WO2023002888A1 - 電波送信装置および無線通信システム - Google Patents

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WO2023002888A1
WO2023002888A1 PCT/JP2022/027434 JP2022027434W WO2023002888A1 WO 2023002888 A1 WO2023002888 A1 WO 2023002888A1 JP 2022027434 W JP2022027434 W JP 2022027434W WO 2023002888 A1 WO2023002888 A1 WO 2023002888A1
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radio wave
antenna
transmitting device
dielectric layer
feeder line
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PCT/JP2022/027434
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亮介 磯谷
宜史 吉田
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セイコーグループ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a radio wave transmitting device and a radio communication system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-120931 filed in Japan on July 21, 2021 and Japanese Patent Application No. 2022-080150 filed in Japan on May 16, 2022, and the content thereof is incorporated herein.
  • Patent Document 1 a capsule medical device that includes an imaging unit and a transmission unit that wirelessly transmits information such as image information inside a subject captured by the imaging unit to the outside via a transmission antenna.
  • the capsule medical device described in Patent Document 1 floats on the surface of the liquid inside the subject.
  • Patent Document 1 describes the influence of dielectric constant in water and antenna design, but does not describe dielectric loss.
  • radio waves are attenuated by the conductivity of the substance.
  • the radio wave transmission method (antenna design) is devised according to the permittivity and conductivity of the surrounding environment.
  • such devices generally have a form in which a dielectric (insulator) surrounds the periphery with a protective layer or a housing for waterproofing (see, for example, Patent Document 1). If the protective layer or housing is sufficiently thick and the substrate is sufficiently isolated from the surrounding environment, then only the propagation loss of radio waves in water needs to be considered, as in the prior art.
  • the high-frequency signal flowing through the high-frequency wiring on the substrate may be affected by the surrounding environment.
  • the surrounding environment is water, seawater, electrolytes, or substances and tissues that contain a certain amount of water, the dielectric loss tangent of the surrounding environment is high, so the high-frequency signal flowing on the substrate is attenuated by dielectric loss. do.
  • the strength of the radio waves emitted from the antenna is weakened, and it is necessary to supply more power than originally intended in order to maintain the strength of the radio waves. Furthermore, in cases such as when the propagation distance of radio waves may be short, the contribution of dielectric loss of high-frequency signals is greater than the propagation loss of radio waves.
  • the present invention provides a radio wave transmitter and a radio communication system capable of suppressing attenuation of high-frequency signals due to dielectric loss and efficiently transmitting radio waves even when the dielectric loss tangent of the surrounding environment is high. intended to provide
  • One aspect of the present invention is a radio wave transmitter including an electronic device having a circuit board on which a radio wave transmission circuit is formed, and a dielectric layer, wherein the radio wave transmission circuit includes a high frequency control unit, a feeder line, and an antenna. wherein the high-frequency control unit supplies high-frequency signals in one or more frequency bands to the antenna through the feeder line, and the feeder line and the antenna are covered by the dielectric layer , the dielectric layer protects the radio wave transmitting device in a usable state in contact with water, seawater, an electrolytic solution, or a substance or tissue containing a certain amount of water, and the wiring length of the power supply line is 35 mm It is a radio wave transmitter within.
  • the wiring length of the power supply line (that is, the propagation length of the high-frequency signal) is set to 35 mm or less, so that the dielectric loss Attenuation of high-frequency signals due to the antenna can be suppressed, and radio waves can be efficiently transmitted from the antenna.
  • the substance or tissue containing a certain amount of water may contain 50% or more water.
  • the radio wave transmitter when the radio wave transmitter is used in contact with wood, plants, etc. containing 50% or more of moisture, the radio wave transmitter must efficiently transmit radio waves near the wood, plants, etc. can be done.
  • the substance or tissue containing a certain amount of water may be body tissue of an animal or a human body.
  • the radio wave transmitter when used in contact with the body tissue of an animal or human body, the radio wave transmitter can efficiently transmit radio waves near the animal or human body.
  • the radio wave transmitting device may be used in proximity to the body tissue of an animal or human body, or embedded in the body tissue of an animal or human body. In that case, that is, when the radio wave transmitting device is used in contact with the body tissue of an animal or human body, or when it is embedded in the body tissue of an animal or human body, the radio wave transmitting device Alternatively, radio waves can be efficiently transmitted near the human body or within an animal or human body.
  • the dielectric layer may have a thickness of 0.5 mm or less.
  • the radio wave transmitter can be miniaturized while maintaining the radio wave transmission efficiency.
  • the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit to the antenna via the power supply line is 1 GHz or less, and the wiring length of the power supply line is 35 mm or less. There may be.
  • the dielectric layer may have a thickness of 0.2 mm or less.
  • the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit to the antenna through the feeder line is 2.5 GHz or less, and the feeder line has a wiring length of 15 mm. may be within
  • the dielectric layer may have a thickness of 0.25 mm or less.
  • the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit to the antenna through the feeder line is 5.5 GHz or less, and the wiring length of the feeder line is 7 mm. may be within
  • the dielectric layer may have a thickness of 0.4 mm or less.
  • the antenna may be a wiring antenna formed over the circuit board, and the total length of the feeder line and the wiring antenna may be 35 mm or less. If the antenna is a wired antenna formed on a circuit board, dielectric loss occurs in the same way as the feed line. It is possible to suppress the noise including, and to efficiently transmit radio waves from the antenna.
  • the antenna includes a wiring antenna formed on the circuit board and a chip antenna containing a high dielectric constant material, and the feeder line and the wiring antenna are connected to each other.
  • the total length may be within 35mm. If the antenna is a composite antenna of a wiring antenna and a chip antenna, the total wiring length excluding the chip antenna (that is, the total length of the feeder line and wiring antenna) should be within 35 mm, so that the antenna High-frequency signal attenuation can be suppressed, and radio waves can be efficiently transmitted from the antenna.
  • One aspect of the present invention is a wireless communication system comprising the radio wave transmitting device described above and a receiver that receives radio waves transmitted from the antenna, wherein the distance between the antenna and the receiver is within 50 cm.
  • a wireless communication system When the assumed transmission distance of radio waves is short-distance transmission within 50 cm, the attenuation of high-frequency signals due to dielectric loss is more pronounced than the attenuation of radio waves simply due to the conductivity of the surrounding environment. According to one aspect of the present invention, the effect of limiting the wiring length can be enhanced by using short-distance transmission.
  • One aspect of the present invention is a radio wave transmitter including an electronic device having a circuit board on which a radio wave transmission circuit is formed, and a dielectric layer, wherein the radio wave transmission circuit includes a high frequency control unit, a feeder line, and an antenna. wherein the high-frequency control unit supplies high-frequency signals in one or more frequency bands to the antenna through the feeder line, and the feeder line and the antenna are covered by the dielectric layer , the dielectric layer protects the radio wave transmitter in a usable state in a state in which it is in contact with water, seawater, an electrolytic solution, or a substance or tissue containing a certain amount of water; A transmission characteristic T indicating the degree to which a high-frequency signal flowing through the feeder line is affected by the surrounding environment and attenuated by the feeder line, and a high-frequency signal flowing through the feeder line is affected by the surrounding environment and attenuated.
  • the loss rate S indicating the degree of loss and the relative sensitivity to the surrounding environment F have a relationship represented by the following
  • the thickness of the dielectric layer is 0.6 mm or less
  • the wavelength of the high frequency signal flowing through the power supply line is 400 mm or less
  • the wiring length of the power supply line is 50 mm or less.
  • the ambient environment relative sensitivity F and the thickness t of the dielectric layer are as follows: (2), and the transmission characteristic T and the feeder line length L may have a relationship represented by the following equation (3).
  • One aspect of the present invention is a wireless communication system comprising the radio wave transmitting device described above and a receiver that receives radio waves transmitted from the antenna, wherein the distance between the antenna and the receiver is within 50 cm. , is a wireless communication system.
  • the present invention it is possible to provide a radio wave transmitting apparatus and a radio communication system capable of suppressing attenuation of high-frequency signals due to dielectric loss and efficiently transmitting radio waves even when the dielectric loss tangent of the surrounding environment is high. can.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a wireless communication system according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an example of an underwater sensing device to which the radio wave transmitter of the first embodiment is applied
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between a high-frequency control unit, a feeder line, and an antenna of the radio wave transmitter of the first embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between a high-frequency control unit, a feeder line, and an antenna of the radio wave transmitter of the third embodiment
  • FIG. 3 is a diagram showing transmission characteristics with respect to the length of a feeder line (ratio of power fed to an antenna to intensity of a high-frequency signal output from a high-frequency control unit);
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an example of an underwater sensing device to which the radio wave transmitter of the first embodiment is applied
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between a high-frequency control unit, a feeder line, and an antenna
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the dielectric loss tangent of a surrounding medium and transmission characteristics
  • FIG. 10 is a diagram showing another application example of the radio wave transmitting device according to the first to fifth embodiments
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of a dielectric layer and relative sensitivity to the ambient environment
  • 5 is a diagram showing the relationship between the dielectric loss tangent tan ⁇ of the surrounding medium and the loss factor S;
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a wireless communication system WS according to the first embodiment.
  • the wireless communication system WS includes a radio wave transmitter 1 and a receiver 2 .
  • the radio wave transmitter 1 transmits radio waves, and the receiver 2 receives the radio waves transmitted by the radio wave transmitter 1 .
  • a radio wave transmitter 1 includes an electronic device 11 and a dielectric layer 12 .
  • the electronic device 11 has a circuit board 11A on which a radio wave transmission circuit A1 is formed.
  • the radio wave transmission circuit A1 has a high frequency control unit A11, a feeder line A12, and an antenna A13.
  • the high-frequency control unit A11 supplies high-frequency signals in one or more frequency bands to the antenna A13 via the feed line A12.
  • the feed line A12 feeds a high-frequency signal to the antenna A13, and is generally configured as a transmission line.
  • the feeder line A12 is, for example, a microstrip line, a coplanar line, or the like.
  • the feeder line A12 is a line designed not to emit radio waves, and the antenna A13 is designed to emit radio waves to the outside.
  • the feed line A12 and the antenna A13 are covered with a dielectric layer 12.
  • the high-frequency signal flowing through the feeder line A12 is attenuated due to dielectric loss.
  • the amount of attenuation at this time depends on the magnitude of the dielectric loss tangent, the distance between the feed line A12 and a medium with a high dielectric loss tangent (the thickness of the dielectric layer 12 covering the feed line A12), the frequency of the high frequency signal, and the like.
  • media having a high dielectric loss tangent include water, seawater, electrolytic solutions, and substances or tissues containing a certain amount (eg, 50% or more) of water (eg, animal or human body tissues).
  • the radio wave transmitter 1 of the first embodiment is used with the dielectric layer 12 in contact with water, seawater, an electrolytic solution, a substance or tissue containing a certain amount of water, and the like.
  • the dielectric layer 12 protects the radio wave transmitter 1 in a usable state in contact with water, seawater, an electrolytic solution, a substance or tissue containing a certain amount of water, or the like.
  • the radio wave transmitter 1 of the first embodiment which is used in a state where the dielectric layer 12 is in contact with water, seawater, an electrolytic solution, a substance or tissue containing a certain amount of
  • the wiring length (that is, the propagation length of the high frequency signal) is set within 35 mm.
  • the radio wave transmitting device 1 of the first embodiment even when the dielectric loss tangent of the surrounding environment is high, the attenuation of the high frequency signal due to the dielectric loss is suppressed, and the radio waves are efficiently transmitted from the antenna A13. can be done.
  • the radio wave efficiency transmission characteristic
  • the wiring length of the feeder line A12 is set within 35 mm. Therefore, even if the high-frequency signal flowing through the feeder line A12 suffers dielectric loss, radio waves of sufficient strength can be transmitted through the antenna A13. can be sent from
  • the radio wave transmitter 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 can be applied to, for example, the underwater sensing device SD (see FIG. 2).
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of an underwater sensing device SD to which the radio wave transmitter 1 of the first embodiment is applied.
  • the underwater sensing device SD includes a radio wave transmitter 1 (see FIG. 1), a signal processor (not shown), and a sensor (not shown).
  • the signal processor and sensors are mounted on the circuit board 11A (see FIG. 1).
  • the dielectric layer 12 is configured as a protective layer or housing that covers the circuit board 11A, feeder line A12, antenna A13 (see FIG. 1), and the like.
  • the thickness of the dielectric layer 12 is set to 0.5 mm or less.
  • Materials for the protective layer include, for example, parylene, acrylic resin (for example, polymethylmethacrylate resin: PMMA), silicone resin (for example, dimethylpolysiloxane: PDMS), epoxy resin (for example, copolymerization of bisphenol A and epichlorohydrin). coalescence), glass, etc.
  • the underwater sensing device SD performs sensing of the surrounding environment underwater (in a medium with a high dielectric loss tangent). Specifically, the sensors of the underwater sensing device SD sense temperature, salinity, conductivity, etc. in water, and the signal processing section processes the information sensed by the sensors.
  • the information processed by the signal processing section is supplied as a modulated signal (high frequency signal) by the high frequency control section A11 to the antenna A13 via the feeder line A12, and is transmitted underwater as radio waves from the antenna A13.
  • the radio wave transmitted from the antenna A13 is received by the receiver 2 (see FIG. 1), and the decoded information is utilized.
  • the distance between the antenna A13 and the receiver 2 is set within 50 cm.
  • the antenna A13 is a wiring antenna A13A (see FIG. 3) formed on the circuit board 11A, and the wiring antenna A13A has the same configuration (metal wiring) as the feeding line A12 (that is, high frequency signals are subject to dielectric loss). Therefore, in the radio wave transmitter 1, the total length of the feeder line A12 and the wiring antenna A13A is set within 35 mm.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the high-frequency control unit A11, the feeder line A12, and the antenna A13 of the radio wave transmitter 1 of the first embodiment.
  • FIG. 3A shows a first example of the relationship between the high-frequency control unit A11, the feeder line A12, and the antenna A13 of the radio wave transmitter 1 of the first embodiment
  • FIG. 3 shows a second example of the relationship between the high-frequency control unit A11, the feeder line A12, and the antenna A13 of the radio wave transmitter 1 of one embodiment.
  • the antenna A13 is configured by an L-shaped wiring antenna A13A formed on the circuit board 11A.
  • the total length of the feeder line A12 and the L-shaped wiring antenna A13A is set within 35 mm.
  • the antenna A13 is configured by a meander-type wiring antenna A13A formed on the circuit board 11A. Further, the total length of the feeder line A12 and the meander-type wiring antenna A13A is set within 35 mm. Dielectric loss is similarly generated in all wiring through which high-frequency signals for transmitting radio waves flow. Therefore, as in the examples shown in FIGS. 3A and 3B, in the radio wave transmitting device 1 of the first embodiment in which the antenna A13 is configured by the wired antenna A13A, the wired antenna It must be considered that dielectric loss occurs in A13A.
  • the radio wave transmitting device 1 of the second embodiment is configured in the same manner as the radio wave transmitting device 1 of the first embodiment described above, except for the points described later. Therefore, according to the radio transmission device 1 of the second embodiment, it is possible to achieve the same effects as the radio transmission device 1 of the above-described first embodiment, except for the points described later.
  • the antenna A13 is composed of a wiring antenna A13A (see FIG. 4) formed on the circuit board 11A and a chip antenna A13B (see FIG. 4) containing a high dielectric constant material. ing.
  • the high-frequency signal flows not only through the feeder line A12 but also through the wiring antenna A13A (that is, the high-frequency signal flowing through the wiring antenna A13A suffers dielectric loss), but the chip antenna A13B Since the chip antenna A13B contains a material with a significantly higher dielectric constant than the surrounding medium, the high-frequency signal flowing through the chip antenna A13B is less susceptible to dielectric loss due to surrounding water. Therefore, in the radio wave transmitter 1 of the second embodiment, the total length of the feeder line A12 and the wiring antenna A13A is set within 35 mm.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the high-frequency control unit A11, the feeder line A12, and the antenna A13 of the radio wave transmitter 1 of the second embodiment.
  • FIG. 4A shows a first example of the relationship between the high-frequency control unit A11, the feeder line A12, and the antenna A13 of the radio wave transmitter 1 of the second embodiment
  • FIG. 3 shows a second example of the relationship between the high-frequency control unit A11, the feeder line A12, and the antenna A13 of the radio wave transmitter 1 of the second embodiment.
  • the antenna A13 is composed of an L-shaped wiring antenna A13A formed on the circuit board 11A and a chip antenna A13B containing a high dielectric constant material.
  • the total length of the feeder line A12 and the L-shaped wiring antenna A13A is set within 35 mm.
  • the antenna A13 is composed of a linear wiring antenna A13A formed on the circuit board 11A and a chip antenna A13B containing a high dielectric constant material. Further, the total length of the feeder line A12 and the L-shaped wiring antenna A13A is set within 35 mm. As described above, the same dielectric loss occurs in all wiring through which high-frequency signals for transmitting radio waves flow. Therefore, as in the examples shown in FIGS.
  • VSWR voltage standing wave ratio
  • the dielectric loss due to the feeder line A12 can be canceled. For the above reasons, it is desirable that the dielectric loss due to the feeder A12 is suppressed within -3 dB.
  • FIG. 5 is a diagram showing the transmission characteristic (ratio of power fed to the antenna A13 to the intensity of the high frequency signal output from the high frequency controller A11) with respect to the length of the feeder line A12.
  • the decrease in transmittance can be suppressed to 50% or less by setting the length of the feeder A12 to 15 mm or less (attenuation within -3 dB can be reduced to ).
  • 2.45 GHz is near the center frequency of the 2.4 GHz band. is 7 mm or less, the dielectric loss due to the feeder line can be suppressed within -3 dB.
  • the minimum length of the power supply line is 0.2 mm or more in terms of substrate manufacturing and mounting.
  • the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit A11 to the antenna A13 via the feeder line A12 is 1 GHz or less, and the feeder line A12 is The wiring length is within 35 mm. Also, the thickness of the dielectric layer 12 is 0.2 mm or less.
  • the radio wave transmitter 1 of the third embodiment is configured in the same manner as the radio wave transmitter 1 of the first embodiment except for the points described above.
  • the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit A11 to the antenna A13 through the feeder line A12 is 2.5 GHz or less, and the wiring length of the feeder line A12 is is within 15 mm. Also, the thickness of the dielectric layer 12 is 0.25 mm or less.
  • the radio wave transmitter 1 of the fourth embodiment is configured in the same manner as the radio wave transmitter 1 of the first embodiment except for the points described above.
  • the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit A11 to the antenna A13 via the feeder line A12 is 5.5 GHz or less, and the wiring length of the feeder line A12 is is within 7 mm. Also, the thickness of the dielectric layer 12 is 0.4 mm or less.
  • the radio wave transmitter 1 of the fifth embodiment is configured in the same manner as the radio wave transmitter 1 of the first embodiment except for the points described above.
  • the radio wave transmitter 1 of the first embodiment described above when transmitting radio waves in water, the radio waves are attenuated due to the conductivity of water. Attenuation of radio waves is observed in the propagation path of Here, it is known that radio waves propagating in water are attenuated by approximately -10 dB/m.
  • the radio wave transmitting device 1 of the first embodiment when the assumed transmission distance of radio waves is short-distance transmission within 50 cm, compared to radio wave attenuation simply due to the conductivity of the surrounding environment, high frequency due to dielectric loss Signal attenuation becomes noticeable. By using short-distance transmission, the effect of limiting the wiring length can be remarkably achieved.
  • the dielectric loss tangent of water is 0.3, but the surrounding environment of the radio wave transmitter 1 is not limited to water. Since the dielectric loss of the feed line A12 can occur in materials with high dielectric loss tangent, it is desirable to limit the length of the feed line A12 in all materials with high dielectric loss tangent. As described above, water, seawater, electrolytes, animal or human body tissue, etc. all contain a certain amount of water.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the dielectric loss tangent of the surrounding medium and the transmission characteristics. Specifically, FIG. 6 shows the relationship between the dielectric loss tangent of the surrounding medium and the transmission characteristics when the feed line A12 is 35 mm long and the frequency of the high-frequency signal is 920 MHz. and the relationship between the dielectric loss tangent and the transmission characteristic of the surrounding medium when the frequency of the high frequency signal is 2.45 GHz, and when the feed line A12 has a length of 7 mm and the frequency of the high frequency signal is 5.2 GHz It shows the relationship between the dielectric loss tangent of the surrounding medium and the transmission characteristics.
  • the dielectric loss tangent is proportional to the concentration of a substance
  • the dielectric loss tangent is 0.15 in an environment where the moisture content of the surrounding medium is about 50%. At this time, the attenuation of the high-frequency signal due to the dielectric loss of the feeder line A12 can be suppressed to 20%, and the quality of radio wave communication is not significantly degraded.
  • FIG. 7 is a diagram showing another application example of the radio wave transmitting device 1 of the first to fifth embodiments. Specifically, FIG. 7A shows that the circuit board 11A (see FIG. 1) including the feeder line A12 (see FIGS. 1, 3, etc.) of the electronic device 11 of the radio wave transmitter 1 of the first to fifth embodiments is , touching a high dielectric loss material (the "medium” described above) with a thin dielectric layer 12 in between.
  • FIG. 1 shows that the circuit board 11A (see FIG. 1) including the feeder line A12 (see FIGS. 1, 3, etc.) of the electronic device 11 of the radio wave transmitter 1 of the first to fifth embodiments is , touching a high dielectric loss material (the "medium” described above) with a thin dielectric layer 12 in between.
  • FIG. 1 shows that the circuit board 11A including the feeder line A12 (see FIGS. 1, 3, etc.) of the electronic device 11 of the radio wave transmitter 1 of the first to fifth embodiments is , touching a high dielectric loss material (the "medi
  • FIG. 7B shows that only the feeder line A12 of the circuit board 11A of the electronic device 11 of the radio wave transmitter 1 of the first to fifth embodiments is made of a high dielectric loss material (described above) with a thin dielectric layer 12 interposed therebetween. "medium"). Furthermore, after the underwater sensing device SD (see FIG. 2) is used underwater, the underwater sensing device SD is pulled up from the water, and even in a state where water adheres to the surface of the underwater sensing device SD, FIG. As in the state shown in FIG. 7B, attenuation occurs due to dielectric loss of the high-frequency signal flowing through the power supply line A12.
  • the board on which the power supply line is mounted is surrounded by a protective layer or housing for waterproofing and dustproofing.
  • This protective layer or housing is desirably dielectric, at least partially free of metal, in order to pass radio waves. Provided that this protective layer or housing is thick enough that the feedline is immune to dielectric losses in the outside world, there is no need to limit the length of the feedline.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thickness of the dielectric layer 12 and the relative sensitivity to the ambient environment. Specifically, FIG. 8 shows the relationship between the thickness of the dielectric layer 12 and the relative sensitivity to the surrounding environment when the frequency of the high frequency signal is 920 MHz, and the relationship of the dielectric layer 12 when the frequency of the high frequency signal is 2.45 GHz. It shows the relationship between the thickness and the relative sensitivity to the surrounding environment, and the relationship between the thickness of the dielectric layer 12 and the relative sensitivity to the surrounding environment when the frequency of the high frequency signal is 5.2 GHz. In other words, FIG. 8 shows that when the feeder line A12 is sealed by a protective layer or housing composed of the dielectric layer 12 (see, for example, FIGS.
  • the thickness of the dielectric layer 12 is equal to the feeder line. It shows the effect of A12 on dielectric loss.
  • the sensing device transmits data to a smartphone or the like.
  • it is desirable to suppress the dielectric loss of the feeder to about -10 dB or less in order to secure a propagation distance of about 5 m for general use. Since this is equivalent to attenuation of 10%, for example, in an example where multiband communication is performed in the radio wave transmitter 1 of the first and second embodiments, the thickness of the dielectric layer 12 is set to 0.5 mm or less. (the thickness of the dielectric layer 12 can be suppressed to 0.5 mm or less).
  • the thickness of the dielectric layer 12 is set to 0 in order to cut off the ambient environment relative sensitivity (the value on the vertical axis in FIG. 8) to about 20%. .2 mm or more must be set.
  • the radio wave transmission of the third embodiment in which the frequency of the high frequency signal supplied from the high frequency control unit A11 to the antenna A13 via the feeder line A12 is 1 GHz or less and the wiring length of the feeder line A12 is within 35 mm In the device 1, even if the thickness of the dielectric layer 12 is 0.2 mm or less, the relative sensitivity to the ambient environment can be cut off by about 20%.
  • the thickness of the dielectric layer 12 When the frequency of the high-frequency signal is 2.45 GHz, in an example to which the present invention is not applied, the thickness of the dielectric layer 12 must be set to 0.25 mm or more in order to cut off the relative sensitivity to the surrounding environment by about 20%. There is On the other hand, the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit A11 to the antenna A13 via the feed line A12 is 2.5 GHz or less, and the wiring length of the feed line A12 is 15 mm or less. In the radio wave transmitter 1, even if the thickness of the dielectric layer 12 is 0.25 mm or less, the relative sensitivity to the surrounding environment can be blocked up to about 20%.
  • the thickness of the dielectric layer 12 When the frequency of the high-frequency signal is 5.2 GHz, in an example to which the present invention is not applied, the thickness of the dielectric layer 12 must be set to 0.4 mm or more in order to block the ambient environment relative sensitivity to about 20%. There is On the other hand, the frequency of the high-frequency signal supplied from the high-frequency control unit A11 to the antenna A13 via the feed line A12 is 5.5 GHz or less, and the wiring length of the feed line A12 is 7 mm or less. In the radio wave transmitter 1, even if the thickness of the dielectric layer 12 is 0.4 mm or less, the relative sensitivity to the surrounding environment can be blocked up to about 20%.
  • the thickness of the dielectric layer 12 can be reduced, and the radio wave transmitters 1 of the third to fifth embodiments can be used with the underwater sensing device SD (FIG. 2). See), the underwater sensing device SD can be miniaturized.
  • Known wireless communication methods such as Bluetooth (registered trademark), Bluetooth low energy, WiFi, and LPWA (Low Power Wide Area) can be applied as the wireless communication methods of the radio wave transmitters 1 of the first to fifth embodiments. be.
  • the radio wave transmitter 1 of the first to fifth embodiments can be applied to a sensing device (not shown) enclosed in an endoscope capsule (not shown) or the like.
  • This sensing device incorporates multiple sensors such as a camera, a temperature sensor, a chemical sensor, etc., and is completely sealed so as not to affect the human body.
  • This sensing device senses biological information inside the human body while it passes through the digestive tract when the patient takes it through the mouth, and transmits it to the outside by radio waves.
  • the device is in contact with the body tissue, submerged in the subject's internal fluids (saliva, gastric juice, intestinal juice, etc.), or partially floating.
  • the device At this time, if a sufficiently thick encapsulation is applied (that is, the dielectric layer 12 (see FIGS. 1, 2, etc.) is thickened) to prevent dielectric loss of the feeder line A12 (see FIGS. 1, 3, etc.), the device The overall size is increased, and the subject may feel discomfort or vomiting.
  • the dielectric layer 12 for sealing is designed to limit the length of the feeder line A12. can be made as thin as possible, a more patient-friendly capsule medical device can be realized.
  • the radio wave transmitters 1 of the first to fifth embodiments are applicable to sensing devices worn on the body surface, for example.
  • a sufficiently thick encapsulation i.e., dielectric If the layer 12 (see FIGS. 1, 2, etc.) is thickened, the overall size of the device increases, and the user may feel oppressed or uncomfortable.
  • the sensing device to which the radio wave transmitter 1 of the first to fifth embodiments is applied is designed to limit the length of the feed line A12, and the thickness of the dielectric layer 12 for sealing is minimized. By doing so, a more user-friendly sensing device can be realized.
  • the radio wave transmitters 1 of the first to fifth embodiments can be used for tracking wild animals, for example.
  • Various sensors are attached to wild animals such as birds such as penguins, mammals such as seals and dolphins, and fish such as carp and sharks to record their ecology and surrounding environmental information.
  • a device with wireless communication is embedded on the body surface or in the body of a wild animal, a sufficiently thick encapsulation (i.e., dielectric layer 12 ( 1, 2, etc.) increases the overall size of the device, which may hinder wild animals from performing their intended activities.
  • the dielectric layer for sealing is designed to limit the length of the feeder line A12.
  • the sensing device to which the radio wave transmitting device 1 of the first to fifth embodiments is applied may be used while being embedded in the body tissue of the human body.
  • a sensing device to which the radio wave transmitters 1 of the first to fifth embodiments are applied may be used in close proximity to the body tissue of an animal or human body.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the dielectric loss tangent tan ⁇ and the loss factor S of the surrounding medium.
  • the horizontal axis of FIG. 9 indicates the dielectric loss tangent tan ⁇ of the surrounding medium, like the horizontal axis of FIG.
  • the vertical axis in FIG. 9 indicates the loss rate S.
  • the loss rate S indicates the degree to which the high-frequency signal flowing through the feeder line A12 is attenuated by the surrounding environment, which is water, seawater, electrolytic solution, or a substance or tissue containing a certain amount of water, in the feeder line A12.
  • the value of the loss rate S (the value on the vertical axis in FIG.
  • the transmission characteristic T indicates the degree to which the high-frequency signal flowing through the feeder line A12 is supplied to the antenna A13 without being affected by the surrounding environment and attenuated on the feeder line A12.
  • the present inventors have expressed the relationships shown in FIGS. obtained the relationship shown.
  • Equation (8) is a mathematical representation of the relationship shown in FIG.
  • T is the transmission characteristic corresponding to the vertical axis in FIG. 5
  • L is the length [mm] of the feed line A12 corresponding to the horizontal axis in FIG.
  • c is a coefficient
  • coefficient c is expressed by equation (9).
  • d is a coefficient
  • coefficient d is represented by equation (10).
  • ⁇ is the wavelength of the high frequency signal flowing through the feeder line A12. That is, the relationship between the transmission characteristic T and the length L of the feeder line A12 illustrated in FIG. Equation (8) is a generalized expression that is converted into an expression using the wavelength ⁇ of the signal.
  • the transmission characteristic T and the length L of the power supply line have the relationship shown by formula (3). That is, when the frequency of the high-frequency signal flowing through the power supply line A12 is around 2.5 GHz, the coefficient c in equation (8) is 0.0025, and the coefficient d in equation (8) is 0.04. Obviously, when the frequency of the high-frequency signal flowing through the power supply line A12 is around 2.5 GHz, the coefficient c in equation (8) is 0.0025, and the coefficient d in equation (8) is 0.04. Become.
  • Equation (5) expresses the relationship shown in FIG.
  • F is the ambient environment relative sensitivity corresponding to the vertical axis of FIG. It is the thickness [mm] of the corresponding dielectric layer 12 .
  • a is a coefficient
  • the coefficient a is expressed by the expression (6).
  • b is a coefficient
  • coefficient b is expressed by equation (7).
  • ⁇ is the wavelength [mm] of the high-frequency signal flowing through the feeder line A12, as in the expressions (9) and (10). That is, the relationship between the ambient environment relative sensitivity F and the thickness t of the dielectric layer 12 illustrated in FIG. Equation (5) is a generalized expression that is converted into an expression using the wavelength ⁇ of the high-frequency signal that flows through.
  • the ambient environment relative sensitivity F (more specifically, the influence of the surrounding environment on the high-frequency signal flowing through the power supply line A12) and the dielectric layer 12 and the thickness t have a relationship represented by the formula (2). That is, when the frequency of the high-frequency signal flowing through the power supply line A12 is around 2.5 GHz, the coefficient a in equation (5) is 9 and the coefficient b in equation (5) is -18.
  • Equation (4) is a mathematical representation of the relationship shown in FIG.
  • S is the loss factor corresponding to the vertical axis of FIG. 9
  • w is the dielectric loss tangent tan ⁇ of the surrounding medium corresponding to the horizontal axis of FIG.
  • the radio wave transmitter 1 of the sixth embodiment is configured in the same manner as the radio wave transmitters 1 of the first to fifth embodiments described above, except for points described later. Therefore, according to the radio wave transmitter 1 of the sixth embodiment, it is possible to obtain the same effects as the radio wave transmitters 1 of the first to fifth embodiments described above, except for the points described later.
  • the transmission characteristic T indicating the degree to which the high-frequency signal flowing through the feeder line A12 is supplied to the antenna A13 without being affected by the surrounding environment and attenuated in the feeder line A12, and the feeder line
  • the power supply line A12 is arranged such that the loss rate S, which indicates the degree to which the high-frequency signal flowing through the power supply line A12 is attenuated due to the influence of the surrounding environment, and the ambient environment relative sensitivity F have the relationship represented by the formula (1). and the thickness t of the dielectric layer 12 are set.
  • the thickness t of the dielectric layer 12 is set to 0.6 mm or less
  • the wavelength ⁇ of the high-frequency signal flowing through the feed line A12 is set to 400 mm or less
  • the feed line A12 is set to have a wavelength ⁇ of 400 mm or less.
  • the wiring length (length L) of is set to 50 mm or less.
  • the radio communication system WS includes a receiver 2 for receiving radio waves transmitted from the antenna A13, and the antenna A13 and the receiver 2 is set within 50 cm.

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Abstract

電波送信装置は、電波送信回路が形成された回路基板を有する電子機器と、誘電体層とを備え、前記電波送信回路は、高周波制御部と給電線とアンテナとを有し、前記高周波制御部は、１つまたは複数の周波数帯域における高周波信号を前記給電線を介して前記アンテナに供給し、前記給電線および前記アンテナは、前記誘電体層によって覆われており、前記誘電体層は、水、海水、電解液、あるいは水分を一定量含む物質または組織に接した状態で、前記電波送信装置を使用可能な状態に保護し、前記給電線の配線長が３５ｍｍ以内である。

Description

電波送信装置および無線通信システム
　本発明は、電波送信装置および無線通信システムに関する。
　本願は、２０２１年７月２１日に日本に出願された特願２０２１－１２０９３１号および２０２２年５月１６日に日本に出願された特願２０２２－０８０１５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、撮像部と、撮像部によって撮像された被検体の内部の画像情報などを送信アンテナを介して外部に無線送信する送信部とを備えるカプセル型医療装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されたカプセル型医療装置は、被検体の内部の液体の液面に浮揚する。
　ところで、特許文献１には、水中の誘電率の影響およびアンテナ設計に関する記述はあるものの、誘電損失に関する記述はない。
特開２００９－２６８７９７号公報
　水中、海水中、その他水分含有率の多い物質中における無線通信では、物質の導電性によって電波が減衰することが知られている。こうした環境下で無線を効率的に送出するために、周囲環境の誘電率や導電率に合わせて電波の送信方法を工夫（アンテナ設計）している。また、こうした装置では防水のために誘電体（絶縁体）により周囲を保護層または筐体で囲むような形態が一般的である（例えば特許文献１参照）。
　保護層または筐体が十分に厚く、基板が周囲環境から十分に隔離されている状態であれば、従来技術のように、水中での電波の伝搬損失のみを考慮すればよい。一方で、装置の薄型化・小型化のために保護層または筐体を薄く作る場合、電波の伝搬損失以外に、さらに基板の高周波配線に流れる高周波信号が周囲環境の影響を受ける可能性がある（以下、給電線に流れる高周波信号が周囲環境から受ける影響を「周囲環境相対感度」と称する。）。具体的には、周囲環境が水、海水、電解質や、水分を一定量含むような物質・組織である場合、その周囲環境の誘電正接が高いため、誘電損失によって基板上に流れる高周波信号は減衰する。このため、同じ高周波電力を供給した場合にはアンテナより放出される電波の強度が弱くなり、電波強度を維持するためには本来より余分な電力を供給する必要がある。さらに、電波の伝搬距離が短くてよい場合などでは、電波の伝搬損失と比較して高周波信号の誘電損失の寄与が大きくなるため、誘電正接を考慮した高周波配線設計が必要となる。
　上述した点に鑑み、本発明は、周囲環境の誘電正接が高い場合であっても誘電損失による高周波信号の減衰を抑制し電波を効率的に送出することができる電波送信装置および無線通信システムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、電波送信回路が形成された回路基板を有する電子機器と、誘電体層とを備える電波送信装置であって、前記電波送信回路は、高周波制御部と給電線とアンテナとを有し、前記高周波制御部は、１つまたは複数の周波数帯域における高周波信号を前記給電線を介して前記アンテナに供給し、前記給電線および前記アンテナは、前記誘電体層によって覆われており、前記誘電体層は、水、海水、電解液、あるいは水分を一定量含む物質または組織に接した状態で、前記電波送信装置を使用可能な状態に保護し、前記給電線の配線長が３５ｍｍ以内である、電波送信装置である。
　本発明の一態様の電波送信装置によれば、周囲環境の誘電正接が高い場合であっても、給電線の配線長（すなわち高周波信号の伝搬長さ）を３５ｍｍ以内とすることで、誘電損失による高周波信号の減衰を抑制し、アンテナより電波を効率的に送出することができる。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記水分を一定量含む物質または組織は、水分を５０％以上含んでもよい。
　その場合、つまり、電波送信装置が水分を５０％以上含む木材、植物等に接した状態で使用される場合には、電波送信装置が木材、植物等の傍で電波を効率的に送出することができる。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記水分を一定量含む物質または組織は、動物あるいは人体の体組織であってもよい。
　その場合、つまり、電波送信装置が動物あるいは人体の体組織に接した状態で使用される場合には、電波送信装置が動物あるいは人体の傍で電波を効率的に送出することができる。
　本発明の一態様の電波送信装置は、動物あるいは人体の体組織に近接した状態で、または、動物あるいは人体の体組織に埋め込まれた状態で使用されてもよい。
　その場合には、つまり、電波送信装置が動物あるいは人体の体組織に接した状態で、または、動物あるいは人体の体組織に埋め込まれた状態で使用される場合には、電波送信装置が、動物あるいは人体の傍で、または、動物あるいは人体の中で電波を効率的に送出することができる。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記誘電体層の厚さが０．５ｍｍ以下であってもよい。
　給電線およびアンテナを覆う誘電体層の厚さが０．５ｍｍ以下である場合には、電波の送出効率を維持したまま、電波送信装置を小型化することができる。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記高周波制御部から前記給電線を介して前記アンテナに供給される高周波信号の周波数が１ＧＨｚ以下であり、かつ、前記給電線の配線長が３５ｍｍ以内であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記誘電体層の厚さが０．２ｍｍ以下であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記高周波制御部から前記給電線を介して前記アンテナに供給される高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ以下であり、かつ、前記給電線の配線長が１５ｍｍ以内であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記誘電体層の厚さが０．２５ｍｍ以下であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記高周波制御部から前記給電線を介して前記アンテナに供給される高周波信号の周波数が５．５ＧＨｚ以下であり、かつ、前記給電線の配線長が７ｍｍ以内であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記誘電体層の厚さが０．４ｍｍ以下であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記アンテナは、前記回路基板に形成された配線アンテナであり、前記給電線と前記配線アンテナとの合計の長さが３５ｍｍ以内であってもよい。
　アンテナが回路基板に形成された配線アンテナである場合には、給電線と同じく誘電損失を生じるため、給電線と配線アンテナとの合計の長さを３５ｍｍ以内とすることでアンテナでの高周波信号減衰を含めて抑制し、アンテナより電波を効率的に送出することができる。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記アンテナは、前記回路基板に形成された配線アンテナと、高誘電率材料を含むチップアンテナとによって構成されており、前記給電線と前記配線アンテナとの合計の長さが３５ｍｍ以内であってもよい。
　アンテナが配線アンテナとチップアンテナとの複合アンテナである場合には、チップアンテナを除いた全配線長（つまり、給電線と配線アンテナとの合計の長さ）を３５ｍｍ以内とすることでアンテナでの高周波信号減衰を含めて抑制し、アンテナより電波を効率的に送出することができる。
　本発明の一態様は、上記の電波送信装置と、前記アンテナから送出された電波を受信する受信機とを備える無線通信システムであって、前記アンテナと前記受信機との距離が５０ｃｍ以内である、無線通信システムである。
　想定する電波の伝送距離が５０ｃｍ以内の短距離伝送である場合、単に周囲環境の導電率による電波減衰に比べて、誘電損失による高周波信号の減衰が顕著になる。
　本発明の一態様によれば、短距離伝送にすることで、配線長を制限した効果を顕著にすることができる。
　本発明の一態様は、電波送信回路が形成された回路基板を有する電子機器と、誘電体層とを備える電波送信装置であって、前記電波送信回路は、高周波制御部と給電線とアンテナとを有し、前記高周波制御部は、１つまたは複数の周波数帯域における高周波信号を前記給電線を介して前記アンテナに供給し、前記給電線および前記アンテナは、前記誘電体層によって覆われており、前記誘電体層は、水、海水、電解液、あるいは水分を一定量含む物質または組織に接した状態で、前記電波送信装置を使用可能な状態に保護し、前記給電線に流れる高周波信号が前記給電線において周囲環境から影響を受けて減衰することなく前記アンテナまで供給される度合いを示す透過特性Ｔと、前記給電線に流れる高周波信号が前記給電線において周囲環境から影響を受けて減衰する度合いを示す損失率Ｓと、周囲環境相対感度Ｆとが、下記の（１）式で示す関係を有する、電波送信装置である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記誘電体層の厚さが０．６ｍｍ以下であり、前記給電線に流れる高周波信号の波長が４００ｍｍ以下であり、前記給電線の配線長が５０ｍｍ以下であってもよい。
　本発明の一態様の電波送信装置では、前記給電線に流れる高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ付近である場合、前記周囲環境相対感度Ｆと、前記誘電体層の厚さｔとが、下記の（２）式で示す関係を有し、前記透過特性Ｔと、前記給電線の長さＬとが、下記の（３）式で示す関係を有してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　本発明の一態様は、上記の電波送信装置と、前記アンテナから送出された電波を受信する受信機とを備える無線通信システムであって、前記アンテナと前記受信機との距離が５０ｃｍ以内である、無線通信システムである。
　本発明によれば、周囲環境の誘電正接が高い場合であっても誘電損失による高周波信号の減衰を抑制し電波を効率的に送出することができる電波送信装置および無線通信システムを提供することができる。
第１実施形態の無線通信システムの一例を示す図である。 第１実施形態の電波送信装置が適用された水中センシング装置の一例を説明するための図である。 第１実施形態の電波送信装置の高周波制御部と給電線とアンテナとの関係の例を示す図である。 第３実施形態の電波送信装置の高周波制御部と給電線とアンテナとの関係の例を示す図である。 給電線の長さに対する透過特性（高周波制御部から出力された高周波信号の強度に対する、アンテナに給電される電力の割合）を示す図である。 周囲媒体の誘電正接と透過特性との関係を示す図である。 第１から第５実施形態の電波送信装置の他の適用例を示す図である。 誘電体層の厚さと周囲環境相対感度との関係を示す図である。 周囲媒体の誘電正接ｔａｎδと損失率Ｓとの関係を示す図である。
　以下、図面を参照し、本発明の電波送信装置および無線通信システムの実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
　図１は第１実施形態の無線通信システムＷＳの一例を示す図である。
　図１に示す例では、無線通信システムＷＳが、電波送信装置１と、受信機２とを備えている。電波送信装置１は電波を送信し、受信機２は、電波送信装置１によって送信された電波を受信する。
　電波送信装置１は、電子機器１１と、誘電体層１２とを備えている。電子機器１１は、電波送信回路Ａ１が形成された回路基板１１Ａを有する。電波送信回路Ａ１は、高周波制御部Ａ１１と、給電線Ａ１２と、アンテナＡ１３とを有する。高周波制御部Ａ１１は、１つまたは複数の周波数帯域における高周波信号を、給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給する。給電線Ａ１２は、アンテナＡ１３に高周波信号を給電するものであり、一般的に伝送路として構成される。給電線Ａ１２は、例えば、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路などである。給電線Ａ１２は、電波を放出しないように設計された線路であり、アンテナＡ１３は外部に電波を放出するように設計されている。
　給電線Ａ１２およびアンテナＡ１３は、誘電体層１２によって覆われている。
　給電線Ａ１２の近傍に誘電正接の高い媒体が存在するときには、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が誘電損失を受け、減衰する。このときの減衰量は、誘電正接の大きさ、給電線Ａ１２と誘電正接の高い媒体との距離（給電線Ａ１２を覆う誘電体層１２の厚さ）、高周波信号の周波数などに依存する。誘電正接の高い媒体として、水、海水、電解液、水分を一定量（例えば５０％以上）含む物質または組織（例えば動物あるいは人体の体組織）などが挙げられる。これらの共通点としては、一般に水分を一定量以上含むことである。
　第１実施形態の電波送信装置１は、誘電体層１２が水、海水、電解液、水分を一定量含む物質または組織などに接した状態で使用される。換言すれば、誘電体層１２は、水、海水、電解液、水分を一定量含む物質または組織などに接した状態で、電波送信装置１を使用可能な状態に保護する。
　給電線Ａ１２に流れる高周波信号が受ける誘電損失を低減させるためには、給電線Ａ１２の長さを可能な限り短くする必要がある。これは、誘電損失が単位長さあたり一定量の減衰を示すためである。一方、水中などの特殊環境ではなく、空気中などで使用する一般的な場合では、給電線の長さを制限する必要がなく、基板の他部品レイアウトの自由度を確保するために給電線はある程度の長さを必要とする。
　これらの点に鑑み、誘電体層１２が水、海水、電解液、水分を一定量含む物質または組織などに接した状態で使用される第１実施形態の電波送信装置１では、給電線Ａ１２の配線長（すなわち高周波信号の伝搬長さ）が３５ｍｍ以内に設定されている。そのため、第１実施形態の電波送信装置１によれば、周囲環境の誘電正接が高い場合であっても、誘電損失による高周波信号の減衰を抑制し、アンテナＡ１３より電波を効率的に送出することができる。
　例えば周囲環境の誘電正接が０．１以上である場合には、周囲環境の誘電正接が０である場合と比較して、電波効率（透過特性）が２０％低下する（図６参照）。第１実施形態の電波送信装置１では、給電線Ａ１２の配線長が３５ｍｍ以内に設定されているため、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が誘電損失を受けても、十分な強度の電波をアンテナＡ１３から送出することができる。
［水中センシング装置］
　図１に示す第１実施形態の電波送信装置１は、例えば水中センシング装置ＳＤ（図２参照）に適用可能である。
　図２は第１実施形態の電波送信装置１が適用された水中センシング装置ＳＤの一例を説明するための図である。
　図２に示す例では、水中センシング装置ＳＤが、電波送信装置１（図１参照）と、信号処理部（図示せず）と、センサ（図示せず）とを備えている。信号処理部およびセンサは、回路基板１１Ａ（図１参照）に搭載されている。誘電体層１２は、回路基板１１Ａ、給電線Ａ１２、アンテナＡ１３（図１参照）等を覆う保護層または筐体として構成されている。誘電体層１２の厚さは、０．５ｍｍ以下に設定されている。保護層の材料は、例えばパリレン、アクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂：ＰＭＭＡ）、シリコーン樹脂（例えば、ジメチルポリシロキサン：ＰＤＭＳ）、エポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＡとエピクロロヒドリンの共重合体）、ガラスなどである。
　水中センシング装置ＳＤは、水中（誘電正接の高い媒体中）で周辺環境のセンシングを行う。詳細には、水中センシング装置ＳＤのセンサが、水中で温度、塩分濃度、導電率などをセンシングし、信号処理部は、センサによってセンシングされた情報を処理する。信号処理部によって処理された情報は、高周波制御部Ａ１１によって変調信号（高周波信号）として給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給され、アンテナＡ１３から電波として水中に送出される。アンテナＡ１３から送出された電波は、受信機２（図１参照）によって受信され、復号された情報が活用される。アンテナＡ１３と受信機２との距離は、５０ｃｍ以内に設定されている。
　ここで、アンテナＡ１３が、回路基板１１Ａに形成された配線アンテナＡ１３Ａ（図３参照）であり、配線アンテナＡ１３Ａは給電線Ａ１２と同様の構成（金属配線）となる（つまり、配線アンテナＡ１３Ａに流れる高周波信号が誘電損失を受ける）。そのため、電波送信装置１では、給電線Ａ１２と配線アンテナＡ１３Ａとの合計の長さが３５ｍｍ以内に設定されている。
　図３は第１実施形態の電波送信装置１の高周波制御部Ａ１１と給電線Ａ１２とアンテナＡ１３との関係の例を示す図である。詳細には、図３（Ａ）は第１実施形態の電波送信装置１の高周波制御部Ａ１１と給電線Ａ１２とアンテナＡ１３との関係の第１例を示しており、図３（Ｂ）は第１実施形態の電波送信装置１の高周波制御部Ａ１１と給電線Ａ１２とアンテナＡ１３との関係の第２例を示している。
　図３（Ａ）に示す例では、アンテナＡ１３が、回路基板１１Ａに形成されたＬ型の配線アンテナＡ１３Ａによって構成されている。また、給電線Ａ１２とＬ型の配線アンテナＡ１３Ａとの合計の長さが３５ｍｍ以内に設定されている。
　図３（Ｂ）に示す例では、アンテナＡ１３が、回路基板１１Ａに形成されたメアンダ型の配線アンテナＡ１３Ａによって構成されている。また、給電線Ａ１２とメアンダ型の配線アンテナＡ１３Ａとの合計の長さが３５ｍｍ以内に設定されている。
　電波を送出するための高周波信号が流れるすべての配線に対して誘電損失は同様に生じる。したがって、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す例のように、アンテナＡ１３が配線アンテナＡ１３Ａによって構成されている第１実施形態の電波送信装置１では、給電線Ａ１２と同様に配線アンテナＡ１３Ａにおいて誘電損失が生じると考えなければならない。
＜第２実施形態＞
　以下、本発明の電波送信装置および無線通信システムの第２実施形態について説明する。
　第２実施形態の電波送信装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電波送信装置１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の電波送信装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電波送信装置１と同様の効果を奏することができる。
　第２実施形態の電波送信装置１では、アンテナＡ１３が、回路基板１１Ａに形成された配線アンテナＡ１３Ａ（図４参照）と、高誘電率材料を含むチップアンテナＡ１３Ｂ（図４参照）とによって構成されている。第２実施形態の電波送信装置１では、高周波信号が、給電線Ａ１２のみならず、配線アンテナＡ１３Ａにも流れる（つまり、配線アンテナＡ１３Ａに流れる高周波信号が誘電損失を受ける）ものの、チップアンテナＡ１３Ｂは周囲の媒質よりも著しく比誘電率の高い材料を含むため、チップアンテナＡ１３Ｂに流れる高周波信号は周囲の水による誘電損失を受けにくい。そのため、第２実施形態の電波送信装置１では、給電線Ａ１２と配線アンテナＡ１３Ａとの合計の長さが３５ｍｍ以内に設定されている。
　図４は第２実施形態の電波送信装置１の高周波制御部Ａ１１と給電線Ａ１２とアンテナＡ１３との関係の例を示す図である。詳細には、図４（Ａ）は第２実施形態の電波送信装置１の高周波制御部Ａ１１と給電線Ａ１２とアンテナＡ１３との関係の第１例を示しており、図４（Ｂ）は第２実施形態の電波送信装置１の高周波制御部Ａ１１と給電線Ａ１２とアンテナＡ１３との関係の第２例を示している。
　図４（Ａ）に示す例では、アンテナＡ１３が、回路基板１１Ａに形成されたＬ型の配線アンテナＡ１３Ａと、高誘電率材料を含むチップアンテナＡ１３Ｂとによって構成されている。また、給電線Ａ１２とＬ型の配線アンテナＡ１３Ａとの合計の長さが３５ｍｍ以内に設定されている。
　図４（Ｂ）に示す例では、アンテナＡ１３が、回路基板１１Ａに形成された直線状の配線アンテナＡ１３Ａと、高誘電率材料を含むチップアンテナＡ１３Ｂとによって構成されている。また、給電線Ａ１２とＬ型の配線アンテナＡ１３Ａとの合計の長さが３５ｍｍ以内に設定されている。
　上述したように、電波を送出するための高周波信号が流れるすべての配線に対して誘電損失は同様に生じる。したがって、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す例のように、アンテナＡ１３が配線アンテナＡ１３ＡとチップアンテナＡ１３Ｂとによって複合的に構成されている第２実施形態の電波送信装置１では、給電線Ａ１２と同様に配線アンテナＡ１３Ａにおいて誘電損失が生じると考えなければならない。ただし、チップアンテナＡ１３Ｂは高誘電率材料によって封止されていることが一般的であるため、チップアンテナＡ１３Ｂには誘電損失が生じないと考えると、給電線Ａ１２および配線アンテナＡ１３Ａの両方を誘電損失が生じる対象として考えることが望ましい。
　通常、アンテナＡ１３自体の設計修正やアンテナＡ１３の前段にキャパシタやインダクタから成るマッチング回路を追加することで、アンテナＡ１３と高周波制御部Ａ１１との間で高周波整合をとる必要がある。このとき、整合の良否は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）により評価され、一般的には０～５の間で調整を行うことが多い。これは、リターンロスを０ｄＢから－３ｄＢの間になるように調整する作業であるから、給電線Ａ１２による誘電損失を－３ｄＢ以内に抑えることができれば、通常発生しうる不整合と同等程度の影響に抑えられる。さらには、マッチング回路に含まれる素子の定数を細かく調整することによって、給電線Ａ１２による誘電損失分はキャンセルできる可能性がある。以上の理由より、給電線Ａ１２による誘電損失は－３ｄＢ以内に抑えられることが望ましい。
　周波数２．４５ＧＨｚにおける水の誘電正接は約０．３と知られている。
　図５は給電線Ａ１２の長さに対する透過特性（高周波制御部Ａ１１から出力された高周波信号の強度に対する、アンテナＡ１３に給電される電力の割合）を示す図である。
　図５に示すように、高周波信号の周波数２．４５ＧＨｚにおいては、給電線Ａ１２の長さを１５ｍｍ以下に設定することによって透過率の低下を５０％以下に抑えることができる（減衰を－３ｄＢ以内に抑えることができる）。ここで、２．４５ＧＨｚは２．４ＧＨｚ帯の中央周波数近辺であるが、同様に、代表的な周波数帯域である９２０ＭＨｚ帯では給電線Ａ１２の長さを３５ｍｍ以下、５ＧＨｚ帯では給電線の長さを７ｍｍ以下とすることで、給電線による誘電損失を－３ｄＢ以内に抑えることができる。
　なお、給電線の長さは基板製造および実装上、最短０．２ｍｍ以上であることが望ましい。一般的な例で言えば、高周波信号を生成する機能をもったＩＣ（集積回路）もしくはＬＳＩ（大規模集積回路）から、アンテナ素子までの距離は実装上０．２ｍｍ以下では実現が困難で、コスト増加をもたらす。
＜第３実施形態＞
　上述した点に鑑み、第３実施形態の電波送信装置１では、高周波制御部Ａ１１から給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給される高周波信号の周波数が１ＧＨｚ以下であり、かつ、給電線Ａ１２の配線長が３５ｍｍ以内である。また、誘電体層１２の厚さが０．２ｍｍ以下である。
　第３実施形態の電波送信装置１は、上述した点を除き、第１実施形態の電波送信装置１と同様に構成されている。
＜第４実施形態＞
　また、第４実施形態の電波送信装置１では、高周波制御部Ａ１１から給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給される高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ以下であり、かつ、給電線Ａ１２の配線長が１５ｍｍ以内である。また、誘電体層１２の厚さが０．２５ｍｍ以下である。
　第４実施形態の電波送信装置１は、上述した点を除き、第１実施形態の電波送信装置１と同様に構成されている。
＜第５実施形態＞
　また、第５実施形態の電波送信装置１では、高周波制御部Ａ１１から給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給される高周波信号の周波数が５．５ＧＨｚ以下であり、かつ、給電線Ａ１２の配線長が７ｍｍ以内である。また、誘電体層１２の厚さが０．４ｍｍ以下である。
　第５実施形態の電波送信装置１は、上述した点を除き、第１実施形態の電波送信装置１と同様に構成されている。
　マルチバンドを使用する場合、例えば９２０ＭＨｚと２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ帯を併用して通信を行うような機器である場合は、周波数が高いほど給電線Ａ１２を短く設計しなければならないため、最も高い周波数に合わせて給電線Ａ１２の長さを規定することが望ましい。
　上述した第１実施形態の電波送信装置１の適用例のように、水中で電波を伝送する際には、水の導電性により生じる電波の減衰が生じ、給電線の誘電損失に加えて、水中の伝搬経路中で電波の減衰がみられる。ここで、水中を伝搬する電波は、約－１０ｄＢ／ｍで減衰することが知られている。第１実施形態の電波送信装置１の適用例のように、想定する電波の伝送距離が５０ｃｍ以内の短距離伝送である場合、単に周囲環境の導電率による電波減衰に比べて、誘電損失による高周波信号減衰が顕著になる。短距離伝送にすることで、配線長を制限した効果を顕著にできる。
　上述したように水の誘電正接は０．３であるが、電波送信装置１の周囲環境は水であることに限らない。給電線Ａ１２の誘電損失は、誘電正接の高い物質で発生しうるため、誘電正接の高い材料全般において給電線Ａ１２の長さが制限されることが望ましい。上述したように、水、海水、電解液、動物あるいは人体の体組織などのいずれもが一定量の水分を含有する。
　図６は周囲媒体の誘電正接と透過特性との関係を示す図である。詳細には、図６は給電線Ａ１２の長さが３５ｍｍであって高周波信号の周波数が９２０ＭＨｚである場合における周囲媒体の誘電正接と透過特性との関係、給電線Ａ１２の長さが１５ｍｍであって高周波信号の周波数が２．４５ＧＨｚである場合における周囲媒体の誘電正接と透過特性との関係、および、給電線Ａ１２の長さが７ｍｍであって高周波信号の周波数が５．２ＧＨｚである場合における周囲媒体の誘電正接と透過特性との関係を示している。
　誘電正接が物質の濃度に比例することを考えると、周囲媒体の水分の含有率が約５０％の環境では、誘電正接は０．１５となる。このとき、給電線Ａ１２の誘電損失による高周波信号は２０％の減衰に抑えることができ、電波の通信品質を大きく落とすことはない。
　また、高誘電損失の物質が給電線Ａ１２の近傍に存在する場合にも、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の誘電損失による減衰が生じる。
　図７は第１から第５実施形態の電波送信装置１の他の適用例を示す図である。詳細には、図７（Ａ）は第１から第５実施形態の電波送信装置１の電子機器１１の給電線Ａ１２（図１、図３等参照）を含む回路基板１１Ａ（図１参照）が、薄い誘電体層１２を挟んで高誘電損失物質（上述した「媒体」）に触れている状態を示している。図７（Ｂ）は第１から第５実施形態の電波送信装置１の電子機器１１の回路基板１１Ａのうちの給電線Ａ１２のみが、薄い誘電体層１２を挟んで高誘電損失物質（上述した「媒体」）に触れている状態を示している。
　さらに、水中センシング装置ＳＤ（図２参照）を水中で使用した後、水中センシング装置ＳＤが水中から引き揚げられ、水が水中センシング装置ＳＤの表面に付着している状態でも、図７（Ａ）または図７（Ｂ）に示す状態と同様に、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の誘電損失による減衰が生じる。
　一般的に、給電線を搭載する基板は、防水や防塵などのために保護層または筐体に囲まれる。この保護層または筐体は、電波を通すために少なくとも一部は金属を避け、誘電体であることが望ましい。この保護層または筐体が十分に厚く、給電線が外界の誘電損失の影響を受けないような状況であれば、給電線の長さを制限する必要はない。
　図８は誘電体層１２の厚さと周囲環境相対感度との関係を示す図である。詳細には、図８は高周波信号の周波数が９２０ＭＨｚである場合における誘電体層１２の厚さと周囲環境相対感度との関係と、高周波信号の周波数が２．４５ＧＨｚである場合における誘電体層１２の厚さと周囲環境相対感度との関係と、高周波信号の周波数が５．２ＧＨｚである場合における誘電体層１２の厚さと周囲環境相対感度との関係とを示している。
　つまり、図８は誘電体層１２によって構成される保護層または筐体によって給電線Ａ１２が封止されている場合（例えば図２および図７参照）に、誘電体層１２の厚さが給電線Ａ１２の誘電損失に与える影響を示している。
　ここで、一般的な利用シーンとして、センシング装置がスマートフォン等にデータを送信する場合を考える。このとき、０ｄＢｍの電力が高周波制御部から供給されたとき、一般利用の可能な伝搬距離５ｍ程度を確保するためには、給電線の誘電損失を－１０ｄＢ程度以下に抑えることが望ましい。これは、１０％の減衰に等しいため、例えば第１～第２実施形態の電波送信装置１においてマルチバンドでの通信が行われる例では、誘電体層１２の厚さが０．５ｍｍ以下に設定される（誘電体層１２の厚さを０．５ｍｍ以下に抑えることができる）。
　高周波信号の周波数が９２０ＭＨｚである場合、本発明が適用されない例では、周囲環境相対感度（図８の縦軸の値）を２０％程度まで遮断するために、誘電体層１２の厚さを０．２ｍｍ以上に設定する必要がある。それに対し、高周波制御部Ａ１１から給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給される高周波信号の周波数が１ＧＨｚ以下であり、かつ、給電線Ａ１２の配線長が３５ｍｍ以内である第３実施形態の電波送信装置１では、誘電体層１２の厚さが０．２ｍｍ以下であっても、周囲環境相対感度を２０％程度まで遮断することができる。
　高周波信号の周波数が２．４５ＧＨｚである場合、本発明が適用されない例では、周囲環境相対感度を２０％程度まで遮断するために、誘電体層１２の厚さを０．２５ｍｍ以上に設定する必要がある。それに対し、高周波制御部Ａ１１から給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給される高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ以下であり、かつ、給電線Ａ１２の配線長が１５ｍｍ以内である第４実施形態の電波送信装置１では、誘電体層１２の厚さが０．２５ｍｍ以下であっても、周囲環境相対感度を２０％程度まで遮断することができる。
　高周波信号の周波数が５．２ＧＨｚである場合、本発明が適用されない例では、周囲環境相対感度を２０％程度まで遮断するために、誘電体層１２の厚さを０．４ｍｍ以上に設定する必要がある。それに対し、高周波制御部Ａ１１から給電線Ａ１２を介してアンテナＡ１３に供給される高周波信号の周波数が５．５ＧＨｚ以下であり、かつ、給電線Ａ１２の配線長が７ｍｍ以内である第５実施形態の電波送信装置１では、誘電体層１２の厚さが０．４ｍｍ以下であっても、周囲環境相対感度を２０％程度まで遮断することができる。
　つまり、第３～第５実施形態の電波送信装置１では、誘電体層１２の厚さを薄くすることができ、第３～第５実施形態の電波送信装置１を水中センシング装置ＳＤ（図２参照）に適用することによって、水中センシング装置ＳＤを小型化することができる。
　第１～第５実施形態の電波送信装置１の無線通信方式としては、例えばBluetooth（登録商標）、Bluetooth low energy、WiFi、LPWA（Low Power Wide Area）などの公知の無線通信方式を適用可能である。
［カプセル型医療装置］
　第１～第５実施形態の電波送信装置１は、例えば内視鏡カプセル（図示せず）等に封入されているセンシング装置（図示せず）に適用可能である。
　このセンシング装置は、カメラをはじめ、温度センサ、化学センサなどの複数のセンサを内蔵しており、人体に影響を与えることがないように完全に封止されている。このセンシングデバイスは、患者が口から摂取することで、消化器官の経路を通る間、人体内の生体情報をセンシングし、それを電波により外部に送出する。装置は体組織に接するか、あるいは被験者内液（唾液、胃液、腸液など）に沈む、もしくは一部が浮いている状況である。
　このとき、給電線Ａ１２（図１、図３等参照）の誘電損失を防ぐために十分に厚い封止を施す（つまり、誘電体層１２（図１、図２等参照）を厚くする）と装置全体が大型化し、被験者が違和感、嘔吐感などを有するおそれがある。
　第１～第５実施形態の電波送信装置１が適用されたカプセル型医療装置（センシング装置）では、給電線Ａ１２の長さを制限する設計を行うことで、封止のための誘電体層１２の厚さを最小限の薄さにできるため、より被験者に優しいカプセル型医療装置を実現することができる。
［体表に装着されるセンシング装置］
　第１～第５実施形態の電波送信装置１は、例えば体表に装着されるセンシング装置に適用可能である。
　例えば、人間の腕、肌に接する形で、センシング装置が使用される場合、給電線Ａ１２（図１、図３等参照）の誘電損失を防ぐために十分に厚い封止を施す（つまり、誘電体層１２（図１、図２等参照）を厚くする）と装置全体が大型化し、ユーザは圧迫感、違和感などを覚えるおそれがある。
　第１～第５実施形態の電波送信装置１が適用されたセンシング装置では、給電線Ａ１２の長さを制限する設計を行い、封止のための誘電体層１２の厚さを最小限の薄さにすることで、よりユーザフレンドリーなセンシング装置を実現することができる。
［野生生物の追跡装置］
　第１～第５実施形態の電波送信装置１は、例えば野生動物の追跡に用いることができる。
　ペンギンなどの鳥類、アザラシ、イルカなどの哺乳類、コイ、サメなどの魚類を含め、野生生物に対して各種センサを取り付け、その生態や周囲の環境情報などを記録する。野生動物の体表あるいは体内に無線通信付きの装置を埋め込む場合、給電線Ａ１２（図１、図３等参照）の誘電損失を防ぐために十分に厚い封止を施す（つまり、誘電体層１２（図１、図２等参照）を厚くする）と装置全体が大型化し、野生動物が本来の活動をすることを妨げるおそれがある。
　第１～第５実施形態の電波送信装置１が適用されたセンシング装置（野生生物の追跡装置）では、給電線Ａ１２の長さを制限する設計を行うことで、封止のための誘電体層１２の厚さを最小限の薄さにすることができ、センシング装置が体組織に埋め込まれた影響を最小限におさえながら、生物本来の生体を観測することが可能となる。
　他の例では、第１～第５実施形態の電波送信装置１が適用されたセンシング装置が、人体の体組織に埋め込まれた状態で使用されてもよい。
　更に他の例では、第１～第５実施形態の電波送信装置１が適用されたセンシング装置が、動物あるいは人体の体組織に近接した状態で使用されてもよい。
　図９は周囲媒体の誘電正接ｔａｎδと損失率Ｓとの関係を示す図である。図９の横軸は、図６の横軸と同様に、周囲媒体の誘電正接ｔａｎδを示している。図９の縦軸は、損失率Ｓを示している。
　損失率Ｓは、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が、給電線Ａ１２において水、海水、電解液、あるいは水分を一定量含む物質または組織である周囲環境から影響を受けて減衰する度合いを示す。
　図６および図９に示すように、損失率Ｓの値（図９の縦軸の値）は、透過特性Ｔの値（図６の縦軸の値）を１から減じた値に概略等しい。
　そのため、透過特性Ｔは、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が、給電線Ａ１２において周囲環境から影響を受けて減衰することなくアンテナＡ１３まで供給される度合いを示す。
　本発明者等は、図５、図６、図８および図９に示す関係の数式化を行い、上述した（１）式～（３）式および下記の（４）式～（１０）式に示す関係を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
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Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
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　具体的には、図５に示す関係を数式化したものが（８）式である。（８）式において、Ｔは図５の縦軸に対応する透過特性であり、Ｌは図５の横軸に対応する給電線Ａ１２の長さ［ｍｍ］である。（８）式において、ｃは係数であり、係数ｃは、（９）式によって表される。（８）式において、ｄは係数であり、係数ｄは、（１０）式によって表される。（９）式および（１０）式において、λは給電線Ａ１２に流れる高周波信号の波長である。
　つまり、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の周波数９２０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．２ＧＨｚを用いて図５に例示した透過特性Ｔと給電線Ａ１２の長さＬとの関係を、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の波長λを用いた表現に変換すると共に一般化したものが（８）式である。
　給電線Ａ１２に流れる高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ付近である場合には、透過特性Ｔと、給電線の長さＬとが、（３）式で示す関係を有する。すなわち、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ付近である場合には、（８）式中の係数ｃが０．００２５になり、（８）式中の係数ｄが０．０４になる。
　また、図８に示す関係を数式化したものが（５）式である。（５）式において、Ｆは図８の縦軸に対応する周囲環境相対感度（詳細には、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が周囲環境から受ける影響）であり、ｔは図８の横軸に対応する誘電体層１２の厚さ［ｍｍ］である。（５）式において、ａは係数であり、係数ａは、（６）式によって表される。（５）式において、ｂは係数であり、係数ｂは、（７）式によって表される。（６）式および（７）式において、λは、（９）式および（１０）式と同様に、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の波長［ｍｍ］である。
　つまり、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の周波数９２０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．２ＧＨｚを用いて図８に例示した周囲環境相対感度Ｆと誘電体層１２の厚さｔとの関係を、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の波長λを用いた表現に変換すると共に一般化したものが（５）式である。
　給電線Ａ１２に流れる高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ付近である場合には、周囲環境相対感度Ｆ（詳細には、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が周囲環境から受ける影響）と、誘電体層１２の厚さｔとが、（２）式で示す関係を有する。すなわち、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ付近である場合には、（５）式中の係数ａが９になり、（５）式中の係数ｂが－１８になる。
　更に、図９に示す関係を数式化したものが（４）式である。（４）式において、Ｓは図９の縦軸に対応する損失率であり、ｗは図９の横軸に対応する周囲媒体の誘電正接ｔａｎδである。
＜第６実施形態＞
　第６実施形態の電波送信装置１は、後述する点を除き、上述した第１～第５実施形態の電波送信装置１と同様に構成されている。従って、第６実施形態の電波送信装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１～第５実施形態の電波送信装置１と同様の効果を奏することができる。
　第６実施形態の電波送信装置１では、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が給電線Ａ１２において周囲環境から影響を受けて減衰することなくアンテナＡ１３まで供給される度合いを示す透過特性Ｔと、給電線Ａ１２に流れる高周波信号が給電線Ａ１２において周囲環境から影響を受けて減衰する度合いを示す損失率Ｓと、周囲環境相対感度Ｆとが、（１）式で示す関係を有するように、給電線Ａ１２の長さＬおよび誘電体層１２の厚さｔが設定されている。
　第６実施形態の電波送信装置１の一例では、誘電体層１２の厚さｔが０．６ｍｍ以下に設定され、給電線Ａ１２に流れる高周波信号の波長λが４００ｍｍ以下に設定され、給電線Ａ１２の配線長（長さＬ）が５０ｍｍ以下に設定されている。
　第６実施形態の電波送信装置１が無線通信システムＷＳに適用される場合には、無線通信システムＷＳが、アンテナＡ１３から送出された電波を受信する受信機２を備え、アンテナＡ１３と受信機２との距離が５０ｃｍ以内に設定される。
　以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。
１…電波送信装置、１１…電子機器、１１Ａ…回路基板、Ａ１…電波送信回路、Ａ１１…高周波制御部、Ａ１２…給電線、Ａ１３…アンテナ、Ａ１３Ａ…配線アンテナ、Ａ１３Ｂ…チップアンテナ、１２…誘電体層、２…受信機、ＷＳ…無線通信システム、ＳＤ…水中センシング装置

Claims (18)

  1. 　電波送信回路が形成された回路基板を有する電子機器と、誘電体層とを備える電波送信装置であって、
    　前記電波送信回路は、高周波制御部と給電線とアンテナとを有し、
    　前記高周波制御部は、１つまたは複数の周波数帯域における高周波信号を前記給電線を介して前記アンテナに供給し、
    　前記給電線および前記アンテナは、前記誘電体層によって覆われており、
    　前記誘電体層は、水、海水、電解液、あるいは水分を一定量含む物質または組織に接した状態で、前記電波送信装置を使用可能な状態に保護し、
    　前記給電線の配線長が３５ｍｍ以内である、
    　電波送信装置。
  2. 　前記水分を一定量含む物質または組織は、水分を５０％以上含む、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  3. 　前記水分を一定量含む物質または組織は、動物あるいは人体の体組織である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  4. 　前記電波送信装置は、動物あるいは人体の体組織に近接した状態で、または、動物あるいは人体の体組織に埋め込まれた状態で使用される、
    　請求項３に記載の電波送信装置。
  5. 　前記誘電体層の厚さが０．５ｍｍ以下である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  6. 　前記高周波制御部から前記給電線を介して前記アンテナに供給される高周波信号の周波数が１ＧＨｚ以下であり、かつ、前記給電線の配線長が３５ｍｍ以内である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  7. 　前記誘電体層の厚さが０．２ｍｍ以下である、
    　請求項６に記載の電波送信装置。
  8. 　前記高周波制御部から前記給電線を介して前記アンテナに供給される高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ以下であり、かつ、前記給電線の配線長が１５ｍｍ以内である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  9. 　前記誘電体層の厚さが０．２５ｍｍ以下である、
    　請求項８に記載の電波送信装置。
  10. 　前記高周波制御部から前記給電線を介して前記アンテナに供給される高周波信号の周波数が５．５ＧＨｚ以下であり、かつ、前記給電線の配線長が７ｍｍ以内である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  11. 　前記誘電体層の厚さが０．４ｍｍ以下である、
    　請求項１０に記載の電波送信装置。
  12. 　前記アンテナは、前記回路基板に形成された配線アンテナであり、
    　前記給電線と前記配線アンテナとの合計の長さが３５ｍｍ以内である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  13. 　前記アンテナは、前記回路基板に形成された配線アンテナと、高誘電率材料を含むチップアンテナとによって構成されており、
    　前記給電線と前記配線アンテナとの合計の長さが３５ｍｍ以内である、
    　請求項１に記載の電波送信装置。
  14. 　請求項１に記載の電波送信装置と、
    　前記アンテナから送出された電波を受信する受信機とを備える無線通信システムであって、
    　前記アンテナと前記受信機との距離が５０ｃｍ以内である、
    　無線通信システム。
  15. 　電波送信回路が形成された回路基板を有する電子機器と、誘電体層とを備える電波送信装置であって、
    　前記電波送信回路は、高周波制御部と給電線とアンテナとを有し、
    　前記高周波制御部は、１つまたは複数の周波数帯域における高周波信号を前記給電線を介して前記アンテナに供給し、
    　前記給電線および前記アンテナは、前記誘電体層によって覆われており、
    　前記誘電体層は、水、海水、電解液、あるいは水分を一定量含む物質または組織に接した状態で、前記電波送信装置を使用可能な状態に保護し、
    　前記給電線に流れる高周波信号が前記給電線において周囲環境から影響を受けて減衰することなく前記アンテナまで供給される度合いを示す透過特性Ｔと、
    　前記給電線に流れる高周波信号が前記給電線において周囲環境から影響を受けて減衰する度合いを示す損失率Ｓと、
    　周囲環境相対感度Ｆとが、下記の（１）式で示す関係を有する、
    　電波送信装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  16. 　前記誘電体層の厚さが０．６ｍｍ以下であり、
    　前記給電線に流れる高周波信号の波長が４００ｍｍ以下であり、
    　前記給電線の配線長が５０ｍｍ以下である、
    　請求項１５に記載の電波送信装置。
  17. 　前記給電線に流れる高周波信号の周波数が２．５ＧＨｚ付近である場合、
    　前記周囲環境相対感度Ｆと、
    　前記誘電体層の厚さｔとが、下記の（２）式で示す関係を有し、
    　前記透過特性Ｔと、
    前記給電線の長さＬとが、下記の（３）式で示す関係を有する、
    　請求項１５に記載の電波送信装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  18. 　請求項１５に記載の電波送信装置と、
    　前記アンテナから送出された電波を受信する受信機とを備える無線通信システムであって、
    　前記アンテナと前記受信機との距離が５０ｃｍ以内である、
    　無線通信システム。
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