정하면 좋다. 또한, 송신 안테나(100a) 및 적어도 하나의 접속부(300a)는 하나의 금속판으로 구성 또는 절연체 상에 형성된 연속하는 도체로 구성하는 것이 가능하다.
적어도 하나의 저항(400a)은 송신 안테나(100a)와 송신부(200a) 사이에 직렬 접속되어 있으면 좋다. 예를 들면 적어도 하나의 저항(400a)은 접속부(300a)에 접속된 칩 저항기나 리드선형 저항기 등으로 하는 것이 가능하다. 적어도 하나의 저항(400a)은 송신부(200a)로부터 출력된 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 저항값을 갖고 있다. 또한, 적어도 하나의 저항(400a)은 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 한 결과, 디지털 신호에 발생하는 오버슈트도 억제할 수 있는 것도 알 수 있다. 본 발명에 있어서의 「디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 」이란, 디지털 신호가 갖는 주파수 성분을 광대역에 걸쳐 감쇠시키는 것이다. 이것은 디지털 신호가 일정 거리의 전송로를 통과했을 때에, 디지털 신호가 가지는 주파수 성분이 광대역에 걸쳐 감쇠하는 것과 같다. 이와 같이 적어도 하나의 저항(400a)은 주지의 필터의 일부를 구성해서 특정한 주파수 대역을 반드시 커팅하고 있는 것은 아닌 것에 유의해야 할 것이다.
이와 같이 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 한 결과, 디지털 신호의 특성이 전체적으로 열화된다. 그 때문에, 적어도 하나의 저항(400a)의 저항값은 디지털 신호의 특성의 열화를 최소한에 그치게 하기 위해서 수 Ω∼수 100Ω로 하면 좋고, 보다 바람직하게는 수 Ω∼100Ω로 하면 좋다. 또한, 송신부(200a)에 송신되는 디지털 신호의 파형에 발생하는 링잉 및/또는 오버슈트가 클 경우, 적어도 하나의 저항(400a)의 저항값을 상기 범위 내에서 크게 하고, 링잉 및/또는 오버슈트가 작을 경우, 적어도 하나의 저항(400a)의 저항값을 상기 범위 내에서 작게 하면 좋다. 또한, 미리 설정되는 전송 거리가 가까울 경우, 적어도 하나의 저항(400a)의 저항값을 상기 범위 내에서 크게 하고, 미리 설정되는 전송 거리가 멀어질 경우, 적어도 하나의 저항(400a)의 저항값을 상기 범위 내에서 작게 해도 좋다.
송신 안테나(100a)는, 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 부(110a)와, 제 1 부(110a)와는 다른 부분인 제 2 부(120a)를 갖는 구성으로 하는 것이 가능하다. 예를 들면 제 1 부(110a)는 송신 안테나(100a)의 제 1 단으로 할 수 있고, 제 2 부(120a)는 송신 안테나(100a)의 제 2 단으로 할 수 있다. 송신 안테나(100a)가 제 1 부(110a) 및 제 2 부(120a)를 가질 경우, 하기 1)∼3)과 같이 하는 것이 가능하다.
1) 송신부(200a)는 제 1 포트(210a)와 제 2 포트(220a)를 갖고 있다. 2)접속부(300a)는 2개이다. 그 중 일방의 접속부(300a)가 송신 안테나(100a)의 제 1 부(110a)와 송신부(200a)의 제 1 포트(210a)를 접속하고 있고, 타방의 접속부(300a)가 송신 안테나(100a)의 제 2 부(120a)와 송신부(200a)의 제 2 포트(220a)를 접속하고 있다. 3) 저항(400a)은 복수이며, 적어도 하나의 제 1 저항(400a) 및 제 2 저항(400a)을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 저항(400a)은 송신 안테나(100a)의 제 1 부(110a)와 송신부(200a)의 제 1 포트(210a) 사이에 직렬 접속되어 있고, 적어도 하나의 제 2 저항(400a)은 송신 안테나(100a)의 제 2 부(120a)와 송신부(200a)의 제 2 포트(220a) 사이에 직렬 접속되어 있다. 도 1에서는 하나의 제 1 저항(400a)은 일방의 접속부(300a)에 접속되어 있고, 하나의 제 2 저항(400a)은 타방의 접속부(300a)에 접속되어 있다.
송신부(200a)가 차동 신호인 디지털 신호를 송신 가능한 경우, 제 1 포트(210a)로부터 차동 신호의 정측 신호를 출력 가능하고, 제 2 포트(220a)로부터 차동 신호의 부측 신호가 출력 가능한 구성으로 하는 것이 가능하다. 적어도 하나의 제 1 저항(400a)은 제 1 포트(210a)로부터 출력된 정측 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 정측 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 저항값을 갖는다. 적어도 하나의 제 2 저항(400b)은 제 2 포트(220a)로부터 출력된 부측 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 부측 신호의 파형을 무디게 하는 저항값을 갖는다. 적어도 하나의 제 1 저항(400a) 및 제 2 저항(400a)의 저항값은 상기한 바와 같이 설정하면 좋다. 양자의 저항값은 동일하게 하는 것이 바람직하지만, 정측 신호 및 부측 신호의 차동 밸런스가 상위한 경우, 양자의 저항값을 다른 값으로 설정해도 좋다.
송신부(200a)가 싱글 엔드 신호인 디지털 신호를 송신 가능한 경우, 디지털 신호가 제 1 포트(210a) 및 제 2 포트(220a) 중 어느 일방의 포트로부터 출력되고, 일방의 접속부(300a), 송신 안테나(100a) 및 타방의 접속부(300a)를 통과해서 탕방의 포트로 되돌아오는 구성으로 하면 좋다.
수신 안테나(100b)는 송신 안테나(100a)와 전자계 결합 또는 자계 결합하여 결합기(C)를 구성함으로써, 무디게 한 디지털 신호의 적어도 일부에 대응하는 수신 신호가 유기되는 구성으로 되어 있다. 예를 들면 수신 안테나(100b)는 송신 안테나(100a)와 전자계 결합 또는 자계 결합하여 결합기(C)를 구성함으로써, 디지털 신호를 시간 미분한 성분(즉, 무디게 한 디지털 신호의 파형이 갖는 고주파 성분)에 대응하는 수신 신호가 유기되는 구성으로 하는 것이 가능하다. 수신 안테나(100b)는 송신 안테나(100a)와 마찬가지로 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성하는 것이 가능하지만, 상술한 구성을 갖는 한 임의로 설계 변형 가능하다.
복원부(200b)는 유기된 수신 신호가 수신 안테나(100b)를 통해서 입력되고, 상기 신호를 본래의 디지털 신호로 복원해서 출력 가능한 IC 등의 논리 회로 또는 프로세서 등에 의해 처리되는 소프트웨어로 구성되어 있다. 복원부(200b)는, 예를 들면 히스테리시스 특성을 갖는 콤퍼레이터 회로 등으로 하는 것이 가능하다. 또한, 상기한 바와 같이, 무디게 한 디지털 신호의 특성은 열화하여 있지만, 그 열화가 최소한에 그치고 있기 때문에, 상기 열화는 복원부(200b)의 복원 처리에 거의 영향을 주지 않는다.
적어도 하나의 접속부(300b)는 수신 안테나(100b)와 복원부(200b)를 접속하고 있다. 적어도 하나의 접속부(300b)는 리드 프레임 등의 금속판, 핀, 리드선, 케이블, 도전 와이어 및/또는 상기 절연체 상에 형성된 도체 등으로 구성하는 것이 가능하다. 적어도 하나의 접속부(300b)가 상기 절연체 상의 도체일 경우, 송신 안테나(100a)의 상기한 절연체 상의 도체 중 어느 하나의 형태와 동일한 구성으로 하는 것이 가능하다. 수신 안테나(100b)와 적어도 하나의 접속부(300b)는 하나의 금속판으로 구성 또는 절연체 상에 형성된 연속하는 도체로 구성하는 것이 가능하다.
수신 안테나(100b)는 송신 안테나(100a)와 마찬가지로 제 1 부(110b)와, 제 1 부(110b)와 다른 부분인 제 2 부(120b)를 갖는 구성으로 하는 것이 가능하다. 이 경우, 하기 1)∼2)와 같이 하는 것이 가능하다. 1) 복원부(200b)는 제 1 포트(210b)와 제 2 포트(220b)를 갖고 있다. 2) 접속부(300b)는 2개이다. 그 중의 일방의 접속부(300b)가 수신 안테나(100b)의 제 1 부(110b)와 복원부(200b)의 제 1 포트(210b)를 접속하고 있고, 타방의 접속부(300b)가 수신 안테나(100b)의 제 2 부(120b)와 복원부(200b)의 제 2 포트(220b)를 접속하고 있다.
이하, 상기한 비접촉 통신 시스템(S)에 의해 디지털 통신을 행하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 송신부(200a)로부터 송신되는 디지털 신호가 싱글 엔드 신호일 경우, 송신 모듈(Ma)의 송신부(200a)에 의해 디지털 신호가 송신된다. 송신부(200a)로부터 출력된 디지털 신호가 적어도 하나의 접속부(300a) 및 적어도 하나의 저항(400a)에 인가된다. 디지털 신호가 적어도 하나의 저항(400a)에 인가됨으로써, 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 디지털 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다. 이 무디게 한 디지털 신호가 송신 안테나(100a)에 입력된다.
송신 모듈(Ma)의 송신 안테나(100a)와 수신 모듈(Mb)의 수신 안테나(100b)를 상기한 근거리에 접근시킨다. 이것에 의해 송신 안테나(100a)와 수신 안테나(100b)가 서로 전자계 결합 또는 자계 결합하여 결합기(C)를 구성한다. 이 상태에서, 무디게 한 디지털 신호를 시간 미분한 성분(즉, 무디게 한 디지털 신호의 파형이 갖는 고주파 성분)에 대응하는 수신 신호가 수신 안테나(100b)에 유기된다.
유기된 수신 신호가 복원부(200b)에 입력되고, 복원부(200b)에 의해 상기 신호가 본래의 디지털 신호로 복원된다. 복원된 디지털 신호는 복원부(200b)로부터 도시하지 않은 신호 처리 회로에 출력된다.
송신부(200a)로부터 송신되는 디지털 신호가 차동 신호일 경우, 송신부(200a)로부터 출력된 차동 신호의 정측 신호는 일방의 접속부(300a) 및 적어도 하나의 제 1 저항(400a)에 인가되는 한편, 송신부(200a)로부터 출력된 차동 신호의 부측 신호는 타방의 접속부(300a) 및 적어도 하나의 제 2 저항(400a)에 인가된다. 정측 신호가 적어도 하나의 제 1 저항(400a)에 인가됨으로써, 정측 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 정측 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다. 부측 신호가 적어도 하나의 제 2 저항(400a)에 인가됨으로써, 부측 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 부측 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다. 무디게 한 정측 신호 및 부측 신호가 송신 안테나(100a)에 입력된다.
송신 안테나(100a)와 수신 안테나(100b)가 상기한 바와 같이 서로 전자계 결합 또는 자계 결합한 상태에서, 무디게 한 정측 신호 및 부측 신호를 시간 미분한 성분(즉, 무디게 한 정측 신호 및 부측 신호의 파형이 갖는 고주파 성분)에 대응하는 수신 신호가 수신 안테나(100b)에 유기된다.
유기된 수신 신호가 복원부(200b)에 입력되고, 복원부(200b)에 의해 상기 신호가 본래의 차동 신호인 디지털 신호로 복원된다. 복원된 디지털 신호는 복원부(200b)로부터 신호 처리 회로에 출력된다.
여기에서, 하기 실험 1, 실험 2 및 실험 3을 행했다. 이 실험 1∼3에서는 다음과 같은 평가 기판을 사용해서 행했다. 평가 기판 상에는 IC인 송신부가 실장되고, 또한 2개의 전송로가 형성되어 있다. 2개의 전송로 중 하나가 송신부의 제 1 포트에 접속되고, 타방이 제 2 포트에 접속되어 있다. 2개의 전송로 상에는 각각 프로빙 포인트가 형성되어 있다. 이와 같이 2개의 전송로는 송신 안테나(100a)에 접속되어 있지 않다. 송신부로부터 송신되는 디지털 신호는 광대역의 주파수 성분을 갖는 구형파의 차동 신호이며, 그 신호 속도는 1.5Gbps이다. 실험 1에서는 상기 전송로 상에 저항이 접속되어 있지 않다. 즉, 실험 1에서는 본 발명의 저항이 존재하고 있지 않다. 실험 2에서는 상기 전송로 상에 10Ω의 저항이 각각 접속되어 있다. 즉, 10Ω의 저항은 송신부와 프로빙 포인트 사이에 각각 직렬 접속되어 있다. 실험 3에서는 상기 전송로 상에 50Ω의 저항이 각각 접속되어 있다. 즉, 50Ω의 저항도, 송신부와 프로빙 포인트 사이에 각각 직렬 접속되어 있다.
실험 1의 결과는 도 2a에 나타내는 바와 같고, 프로빙 포인트에서 측정된 디지털 신호의 파형 중 α부분에 현저한 링잉이 발생하고 있는 것을 알 수 있고, β 부분에도 링잉이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 실험 2의 결과는 도 2b에 나타내는 바와 같고, 프로빙 포인트에서 측정된 디지털 신호의 파형 중 α부분 및 β부분에 발생한 링잉이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 실험 3의 결과는 도 2c 에 나타내는 바와 같고, 프로빙 포인트에서 측정된 디지털 신호의 파형 중 α부분 및 β부분에 발생한 링잉이 더욱 억제되고 있는 것을 알 수 있다.
타방에서, 도 2b에 나타내어지는 디지털 신호의 파형은 10Ω의 저항에 의해 전체적으로 무디게 한 결과, 그 선폭이 도 2a에 나타내어지는 디지털 신호의 파형의 선폭보다 좁아져 있는 것을 알 수 있고, 도 2c에 나타내어지는 디지털 신호의 파형은 50Ω의 저항에 의해 전체적으로 무디게 한 결과, 그 선폭이 도 2b에 나타내어지는 디지털 신호의 파형의 선폭보다 좁아져 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 저항에 의해 디지털 신호가 갖는 주파수 성분을 광대역에 걸쳐서 감쇠시키고 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 비접촉 통신 시스템(S) 및 비접촉 송신 모듈(Ma)에 의한 경우, 이하의 기술적 특징 및 효과를 발휘한다. 제 1로, 송신 모듈(Ma)의 송신부(200a)로부터 송신된 디지털 신호를 적어도 하나의 저항(400a)에 통과시킴으로써, 상기 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고 있으므로, 송신 모듈(Ma)의 송신부(200a)로부터 송신된 디지털 신호에 발생하는 링잉 및/또는 오버슈트가 억제 또는 억지된다. 이 때문에, 송신 모듈(Ma)의 송신 안테나(100a)로부터 수신 모듈(Mb)의 수신 안테나(100b)로 송신된 디지털 신호의 고주파 성분은 수신 모듈(Mb)의 복원부(200b)에서 본래의 디지털 신호에 의해 정확하게 복원할 수 있게 된다. 따라서, 송신 모듈(Ma)과 수신 모듈(Mb) 사이의 비접촉 통신이 안정하다.
제 2로, 디지털 신호에 발생하는 링잉 및/또는 오버슈트를 억제 또는 억지하기 위해서, 송신 모듈(Ma)의 부품수가 증가하거나 회로 설계가 복잡화하거나 하는 것을 회피할 수 있다. 적어도 하나의 저항(400a)을 송신부(200a)와 송신 안테나(100a) 사이에 직렬 접속하는 것만으로 좋기 때문이다.
제 3으로, 송신부(200a)로부터 송신되는 디지털 신호가 차동 신호일 경우, 차동 신호의 정측 신호가 적어도 하나의 제 1 저항(400a)에 통과함으로써, 정측 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지되고, 부측 신호에 발생하는 적어도 하나의 제 2 저항(400a)에 통과함으로써, 부측 신호에 발생하는 링잉이 억제 또는 억지된다.
또한, 상기한 비접촉 통신 시스템, 송신 모듈 및 수신 모듈은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위의 기재 범위에 있어서 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다.
본 발명의 비접촉 송신 모듈의 송신 안테나는 적어도 하나 있으면 좋고, 복수로 하는 것도 가능하다. 예를 들면 송신 안테나(100a)는 2개로 할 수 있고, 그 하나가 일방의 접속부(300a)에 접속되고, 다른 하나가 타방의 접속부(300a)에 접속되는 구성으로 해도 좋다.
본 발명의 비접촉 송신 모듈의 저항은 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 것인 한 임의로 설계 변형 가능하다. 예를 들면 본 발명의 저항은 접속부의 일부를 상기한 범위의 저항값을 갖는 소재로 구성하는 것도 가능하다. 또는, 본 발명의 저항은 접속부의 일부의 폭을 좁게 하거나 접속부를 길게 하거나 해서, 상기한 범위의 저항값을 실현하는 것도 가능하다. 이와 같이 본 발명의 비접촉 송신 모듈의 저항은 칩 저항기 및 리드선형 저항기에 한정되지 않는다.
본 발명에서는 송신 안테나와 저항 사이에 기타 전자부품이 접속되어 있어도 좋고, 저항과 송신부 사이에 기타 전자부품이 접속되어 있어도 좋다. 기타 전자부품으로서는 콘덴서나 코일 등이 있다. 또한, 상기 실시예와 같이, 송신 안테나와 송신부 사이에는 저항만이 접속된 구성으로 하는 것이 가능하다.
본 발명에서는 송신 안테나 모듈과 송신부를 별체로 하고, 사용시에 송신부를 송신 안테나 모듈의 적어도 하나의 접속부에 접속하도록 해도 상관없다.
또한, 상기 실시예의 각 형태 및 설계 변형예에 있어서의 비접촉 통신 시스템, 송신 모듈 및 수신 모듈의 각 구성요소를 구성하는 소재, 형상, 치수, 수 및 배치 등은 그 일례를 설명한 것이며, 동일한 기능을 실현할 수 있는 한 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 상기한 실시예의 각 형태 및 설계 변경예는 서로 모순되지 않는 한, 서로 조합시키는 것이 가능하다.
S: 비접촉 통신 시스템
Ma: 비접촉 송신 모듈
Ma1: 송신 안테나 모듈
100a: 송신 안테나
110a: 제 1 부
120a: 제 2 부
400a: 저항 (제 1 저항 및 제 2 저항)
300a: 접속부
200a: 송신부
210a: 제 1 포트
220a: 제 2 포트
Mb: 비접촉 수신 모듈
100b: 수신 안테나
110b: 제 1 부
120b: 제 2 부
200b: 복원부
210b: 제 1 포트
220b: 제 2 포트
300b: 접속부

Claims (8)

  1. 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성된 송신 안테나로서, 비접촉 수신 모듈의 수신 안테나와 전자계 결합 또는 자계 결합 가능한 구성인 상기 송신 안테나와,
    상기 송신 안테나에 직렬 접속된 저항을 구비하고 있고,
    상기 저항은 상기 저항에 입력되는 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 상기 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 저항값을 갖고 있고, 무디게 한 상기 디지털 신호가 상기 송신 안테나에 입력되는 송신 안테나 모듈.
  2. 제 1 항에 기재된 송신 안테나 모듈과,
    상기 디지털 신호를 송신 가능한 구성인 송신부를 구비하고 있고,
    상기 저항은 상기 송신 안테나와 상기 송신부 사이에 직렬 접속되어 있는 비접촉 송신 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항의 저항값은 수 Ω∼수 100Ω인 비접촉 송신 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신부는 제 1 포트 및 제 2 포트를 갖고 있고,
    상기 송신 안테나는 제 1 부 및 제 2 부를 갖고 있고,
    상기 저항은 복수이며, 이 복수의 저항은 제 1 저항 및 제 2 저항을 포함하고,
    상기 제 1 저항은 상기 송신부의 상기 제 1 포트와 상기 송신 안테나의 상기 제 1 부 사이에 직렬 접속되어 있고, 상기 제 2 저항은 상기 송신부의 상기 제 2 포트와 상기 송신 안테나의 상기 제 2 부 사이에 직렬 접속되어 있는 비접촉 송신 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 제 1 포트로부터 차동 신호인 상기 디지털 신호의 정측 신호를 출력 가능함과 아울러, 상기 제 2 포트로부터 상기 디지털 신호의 부측 신호를 출력 가능한 구성으로 되어 있고,
    상기 제 1 저항은 상기 제 1 포트로부터 출력된 상기 정측 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 상기 정측 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하는 상기 저항값을 갖고,
    상기 제 2 저항은 상기 제 2 포트로부터 출력된 상기 부측 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하기 위해서, 상기 부측 신호의 파형을 무디게 하는 상기 저항값을 갖고 있는 비접촉 송신 모듈.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신부는 싱글 엔드 신호를 출력 가능한 구성인 비접촉 송신 모듈.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 비접촉 송신 모듈과,
    상기 비접촉 송신 모듈과 비접촉으로 디지털 통신 가능한 비접촉 수신 모듈을 구비하고 있고,
    상기 비접촉 수신 모듈은 상기 비접촉 송신 모듈의 상기 송신 안테나와 전자계 결합 또는 자계 결합함으로써, 무디게 한 상기 디지털 신호의 적어도 일부에 대응하는 수신 신호가 유기되는 구성인 수신 안테나와,
    유기된 상기 수신 신호를 상기 디지털 신호로 복원 가능한 구성인 복원부를 구비하고 있는 비접촉 통신 시스템.
  8. 비접촉 송신 모듈과 비접촉 수신 모듈 사이에서 비접촉으로 디지털 통신하기 위한 비접촉 통신 방법에 있어서,
    디지털 신호를 저항에 인가함으로써 상기 디지털 신호의 파형을 전체적으로 무디게 하고, 이것에 의해 상기 디지털 신호에 발생하는 링잉을 억제 또는 억지하고,
    상기 비접촉 송신 모듈의 금속판 또는 절연체 상에 형성된 도체로 구성된 송신 안테나와 상기 비접촉 수신 모듈의 수신 안테나를 전자계 결합 또는 자계 결합시킴과 아울러, 무디게 한 상기 디지털 신호가 상기 송신 안테나에 입력되는 비접촉 송신 방법.
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