KR20200043471A - 통신 장치, 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

통신 장치는, 송전 코일과, 상기 송전 코일과의 사이에서 전계 및 자계의 적어도 어느 것에 의해 결합되는 수전 코일을 갖는 다른 통신 장치로, 상기 송전 코일을 통하여 소정의 전력 전송 주파수로 무선 송전하는 송전 회로를 갖는다. 또한 통신 장치는, 수신 안테나와, 상기 다른 통신 장치가 갖는 송신 안테나를 통하여 상기 다른 통신 장치로부터 송신된 신호를, 상기 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신 회로를 갖는다. 또한 통신 장치는, 상기 송전 회로에 의한 무선 송전에 의해 상기 수신 안테나로부터 상기 수신 회로에 입력되는 상기 전력 전송 주파수의 신호를 억제하는 필터 회로를 갖는다.

Description

통신 장치, 통신 시스템
본 발명은 무선에 의한 전력 전송 및 통신을 행하는 장치에 관한 것이다.
근년, 기기의 가동성과 제어의 요구에 대응하기 위해, 신호를 전송할 수 있는 선회 가동부를 마련한 기기가 많아지고 있다. 예로서, 로봇의 핸드부나, 네트워크 카메라의 운대의 접속부나, 모바일 기기의 커넥터 등을 들 수 있다.
종래부터, 이와 같은 기기의 선회 가동부에 있어서, 무선으로 신호를 전송하는 기술이 공보에 제안되어 있다. 고속 전송 레이트 및 저지연 성능을 실현 가능한 무선 신호 전송 방식으로서, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 근방 전자계 결합에 의한 통신이 공보에 제안되어 있다.
기기의 선회 가동부에 있어서, 무선에 의한 신호 전송뿐만 아니라, 무선에 의한 전력 전송을 할 수 있으면, 케이블이나 플렉시블 기판(이하 「케이블 등」이라고 함)을 완전히 생략할 수 있게 된다. 기기의 선회 가동부를 완전히 와이어리스화할 수 있으면, 케이블 등의 열화를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 제조 시에 있어서, 협소부에서 케이블 등을 접속할 필요가 없고, 제조를 용이하게 할 수 있다.
일본 특허 공개 제2016-72810호 공보 일본 특허 공개 제2011-228933호 공보
그러나, 신호 전송을 위한 안테나와 전력 전송을 위한 안테나를 근접하여 배치하고, 근방 전자계 결합에 의한 비접촉의 신호 전송 및 전력 전송을 행하는 경우, 전력 전송에 사용되는 안테나로부터 신호 전송에 사용되는 안테나에 대해, 간섭이 발생하는 경우가 있다. 이 간섭에 의해 신호 전송의 품질이 열화된다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여, 비접촉의 신호 전송과 전력 전송을 근접하여 행하는 경우에 있어서의, 전력 전송이 신호 전송에 부여하는 간섭을 억제하여, 비접촉의 신호 전송의 통신 품질을 개선할 수 있는 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로서, 본 발명에 의한 통신 장치는, 송전 코일과, 상기 송전 코일과의 사이에서 전계 및 자계의 적어도 어느 것에 의해 결합되는 수전 코일을 갖는 다른 통신 장치로, 상기 송전 코일을 통하여 소정의 전력 전송 주파수로 무선 송전하는 송전 회로와, 수신 안테나와, 상기 다른 통신 장치가 갖는 송신 안테나를 통하여 상기 다른 통신 장치로부터 송신된 신호를, 상기 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신 회로와, 상기 송전 회로에 의한 무선 송전에 의해 상기 수신 안테나로부터 상기 수신 회로에 입력되는 상기 전력 전송 주파수의 신호를 억제하는 필터 회로를 갖는다.
본 발명에 의하면, 비접촉의 신호 전송과 전력 전송을 근접하여 행하는 경우에, 무선 전력 전송이 무선 신호 전송에 부여하는 간섭을 억제하여, 근접 통신의 통신 품질을 개선하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 통신 장치의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나의 구조와, 커플러와 필터 회로와 수신 회로의 접속을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나의 구조와, 커플러와 필터 회로와 수신 회로의 접속을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나의 구조와, 커플러와 필터 회로와 수신 회로의 접속을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나의 포트의 위치를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 고역 통과 필터에 의한 간섭의 감쇠량의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 고역 통과 필터에 의한 간섭의 감쇠량의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 필터의 방식과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5b는 필터의 방식과 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 통신 장치(100)에 대해 설명한다. 본 실시 형태는, 무선 전력 전송과 무선 통신이 서로 근접한 위치에서 동시에 행해지는 경우가 있는 통신 장치(100)에 관한 것이다.
본 실시 형태에서는 무선 전력 전송을 행하는 전력 전송 안테나로서, 코일형의 도체가 사용되는 것으로 하자. 이하에서는 이 매체를 「코일」이라고한다(특별히 구별하는 경우, 송전측을 「송전 코일」, 수전측을 「수전 코일」이라고 함). 한편, 통신을 행하는 통신 안테나(송신 안테나 및 수신 안테나)로서는, 프린트 기판 상에 전극의 패턴이 형성된 결합기가 사용되는 것으로 하자. 이하에서는 이 매체를 「커플러」라고 한다. 또한 이하에서는, 무선 전력 전송을 행하는 매체와 통신을 행하는 매체가 일체화된 구성을 「안테나」라고 한다. 여기서 「통신」이란, 기기를 제어하는 신호나 기기가 취득한 정보나 기기의 상태를 나타내는 정보를 송수신하는 것을 말한다. 「전력 전송」이란, 제어 대상의 기기나 통신을 행하는 기기에 전력을 공급하기 위해, 송전 코일로부터 수전 코일로 무선으로 전력을 전송하는 것을 말한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전력 전송하기 위해 사용하는 주파수를 「전력 전송 주파수」라 하고, 통신을 행하기 위해 사용하는 주파수를 「통신 주파수」라고 하기로 한다. 또한, 통신 장치(100)에 의한 통신은, 통신 주파수의 반송파의 변복조를 수반하는 통신 방식에 한정되지 않고, 반송파의 변복조를 수반하지 않는 베이스밴드 방식으로 행해져도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 베이스밴드 방식에 있어서의 통신 주파수란, 전송되는 신호가 평균적인 주파수를 가리키는 것으로 한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 통신 장치(100)의 구성을 도시하는 구성도이다. 또한, 이하에서 설명하는 구성은, 그 모두가 필수적인 것만은 아니다.
이하의 설명에서는, 전력의 전송에 있어서는, 도 1의 A측으로부터 B측으로 무선으로 전력을 전송하는(도 1의 실선의 화살표 방향) 경우를 예로 설명한다. 또한, 무선 통신에 있어서는, A측과 B측 사이에서 쌍방향으로 통신을 행하는 것이 가능하지만, 이하에서는 B측으로부터 A측으로 신호를 송신하는 경우를 중심으로 설명한다(도 1의 파선의 화살표 방향). 또한, 도 1에서는 송전측(A측)의 구성 요소와 수전측(B측)의 구성 요소의 양쪽이 단일의 통신 장치(100)에 포함되어 있는 예를 나타내고 있다. 단 이에 한정되지 않고, 송전측과 수전측이 분리 가능해도 되고, 별개의 장치로서 구성된 송전측의 통신 장치와 수전측의 통신 장치에 의해 통신 시스템이 구성되어도 된다.
예를 들어, 촬상부가 운대에 대해 선회하는 네트워크 카메라에 통신 장치(100)가 실장되는 경우, 운대 내에 존재하는 A측의 구성으로부터 촬상부 내에 존재하는 B측의 구성에 대해 전력이 공급되고, 촬상부에서 촬상된 화상 데이터 등의 정보가 B측으로부터 A측으로 전송된다.
부호 101은 무선 전력 전송을 위한 전력원인 외부 직류 전원을 나타내고 있다. 부호 102는, 외부 직류 전원(101)으로부터 공급된 전력을 스위칭하여 교류 전류(AC 전류)로 변환하는 송전 회로를 나타내고 있다. 부호 103, 104는 전력 전송의 각각 송전측과 수전측의 안테나를 나타내고 있다. 안테나(103, 104)는 각각 송수전의 코일과 커플러를 갖고 있지만, 이것은 후에 다시 설명한다. 부호 105는, 안테나(103)로부터 안테나(104)에 전송된 전력을 정류하여 출력하는 수전 회로를 나타내고 있다. 부호 107은, 전송되는 신호에 의해 제어되는 기기를 나타내고 있고, 본 실시 형태에서는 카메라를 나타내고 있다. 부호 123은, 카메라(107)가 촬상한 영상 데이터 혹은 카메라의 상태 신호의 입력을 접수하고, 신호 전송에 의해 송신하기 위한 송신 회로를 나타내고 있다. 수전 회로(105)로부터 출력된 전력은, 카메라(107)와 송신 회로(123)에 공급되어, 각각의 동작을 위해 사용된다.
부호 122는, 송신 회로(123)로부터 송신된 신호를 수신하는 수신 회로를 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 안테나(104)가 신호의 송신측, 안테나(103)가 신호의 수신측이 되어 있는 경우를 설명하고 있기 때문에, 송신 회로와 수신 회로가 각각 안테나(104)측과 안테나(103)측에 위치하고 있지만, 신호 전송 방향이 반대인 경우에는 송신 회로와 수신 회로가 바뀌는 것은 물론이다. 이 경우, 필터 회로(151)의 위치도 바뀌게 된다. 또한, 안테나(104)와 안테나(103) 사이에서 쌍방향 통신이 행해지는 경우에는, 통신 장치(100)의 A측과 B측의 각각에 송신 회로와 수신 회로의 양쪽이 포함되어 있어도 된다. 그리고 이 경우, 필터 회로(151)는 A측과 B측의 어느 한쪽에 존재하고 있어도 되고, 양쪽에 존재하고 있어도 된다.
안테나(103)와 수신 회로(122) 사이에는, 필터 회로(151)가 마련되어 있다. 필터 회로(151)는, 무선 전력 전송의 무선 통신에 대한 영향을 저감시키는 필터를 갖고 있다. 부호 106)은 운대 내의 제어부를 나타내고 있다.
도 2는, 안테나의 구조와, 커플러와 필터 회로와 수신 회로의 접속을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 2a, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 안테나(103)는 송전 코일(201)과 수신측 커플러(202)를 갖고 있다. 송전 코일(201)과 수신측 커플러(202)는 서로 동심원형으로 배치되어 있다. 안테나(104)는, 수전 코일(211)과 송신측 커플러(212)를 갖고 있다. 수전 코일(211)과 송신측 커플러(212)도 서로 동심원형으로 배치되어 있다. 송전 코일(201)과 수전 코일(211) 및 수신측 커플러(202)와 송신측 커플러(212)는 각각 서로 대향하여 근접하여 마련되어 있다. 송전 코일(201)측에 교류 전력이 흐름으로써, 해당 전력이 수전 코일(211)에 전송되도록 되어 있다.
수신측 커플러(202)와 송신측 커플러(212)는, 전계 또는 자계 또는 그 양쪽에 의한 결합에 기초하여 통신할 수 있도록, 서로 충분히 가까이 마련되어 있다. 수신측 커플러(202)와 송신측 커플러(212)의 간극은 예를 들어 1㎜ 이하로 할 수 있다.
도 2c는, 커플러와 필터 회로와 수신 회로의 접속을 나타내고 있다. 본 실시 형태의 통신은 차동 디지털 신호로 행해지게 되어 있다. 커플러는 임피던스를 갖고, 차동 방식으로 입출력을 행한다. 수신측 커플러(202)는, 차동 방식으로 통신할 수 있도록 필터 회로(151)에 접속된다. 그 때문에, 수신측 커플러(202)는, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 통신 포트를 2개 갖고 있다. 2개의 통신 포트는 차동 신호를 구성하는 정과 부의 신호 각각의 전송로를 구성하고 있다. 필터 회로(151)는, 수신측 커플러(202)와 수신 회로(122) 사이의 전송로에 마련되어 있다. 또한, 송신측 커플러(212)와 송신 회로(123)의 사이도, 상기와 마찬가지로 차동 통신을 행하기 위한 2개의 통신 포트를 통하여 접속된다. 단, 송신측과 수신측의 통신은 차동 방식이 아니고 싱글 엔드 방식에 의해 행해져도 되며, 그 경우에는 각 커플러가 갖는 통신 포트가 하나여도 된다.
본 실시 형태의 통신 장치(100)의 경우에는, 무선의 전력 전송을 행하기 위한 구성으로서는, 적어도 수전 코일(211)과 송전 코일(201)이 있으면 된다. 즉, 외부 직류 전원(101)과 송전 회로(102)는 외부의 장치로 하고, 교류 전류를 송전 코일(201)에 직접 공급하도록 해도 된다.
또한, 본 실시 형태의 통신 장치(100)의 경우에는, 무선의 신호 전송을 행하기 위한 구성으로서는, 적어도 송신 회로(123)와, 송신측 커플러(212)와, 수신측 커플러(202)와, 필터 회로(151)와, 수신 회로(122)가 있으면 된다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 안테나(103)의 포트 위치를 나타내는 사시도이다. 또한, 안테나(104)도 마찬가지 구성이며, 수전 코일(211)이 도 3의 송전 코일(201)과 마찬가지로 배치되고, 송신측 커플러(212)가 도 3의 수신측 커플러(202)와 마찬가지로 배치된다. 안테나(103)를 구성하는 기반과 안테나(104)를 구성하는 기판이란, 근방에 있어서 대향하여 배치되고, 그것들의 기판의 적어도 어느 것은 통신 장치(100)가 갖는 구동부(도시하지 않음)에 의해 선회 가능하다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 송전 코일(201)과 수신측 커플러(202)는 동일 기판 상에 있어서 동심원형으로 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는 차동 디지털 신호를 전송하기 위해, 수신측 커플러(202)는 도면에 나타내는 바와 같이 통신 포트(301)와 통신 포트(302)에 2개의 통신 포트를 갖고 있다. 또한, 송전 코일(201)은 하나의 전력 전송 포트(303)를 갖고 있다.
이상의 구성에 의해, 본 실시 형태의 통신 장치(100)는 이하와 같이 작용한다. 외부 직류 전원(101)으로부터 직류 전력이 송전 회로(102)에 입력되고, 송전 회로(102)에 있어서 스위칭에 의해 AC 전류로 변환되어, 안테나(103)의 송전 코일(201)에 공급된다. 또한, 이 스위칭의 주파수가 전력 전송 주파수가 된다. 송전 코일(201)에 교류 전류가 흐름으로써, 수전 코일(211)에 교류 전류가 발생하고, 즉 송전 코일(201)로부터 수전 코일(211)에 전력이 전송되어, 수전 회로(105)에 입력된다. 수전 회로(105)에서는, 교류 전류를 필요한 전압의 직류 전류로 변환하고, 송신 회로(123)와 카메라(107)에 공급하여, 그것들의 기기의 동작 동력원으로서 사용시킨다.
카메라(107)는 촬상을 행하고, 취득한 화상 데이터와 카메라의 상태 신호(예를 들어 카메라의 팬, 틸트, 줌(PTZ)의 상태를 나타내는 상태 신호)를 출력하고, 송신 회로(123)로 보낸다. 송신 회로(123)는, 입력된 신호를 차동 디지털 신호로 변환하여, 송신측 커플러(212)로 보낸다. 수신측 커플러(202)와 송신측 커플러(212)는 전계, 자계, 또는 그 양쪽으로 결합되어 있기 때문에, 송신측 커플러(212)에 입력된 신호가 수신측 커플러(202)로 전송된다. 이 때, 송전 코일(201) 및 수전(211)이 각각 수신측 커플러(202) 및 송신측(121)에 근접하여 마련되고, 또한, 전력의 전송 파형의 진폭이 통신 신호의 전송 파형의 진폭보다 크게 변동하기 때문에, 수신측 커플러(202)로 전송된 신호에는, 전력 전송에 기인하는 노이즈가 혼입될 수 있다. 그래서 통신 장치(100)는, 노이즈를 억제하기 위한 필터 회로(151)를 구비한다. 노이즈는 주로 전력 전송을 위해 직류를 교류로 변환할 때의 전력 전송 주파수를 중심으로 존재하므로, 필터 회로(151)는 전력 전송 주파수의 근방 대역의 신호를 제거하도록 구성된다. 필터 회로(151)로부터 노이즈가 제거된 신호가 수신 회로(122)에 입력되고, 수신 회로(122)는 차동 디지털 신호의 적어도 에지 신호를 검출하도록 한다. 수신 회로(122)는 추가로 비교기를 갖고, 검출한 신호를 정형하여 복조한다. 여기서, 비교기에 있어서의 전류 또는 전압의 임계값의 설정에 의해 전력 전송 주파수 이외의 노이즈를 추가로 제거하도록 해도 된다. 수신 회로(122)에 의해 복조된 신호는 제어부(106)로 보내지고, 소정의 데이터 처리에 이용된다.
또한, 카메라(107)를 제어하기 위해, 제어부(106)로부터 제어용 신호를 카메라(107)에 보내는 경우는, 제어부(106)로부터 송신 회로, 커플러, 수신 회로, 카메라의 순번으로 신호를 보내면 된다. 이 때, 수신 회로(122)와 송신 회로(123)가 각각 송신 회로와 수신 회로로서 기능하는 것은 앞서 서술한 바와 같다. 이 경우, 신호를 수신하는 카메라측에 있어서의 수신 회로와 커플러 사이에도 필터 회로(151)를 마련하는 것이 바람직하다.
다음으로, 필터 회로(151)가 고역 통과 필터를 갖는 경우의 필터의 효과에 대해 도 4를 사용하여 설명한다.
도 4는, 고역 통과 필터에 의한 간섭의 감쇠량의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 4a, 도 4b에 있어서, 종축은 전력 전송 포트(303)로부터 각 통신 포트로의 간섭도를 나타내고, 간섭도의 값이 낮으면 낮을수록, 전력 전송이 신호 전송에 끼치는 영향이 낮은 것을 나타낸다. 횡축은 통신 주파수를 나타낸다.
도 4a는 통신 장치(100)가 필터 회로(151)를 실장하지 않은 경우의 그래프, 도 4b는 필터 회로(151)를 실장한 경우의 그래프를 나타내고 있다. 전력 전송 주파수는 1.8㎒라고 상정하고, 전력 전송 주파수를 차단하는 고역 통과 필터가 사용된다. 전력 전송 포트(303), 통신 포트(301), 통신 포트(302)는, 각각 도 3에 도시하는 바와 같이 배치되어 있는 것으로 하자. 401과 403은 전력 전송 포트(303)로부터 통신 포트(301)로의 간섭도를 나타내고 있고, 402와 404는 전력 전송 포트(303)로부터 통신 포트(302)로의 간섭도를 나타내고 있다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 필터 회로(151)를 실장하지 않은 경우, 통신 주파수 1.8㎒에서의 간섭도는, 전력 전송 포트(303)로부터 통신 포트(301)에 대한 간섭도는 약-29㏈, 전력 전송 포트(303)로부터 통신 포트(302)에 대한 간섭도는 약-39㏈였다.
도 4b에 나타내는 바와 같이, 필터 회로(151)를 실장한 경우, 통신 주파수 1.8㎒에서의 간섭도는, 전력 전송 포트(303)로부터 통신 포트(301)에 대한 간섭도는 약-55㏈, 전력 전송 포트(303)로부터 통신 포트(302)에 대한 간섭도는 약-65㏈였다.
이상으로부터, 필터 회로(151)에 의한 간섭도의 개선은 어느 통신 포트에 대해서도 약26㏈의 효과가 있음을 알 수 있다.
여기서, 필터 회로(151)의 필터의 방식은 상기 고역 통과 필터에 한정되지 않는다.
도 5는, 필터의 방식과 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5a에 노치 필터의 특성을 나타낸다. 종축에 통과 특성, 횡축에 주파수를 나타낸다.
부호 f1은 송전 회로(102)의 스위칭에 의한 전력 전송 주파수, 부호 f2는 신호를 전송하는 통신 주파수를 나타내고 있다. 또한 부호 f3은, 도 5b와의 비교를 위해, 고역 통과 필터의 차단 주파수를 나타내고 있다. 전력 전송 주파수 f1은 1.8㎒를 상정하고 있다.
노치 필터는, 소정의 주파수의 신호만을 차단하는 필터이다. 본 실시 형태의 노치 필터에는, 통신 주파수 f2의 신호를 통과시키고, 전력 전송 주파수 f1의 신호를 차단 혹은 적어도 억제하는 노치 필터가 사용된다. 즉, 주파수 f1의 신호와 주파수 f2의 신호 중, 전력 전송 주파수 f1의 신호만을 감쇠시키도록 필터의 특성이 조정된다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 이와 같은 노치 필터를 안테나(103)의 수신측 커플러(202)와 수신 회로(122) 사이에 삽입함으로써 무선 통신으로의 무선 전력 전송의 영향을 감쇠시킬 수 있다.
여기서, 송전 회로(102)는, 스위칭 주파수를 변화시켜도 된다. 즉 통신 장치(100)는, 복수의 소정의 전력 전송 주파수 중 어느 전력 전송 주파수로 무선 송전을 행할지를 전환 가능해도 된다. 이 경우에, 통신 장치(100)는, 전력 전송 주파수의 전환에 따라 필터 회로(151)의 필터 특성을 적절하게 변경시키는 구성을 가짐으로써, 전력 전송 주파수가 변화해도 신호의 간섭을 억제할 수 있다.
도 5b는, 고역 통과 필터에 의해 무선 통신에 대한 무선 전력 전송의 영향을 감쇠시키는 방식과 필터 특성을 나타내고 있다.
도 5a와 마찬가지로, 종축에 통과 특성, 횡축에 주파수를 나타낸다. 부호 f1은 송전 회로(102)의 스위칭에 의한 전력 전송 주파수, 부호 f2는 신호를 전송하는 통신 주파수, 부호 f3은 필터의 차단 주파수를 각각 나타내고 있다.
고역 통과 필터는, 그 차단 주파수 이상의 신호를 통과시키는 것이다. 본 실시 형태에서는, 차단 주파수 f3이 전력 전송 주파수 f1보다 크고, 또한, 통신 주파수 f2보다 작은 고역 통과 필터를 사용하도록 한다.
도 5b에 나타내는 바와 같이, 이와 같은 고역 통과 필터를 사용함으로써, 통신 주파수 f2에 있어서의 신호의 손실이 충분히 작고, 또한, 전력 전송 주파수 f1에 있어서는 큰 손실을 갖는 급준한 감쇠 특성을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 노치 필터 대신에 고역 통과 필터를 사용해도, 무선 통신에 대한 무선 전력 전송의 영향을 감쇠시킬 수 있다.
여기서, 송신 회로(123)는, 복수 종류의 신호를, 각각 별도의 주파수로 변조하여 동시에 송신하고, 수신 회로(122)는 그들 복수의 주파수의 신호를 수신하여, 각 주파수로 각 신호를 복조해도 된다.
또한, 복수 종류의 신호를 다른 주파수로 전송하는 방법 대신에, 시리얼 패럴렐 변환 수단과 패럴렐 시리얼 변환 수단을 사용해도 된다. 이 경우, 신호의 송신 회로(123)의 상류에 패럴렐 시리얼 변환 회로를 마련하고, 수신 회로(122)의 하류에 시리얼 패럴렐 변환 회로를 마련하도록 한다.
이 경우, 복수 종류의 신호는, 송신 회로(123)에 입력되기 전에, 패럴렐 시리얼 변환 회로에 입력되고, 패럴렐 시리얼 변환 회로에 의해 시리얼 신호로 변환된다. 시리얼 신호로 변환된 신호는, 시리얼 신호의 상태에서 송신측 커플러(212)와 수신측 커플러(202) 사이에서 전송된다. 수신측에 전송된 시리얼 신호도 전력 전송의 노이즈가 혼입되기 때문에, 필터 회로(151)에 의해 노이즈가 제거되고, 그 후에 수신 회로(122)에 입력된다. 수신 회로(122)는 시리얼 신호를 정형 및 복조한 후에, 시리얼 패럴렐 변환 회로에 해당 신호를 입력한다. 시리얼 패럴렐 변환 회로는, 시리얼 신호를 원래의 복수 종류의 신호로 변환하여, 이후의 처리에 제공한다.
이상에서는, 통신 장치(100)가 네트워크 카메라에 실장되는 예를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 로봇 핸드, 선박 등에 탑재의 선회식 레이더, 풍력 발전용 프로펠러 등에 통신 장치(100)를 적용할 수도 있다. 예를 들어 로봇 핸드에 적용되는 경우에는, 도 1의 A측(송전측)의 구성이 로봇의 암에 배치되고, B측(수전측)의 구성이 로봇의 핸드(파지부)에 배치된다. 또한, 통신 및 전력 전송을 행하는 안테나는, 기기의 선회부에 한하지 않고, 슬라이드 이동하는 부분이나, 가동이 아닌 고정된 부분에 배치되어도 된다. 또한, 도 1에 도시하는 통신 장치(100)의 A측의 부분과 B측의 부분이, 각각 독립된 별도의 기기에 실장됨으로써, 전력 전송 및 통신을 행하는 복수의 기기에 의한 통신 시스템이 구성되어도 된다.
또한, 안테나(103, 104)는 선회 가능한 원 형상의 안테나를 예로 들어 설명하였지만, 안테나의 형상은 원형, 직사각형, 입체의 원통형, 입방형, 평행형 등, 그 형상을 상관하지 않는다. 또한, 상기 설명에서는 전력 전송을 행하기 위한 매체로서 코일이 사용되는 것으로 하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 코일 대신에 전극을 사용하여 전계 결합에 의한 무선 전력 전송이 행해져도 된다. 또한, 전계와 자계의 양쪽 결합에 의해 무선 전력 전송이 행해져도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는 코일과 커플러가 동심원형으로 배치되는 경우에 대해 설명하였지만, 그 밖의 배치여도 효과가 얻어진다. 예를 들어, 코일과 커플러를 평행으로 배치해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 코일과 커플러의 배치는, 커플러가 코일의 외측에 배치되어도 되고, 코일과 커플러가 순서 부동으로 혼재하는 경우에도 본 실시 형태의 효과가 얻어진다.
또한, 기판에서 안테나를 구성하는 경우, 재료, 재질, 기판 두께, 외경, 패턴의 굵기, 패턴 간격 등은 임의로 결정된다. 또한, 기판 이외에 의해서도 안테나를 실현 가능하고, 예를 들어 리드선이나 리츠선이 감겨서 구성된 안테나여도 된다.
무선 전력 전송의 방식은, 전자기 유도 방식, 자계 공명 방식 등, 방식에 제한은 없다. 또한, 무선 통신의 방식은, 본 실시 형태에서는 전계, 자계, 또는 그 양쪽에 의한 결합을 사용한 통신 방식으로 하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 Wi-Fi(등록 상표)나 Bluetooth(등록 상표) 등의 통신 방식이어도 된다. 이들 경우에도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상기 통신을 위한 신호는 2치의 디지털 신호인 것으로서 설명하였지만, 통신용 신호는 2치에 한정되지 않고, 다치의 신호여도 된다.
본 실시 형태에 의하면, 작은 안테나를 통하여 무선으로 전력과 신호를 동시에 전송하는 경우에 있어서, 신호 전송에 대한 전력 전송의 영향을 억제할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 여러가지 기기의 선회 가동부를 완전히 와이어리스화할 수 있고, 구조가 간단하고, 또한, 제조가 용이한 기기를 실현할 수 있다.
본 발명의 양태는, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위해 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은, 2017년 9월 7일에 제출한 일본 특허 출원 제2017-171726호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 모두를 여기에 원용한다.

Claims (19)

  1. 통신 장치이며,
    송전 코일과,
    상기 송전 코일과의 사이에서 전계 및 자계의 적어도 어느 것에 의해 결합되는 수전 코일을 갖는 다른 통신 장치로, 상기 송전 코일을 통하여 소정의 전력 전송 주파수로 무선 송전하는 송전 회로와,
    수신 안테나와,
    상기 다른 통신 장치가 갖는 송신 안테나를 통하여 상기 다른 통신 장치로부터 송신된 신호를, 상기 수신 안테나를 통하여 수신하는 수신 회로와,
    상기 송전 회로에 의한 무선 송전에 의해 상기 수신 안테나로부터 상기 수신 회로에 입력되는 상기 전력 전송 주파수의 신호를 억제하는 필터 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신 회로는, 상기 통신 장치로부터 베이스밴드 방식으로 송신된 신호를, 상기 수신 안테나를 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신 회로는, 상기 통신 장치로부터 소정의 통신 주파수의 반송파에 의해 송신된 신호를, 상기 수신 안테나를 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 회로는, 상기 전력 전송 주파수의 신호의 통과를 억제하는 노치 필터인 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 필터 회로는, 소정의 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터이며, 상기 차단 주파수가 상기 전력 전송 주파수보다 크고, 또한 상기 통신 주파수보다 작은 고역 통과 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 안테나는, 상기 다른 통신 장치가 갖는 송신 안테나와의 사이에서 전계 결합하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 안테나는, 상기 다른 통신 장치가 갖는 송신 안테나와의 사이에서 자계 결합하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 안테나는, 상기 다른 통신 장치로부터 송신되는 차동 신호의 한쪽과 다른 쪽을 수신하기 위한 2개의 전송로를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송전 코일과 상기 수신 안테나는, 동일 기판 상에 있어서 동심원형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수신 안테나는, 상기 송전 코일이 이루는 원의 내측에 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 소정의 전력 전송 주파수 중 어느 전력 전송 주파수로 상기 송전 회로에 의한 무선 송전을 행할지를 결정하는 결정 수단과,
    상기 필터 회로의 특성을 상기 결정 수단에 의한 결정에 따라 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 회로는, 복수의 다른 주파수로 변조된 신호를, 상기 수신 안테나를 통하여 동시에 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  13. 제1 통신 장치와 제2 통신 장치를 갖는 통신 시스템이며,
    상기 제1 통신 장치는, 제1 코일과 제1 안테나를 갖고,
    상기 제2 통신 장치는,
    상기 제1 통신 장치가 갖는 상기 제1 코일과의 사이에서 전계 및 자계의 적어도 어느 것에 의해 결합되는 제2 코일과,
    상기 제1 통신 장치로 상기 제2 코일을 통하여 소정의 전력 전송 주파수로 무선 송전하는 송전 회로와,
    제2 안테나와,
    상기 제1 통신 장치로부터 상기 제1 안테나를 통하여 송신된 신호를, 상기 제2 안테나를 통하여 수신하는 수신 회로와,
    상기 송전 회로에 의한 무선 송전에 의해 상기 제2 안테나로부터 상기 수신 회로에 입력되는 상기 전력 전송 주파수의 신호를 억제하는 필터 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수신 회로는, 상기 통신 장치로부터 상기 제1 안테나를 통하여 베이스밴드 방식으로 송신된 신호를, 상기 제2 안테나를 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 필터 회로는, 상기 전력 전송 주파수의 신호의 통과를 억제하는 노치 필터인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 통신 장치는, 제3 안테나를 갖고,
    상기 제1 통신 장치는,
    제4 안테나와,
    상기 제2 통신 장치로부터 상기 제3 안테나를 통하여 송신된 신호를, 상기 제4 안테나를 통하여 수신하는 제2 수신 회로와,
    상기 제1 통신 장치가 갖는 상기 송전 회로에 의한 무선 송전에 의해 상기 제4 안테나로부터 상기 제2 수신 회로에 입력되는 상기 전력 전송 주파수의 신호를 억제하는 제2 필터 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 코일과 상기 제1 안테나는, 제1 기판 상에 있어서 동심원형으로 구성되고,
    상기 제2 코일과 상기 제2 안테나는, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 상에 있어서 동심원형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 적어도 어느 것을 선회시키는 선회 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 통신 장치와 상기 제2 통신 장치는, 네트워크 카메라 또는 로봇 핸드에 있어서의 각각 다른 부위에 포함되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
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