WO2006059684A1

WO2006059684A1 - 送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システム

Info

Publication number: WO2006059684A1
Application number: PCT/JP2005/022085
Authority: WO
Inventors: Tadashi Minotani; Nobutarou Shibata; Mitsuru Shinagawa
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-06-08
Also published as: KR100831718B1; EP1819073A1; CN1938971A; JPWO2006059684A1; CN102664686A; US20070184788A1; EP1819073B1; JP4478160B2; KR20070048646A; CN102664686B; CN1938971B; EP1819073A4; US7583930B2

Abstract

　情報を変調した変調信号を送信するための送信手段（３）と、変調信号に基づく電界を電界伝達媒体（２０）に誘起させるための送信電極（８）と、送信手段（３）のグランド（６）と大地グランド（１４）間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体（２０）と送信手段（３）のグランド（６）間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体（２０）と大地グランド（１４）間に生じる浮遊容量と、共振するために送信手段（３）の出力と送信電極（８）との間に設けられた第１のリアクタンス手段（２）と、それぞれの浮遊容量と共振するために、送信手段（３）の出力と送信手段（３）のグランド（６）との間、又は送信電極（８）と送信手段（３）のグランド（６）との間のいずれかに設けられた第２のリアクタンス手段（１）と、を備える。

Description

送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システム

技術分野

[0001] 本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行う通信で用いる送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システムに関する。

背景技術

[0002] 携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンビュータが注目されてきている。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間の情報通信として、コンピュータに電界通信トランシーバを接続して一体に構成し、この電界通信トランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体の内部に伝達させることによって、情報の送受信を行う方法が提案されている（例えば、特開 2004— 153708 号公報、米国特許出願公開第 2004Z009226号明細書)。

[0003] ここで、図 1に示すのは、従来の技術によるトランシーバと送信器 (送信部）および生体の回路モデルである。送信回路 105は、 IZO回路 102から出力された送信すべき情報 (データ)を変調回路 115にて所定の周波数 fで変調し出力する。ここで、送信回路 105は大地グランド 116から離れており、送信回路のグランド 108と大地ダランド 116間には浮遊容量 109が生じる。なお、 R 113は送信回路 105の出力抵抗で s

ある。

[0004] また、送信回路 105のグランド 41と生体 9の間には浮遊容量 107が生じ、生体 104 と大地グランド 116間には浮遊容量 110が生じる。生体 104と携帯端末 100とは送信電極 111と絶縁体 112とを介して接続してヽる。これらの浮遊容量と共振現象を起こし生体に印加される電圧を大きくするために、リアクタンス部 106が送信回路と送受信電極の間に挿入されている。また、大地グランドから浮遊した電界通信用の電界通信トランシーバにおいて、浮遊容量が変動しても電界を効率よく人体に誘起するため、送受信電極と送信回路の間に可変リアクタンスを挿入し、振幅モニタ部と制御信号発生部により可変リアクタンスのリアクタンス値を調整することが知られている（上記特許文献を参照)。

[0005] 図 1に参照されるような回路を用いた場合に、その共振時に生体に印加される電圧の振幅 I V Iは以下の式で表される。

b

[数 1]

2 _nfR _s { C_b+ C _sb ( 1 + C_b/C_g) } ( 1 4 )

[0006] ここで Rは送信回路の出力抵抗、 I V

s Iは送信回路の出力信号の振幅を表して s

ヽる。また、浮遊容量 107、 109、 110の値をそれぞれ C 、 C、 Cとした。

sb g b

[0007] 携帯端末 100の小型化のためにトランシーバ 101または送信器を薄くすると C 力 S

sb 増加し、式（14)より生体に印加できる電圧の振幅 I V

b I力、さくなる。このため小型トランシーバまたは送信器では十分な電圧の振幅がとれず、通信が難しくなつてしまつていた。

[0008] 図 2は、可変リアクタンスを用いた場合の構成図である。図 2において、人体などの生体 131に接触する絶縁体 133と、この絶縁体 133に絶縁された送受信電極 132と、外部の図示しない情報処理装置との間でデータ交換を行うための IZO回路 30と、が示されている。

[0009] また、図 2には、データの送受信を行うための構成として、送信回路 134と、スィッチ 135と、可変リアクタンス部 136と、電界検出光学部 137と、信号処理部 138と、スィツチ 139と、復調回路 140と、波形整形部 141と、振幅モニタ部 142と、制御信号発生部 143とが示されている。

[0010] 図 3に、可変リアクタンスの一例として、可変容量リアクタンスの構成が示されている図 3において、可変容量リアクタンス部 601は、交流信号端子 609、 610と、インダクタ 687と、バッファアンプ 686と、ノリキャップなどの可変容量ダイオード 671と、容量 685、 690と、抵抗 688、 691と、を備えてヽる。可変容量ダイ才ード 671とインダクタ 687とで共振回路が形成され、可変容量ダイオード 671の静電容量は、制御信号入力 610から入力された制御信号により変化され、もって、共振周波数が調整可能となっている。なお、可変容量ダイオード 671は、印加可能な電圧 (耐電圧）に制限があるため、この耐電圧を越えた電圧を印加しな、範囲で用いなければならな、。

[0011] さらに、可変リアクタンスを用いる電界通信トランシーバにおいては、振幅モニタ部、制御信号発生部を用いなければ、リアクタンス値を最適な値、もしくは最適に近い値に調整することは難しい。振幅モニタ部や制御信号発生部を伴う場合には、電界通信トランシーバの回路規模が大きくなり、ウェアラブルコンピュータとの一体ィ匕に不都合である。また、消費電力の上昇を招くといった不都合もある。

[0012] 消費電力に関しては、以下のような問題も生じ易い。例えば、電界通信トランシーバは、特定の建物や部屋への入退出の管理に適用される場合がある。この場合、携帯する端末を電池で動作させて、ると、部屋に入った後電池が切れた場合などに部屋力退出できなくなるため不便であり安全性が低い。

[0013] これを防ぐため、所定の場所において携帯端末 (電界通信トランシーバ)へ電力が送電され、これにより携帯端末が起動してデータを送信する機構が必要である。電界通信でこれが可能となれば IDカード等の携帯端末をポケットから出さずにゲートの一部に触れただけでゲートを開けることが可能となり利便性が増す。

[0014] 電力が送電され設置端末側トランシーバに図 4のトランシーバを使用した場合のシステムを図 5に示す。図 4のトランシーバ 701においては、送信すべき情報（データ）を所定の周波数 fで変調し出力する送信回路 703とのグランド 711と大地グランド 70 2とは、離れており、この間には浮遊容量 C 104が生じている。

g

[0015] また、送信回路 703のグランド 711と生体 700の間には浮遊容量 706が生じ、生体 700と大地グランド 702間には浮遊容量 C 705が生じる。これらの浮遊容量と共振現 b

象を起こし生体に印加される電圧を大きくするために、リアクタンス部 710が送信回路 703と送受信電極 713の間に挿入されている。

[0016] 図 5は、図 4のトランシーバ 701を用いた電力送電を可能とするシステムの概略図である。図 5では、送受信電極 727と大地グランド 730間の浮遊容量を C 724、生体と sg

大地グランド間の浮遊容量 C 723、携帯端末側トランシーバ 716のグランド 725と大 b

地グランド 730間の浮遊容量を C 722、携帯端末側トランシーバ 716のインピーダン g

スを Z 718 (Z =R +X )としている。 [0017] C 724と C 723が小さく無視できる場合では、リアクタンス X 719と C 722および Z sg b v g

718で直列共振を起こすことで、送電すべき Z 718の抵抗成分 Re[Z ] =Rに大きししししな電圧を印加することができる。し力しながら、実際には C 724と C 723は大きく無

sg b

視できないため、 Rに大きな電圧を印加することが困難であった。

し

[0018] 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、第一に、トランシーノまたは送信器の小型化に伴う送信電極と生体間の浮遊容量の増加に起因した送信電圧の振幅の低下を防止でき、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、電界通信の品質を向上することができる送信器およびトランシーバを提供することにある。

[0019] 本発明は、また、可変容量ダイオードの耐電圧特性を改善することができ、もって可変容量ダイオードの電気特性に起因する共振の抑制を防止することができ、十分な強度の電界通信を提供することが可能な電界通信トランシーバを提供することを目的とする。

[0020] また、本発明は、リアクタンス値の補正回路を省略して自己補正を可能とする可変リァクタンス手段を実現し、もって回路規模が小さく低消費電力かつ良好な通信も可能とする、電界通信トランシーバを提供することを目的とする。

[0021] 本発明は、設置端末側トランシーノから携帯端末側トランシーバに大きな電圧を印加でき、もって携帯端末側トランシーバに電力を送電することができる電界通信トランシーバおよび電界通信システムを提供することを目的とする。

発明の開示

[0022] 課題を解決するために、本発明の第 1の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を介して送信すべき情報を送信するための送信器であって、送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段と、変調信号に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるための送信電極と、送信手段のグランドと大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と送信手段のグランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために送信手段の出力と送信電極との間に設けられた第 1のリアクタンス手段と、それぞれの浮遊容量と共振するために、送信手段の出力と送信手段のグランドとの間か、もしくは送信電極と送信手段のグランドとの間のいずれかに設けられた第 2のリアクタンス手段と、を備える送信器を提供する。

[0023] また、本発明の第 2の態様は、第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段との V、ずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第 1の態様による送信器を提供する。

[0024] また、本発明の第 3の態様は、第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第 1の態様による送信器を提供する。

[0025] また、本発明の第 4の態様は、リアクタンス制御手段が、リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段と、調整用信号発生手段力出力される調整用信号を用いて送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 1の制御信号発生手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 2の制御信号発生手段と、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第 1の制御信号発生手段と、を接続し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第 2の制御信号発生手段と、を接続するための接続手段と、を備える、第 3の態様による送信器を提供する。

[0026] また、本発明の第 5の態様は、第 2の可変リアクタンス手段が、送信電極と送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段は、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第 2の可変リアクタンス手段と送信手段とに直列に接続される抵抗器と、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において抵抗器と送信手段との接続と、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において送信手段と第 1の可変リアクタンス手段との接続と、抵抗器と送信手段のグランドとの接続と、を行うための接続手段と、を備える、第 3の態様による送信器を提供する。

[0027] また、本発明の第 6の態様は、第 2の可変リアクタンス手段が、送信手段の出力と該送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段は、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第 2の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第 2の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続するための接続手段を備える、第 3に態様による送信器を提供する。

[0028] また、本発明の第 7の態様は、第 1の可変リアクタンス手段もしくは第 2の可変リアクタンス手段のいずれか一方において、インダクタと、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備え、浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加するための抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を備える、第 3の態様による送信器を提供する。この送信器においては、リアクタンス制御手段により、電界伝達媒体に印カロされる送信の電圧が最大となるように自己調整可変リアクタンス手段以外の第 1の可変リアクタンス手段もしくは第 2の可変リアクタンス手段の、ずれかのリアクタンス値が制御される。

[0029] また、本発明の第 8の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を介して送信すべき情報を送信し、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して受信すべき情報の受信を行うためのトランシーバにおいて、送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段と、変調信号に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、および受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極と、送信手段のグランドと大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と送信手段のグランドとの間に生じる浮遊容量と、電界伝達媒体と大地グランドとの間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために送信手段の出力と送受信電極との間に設けられた第 1のリアクタンス手段と、それぞれの浮遊容量と共振するために、送信手段の出力と送信手段のグランドとの間か、もしくは送受信電極と送信手段のグランドとの間のいずれかに設けられた第 2のリアクタンス手段と、受信すべき情報に基づく電界を検出して電気信号に変換し復調して受信するための受信手段と、受信時に受信信号が送信手段に漏洩するのを防ぐために送信手段の出力から送受信電極までの信号経路を切断し、一方、送信時には送信信号を送受信電極に出力するために送信手段の出力から送受信電極までの信号経路を接続するための第 1の接続手段と、受信時に受信信号が送信手段のグランドに漏洩するのを防ぐために第 2のリアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、一方、送信時には第 2のリアクタンス手段が共振するために第 2のリアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続するための第 2 の接続手段と、を備える、電界通信トランシーバを提供する。

[0030] また、本発明の第 9の態様は、第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段との V、ずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第 8の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0031] また、本発明の第 10の態様は、第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、送信手段により電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第 8の態様による電界通信トランシーバを提供する。 [0032] また、本発明の第 11の態様は、リアクタンス制御手段が、リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段と、調整用信号発生手段力出力される調整用信号を用いて送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 1の制御信号発生手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 2の制御信号発生手段と、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第 1の制御信号発生手段と、を接続し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の制御において振幅検出手段と第 2の制御信号発生手段と、を接続するための接続手段と、を備える、第 10の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0033] また、本発明の第 12の態様は、第 2の可変リアクタンス手段が、送信電極と送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段は、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第 2の可変リアクタンス手段と送信手段とに直列に接続される抵抗器と、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において抵抗器と送信手段との接続と、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において送信手段と第 1の可変リアクタンス手段との接続と、抵抗器と送信手段のグランドとの接続と、を行うための接続手段と、を備える、第 10の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0034] また、本発明の第 13の態様は、第 2の可変リアクタンス手段が、送信手段の出力と該送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段が、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第 1 の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第 2の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時において第 2の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続するための接続手段を備える、第 10の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0035] また、本発明の第 14の態様は、第 1の可変リアクタンス手段もしくは第 2の可変リアクタンス手段のいずれか一方において、インダクタと、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備え、浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加するための抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を備える、第 10の態様による電界通信トランシーバを提供する。この電界通信トランシーバにおいては、リアクタンス制御手段により、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように自己調整可変リアクタンス手段以外の第 1の可変リアクタンス手段又は第 2の可変リアクタンス手段の、ずれかのリアクタンス値が制御される。

[0036] また、本発明の第 15の態様は、第 2の可変リアクタンス手段が、送受信電極と送信手段のグランドと、の間に設けられ、リアクタンス制御手段においては、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第 1の接続手段は、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時には抵抗器と送信手段とを接続し、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時には送信手段と第 1の可変リアクタンス手段とを接続および抵抗器と送信手段のグランドとを接続し、一方、受信時には第 1の可変リアクタンス手段と送信手段とを切断する、第 10の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0037] また、本発明の第 16の態様は、第 2の可変リアクタンス手段が、送信手段の出力と送信手段のグランドとの間に設けられ、リアクタンス制御手段において、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2 の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、第 1の可変リァクタンス手段のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、第 2 の接続手段は、第 1の可変リアクタンス値の調整時において、第 2の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを切断し、一方、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値の調整時にぉ、て、第 2の可変リアクタンス手段と送信手段のグランドとを接続する、第 10の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0038] また、本発明の第 17の態様は、受信手段への入力は第 1の接続手段に接続されており、第 1の接続手段が、送信時に送受信電極と受信手段の入力との信号経路を切断し、一方、受信時に送受信電極と受信手段の入力との信号経路を接続する、第 8 〜16のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。

[0039] 第 1の態様力も第 17の態様によれば、トランシーバまたは送信器の小型化に伴う送信電極と生体間の浮遊容量の増加に起因した送信電圧の振幅の低下を防止でき、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、電界通信の品質を向上することができる送信器およびトランシーバを提供することができる。

[0040] また、本発明の第 18の態様は、電界伝達媒体に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバにおいて、通信のための送信信号と共振するためのインダクタと印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加する抵抗器と、を有する電界通信トランシーバを提供する。

[0041] また、本発明の第 19の態様は、共振回路が、電界通信トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量および電界伝達媒体と大地グランド間の浮遊容量との間で共振する、第 18の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0042] また、本発明の第 20の態様は、共振回路が、インダクタと、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続されている、第 18又は第 19の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0043] また、本発明の第 21の態様は、共振回路が、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続された回路にインダクタが直列に接続されている、第 18又は第 19の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0044] また、本発明の第 22の態様は、インダクタが、端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサを配している、第 18から第 21の態様のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。

[0045] 本発明の第 18の態様力も第 22の態様によれば、リアクタンス値の補正回路を省略して自己補正を可能とする可変リアクタンス手段を実現し、もって回路規模が小さく低消費電力かつ良好な通信も可能とする、電界通信トランシーバを提供することができる。

[0046] また、本発明の第 23の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバであって、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、送信に係る発信器のグランドと大地グランド間の浮遊容量と電界伝達媒体と大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するための可変リアクタンス手段と、共振状態を得るために可変リアクタンス手段において並列共振回路を形成するインダクタと、インダクタと並列接続されて並列共振回路における共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段と、を備える。

[0047] また、本発明の第 24の態様は、可変容量手段が、アノードと力ソードの 2極を有する 2個の可変容量ダイオードであって、一方の可変容量ダイオードのアノードと、他方の可変容量ダイオードの力ソードと、がキャパシタを介して直列に接続され、情報の送信に係る高周波信号に対してはキャパシタが短絡してインダクタと可変容量ダイォードとで構成される並列共振回路として動作し、制御に係る低周波信号に対しては可変容量ダイオードがキャパシタにより絶縁されて低周波信号の信号源に対して並列接続となり可変容量ダイオードの容量が可変制御される、第 23の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0048] また、本発明の第 25の態様は、可変容量手段が、同様の構成を有する他の可変容量手段に対して互いのアノード同士でキャパシタを介すことなく直列に接続されている、第 24の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0049] また、本発明の第 26の態様は、可変容量ダイオードがすくなくとも 3個以上で直列接続されている、第 24から第 25の態様のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。

[0050] 本発明の第 23の態様力も第 26の態様によれば、可変容量ダイオードの耐電圧特性を改善することができ、もって可変容量ダイオードの電気特性に起因する共振の抑制を防止することができ、十分な強度の電界通信を提供することが可能な電界通信トランシーバを提供することができる。

[0051] また、本発明の第 27の態様は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、電界を用いて情報の送信を行う一方で、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して情報の受信を行う電界通信トランシーバにおいて、第 1の周波数を有する交流信号を出力するための交流信号出力手段と、送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界を検出して情報を受信するための送受信電極と、送受信電極と大地グランド間の浮遊容量と、および送受信電極と近接した電界伝達媒体が大地グランドとの間に持つインピーダンスと、が共振するために、交流信号出力手段の出力と送受信電極との間に設けられた第 1のリァクタンス手段と、送受信電極と大地グランド間の浮遊容量と、および送受信電極と近接した電界伝達媒体が大地グランドとの間に持つインピーダンスと、が共振するために、交流信号出力手段の出力と大地グランドの間または送受信電極と大地グランドの間に設けられた第 2のリアクタンス手段と、第 1の周波数とは異なる第 2の周波数を有する交流信号の電界を検出して電気信号に変換し復調するための受信手段と、第 1の周波数を有する交流信号を通過させ第 2の周波数を有する交流信号を遮断するための第 1のフィルタ手段と、第 2の周波数を有する交流信号を通過させ第 1の周波数を有する交流信号を遮断するための第 2のフィルタ手段と、を備える。

[0052] また、本発明の第 28の態様は、第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段のうちの、、ずれか一方がリアクタンス値が可変である可変リアクタンス手段であって、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するリアクタンス制御手段を備える、第 27の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0053] また、本発明の第 29の態様は、第 1のリアクタンス手段と第 2のリアクタンス手段の両方のリアクタンス値を共に可変として、それぞれ第 1の可変リアクタンス手段と第 2の可変リアクタンス手段とし、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段を備える、第 27の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0054] また、本発明の第 30の態様は、リアクタンス制御手段が、第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値毎に電界伝達媒体に印加される送信電圧の振幅を記憶し、振幅の最大値を抽出した後に第 1の可変リァクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を設定するための演算制御記憶部と、送信電圧の振幅を検出する振幅検出手段と、を備える、第 28又は第 29の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0055] また、本発明の第 31の態様は、リアクタンス制御手段が、第 1の可変リアクタンス手段および第 2の可変リアクタンス手段のそれぞれのリアクタンス値を調整するための調整用信号発生手段と、調整用信号発生手段から出力される調整用信号を用いて送信電圧の振幅を検出するための振幅検出手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第 1の制御信号発生手段と、振幅検出手段で検出した振幅に基づいて第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第 2の制御信号発生手段と、第 1の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御している際には少なくとも振幅検出手段と第 1の制御信号発生手段を接続し、第 2の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御している際には少なくとも振幅検出手段と第 2の制御信号発生手段を接続するための第 3の接続手段と、を備える、第 28又は第 29の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0056] また、本発明の第 32の態様は、第 1のリアクタンス手段または第 2のリアクタンス手段のいずれか一方に、インダクタと、印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードと、を備えて浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加する抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を用い、リアクタンス制御手段が電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように自己調整可変リアクタンス手段でない方の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する、第 27の態様による電界通信トランシーバを提供する。

[0057] また、本発明の第 33の態様は、第 1のリアクタンス手段または第 2のリアクタンス手段のいずれか一方に、インダクタと印加さた電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた浮遊容量と共振するための共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加する抵抗器と、を有する自己調整可変リアクタンス手段を用い、リアクタンス制御手段が電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大になるように自己調整可変リアクタンス手段でない方の可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御する、第 29から第 31の態様のいずれかによる電界通信トランシーバを提供する。

[0058] また、本発明の第 34の態様は、第 27から第 32の態様のいずれかによる電界通信トランシーバに第 2の電界通信トランシーバが糸且合されてなる電界通信システムであつて、第 2のトランシーバは、送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界の受信を行うための送受信電極と、電界通信トランシーバから送信される第 1の周波数の交流信号を整流して直流の電力を生成し蓄積および出力するための整流電力蓄積手段と、第 1の周波数と異なる第 2の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段と、送信すべき情報の蓄積と、送信手段への送信すべき情報の出力と、電界通信トランシーバの制御と、を行うための制御情報蓄積手段と、第 1の周波数を有する交流信号を通過させ第 2 の周波数を有する交流信号を遮断するための第 1のフィルタ手段と、第 2の周波数を有する交流信号を通過させ第 1の周波数を有する交流信号を遮断するための第 2のフィルタ手段と、を備える電界通信システムを提供する。

[0059] また、本発明の第 35の態様は、電界通信トランシーバの交流信号出力手段が、第 1の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段によって構成され、第 2の電界通信トランシーバは、受信すべき情報に基づき、第 2の周波数を有する交流の電界を検出して電気信号に変換し、復調する受信手段を備える、第 34の態様による電界通信システムを提供する。

[0060] 本発明の第 27の態様力も第 35の態様によれば、設置端末側トランシーノくから携帯端末側トランシーバに大きな電圧を印加でき、もって携帯端末側トランシーバに電力を送電することができる電界通信トランシーバおよび電界通信システムを提供できる

図面の簡単な説明

[0061] [図 1]図 1は、従来のトランシーバの構成を説明するための説明図である。

[図 2]図 2は、従来の技術による可変リアクタンス部を用いた電界通信トランシーバを説明するための構成図である。

[図 3]図 3は、従来の技術による可変リアクタンス部を説明するための構成図である。

[図 4]図 4は、従来の他の電界通信トランシーバの構成を示す説明図である。

[図 5]図 5は、図 4に示す電界通信トランシーバを用いた電界通信システムの構成を示す説明図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態に係る電界通信トランシーバの送信部の第 1の基本構成を説明するための説明図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施の形態に係る電界通信トランシーバの送信部の第 2の基本構成を説明するための説明図である。

[図 8]図 8は、本発明の第 1の実施の形態に係る電界通信トランシーバを説明するためのブロック図である。

[図 9]図 9は、本発明の第 1の実施の形態に係る電界通信トランシーバのリアクタンス制御部のブロック図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 1の実施の形態に係る電界通信トランシーバの一つの変形例を示すブロック図である。

[図 11]図 11は、本発明の第 2の実施の形態に係る電界通信トランシーバを説明するためのブロック図である。

[図 12]図 12は、本発明の第 2の実施の形態に係る電界通信トランシーバのリアクタンス制御部のブロック図である。 [図 13]図 13は、本発明の第 2の実施の形態に係る電界通信トランシーバの可変リアクタンス Xを調整するときの等価回路である。

P

[図 14]図 14は、本発明の第 2の実施の形態に係る電界通信トランシーバの可変リアクタンス部が可変リアクタンス Xを調整するときの等価回路である。

g

[図 15]図 15は、本発明の第 2の実施の形態に係る電界通信トランシーバの一つの変形例を示すブロック図である。

[図 16]図 16は、本発明の第 3の実施の形態に係る電界通信トランシーバの電界通信トランシーバを説明するためのブロック図である。

[図 17]図 17は、本発明の第 3の実施の形態に係る電界通信トランシーバの自己調整可変リアクタンス部を説明するための構成図である。

[図 18]図 18は、本発明の第 3の実施の形態に係る電界通信トランシーバの自己調整可変リアクタンス部の動作を説明するためのグラフ（a)〜 (b)である。

[図 19]図 19は、本発明の第 3の実施の形態に係る電界通信トランシーバのリアクタンス制御部のブロック図である。

[図 20]図 20は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンス部の一例を説明するための構成図である。

[図 21]図 21は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンスにおける送信状態を説明するための説明図である。

[図 22]図 22は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンス部の動作を説明するためのグラフ（a)〜（d)である。

[図 23]図 23は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される自己調整可変リアクタンス部の他の例を説明するための構成図である。

[図 24]図 24は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。

[図 25]図 25は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバであって、可変リァクタンスを含む電界通信トランシーバの構成図である。

[図 26]図 26は、図 24に示す可変リアクタンス部の高周波交流信号に対する等価回路である。 [図 27]図 27は、図 24に示す可変リアクタンス部の低周波交流信号に対する等価回路である。

[図 28]図 28は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための説明図である。

[図 29]図 29は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。

[図 30]図 30は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。

[図 31]図 31は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバに適用される可変リアクタンス部を説明するための構成図である。

[図 32]図 32は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムの基本構成を示す説明図である。

[図 33]図 33は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムを示すブロック図である。

[図 34]図 34は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムに適用されるリアクタンス制御部のブロック図である。

[図 35]図 35は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムにおいてリアクタンス制御動作を説明するためのグラフである。

[図 36]図 36は、本発明の他の実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムを示すブロック図である。

[図 37]図 37は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムに適用されるリアクタンス制御部の第 2の構成のブロック図である。

[図 38]図 38は、本発明の更に別の実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムを示すブロック図である。

[図 39]図 39は、図 38に示す電界通信トランシーバおよび電界通信システムの可変リァクタンス部を説明するためのブロック図である。

[図 40]図 40は、図 39に示す自己調整可変リアクタンス部の動作を説明するためのグラフ（a)〜（d)である。 [図 41]図 41は、本発明の一実施形態に係る電界通信トランシーバおよび電界通信システムに適用される他のリアクタンス制御部のブロック図である。

[図 42]図 42は、本発明の第 1の実施の形態に係る送信器を示すブロック図である。

[図 43]図 43は、本発明の第 2の実施の形態に係る送信器を示すブロック図である。

[図 44]図 44は、本発明の第 3の実施の形態に係る送信器を示すブロック図である。

[図 45]図 45は、本発明の一実施形態に係る電界通信システムを示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0062] 図 6に本発明の実施の形態の基本的な構成を説明するために、送信部と生体の回路モデルを示す。

[0063] この図 6には、携帯端末 10と、トランシーバ 15と、 IZO回路 40と、ウェアラブルコンピュータ 30と、が示されている。携帯端末 10は、人体などの生体 20に絶縁体 9を介した送信電極 8で接している。生体 20と床や地表などの大地グランド 14との間には、生体と大地グランド間の浮遊容量 C 13が存在し、さらにトランシーバ 15と大地グラン b

ド 14との間には、トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量 C 12が存在し g

ている。

[0064] 携帯端末 10には備わるトランシーバ 15は、送信回路 3と、この送信回路 3に備わる発振器 4と、変調回路 5と、を有し、送信回路 3の送信出力は送信電極 8を介して生体 20に送信される。

[0065] 送信回路 3は、その内部に送信抵抗 R 7を有している。送信回路 3と送信電極 8と

S

の間にはリアクタンス X 2が直列に存在し、送信電極 8とトランシーバ 15の回路グラン g

ド 6との間にはリアクタンス X 1が存在している。さらに回路グランド 6と生体 20との間

P

には送信電極と生体間の浮遊容量 C 11が存在して、る。

sb

[0066] 本発明の第 1の実施の形態では、リアクタンスを 2個用いた共振現象（図 6中のリアクタンス X 2とリアクタンス X 1による共振現象）を利用して生体 20に印加される電圧 g P

Vを大きくする。

b

[0067] 図 6中のリアクタンス X 2およびリアクタンス X 1のリアクタンス値をそれぞれ X、 Xと g P g P して、る。図 6中に示した破線に対して左部分のアドミタンス (Y)は以下の式で表される。

Y=(l/jX)+jcoC +jco(C ^_1 + C 式（1)

P b b g

Vはこの式を用いて

b

[数 2]

_C_b Y- 1

C_g+C_b R_s + jX_g+Y - 1

と表される。

この式に式（1)を代入してまとめると次式になる。

V = V /{1+(C /C )-Χ [ω [C +C (1+C /C)]—（1+C /C)/X]

b s b g g b sb b g b g p

+jR{co[C +C (1+C /C )]— (1+C /C )/X }}(3)

s b sb b g b g p

Xを変数として考えた場合、

g

X =(l+C/C)/{co[C+C (C /C )]-(l+C /C )/X] (4)

g b g b sb b g b g p

で振幅 I V

b Iは最大となり、その値は

[数 3]

R_s{c« [C_b+C_sb(l +C_b/C_g)]-(1 + C_b/Cg)/X_p}

[0069] となる。

[0070] 式（5)ではリアクタンス X 1により振幅を増加させることができる。したがって本発明

P

の構成を用いるとより大きな振幅の信号を生体 20に印加することができる。

[0071] 図 7はリアクタンス X 1を送信回路 3の送信出力と回路グランド 6間に接続した場合

P

の回路モデルである。図 7の破線に対して左側のインピーダンス (Z)は次式で表される。

[数 4] Z=jX_g+

{c_sb+(c_b ^_1 + c

[0072] Vはこの式を用いて

b

[数 5]

+C_b jc {C_sb+(C_b ^_1 + C_g—つ— R_s(Z+jXp)+jX_pZ z

[0073] と表される。この式に式（6)を代入してまとめると次式になる。

V =V/{1+(C/C)— coX[C+C (1+C/C)] (8)

b s b g g b sb b g

+jR { ω [C +C (1+C /C )] - [(1+C /C ) - ω X [C +C (1+C /C )]]/X }} s b sb b g b g g b g b g p

Xを変数として考えた場合、

P

[数 6]

1 +Cb /Cg

x co{c_b+c_sb(i+c_b /c„)}— ^xg ⁽⁸⁾

[0074] で振幅 I V その値は

b Iは最大となり、

[数 7]

[0075] となる。式（9)ではリアクタンス X 2により振幅を増加させることができる。したがって本 g

発明の構成を用いても大きな振幅の信号を生体 20に印加することができる。

[0076] <第 1の実施の形態 >

図 8に、本発明の第 1の実施の形態に係るトランシーバ 15のブロック図を示す。

[0077] この図 8には、破線で示されたトランシーバ 15と、このトランシーバに接続された IZ

O回路 40と、図 6に参照される図示しない生体 20に接触するための絶縁体 9と、この絶縁体 9の下に配置された送受信電極 8と、が示されている。

[0078] また、トランシーバ 15には、受信部 23と、送信部 16と、スィッチ 17と、スィッチ 18と

、可変リアクタンス部 X 19と、可変リアクタンス部 X 21と、リアクタンス制御部 22とが g P

備わって、る。スィッチ 18の一端は回路グランド 29に接続されて、る。

[0079] こうした構成を有するトランシーバ 15は、半 2重伝送の通信に対応しており、スイツチ 17およびスィッチ 18は送信状態の時にオンとなり、受信状態ではオフとなる。また、変動する浮遊容量に対応して共振状態を保っために可変リアクタンス X 19、リアク g タンス X 21を制御するためのリアクタンス制御部 22を備えている。

P

[0080] リアクタンス制御部 22の内部ブロック図を図 9に示す。この図 9に示すリアクタンス制御部 22は、その内部に、調整用信号を発生する調整用信号発生部 24と、入力信号の振幅の大小をモニタするための高入力インピーダンス振幅モニタ部 25と、高入力インピーダンス振幅モニタ部 25からの出力を切り替えるスィッチ 26と、調整用信号により制御されて可変リアクタンス部 X 21に制御信号を出力する制御信号発生部 27と

P

、同じく可変リアクタンス部 X 19に制御信号を出力する制御信号発生部 28とを有し g

ている。

[0081] 本第 1の実施の形態では、リアクタンス X 19とリアクタンス X 21のリアクタンスを交 g P

互に変化させて調整する方法をとつている。はじめに制御信号発生部 27の制御信号を一定にしてリアクタンス X 21を一定にし、スィッチ 26の a3と b3を接続して図 6に参

P

照される大地グランド 14と生体 20との電位差の振幅 I V

b Iが最大になるようにリアクタンス X 19を調整する。このとき振幅をモニタする振幅モニタ部が共振に影響を与え g

るのを防ぐために高入力インピーダンス振幅モニタ部 25の入力インピーダンスを高くしている。また、高入力インピーダンス振幅モニタ部 25では、調整しているリアクタンスを微小に変化させたときの I V

b I の変化に基づいた信号を制御信号発生部 27に出力し、制御信号発生部 27では、この信号力も次の制御信号を決定し出力する。

[0082] この後スィッチ 26を a3と c3の接続に切り替えてリアクタンス X 19を固定し、 | V | g b が最大になるようにリアクタンス X 21を調整する。これを繰り返すことにより最適なリア

P

クタンス値に調整して、く。以上の調整時のスィッチ 26の切替や制御信号発生部 27 、 28および高入力インピーダンス振幅モニタ部 25の動作を制御する信号を調整用信号発生部 24力も発生している。この構成によりトランシーバ 15を小型化しても効率よく生体 20に電圧を印加することができ、もって良好な通信状態が保てるトランシーバを実現できる。

[0083] なお、図 8では可変リアクタンス部 Xを送受信電極と回路グランド間に接続している

P

力図 7を参照しながら説明したように、可変リアクタンス部 Xを送信回路出力と回路

P

グランド間に接続しても同様の効果を得る。また、図 8では両方のリアクタンス部（リアクタンス X 19とリアクタンス X 21)を可変リアクタンス部にしている力いずれか一方 g P

のみでも良い。なお、トランシーバ 15と異なり送信のみを行う送信器は、図 42に示す通り（送信器 150)、トランシーバ 15から受信部 23とスィッチ 17及びスィッチ 18とを省略した構成を備える。

[0084] 次に、図 10に本発明の第 1の実施の形態の一つの変形例を示す。

[0085] この図 10に参照される構成では、送信信号が送受信電極 8を介して受信部 23に漏洩するのを防ぐために、スィッチ 31で送信部 16と受信部 23をアイソレーションしている。送信時やリアクタンス制御時にはスィッチ 31の alと blを接続し、受信時には alと clを接続する。また、受信時では可変リアクタンス（リアクタンス X 19とリアクタンス X g P

21)のリアクタンス値を小さくするように、リアクタンス制御部 22から出力される制御信号をリアクタンス X 19とリアクタンス X 21にそれぞれ入力する。

g P

[0086] このような構成によれば、共振により送信信号が受信部 23の入力段の電子回路の耐電圧より大きくなる場合でも電子回路を保護できる。したがって、この構成では受信部 23の入力段に耐電圧の低い電界検出器を使用することも可能である。

[0087] <第 2の実施の形態 >

図 11に、本発明の第 2の実施の形態に係るトランシーバのブロック図を示す。本トランシーバでは各可変リアクタンスを順次 1回ずつの制御で調整する。このためにスィツチ 32、スィッチ 18と、負荷抵抗として抵抗器 33を設けている。始めに可変リアクタンス部 X 21を調整するためにスィッチ 32の alと blおよび a2と b2を接続し、スィッチ

P

18を才ンにする。

[0088] 図 12にリアクタンス制御部 22の内部構成を説明するためのブロック図を示す。この図 12に示す構成は、既に図 9にて示した構成と同様であり、調整用信号発生部 24から状態切替信号を出力して、る点で異なって、る。

[0089] 次に、図 13に参照されるのは本発明の第 2の実施の形態に係る等価回路である。

この等価回路には、信号源 V 35と、抵抗 R 36と、抵抗 R 37と、リアクタンス X 38と、 s s dv p 送信電極と大地グランド間の浮遊容量 C 39と、送受信電極 44と、生体と大地グラン sb

ド間の浮遊容量 C 41と、携帯端末側トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊 b

容量 C 42と、が示されている。

g

[0090] この図 13に示す等価回路力も分力るように、リアクタンス X 38と各浮遊容量とで並

P

列共振回路を構成しており、送受信電極の電位が最大になるように調整すればリアクタンス X 38は以下の式で表される値になる。

P

[数 8]

ω {Csb+iCb-i+C 1)—丄 } (10)

[0091] 次に可変リアクタンス部 X 19の調整を行うが、可変リアクタンス部 X 21が式（6)の g P

ままでは式 (3)より V = V

b s Z { 1 + (C/C ) }となり、生体に印加される信号を大きく出 g

ない。

[0092] これを防ぐために Xを微小に変化させてリアクタンス値を X +Xとする。これととも

P p i

にスィッチ 1の alと clおよび a2と c2を接続した等価回路を図 14に示す。 X > >Xで

P 1 あれば I V

b Iは次式のようになる。

V = V /{1+(C /C )-Χ {ω [C +C (1+C /C )]-(l+C /C )/(X +X )}

b s b g g b sb b g b g p l

+jR{co[C+C (1+C /C )]+(l+C /C )/(X +X )}} (11) s b sb b g b g p l

=V /{1+(C /C )— X (1+C /C )}X /X ²+jR (1+C /c )x /x ²}

s b g g b g l p s b g l p 式（11)より最大の振幅は、

[数 9]

I Vb I = l v _s I ( 1 2 )

R_s ( l + C_b/C j X ₁/X_p

[0093] となり大きな振幅を得られる。

[0094] このように可変リアクタンス部 X 19を調整する際に可変リアクタンス部 X 21を微小

g P

に変化させることにより生体に大きな信号を印加できる。可変リアクタンス部 X 19の

g 調整は可変リアクタンス部 X 21の調整と同様に印加されている電圧をモニタしながら

P

行う。

[0095] 受信時にはスィッチ 18をオフにし、スィッチ 32の alと clを切断する。以上の構成および調整法によりトランシーバを小型化しても効率よく生体に電圧を印加でき、良好な通信状態の保持が可能なトランシーバを実現できる。なお、送信のみを行う送信器は、図 43に示す通り（送信器 151)、図 11に示す第 2の実施の形態に係るトランシーノ 15から受信部 23とスィッチ 18を省略した構成を備える。

[0096] 図 11では可変リアクタンス部 X 21を送受信電極 8と回路グランド 29間に接続して

P

いるが、可変リアクタンス部 X 21を送信部 16からの送信回路出力と回路グランド 29

P

間に接続しても同様の効果を得る。

[0097] この場合は図 15のブロック図に示すとおり負荷抵抗である抵抗器 33は不要である。始めに可変リアクタンス部 X 19を調整するためにスィッチ 17をオンにしてスィッチ 1

g

8をオフにする。この状態で送受信電極 8に出力される電圧を最大になるように調節すると可変リアクタンス部 X 19は次式で表される値になる。

g

[数 10]

[0098] 次に可変リアクタンス部 X 19を微小に変化させてリアクタンス値を X +Xとする。こ

g g 1

の後スィッチ 18をオンにして送受信電極 8に印加される電圧を最大となるように可変リアクタンス部 X 21を調整することにより、図 11の場合と同様に大きな振幅を得られ

P

る。

[0099] 以上の構成および調整法によりトランシーバを小型化しても効率よく生体に電圧を印力!]して良好な通信状態が保てるトランシーバを実現できる。なお、送信のみを行う送信器では受信部 23およびスィッチ 17を省略した構成となる。

[0100] また、以上の実施の形態においても、図 10に参照される第 1の実施の形態の変形例と同様に受信部 23の入力をスィッチ 17に接続して、スィッチ 17で送信部 16と受信部 23をアイソレーションする構成でもよ、。

[0101] <第 3の実施の形態 >

図 16に本発明の第 3の実施の形態に係るトランシーバ 15のブロック図を示す。この図 16に参照されるトランシーバ 15では、第 1及び第 2の実施の形態における可変リアクタンス部 X 21に代わり、制御部を必要とせずにリアクタンス値の調整が可能

P

な自己調整可変リアクタンス部 52を適用している。

[0102] 図 17に自己調整可変リアクタンス部 52の具体的な構成を示す。容量 53、 55は直流成分を遮断するためのもので、交流信号に対しては短絡とみなせるとする。図 18 ( a)には可変容量ダイオード 56に振幅 I VAC I の交流電圧が印加されたときに生じる電流の直流成分 IDの関係を表したものである。逆バイアス電圧 VDCが可変容量ダィオード 56の両端に生じると、この可変容量ダイオード 56が短絡となっている期間が短くなるため同じ VACに対して IDは小さくなる。

[0103] 図 18 (b)には IDが抵抗 57を流れたことによって生じる電位差 (VDCと等価）のダラフ、図 18 (c)には可変容量ダイオード 56の容量 Cの電圧 VDC依存性を示す。また、図 18 (d)は Vの振幅 I V

b Iの C依存性である。グラフ中の点は可変リアクタンス交 b v

流信号を入力し始めて力の各電流電圧の変化を示している。容量 cの初期値は V

DC = 0の時の値 C1としている。また、 I VAC Iは I V

b Iに比例する。

[0104] 交流信号が入力されると可変容量ダイオード 56で整流され直流電流 IDを生じる（図 18 (a)の点 1)。これが抵抗 57を流れることにより直流電圧 VDCを発生させ、これと同じ電位差が可変容量ダイオードにも印加される。これにより容量 Cは減少し（図 18 (c)の点 1)、共振を起こす容量値に近づき I V Iは大きくなる。 [0105] I VAC I は I v I に比例するため、 I VAC I は大きくなる力 VDCも大きくなつ

b

ているため I VAC Iと IDの関係は図 18 (a)の点 2に移動する。この後も同じように C が減少し I VAC I は大きくなる力 VDCも大きくなるため IDの変化量は徐々に小さくなりゼロに収束する。 IDの変化量がゼロになると I VAC I は一定となり、初期値に比ベ共振での振幅に近づく。このような自己調整可変リアクタンス 52を用いれば、リアクタンス制御部 51で制御する可変リアクタンス部 50を 1個にでき、リアクタンス調整の複雑さが緩和される。

[0106] 図 19にリアクタンス制御部 51のブロック図を示す。この図 19に示す構成は、既に示した図 9に参照されるリアクタンス制御部の構成と基本部分で共通の構成である。高入力インピーダンス振幅モニタ部 62を備え入力信号をモニタし、制御信号発生部 63で制御信号を発生させる。また、リアクタンス制御部 51で制御する可変リアクタンス部 50は 1個であるため、制御信号発生部 63も 1個でよい。以上の構成によりトランシーバを小型化しても効率良く生体に電圧を印力!]して良好な通信状態が保てるトランシーバを実現できる。

[0107] なお、図 16では自己調整可変リアクタンス部 52を送受信電極 8と回路グランド 29 間に接続し可変リアクタンス部 50を送信部 16からの送信回路出力と送受信電極 8との間に接続しているが、自己調整可変リアクタンス部 52を送信部 16からの送信回路出力と送受信電極 8の間に接続し、可変リアクタンス部 50を送信部 16からの送信回路出力と回路グランド 29の間に接続しても同様の効果を得る。

[0108] また、本実施の形態においても、図 10に示した第 1の実施の形態の変形例と同様に、受信部 23の入力を図 10に示すスィッチ 31に接続して、スィッチ 31で送信部と受信部をアイソレーションする構成でもよい。なお、送信のみを行う送信器は、図 44に示す通り（送信器 152)、図 16に示す第 3の実施の形態に係るトランシーバ 15から受信部 23とスィッチ 17及びスィッチ 18とを省略した構成を備える。

[0109] 以上説明した本発明の第 1から第 3の実施の形態によれば、トランシーバまたは送信器の小型化に伴う送信電極と生体間の浮遊容量の増加に起因した送信電圧の振幅の低下を防止でき、電界伝達媒体に印加される電圧の減少を防止し、電界通信の品質を向上することができる送信器およびトランシーバを提供することができる。 [0110] <自己調整可変リアクタンス部 I >

以下、図 20から図 23を参照しながら、自己調整可変リアクタンス部について詳細に説明する。

図 20は、自己調整可変リアクタンス部 201の構成図である。自己調整可変リアクタンス部 201は、既述の第 3の実施の形態に係るトランシーバ 15の自己調整可変リアクタンス部 52と置き換えて用いることができる力トランシーバ 15に限らず、他の電界通信トランシーバにも適用することができる。

[0111] 図 20を参照すると、自己調整可変リアクタンス部 201は、高周波な交流信号が印カロされる交流信号端子 210、交流信号端子 211と、コンデンサなどの静電容量を提供するための容量 202、 206と、抵抗 205と、可変容量ダイオード 204とが示されている。

[0112] このような構成の自己調整可変リアクタンス部 201は、その共振を起こす部分として、インダクタ 203と可変容量ダイオード 204で構成された共振回路を形成している。また、 2個の容量 202、 206は入力してきた直流成分を遮断するために配置されており、一方、入力された交流信号に対しては電気的な短絡とみなすことができる。

[0113] また、可変容量ダイオード 204に印加される電圧と、流れる電流の直流成分を、それぞれ VDC、 IDとする。可変容量ダイオード 204の電圧 VDCは逆バイアス方向を正としている。

[0114] 次の図 21に、図 20に示す自己調整可変リアクタンス部 201が適用される、第 3の実施の形態に係るトランシーバ 15と異なる構成を有する電界通信トランシーバ 200及びその送信状態を説明するための説明図を示す。

[0115] このリアクタンス部 201は、送信回路出力 216と電界を誘起すべき電界伝達媒体である生体 215との間に挿入される。このとき生体 215と大地グランド間の電位差の交流成分を V 222とし、自己調整可変リアクタンス部 201の電位差の交流成分を VAC b

とする。

[0116] 送信回路出力 216は、その内部に発振器 23を有し、この発振器 23に生じる信号の電圧は VSである。なお、送信回路出力 216の内部抵抗として R 24を示している。送

S

信回路出力 216は送信器グランド 218に接続しており、この送信器グランド 218に対して発振器 23にて VSを出力している。送信器グランド 218は、大地グランド 220に対して送信器グランドと大地グランド間の浮遊容量 C 219を介して結合しており、生体 2 g

15は大地グランド 220に対して生体と大地グランド間の浮遊容量 Cにより結合してい b

る。

[0117] このような構成の図 21に参照される送信状態において、可変リアクタンス 1は浮遊容量である「送信器グランドと大地グランド間の浮遊容量 C 219」と「生体と大地ダラ g

ンド間の浮遊容量 C 221」に対してリアクタンス値を変化させて共振状態を制御し、 b

最適に近、リアクタンス値に集束させて、る。

[0118] 次に、このリアクタンス値の集束の際の各電圧電流信号の変化を、図 22中の（a)〜

(d)に示すグラフを用いて簡略的に説明する。

[0119] まず、図 22 (a)には、可変容量ダイオード 204に振幅 | VAC | の交流電圧が印加されたときに生じる電流の直流成分 IDとの関係を表したものである。逆バイアス電圧

VDCがダイオード両端に生じると、ダイオードが短絡となっている期間が短くなるため、同じ VACに対して IDは小さくなる。

[0120] 図 22 (b)には、 IDが抵抗 205を流れたことによって生じる電位差 (VDCと等価）のグラフ、同図（c)には可変容量ダイオードの容量 Cの電圧 VDC依存性を示す。また

、図 22 (d)は Vの振幅 I V Iの C依存性である。グラフ中の点は可変リアクタンス b b v

に交流信号を入力し始めてからの各電流電圧の変化を示している。容量 cの初期値は VDC = 0の時の値 C1としている。また、 I VAC Iは I V

D Iに比例する。

[0121] 交流信号が入力されるとダイオードで整流され直流電流 IDを生じる（図 22 (a)の点「1」）。これが抵抗 205を流れることにより直流電圧 VDCを発生させ、これと同じ電位差が可変容量ダイオード 204にも印加される。これにより容量 Cは減少し、（図 22 (c) の点「1」）、共振を起こす容量値に近づき I V

b Iは大きくなる。

[0122] I VAC Iは I V

b Iに比例するため、 I VAC |は大きくなる力 VDCも大きくなつているため I VAC Iと IDの関係は図 22 (a)の点「2」に移動する。この後も同じようにじが減少し I VAC Iは大きくなる力 VDCも大きくなるため、 IDの変化量は徐々に小さくなりゼロに集束する。 IDの変化量がゼロになると I VAC Iは一定となり、初期値に比べ共振での振幅に近づ、て、る。 [0123] 以上の現象を利用して、自己調整可変リアクタンス部 201の構成を図 20に示した構成にすることにより、完全な共振状態にはならないものの、リアクタンス値を完全な共振状態付近にまで近づけることができる。これにより、従来の電界通信トランシーバで用いていた振幅モニタ部や制御信号発生部などの補正手段を用いることなぐリアクタンス値を自己補正できる電界通信トランシーバを提供できる。

[0124] <自己調整可変リアクタンス部 II >

図 23に、自己調整可変リアクタンス部 201の他の構成を示す。この実施の形態では、自己調整可変リアクタンス部 201の共振を起こすインダクタ 203と可変容量ダイオード 204は直列に接続されている。容量 202、 206は直流成分を遮断するためのものであり、交流信号に対しては短絡とみなせる。

[0125] この構成においても、交流信号が交流信号端子 210から入力されると、可変容量ダィオード 204から直流成分が生じ、それが抵抗 205を流れることにより可変容量ダイオード 204に逆バイアスが生じる。この現象によってリアクタンス値を共振状態付近にまで近づけることができ、従来の電界通信トランシーバで必要であった振幅モニタ部や制御信号発生部を用いずにリアクタンス値を自動補正できる。

[0126] 以上説明した本発明の第 1および第 2の実施の形態の構成は、電界伝達媒体に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバにお、て、通信のための送信信号と共振するためのインダクタと印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオードを備えた共振回路と、共振回路に入力された送信信号を可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加する抵抗器と、を有する。

[0127] また、共振回路は、前記電界通信トランシーバのグランドと大地グランド間の浮遊容量および前記電界伝達媒体と前記大地グランド間の浮遊容量との間で共振する。

[0128] また、共振回路は、インダクタと、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続されている。

[0129] また、共振回路は、可変容量ダイオードと、抵抗器と、が並列に接続された回路にインダクタが直列に接続されている。

[0130] また、インダクタは、端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサを配している。

[0131] また、以上説明した本発明に係る自己調整可変リアクタンス部によれば、リアクタンス値の補正回路を省略して自己補正を可能とする可変リアクタンス手段を実現し、もつて回路規模が小さく低消費電力かつ良好な通信も可能とする、電界通信トランシーバを提供することができる。

[0132] <可変リアクタンス部 1>

図 24に、本発明の電界通信トランシーバの第 1の実施の形態に係る、可変リアクタンスの構成を説明するための構成図を示す。

[0133] この図 24には、可変リアクタンス部 301と、この可変リアクタンス部 301が外部と接続するための交流信号端子 302、 304と、制御信号入力 303とが示されている。

[0134] さらに、この可変リアクタンス部 301は、容量 306、 310、 314と、インダクタ 315と、抵抗 7、 9、 11、 13と、ノッファアンプ 305と、可変容量ダイ才ード 308、 312とを有している。

[0135] なお、この可変リアクタンス部 301は、図 25に参照される電界通信トランシーバ 335 に適用される。この電界通信トランシーバ 335の構成は、人体などの生体 320に接触する絶縁体 322と、この絶縁体 322に合わせて備わる送受信電極 323と、図示しない外部の情報処理装置などとのデータ通信を行うための IZO回路 21と、が含まれている。

[0136] さらに、電界通信トランシーバ 335は、送信回路 324と、この送信回路 324を構成する発振器 326および変調回路 325と、スィッチ 327と、図 24に参照される可変リアクタンス部 301と、電界検出光学部 328と、信号処理部 329と、スィッチ 330と、復調回路 331と、波形整形部 332と、振幅モニタ部 333と、制御信号発生部 334と、を備えている。

[0137] このような構成の電界通信トランシーバ 335に可変リアクタンス部 301を適用する場合において、図 24に示した交流信号端子 302、 304には、共振を起こす周波数の交流信号が入力され、また、制御信号入力 303にはリアクタンス値を制御するための制御信号が制御信号発生部 334から入力される。交流信号端子 302には送信回路 32 4からの送信信号がスィッチ 327を介して入力され、交流信号端子 4の出力信号は送受信電極 323に接続される。

[0138] また、可変リアクタンス部 301の内部の容量 306、 310、 314は、すくなくとも交流信号より低周波の信号である制御信号を遮断するために接続している。また、抵抗 7、 9 、 11、 13は、周波数の高い交流信号が制御信号側に漏れるのを防ぐために接続している。制御信号入力 303のバッファアンプ 305は、この前段に接続される制御信号発生部 334に含まれる回路素子により、可変リアクタンス部 301が影響を受けて特性が変化するのを防ぐために接続している。インダクタ 315と可変容量ダイオード 308、 312との組み合わせによる共振回路により、可変リアクタンスを実現している。

[0139] 次に、図 26と図 27に、図 24にて示した可変リアクタンス部 301の等価回路を示す。

このうち、図 26に示すのは高周波である交流信号での等価回路であり、図 27に示すのは低周波である制御信号での等価回路を示している。

[0140] まず、図 26に参照される交流信号に対する等価回路では、図 24に参照される可変リアクタンス部 301が有する各容量 306、 310、 314を短絡とみなすことができる。また、可変容量ダイオード 308、 312は、容量 10が短絡とみなせることから直列に接続された構成と等価となり、従って、交流信号の電圧は各可変容量ダイオード 308、 31 2にそれぞれ等分されて印加される。

[0141] 従って、共振状態になって交流信号の電圧が大きくなつても、各可変容量ダイォード 308、 312にそれぞれ印加される電圧は半分になり、可変容量ダイオードが 1個の構成に比べて共振の抑制を生じに《することができる。

[0142] 図 26の等価回路において、インダクタ 340は図 24のインダクタ 315に等価であり、可変容量ダイオード 341は図 24の可変容量ダイオード 308に等価、可変容量ダイォード 342は図 24の可変容量ダイオード 312に等価である。交流信号端子 900、 901 は交流信号端子 302、 304にそれぞれ等価である。

[0143] インダクタ 340に電圧 VACが印加されると、このインダクタ 340に並列に接続された 2個の可変容量ダイオード 341、 342にも電圧 VACが印加される。 2個の可変容量ダィオード 341、 342は直列に接続され配置されているので、各可変容量ダイオードに印加される電圧はそれぞれ VAC/2となる。ただし、可変容量ダイオード 341、 342 は、共に電気的に同一の特性を有するものとする。 [0144] このため、本第 1の実施の形態では、可変容量ダイオードを 2個用いている力この可変容量ダイオードは 2個以上で用いてもよ、。可変容量ダイオードを N個用いれば、それぞれの可変容量ダイオードに印加される交流信号の電圧 VACは VACZNとなり、可変容量ダイオードを 2個で用いる場合に比べて、より共振の抑制を生じにくくすることができる。

[0145] 次に、図 27に参照される等価回路は、図 24に参照される可変リアクタンス部 301の低周波の制御信号に対する等価回路である。この低周波の制御信号力見た場合は、可変リアクタンス部 301に備わる各容量 306、 310、 314を電気的な開放状態とみなせるので、可変容量ダイオード 308、 312はバッファアンプ 305から見て並列に接続されてヽるのと等価である。

[0146] このため、図 27に参照されるように、バッファアンプ 343は図 24におけるバッファァンプ 305と等価であり、可変容量ダイオード 345、 346はそれぞれ可変容量ダイォード 308、 312に等価であり、抵抗 347、 348、 349、 350ίまそれぞれ抵抗 7、 9、 11、 1 3に等価であり、制御信号入力 902は制御信号入力 303と等価となる。ノッファアンプ 343から出力される制御信号の電圧 V (344)は、可変容量ダイオード 345、 34

CON

6にそれぞれ印加されるので、従って両可変容量ダイオード 345、 346の電圧は共に V となる。

CON

[0147] ここで、可変リアクタンス部が例えば図 28に示すように構成されている場合には、本発明の第 1の実施の形態における可変リアクタンス部 301と比較して、交流信号だけでなく制御信号も等分に分割されて印加される。このため、可変容量ダイオードを 2 個用いると、それぞれの可変容量ダイオードに印加される制御信号は 1Z2になってしまうので、容量の可変範囲が可変リアクタンス部 301の構成に比べて半減する。

[0148] すなわち、交流信号端子 903、 905に印加された高周波信号は容量 355、 360を短絡して流れ、インダクタ 315には例えば VACの電圧が印加される。可変容量ダイオード 358、 359は単に直列接続されているのみであるので、インダクタ 315に印加されてヽる電圧 VACが等分に分割され、それぞれに電圧 VACZ2が印加される。

[0149] また、制御信号入力 905から入力された可変容量ダイオード 358、 359の容量を可変制御するための制御信号 V は、バッファアンプ 361を介して抵抗 356、 357を介し可変容量ダイオード 358、 359〖こ印カロされる。可変容量ダイオード 358、 359に印加される制御信号は、それぞれ V Z2となる。

CON

[0150] 一方、本第 1の実施の形態による可変リアクタンス部 301では、印加電圧が耐電圧よりも大きくなつたことによる共振の抑制が生じることを防ぎ、かつ可変容量ダイオードの容量可変範囲を減少させない回路構成となって、る。

[0151] <可変リアクタンス部 II >

図 29には、本発明の電界通信トランシーバの第 2の実施の形態に係る、可変リアクタンス部の構成を説明するための構成図を示す。

[0152] この図 29に参照される可変リアクタンス部 301は、交流信号端子 906、 907と、制御信号入力 908と、を備える点で、既に図 24にて示した本発明の第 1の実施の形態による可変リアクタンス部 301と同様の構成である。

[0153] し力しな力 Sら、内咅構成として、容量 365、 369、 372、 374と、抵抗 375、 376、 37 7、 378、 379、 380、 381と、リアクタンス 366と、ノッファアンプ 367と、可変容量ダイ才ード 368、 370、 371、 373と、を備えるところに特徴力 ^ある。

[0154] 一般に可変容量ダイオードの電流電圧特性は非対称であり、半導体の特性で決まる所定の値より大きいアノード電位の時は可変容量ダイオードは短絡になってしまうので、従って交流信号の振幅が抑制されてしまう。これを防ぐために高周波の交流信号に対して可変容量ダイオードを直列かつ逆方向にも接続して、る。この構成により、一方の可変容量ダイオードに耐圧を越えた電圧が印加されて短絡となっても、逆方向の可変容量ダイオードは短絡になっていないため、交流信号の振幅が抑制されることはない。

[0155] すなわち、可変容量ダイオード 368、 370と可変容量ダイオード 371、 373と力 S互いに直列にかつ逆方向に接続されることにより、どちらかの可変容量ダイオードに耐電圧を越えた電圧が印加されても、短絡による交流信号の振幅の抑制は生じない。

[0156] <可変リアクタンス部 III >

図 30は、本発明の第 3の実施の形態に係る、可変リアクタンス部を説明するための構成図である。本構成では、インダクタ 203と可変容量ダイオード 523、 524で直列に接続して可変リアクタンス部 301を形成している。容量 226は制御信号が交流信号端子に漏れることを防ぐために接続している。また、周波数の高い信号が制御信号側に漏れるのを防ぐために抵抗 220、 222を接続している。

[0157] さらに、周波数の低い信号に対して可変容量ダイオード 523の力ソードの電位がゼ口となり、周波数の高い信号に対しては可変容量ダイオード 524のアノードと回路グランド 218がショートにならないように、抵抗 221を可変容量ダイオード 523と容量 22 5との間に接続している。この接続においても、交流信号の電圧は各可変容量ダイォード 523、 524にそれぞれ分割されて印加され、制御信号の電圧は各可変容量ダイオード 523、 524に分割されずに印加される。

[0158] したがって、交流信号が耐電圧より大きくなつたことによる共振の抑制が生じることを防ぎ、かつ可変容量ダイオード 523、 524の容量可変範囲を減少させない回路構成となっている。

[0159] <可変リアクタンス部 IV>

図 31は、本発明の第 4の実施の形態に係る、可変リアクタンス部を説明するための構成図である。この第 4の実施の形態の構成は、先に説明した本発明の第 2の実施の形態および第 3の実施の形態とを組み合わせた構成となっている。

[0160] すなわち、インダクタ 203と可変容量ダイオード 505〜508で直列に接続して可変リアクタンスを形成し、この可変容量ダイオード 505〜508を高周波の交流信号に対して図 31に参照されるように直列かつ逆方向にも接続して、る。この構成により一方が短絡となっても、逆方向の可変容量ダイオードは短絡になっていないため、交流信号の振幅が抑制されることはな、。

[0161] 以上説明した本発明の実施の形態の構成は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバであって、電界伝達媒体に印加される送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、送信に係る発信器のグランドと大地グランド間の浮遊容量と電界伝達媒体と大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するための可変リアクタンス手段と、共振状態を得るために可変リアクタンス手段において並列共振回路を形成するインダクタと、インダクタと並列接続されて並列共振回路における共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段と、を備える。

[0162] また、可変容量手段は、アノードと力ソードの 2極を有する 2個の可変容量ダイォードであって、一方の可変容量ダイオードのアノードと、他方の可変容量ダイオードの力ソードと、がキャパシタを介して直列に接続され、情報の送信に係る高周波信号に対してはキャパシタが短絡してインダクタと可変容量ダイオードとで構成される並列共振回路として動作し、制御に係る低周波信号に対しては可変容量ダイオードがキャパシタにより絶縁されて低周波信号の信号源に対して並列接続となり可変容量ダイォードの容量が可変制御される。

[0163] また、可変容量手段は、同様の構成を有する他の可変容量手段に対して互いのァノード同士でキャパシタを介すことなく直列に接続されている。

また、可変容量ダイオードがすくなくとも 3個以上で直列接続されている。

[0164] 以上説明した本発明の実施の形態によれば、可変容量ダイオードの耐電圧特性を改善することができ、もって可変容量ダイオードの電気特性に起因する共振の抑制を防止することができ、十分な強度の電界通信を提供することが可能な電界通信トランシーバを提供することができる。

[0165] 次に、図 32に電界通信を利用した送電システムの原理図を示す。

大地グランド 404に設置された設置端末側トランシーバ 403から生体 (電界伝達媒体) 401に交流信号を印加し、生体 401に接触して、る携帯端末側トランシーバ 402 で交流信号を直流の電力に変換して携帯端末側トランシーバ 402内の図示しない回路に送電する。図 32では交流信号を直流電力に変換する整流器や送信'受信部をまとめて入力インピーダンス Z 410で表している。また、送受信電極 416と生体 401

し

間の容量は十分大き、として無視して、る。

[0166] 効率よく電力を携帯端末側トランシーノ 02に送るためには Z 410に印加される電

し

圧を大きくする必要があるが、信号源 V 414から直接生体 401に印力！]した場合では携帯端末側トランシーバ 402と大地グランド 404間に存在する浮遊容量 C 405により g

Z 410に印加される電圧は小さくなる。本システムでは設置側トランシーノ 03にリアし

クタンス X 408、 X 409を挿入し浮遊容量 C 405や送受信電極 416と大地グランド 4 04間および生体 401と大地グランド 404間の浮遊容量 C 407、および C 406と共振

sg b させることにより信号強度を増加させている。

[0167] <第 4の実施の形態 >

図 33に、本発明の第 4の実施の形態を示す。

この図 33には、携帯端末側トランシーバ 402と、電界伝達媒体である生体 401と、設置端末側トランシーバ 403と、コンピュータ 427と、が示されている。設置端末側トランシーバ 403には変動する浮遊容量に対して共振状態を保っために可変リアクタンス部 X 420、および可変リアクタンス部 X 421を制御するためのリアクタンス制御部 g b

422を備えている。

[0168] また、常に電力を携帯端末側トランシーバ 402に送るため、設置端末側トランシーノ 03からの送信信号には携帯端末側トランシーバ 402からの送信信号と異なる周波数を用いて、る。各トランシーバでこれらを弁別するためにフィルタ A425とフィルタ B426とを設置してヽる。フィルタ A425では周波数 f 1の信号を通過させ周波数 f2 の信号を遮断させるために、周波数 Πでインピーダンスを低く周波数 f2でインピーダンスを高くする構成を備えている。また、フィルタ B426では、逆に、周波数 flの信号を遮断し周波数 f2の信号を通過させるために、周波数 f2インピーダンスを低く周波数 flでインピーダンスを高くする構成を備えて、る。

[0169] 設置端末側トランシーバ 403から生体 401に印加された信号は携帯端末側トランシーバ 402内のフィルタ A428を通して整流'電力蓄積部 430に入力される。整流 '電力蓄積部 430では、入力された交流電圧を直流に変換して蓄積し、直流電力として携帯端末側トランシーバ 402内の図示しない各ブロックに配電する。配電された後、端末制御 ·データ蓄積部 432からデータを送信部に出力する。

[0170] 送信部 431では、入力されたデータを周波数 f2で変調しフィルタ B429を通して生体 401に印カロする。この信号を設置端末側トランシーノ 402にてフィルタ B426を通した後に受信部 424で復調し、データをコンピュータ 427に入力する。以上がシステム全体でのデータの流れである。

[0171] 次にリアクタンス制御法について説明する。

図 34にリアクタンス制御部 422のブロック図を示し、図 35には印加電圧振幅 | V Iのリアクタンス x、 x依存性を示す。

g b

図 35に示すように、リアクタンス Xを一定にして Xを変化させると振幅 | V

b g b Iはあるリアクタンス値 X .max (X )でピークとなる。このピーク値 V .max (X )はリアクタンス X

g b b b

に依存し、あるリアクタンス値で最大となる。

b

[0172] リアクタンス制御部 422では、この最大値を見付ける作業を行う。 Xをパラメータとし

b

て Xを変化させ、このときの電圧振幅 Vを振幅モニタで検出し演算 ·制御 ·記憶部に g b

記憶する。このとき振幅をモニタするための信号線で特性が変化するのを防ぐためと

、周波数 flの信号のみを検出するために、リアクタンス制御部 422の入力段に入カインピーダンスの高い高入力インピーダンスバンドパスフィルタ 436を用いる。次に、振幅モニタ部 437を経由した後、演算 '制御'記憶部 435で Vの最大値を探しだし、そ

b

のときのリアクタンス値に X、 Xを設定する。

b g

[0173] なお、図 45に図示する通り、携帯端末側トランシーバ 402に受信部 433を設け、設置端末側トランシーバ 403に、交流信号源 423に替わって、データの変調を行う送信部 434を使用すれば、両トランシーノ 02, 403の間での全二重双方向通信が可能な電界通信システム 411を構成することができる。また、携帯端末側トランシーバ 4 02の送信部 431の出力に図示しない可変リアクタンスを挿入し、浮遊容量と共振させることにより携帯端末側トランシーバ 402から生体 401に印加する信号を大きくすることち可會である。

[0174] 次に、図 36に本発明の第 4の実施の形態のひとつの変形例を示す。

図 33では可変リアクタンス部 X 421を送受信電極 418と大地グランド間に挿入して

b

いたが、本変形例では交流信号源 423と大地グランド間に挿入している。このような構成でも同じ効果を得ることができる。

[0175] 以上の構成により、生体 401に印加される電圧を大きくすることができ、結果として生体 401が携帯している携帯端末側トランシーバ 402に電力が送電できる。このような構成の携帯端末側トランシーバ 402および設置端末側トランシーバ 403の組み合わせによる電界通信システムを用いれば利便性の高、通信システムを実現することができる。

[0176] <第 5の実施の形態 > 図 37に、本発明の第 5の実施の形態に係るリアクタンス制御部 422の構成を示す。第 5の実施の形態の構成では、リアクタンス制御部 422が交互に可変リアクタンス部 X 421と可変リアクタンス制御部 X 420のそれぞれのリアクタンス値を変化させて調 b g

整する方法をとつている。

[0177] はじめに可変リアクタンス部 X 421のリアクタンス値を一定にし、図 35に参照される b

I V Iが最大になるように可変リアクタンス部 X 420のリアクタンス値を調整する。こ b g

の調整の際には、スィッチ 441の接点 aは接点 cに接続しており、入力信号は振幅モユタ部 437を経由して制御信号発生部 A442に入力されている。制御信号発生部 A 442にて発生された制御信号は、可変リアクタンス部 X 420〖こ入力され、リアクタンス g

値の調整が実行される。

[0178] また、可変リアクタンス部 X 420のリアクタンス値の調整後、スィッチ 441を切り替え g

て接点 aと接点 bとを接続し、可変リアクタンス制御部 X 420のリアクタンス値を固定し g

、図 35に参照される I V

b Iが最大値になるように可変リアクタンス部 X 421のリアク b

タンス値を調整する。これを繰り返すことにより最適リアクタンス値に調整していく。こうした構成のリアクタンス制御部 422により、既に説明した第 4の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、制御信号発生部 A442と制御信号発生部 B443とは、共に調整用信号発生部 440からの調整用信号が入力されないと、リアクタンス値を保持するための制御信号をそれぞれ可変リアクタンス制御部 X 420と可変リアクタン g

ス部 X 421とに対して送出する。

b

[0179] <第 6の実施の形態 >

図 38に、本発明の第 6の実施の形態を説明するための構成図を示す。この第 6の実施の形態では、リアクタンス制御部 422を必要とせずに自己のリアクタンス値の調整が可能な自己調整可変リアクタンス部 445を用いている。図 39に自己調整可変リアクタンス部 445の具体的な構成を示す。容量 446と容量 450は直流成分を遮断するためのもので、交流信号に対しては短絡とみなせるとする。

[0180] 図 39に示した構成による動作を説明するための図を図 40 (a)〜（d)に示す。図 40

(a)には、可変容量ダイオード 448に振幅 I VAC |交流電圧が印加されたときに生じる電流の直流成分 IDの関係を表したものである。逆バイアス電圧 VDCがダイオード両端に生じると、ダイオードが短絡となっている期間が短くなるため、同じ VACに対して IDは/ J、さくなる。

[0181] 図 40 (b)には IDが抵抗を流れたことによって生じる電位差 (VDCと等価）のグラフ、同図（c)には可変容量ダイオードの容量 Cの電圧 VDC依存性を示す。また、図 40 ( d)は Vの振幅 I V Iの C依存性である。グラフ中の点は可変リアクタンスに交流信 b b v

号を入力し始めて力の各電流電圧の変化を示している。容量 Cの初期値は VDC

=0の時の値 ciとしている。また、 I VAC Iは I V

b Iに比例する。

[0182] 交流信号が入力されるとダイオードで整流され直流電流 IDを生じる（図 40 (a)の点「1」）。これが抵抗を流れることにより直流電圧 VDCを発生させ、これと同じ電位差が可変容量ダイオードにも印加される。これにより容量 Cは減少し（図 40 (c)の点「1」）

、共振を起こす容量値に近づき I V

b Iは大きくなる。

[0183] I VAC Iは I V Iに比例するため、 I VAC |は大きくなる力 VDCも大きくなつて

b

いるため I VAC Iと IDの関係は図 40 (a)の点「2」に移動する。この後も同じように C が減少し I VAC Iは大きくなる力 VDCも大きくなるため IDの変化量は徐々に小さくなりゼロに収束する。 IDの変化量がゼロになると I VAC Iは一定となり、初期値に比ベ共振での振幅に近づく。図 40に示す（a)〜（d)に示すように、点「1」から点「4」へと移動するように制御が行われる。

[0184] 自己調整可変リアクタンス部 445を用いればリアクタンス制御部で制御する可変リァクタンスを 1個にでき調整の複雑さが緩和される。

[0185] 図 41に、第 6の実施の形態に適用されるリアクタンス制御部 422のブロック図を示す。リアクタンス制御部 422で制御する必要のあるリアクタンスは可変リアクタンス部 4

52の 1個のみであるため、制御信号発生部 451も 1個でよい。

[0186] なお、第 6の実施の形態では交流信号源 423の次段に自己調整可変リアクタンス部 445を設置している力自己調整可変リアクタンス部 445と可変リアクタンス部 452 とを入れ替えても同じ効果が得られる。

[0187] 以上説明した本発明の実施の形態による電界通信トランシーバおよび電界通信システムによれば、設置端末側トランシーノくから携帯端末側トランシーバに大きな電圧を印加でき、もって携帯端末側トランシーバに電力を送電することができる。

産業上の利用可能性

本発明に係る送信器、電界通信トランシーバおよび電界通信システムは、コンビュータと一体に構成され、例えば人間の身体に装着可能なウェアラブルコンピュータシステムにおいて利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（20)に誘起し、この誘起した電界を介して前記送信すべき情報を送信するための送信器（150, 151, 152)において、前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段 (3, 16)と、

前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体（20)に誘起させるための送信電極 (8)と、

前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)と大地グランド（14)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（20)と前記送信手段（3, 16)のグランド（6, 29)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体 (20)と前記大地グランド（14)との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段（3, 16)の出力と前記送信電極 (8)との間に設けられた第 1のリアクタンス手段（2, 19)と、

それぞれの前記浮遊容量と共振するために、前記送信手段（3, 16)の出力と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)との間か、もしくは前記送信電極 (8)と前記送信手段（3, 16)のグランド（6, 29)との間のいずれかに設けられた第 2のリアクタンス手段（1, 21)と、

を備えることを特徴とする送信器。

[2] 前記第 1のリアクタンス手段（2, 19)と前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、前記送信手段（3, 16)により前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記可変リアクタンス手段の前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（22)

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の送信器。

[3] 前記第 1のリアクタンス手段（2, 19)と前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、

前記送信手段（3, 16)により前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第 1のリアクタンス手段（2, 19)と前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)のそれぞれの前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（ 22)

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の送信器。

[4] 前記リアクタンス制御手段（22)は、

前記リアクタンス値の調整に用いる調整用信号を発生させるための調整用信号発生手段 (24)と、

前記調整用信号発生手段から出力される前記調整用信号を用いて前記送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段（25)と、

前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第 1の可変リアクタンス手段（2 , 19)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 1の制御信号発生手段 (28)と、

前記振幅検出手段で検出した振幅に基づいて前記第 2の可変リアクタンス手段（1 , 21)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 2の制御信号発生手段 (27)と、

前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段 (25)と前記第 1の制御信号発生手段 (28)と、を接続し、

前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の制御において前記振幅検出手段 (25)と前記第 2の制御信号発生手段 (27)と、を接続するための接続手段 (26)と、

を備えることを特徴とする請求項 3に記載の送信器。

[5] 前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)は、

前記送信電極 (8)と前記送信手段（3, 16)のグランド（6, 29)と、の間に設けられ、前記リアクタンス制御手段（22)は、前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)および前記第 2 の可変リアクタンス手段（1, 21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、

前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の調整時において前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)とに直列に接続される抵抗器（33)と、

前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の調整時において前記抵抗器 (33)と前記送信手段（3, 16)との接続と、第 1の可変リアクタンス手段（2, 19) のリアクタンス値の調整時において前記送信手段（3, 16)と前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)との接続と、前記抵抗器（33)と前記送信手段（3, 16)のグランド（ 29)との接続と、を行うための接続手段（32)と、

を備えることを特徴とする請求項 3に記載の送信器。

[6] 前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)は、

前記送信手段（3, 16)の出力と該送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)と、の間に設けられ、

前記リアクタンス制御手段（22)は、前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)および前記第 2 の可変リアクタンス手段（1, 21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値の前記調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、

前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値の調整時において前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを切断し、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の調整時において前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを接続するための接続手段（18)

を備えることを特徴とする請求項 3に記載の送信器。

[7] 前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)もしくは前記第 2の可変リアクタンス手段（ 1, 21)のいずれか一方において、

インダクタ（54)と、印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイォード（56)と、を備え、前記浮遊容量と共振するための共振回路と、

前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオードで整流して得られた直流電流に応じた電位差を前記可変容量ダイオードのアノードと力ソード間に印加するための抵抗器 (57)と、を有する自己調整可変リアクタンス手段（52)を備え、前記リアクタンス制御手段（51)により、前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記自己調整可変リアクタンス手段（52)以外の前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)もしくは前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21) のいずれかのリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項 3に記載の送信器。送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（20)に誘起し、この誘起した電界を介して前記送信すべき情報を送信し、前記電界伝達媒体 (20)に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して前記受信すべき情報の受信を行うための電界通信トランシーバ（15)において、

前記送信すべき情報を所定の周波数を有する交流信号によって変調した変調信号を送信するための送信手段 (3, 16)と、

前記変調信号に基づく電界を前記電界伝達媒体 (20)に誘起し、および前記受信すべき情報に基づく電界を受信するための送受信電極 (8)と、

前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)と大地グランド（14)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体（20)と前記送信手段（3, 16)のグランド（6, 29)との間に生じる浮遊容量と、前記電界伝達媒体 (20)と前記大地グランド（14)との間に生じる浮遊容量と、のそれぞれと共振するために前記送信手段（3, 16)の出力と前記送受信電極 (8)との間に設けられた第 1のリアクタンス手段（2, 19)と、

それぞれの前記浮遊容量と共振するために、前記送信手段の出力と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)との間か、もしくは前記送受信電極 (8)と前記送信手段 (3, 16)のグランド（6, 29)との間のいずれかに設けられた第 2のリアクタンス手段（1 , 21)と、

前記受信すべき情報に基づく電界を検出して電気信号に変換し復調して受信するための受信手段（23)と、

前記受信時に受信信号が前記送信手段（3, 16)に漏洩するのを防ぐために前記送信手段（3, 16)の出力から前記送受信電極 (8)までの信号経路を切断し、一方、前記送信時には送信信号を前記送受信電極 (8)に出力するために前記送信手段（ 3, 16)の出力から前記送受信電極 (8)までの信号経路を接続するための第 1の接続手段 (31)と、前記受信時に受信信号が前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)に漏洩するのを防ぐために前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを切断し、一方、前記送信時には前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)が共振するために前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを接続するための第 2の接続手段（18)と、

を備えることを特徴とする電界通信トランシーバ。

[9] 前記第 1のリアクタンス手段（2, 19)と前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)とのいずれか一方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、前記送信手段（3, 16)により前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記可変リアクタンス手段（1, 2, 19, 21)の前記リアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段（22)

を備えることを特徴とする請求項 8に記載の電界通信トランシーバ。

[10] 前記第 1のリアクタンス手段（2, 19)と前記第 2のリアクタンス手段（1, 21)との両方は自身のリアクタンス値を可変可能な可変リアクタンス手段であって、

[11] 前記リアクタンス制御手段（22)は、

前記調整用信号発生手段 (24)から出力される前記調整用信号を用いて前記送信の電圧の振幅を検出するための振幅検出手段（25)と、

前記振幅検出手段（25)で検出した振幅に基づいて前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値を制御する制御信号を出力するための第 1の制御信号発生手段 (28)と、

を備えることを特徴とする請求項 10に記載の電界通信トランシーバ。

[12] 前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)は、

前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 19)のリアクタンス値の調整時において前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 19)と前記送信手段（3, 16)とに直列に接続される抵抗器（33)と、

前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 19)のリアクタンス値の調整時において前記抵抗器 (33)と前記送信手段（3, 16)との接続と、第 1の可変リアクタンス手段（2, 21) のリアクタンス値の調整時において前記送信手段（3, 16)と前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)との接続と、前記抵抗器（33)と前記送信手段（3, 16)のグランド（ 6, 29)との接続と、を行うための接続手段（32)と、

[13] 前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)は、

前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値の調整時において前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを切断し、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の調整時において前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを接続するための接続手段（18)

[14] 前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)もしくは前記第 2の可変リアクタンス手段（ 1, 21)のいずれか一方において、

前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード (56)で整流して得られた直流電流に応じた電位差を前記可変容量ダイオード（56)のアノードとカソード間に印加するための抵抗器 (57)と、を有する自己調整可変リアクタンス手段（5 2)を備え、

前記リアクタンス制御手段（22)により、前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記自己調整可変リアクタンス手段（52)以外の前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)もしくは前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21) のいずれかのリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項 10に記載の電界通信トランシーバ。

[15] 前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)は、

前記送受信電極 (8)と前記送信手段（3, 16)のグランド（6, 29)と、の間に設けられ、

前記リアクタンス制御手段（22)においては、前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)および前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、

前記第 1の接続手段（31)は、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のリアクタンス値の調整時には前記抵抗器（33)と前記送信手段（3, 16)とを接続し、前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値の調整時には前記送信手段（3, 16) と前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)とを接続および前記抵抗器（33)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを接続し、一方、前記受信時には前記第 1の可変リアクタンス手段 (2, 19)と前記送信手段 (3, 16)とを切断することを特徴とする請求項 10に記載の電界通信トランシーバ。

[16] 前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)は、

前記送信手段（3, 16)の出力と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)との間に設けられ、

前記リアクタンス制御手段（22)において、前記電界伝達媒体（20)に印加される前記送信の電圧が最大となるように前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)および前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)のそれぞれのリアクタンス値を制御して調整し、前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値調整後に、このリアクタンス値を微小に変化させ、

前記第 2の接続手段（18)は、前記第 1の可変リアクタンス手段（2, 19)のリアクタンス値の調整時において、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3 , 16)のグランド (6, 29)とを切断し、一方、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21) のリアクタンス値の調整時において、前記第 2の可変リアクタンス手段（1, 21)と前記送信手段（3, 16)のグランド (6, 29)とを接続することを特徴とする請求項 10に記載の電界通信トランシーバ。

[17] 前記受信手段 (23)への入力は前記第 1の接続手段 (31)に接続されており、

前記第 1の接続手段 (31)は、前記送信時に前記送受信電極 (8)と前記受信手段 ( 23)の入力との信号経路を切断し、一方、前記受信時に前記送受信電極 (8)と前記受信手段（23)の入力との信号経路を接続することを特徴とする請求項 8〜16のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。

[18] 電界伝達媒体（215)に誘起した電界を介して情報の通信を行う電界通信トランシーバ（200)において、

前記通信のための送信信号と共振するためのインダクタ（203)と印加された電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード（204)を備えた共振回路と、前記共振回路に入力された前記送信信号を前記可変容量ダイオード (204)で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイォード（204)のアノードと力ソード間に印加する抵抗器（205)と、

を有することを特徴とする電界通信トランシーバ。

[19] 前記共振回路は、

前記電界通信トランシーバ（200)のグランド（218)と大地グランド（220)間の浮遊容量および前記電界伝達媒体（215)と前記大地グランド（220)間の浮遊容量との間で共振することを特徴とする請求項 18に記載の電界通信トランシーバ。

[20] 前記共振回路は、

前記インダクタ（203)と、前記可変容量ダイオード（204)と、前記抵抗器 (205)と、が並列に接続されていることを特徴とする請求項 18または 19のいずれかに記載の電界通信トランシーバ（200)。

[21] 前記共振回路は、

前記可変容量ダイオード (204)と、前記抵抗器 (205)と、が並列に接続された回路に前記インダクタ（203)が直列に接続されていることを特徴とする請求項 18または 19のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。

[22] 前記インダクタ（203)は、

端子の一方または両方に直流電流の入力を阻止するためのコンデンサ（202, 20 6)を配していることを特徴とする請求項 18から 21のいずれか一項に記載の電界通信トランシーバ。

[23] 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体（320)に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体 (320)に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行う電界通信トランシーバ（335)であって、

前記電界伝達媒体（320)に印加される前記送信の電圧が最大となるようにリアクタンス値を変化させ、前記送信に係る発信器 (326)のグランドと大地グランド間の浮遊容量と前記電界伝達媒体 (320)と前記大地グランド間の浮遊容量との共振状態を制御するための可変リアクタンス手段（301)と、

前記共振状態を得るために前記可変リアクタンス手段（301)にお、て並列共振回路を形成するインダクタ（315)と、

前記インダクタ（315)と並列接続されて前記並列共振回路における前記共振状態を制御するために直列に複数で接続された容量可変の可変容量手段（308, 312, 358, 359, 368, 370, 371, 373, 505, 506, 507, 508, 523, 524, 671)と、を備えることを特徴とする電界通信トランシーバ。

前記可変容量手段は、

アノードと力ソードの 2極を有する 2個の可変容量ダイオード（308, 312 ;368, 370 ;371, 373;523, 524 ;505, 506 ;507, 508)であって、一方の前記可変容量ダイオード 08, 312;368, 370;371, 373;523, 524;505, 506 ;507, 508)の前記アノードと、他方の前記可変容量ダイオード（308, 312;368, 370;371, 373;5 23, 524;505, 506 ;507, 508)の前記力ソードと、力キヤノシタ（310;369;372； 509 ;510; 525)を介して直列に接続され、

前記情報の送信に係る高周波信号に対しては前記キャパシタ（310； 369； 372； 5 09； 510； 525)が短絡して前記インダクタ（315)と前記可変容量ダイオード（308, 3 12 ;368, 370 ;371, 373 ;523, 524 ;505, 506 ;507, 508)とで構成される前記並列共振回路として動作し、

前記制御に係る低周波信号に対しては前記可変容量ダイオード（308, 312 ;368 , 370 ;371, 373 ;523, 524 ;505, 506 ;507, 508)力 ^前記キヤノシタ（310 ;369 ； 372； 509； 510； 525)により絶縁されて前記低周波信号の信号源に対して並列接続となり前記可変容量ダイオード（308, 312 ;368, 370 ;371, 373 ;523, 524 ;50 5, 506 ;507, 508)の容量が可変制御されることを特徴とする請求項 23に記載の電界通信トランシーバ（335)。 [25] 前記可変容量手段は、

同様の構成を有する可変容量手段（370, 371 ; 506, 507)に対して互いの前記ァノード同士で前記キャパシタ（310； 369； 372； 509； 510； 525)を介すことなく直列に接続されていることを特徴とする請求項 24に記載の電界通信トランシーバ。

[26] 前記可変容量ダイオード 08, 312, 358, 359, 368, 370, 371, 373, 505, 5 06, 507, 508, 523, 524, 671)力 ^すくなくとも 3個以上で直歹 IJ接続されて!/、ることを特徴とする請求項 24または 25のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。

[27] 送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体 (401)に誘起し、前記電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体 (401)に誘起された受信すべき情報に基づく電界を介して情報の受信を行う電界通信トランシーバ (403)において、第 1の周波数を有する交流信号を出力するための交流信号出力手段 (414)と、前記送信すべき情報に基づく電界を誘起して前記情報を送信し、前記受信すべき情報に基づく電界を検出して前記情報を受信するための送受信電極 (418)と、前記送受信電極 (418)と大地グランド (404)間の浮遊容量と、および前記送受信電極 (418)と近接した前記電界伝達媒体 (401)が大地グランド (404)との間に持つインピーダンスと、が共振するために、前記交流信号出力手段 (414)の出力と前記送受信電極 (418)との間に設けられた第 1のリアクタンス手段 (408, 420)と、前記送受信電極 (418)と大地グランド (404)間の浮遊容量と、および送受信電極（ 418)と近接した前記電界伝達媒体 (401)が大地グランド (404)との間に持つインピ一ダンスと、が共振するために、前記交流信号出力手段 (414)の出力と大地グランド (404)の間または前記送受信電極 (418)と大地グランド (404)の間に設けられた第 2のリアクタンス手段（409, 421)と、

前記第 1の周波数とは異なる第 2の周波数を有する交流信号の電界を検出して電気信号に変換し復調するための受信手段 (424)と、

前記第 1の周波数を有する交流信号を通過させ前記第 2の周波数を有する交流信号を遮断するための第 1のフィルタ手段 (425)と、

前記第 2の周波数を有する交流信号を通過させ前記第 1の周波数を有する交流信号を遮断するための第 2のフィルタ手段 (426)と、を備えたことを特徴とする電界通信トランシーバ。

[28] 前記第 1のリアクタンス手段 (408, 420)と前記第 2のリアクタンス手段 (409, 421) のうちのいずれか一方がリアクタンス値が可変である可変リアクタンス手段であって、前記電界伝達媒体 (401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記可変リアクタンス手段のリアクタンス値を制御するリアクタンス制御手段 (422)

を備えたことを特徴とする請求項 27に記載の電界通信トランシーバ。

[29] 前記第 1のリアクタンス手段 (408, 420)と前記第 2のリアクタンス手段 (409, 421) の両方のリアクタンス値を共に可変として、それぞれ第 1の可変リアクタンス手段 (408 , 420)と第 2の可変リアクタンス手段（409, 421)とし、

前記電界伝達媒体 (401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記第 1の可変リアクタンス手段（408, 420)および前記第 2の可変リアクタンス手段 409, 4 21)のそれぞれのリアクタンス値を制御するためのリアクタンス制御手段 (422) を備えたことを特徴とする請求項 27に記載の電界通信トランシーバ。

[30] 前記リアクタンス制御手段 (422)は、

前記第 1の可変リアクタンス手段 (408, 420)および前記第 2の可変リアクタンス手段 (409, 421)のそれぞれのリアクタンス値毎に前記電界伝達媒体 (401)に印加される送信電圧の振幅を記憶し、前記振幅の最大値を抽出した後に前記第 1の可変リァクタンス手段（408, 420)および前記第 2の可変リアクタンス手段（409, 421)のそれぞれのリアクタンス値を設定するための演算制御記憶部 (435)と、

送信電圧の振幅を検出する振幅検出手段 (437)と、

を備えることを特徴とする請求項 28または 29のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。

[31] 前記リアクタンス制御手段 (422)は、

前記第 1の可変リアクタンス手段 (408, 420)および前記第 2の可変リアクタンス手段 (409, 421)のそれぞれのリアクタンス値を調整するための調整用信号発生手段（ 440)と、

前記調整用信号発生手段 (440)から出力される調整用信号を用いて送信電圧の振幅を検出するための振幅検出手段 (437)と、前記振幅検出手段 (437)で検出した振幅に基づいて前記第 1の可変リアクタンス手段 (408, 420)のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第 1の制御信号発生手段 (442)と、

前記振幅検出手段 (437)で検出した振幅に基づ、て前記第 2の可変リアクタンス手段 (409, 421)のリアクタンス値を制御する信号を出力するための第 2の制御信号発生手段 (443)と、

前記第 1の可変リアクタンス手段 (408, 420)のリアクタンス値を制御している際には少なくとも前記振幅検出手段 (437)と前記第 1の制御信号発生手段 (442)を接続し、前記第 2の可変リアクタンス手段 (409, 421)のリアクタンス値を制御している際には少なくとも前記振幅検出手段 (437)と前記第 2の制御信号発生手段 (443)を接続するための第 3の接続手段 (441)と、

[32] 前記第 1のリアクタンス手段 (408, 420)または前記第 2のリアクタンス手段 (409, 421)のいずれか一方に、

インダクタ (447)と、印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイォード (448)と、を備えて前記浮遊容量と共振するための共振回路と、

前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード (448)で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード (4 48)のアノードと力ソード間に印加する抵抗器 (449)と、

を有する自己調整可変リアクタンス手段 (445)を用い、

前記リアクタンス制御手段 (422)が前記電界伝達媒体 (401)に印加される前記送信の電圧が最大になるように前記自己調整可変リアクタンス手段 (445)でな、方の可変リアクタンス手段 (452)のリアクタンス値を制御する

ことを特徴とする請求項 27に記載の電界通信トランシーバ。

[33] 前記第 1のリアクタンス手段 (408, 420)または前記第 2のリアクタンス手段 (409, 421)の双方に、

インダクタ (447)と印加した電圧に応じて静電容量が変化する可変容量ダイオード (448)とを備えて前記浮遊容量と共振するための共振回路と、

前記共振回路に入力された送信信号を前記可変容量ダイオード (448)で整流して得られた直流電流に応じて電位差を生じ、この電位差を前記可変容量ダイオード (4

48)のアノードと力ソード間に印加する抵抗器 (449)と、

を有する自己調整可変リアクタンス手段 (445)を用い、

ことを特徴とする請求項 29から 31のいずれかに記載の電界通信トランシーバ。

[34] 前記請求項 27から 32の、ずれかに記載の電界通信トランシーバ（403)に第 2の電界通信トランシーバ（402)が糸且合されてなる電界通信システム（400)であって、前記第 2の電界通信トランシーバ (402)は、

送信すべき情報に基づく電界の誘起および受信すべき情報に基づく電界の受信を行うための送受信電極 (416)と、

前記電界通信トランシーバ (403)から送信される前記第 1の周波数の交流信号を整流して直流の電力を生成し蓄積および出力するための整流電力蓄積手段 (430) と、

前記第 1の周波数と異なる前記第 2の周波数の交流信号で送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段 (431)と、

送信すべき情報の蓄積と、前記送信手段への前記送信すべき情報の出力と、前記電界通信トランシーバの制御と、を行うための制御情報蓄積手段 (432)と、

前記第 1の周波数を有する交流信号を通過させ前記第 2の周波数を有する交流信号を遮断するための第 1のフィルタ手段 (428)と、

前記第 2の周波数を有する交流信号を通過させ前記第 1の周波数を有する交流信号を遮断するための第 2のフィルタ手段 (429)と、

を備えることを特徴とする電界通信システム。

[35] 前記電界通信トランシーバ (403)の交流信号出力手段 (423)は、

前記第 1の周波数の交流信号で前記送信すべき情報を変調して変調信号を生成し送信するための送信手段 (434)によって構成され、

前記第 2の電界通信トランシーバ (402)は、

前記受信すべき情報に基づき、前記第 2の周波数を有する交流の電界を検出して電気信号に変換し、復調する受信手段 (433)

を備えることを特徴とする請求項 34に記載の電界通信システム。