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JP2009213062A - Transmitter, communication system and communication method - Google Patents

Transmitter, communication system and communication method Download PDF

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JP2009213062A
JP2009213062A JP2008056510A JP2008056510A JP2009213062A JP 2009213062 A JP2009213062 A JP 2009213062A JP 2008056510 A JP2008056510 A JP 2008056510A JP 2008056510 A JP2008056510 A JP 2008056510A JP 2009213062 A JP2009213062 A JP 2009213062A
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electrode
oscillation
carrier wave
transmitter
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JP2008056510A
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Naoki Ide
直紀 井手
Fumio Kubono
文夫 久保野
Yuko Yoshida
祐子 吉田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To safely maintain a high transmission gain, without having to depend on the peripheral environment of a transmitting medium or an electrode, in an electrostatic field communication. <P>SOLUTION: A transmitter is provided for carrying out a transmission by using the electrostatic filed. The transmitter includes a first electrode for outputting a carrier wave on the transmitting medium, a second electrode electrostatically coupled to the first electrode, via at least a part of the transmitting medium and an oscillating part for forming a positive feedback circuit by using the electrostatic capacity of the electrostatic coupling between the first electrode and the second electrode to make the carrier wave oscillate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、一般的に送信器、通信システム、通信方法に関する。   The present invention generally relates to transmitters, communication systems, and communication methods.

近年、送信器と受信器の間の電界を変化させることで信号を伝達する、静電界通信と呼ばれる技術が提案されている。静電界通信では、放射性の電波を利用して無線通信を行うのではなく、アンテナや伝送媒体間の静電結合を利用して無線通信を行う。   In recent years, a technique called electrostatic field communication has been proposed in which a signal is transmitted by changing an electric field between a transmitter and a receiver. In electrostatic field communication, radio communication is not performed using radioactive radio waves, but radio communication is performed using electrostatic coupling between an antenna and a transmission medium.

下記特許文献1〜3には、静電界通信の伝送媒体として人体を用いる技術が開示されている。こうした技術は人体通信と呼ばれ、携帯機器や人体に装着可能な機器と他の機器との間のデータ伝送などへの応用が期待されている。   Patent Documents 1 to 3 below disclose technologies that use a human body as a transmission medium for electrostatic field communication. Such technology is called human body communication, and is expected to be applied to data transmission between portable devices and devices that can be worn on the human body and other devices.

下記特許文献4、5は、静電界通信の伝送媒体を人体に限らず、また電位差の基準としての経路を不要とすることで利用環境の制約を除去し安定した通信の実現を図っている。   Patent Documents 4 and 5 below are not limited to a human body as a transmission medium for electrostatic field communication, and eliminate the restriction of the use environment by eliminating a route as a reference for potential difference, thereby realizing stable communication.

特開平10−228524JP-A-10-228524 特開平10−229357JP-A-10-229357 特表平11−509380Special table flat 11-509380 特開2006−324774JP 2006-324774 A 特開2006−324775JP 2006-324775 A

一般的に、通信システムにおいては、伝達利得を高めてより良い通信特性を実現することが求められる。静電界通信では、伝達利得は送受信器の電極及び伝送媒体が空間または大地に対して持つ静電容量に支配される。しかしながら、これら静電容量は電極の形状、電極と伝送媒体間の距離、その他電極の周囲の環境に依存して大きく変わることから、安定して高い伝達利得を維持することが困難であった。   Generally, in a communication system, it is required to improve transmission gain and realize better communication characteristics. In electrostatic field communication, the transfer gain is governed by the capacitance of the transmitter and receiver electrodes and the transmission medium with respect to space or ground. However, these capacitances vary greatly depending on the shape of the electrode, the distance between the electrode and the transmission medium, and other surrounding environments, and it has been difficult to stably maintain a high transmission gain.

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電界通信において、高い伝達利得を安定して維持することの可能な、新規かつ改良された送信器、通信システム、通信方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is to provide a new and improved transmitter, communication system, and communication capable of stably maintaining a high transfer gain in electrostatic field communication. It is to provide a method.

前記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、静電界を用いて伝送を行う送信器であって、伝送媒体上に搬送波を出力する第1の電極と、前記第1の電極との間で少なくとも前記伝送媒体の一部を介して静電結合する第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極の間の前記静電結合の静電容量を用いて正帰還回路を形成し前記搬送波を発振させる発振部と、を備えることを特徴とする送信器が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a transmitter that performs transmission using an electrostatic field, the first electrode that outputs a carrier wave on a transmission medium, and the first electrode A second electrode that is electrostatically coupled to at least a part of the transmission medium and a capacitance of the electrostatic coupling between the first electrode and the second electrode. There is provided a transmitter comprising: an oscillating unit that forms a feedback circuit and oscillates the carrier wave.

かかる構成によれば、前記第1の電極と前記第2の電極の前記静電結合の静電容量は、前記伝送媒体の特性または周囲の環境に応じて変化し、そのように変化する静電容量を含む前記正帰還回路により前記搬送波が発振される。このとき、当該搬送波の発振周波数は、前記正帰還回路の特性に応じた共振周波数となる。従って、伝送媒体の特性または周囲の環境が変化する場合にも安定して、第1の電極から伝送媒体上に出力される搬送波を共振周波数で発振させることが可能となる。   According to this configuration, the capacitance of the electrostatic coupling between the first electrode and the second electrode changes according to the characteristics of the transmission medium or the surrounding environment, and the electrostatic capacitance that changes as such. The carrier wave is oscillated by the positive feedback circuit including a capacitor. At this time, the oscillation frequency of the carrier wave is a resonance frequency corresponding to the characteristic of the positive feedback circuit. Accordingly, even when the characteristics of the transmission medium or the surrounding environment changes, it is possible to oscillate the carrier wave output from the first electrode onto the transmission medium at the resonance frequency.

前記送信器は、さらに情報に応じて変調される信号を生成する変調部を備え、前記搬送波によって前記信号を伝送してもよい。かかる構成によれば、安定して共振周波数で発振する搬送波により変調された前記信号を伝送することができる。   The transmitter may further include a modulation unit that generates a signal modulated according to information, and the signal may be transmitted by the carrier wave. According to such a configuration, it is possible to transmit the signal modulated by the carrier wave that oscillates stably at the resonance frequency.

前記変調部は、前記搬送波の発振状態を変化させることにより前記信号を変調してもよい。かかる構成によれば、変化する前記搬送波の周波数に影響されずに高い伝達利得で情報を伝送することが可能となる。   The modulation unit may modulate the signal by changing an oscillation state of the carrier wave. With this configuration, it is possible to transmit information with a high transfer gain without being affected by the changing frequency of the carrier wave.

さらに、前記変調部は、前記発振部の出力電圧に加えるオフセットを制御することで、前記搬送波の前記発振状態を変化させてもよい。かかる構成によれば、前記発振部の出力電圧をオフセットにより飽和させて前記搬送波の発振を停止させ、オフセットを無くすことで発振を再開させることができる。   Further, the modulation unit may change the oscillation state of the carrier wave by controlling an offset applied to the output voltage of the oscillation unit. According to such a configuration, it is possible to saturate the output voltage of the oscillating unit with an offset to stop the oscillation of the carrier wave, and to resume the oscillation by eliminating the offset.

その代わりに、前記変調部は、前記発振部の1つ以上の回路定数を制御することで、前記搬送波の前記発振状態を変化させてもよい。かかる構成によれば、回路の発振条件を充足しないように前記発振部の1つ以上の回路定数を変化させて発振を停止させ、再び発振条件を充足させることで発振を再開させることができる。   Instead, the modulation unit may change the oscillation state of the carrier wave by controlling one or more circuit constants of the oscillation unit. According to this configuration, the oscillation can be resumed by changing the one or more circuit constants of the oscillation unit so as not to satisfy the oscillation condition of the circuit, stopping the oscillation, and satisfying the oscillation condition again.

前記変調部は、前記発振部の電源をスイッチングさせることにより前記信号を変調してもよい。かかる構成によれば、変化する前記搬送波の周波数に影響されずに情報を伝送することが可能となる。   The modulation unit may modulate the signal by switching a power source of the oscillation unit. According to such a configuration, information can be transmitted without being affected by the changing frequency of the carrier wave.

前記送信器は、前記搬送波によって電力を伝送してもよい。安定して共振周波数で発振する搬送波により電力を供給することができる。   The transmitter may transmit power by the carrier wave. Power can be supplied by a carrier wave that stably oscillates at a resonance frequency.

前記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、送信器と受信器とが静電界を用いて伝送を行う通信システムであって、前記送信器は、伝送媒体上に搬送波を出力する第1の電極と、前記第1の電極との間で少なくとも前記伝送媒体の一部を介して静電結合する第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極の間の前記静電結合の静電容量を用いて正帰還回路を形成し前記搬送波を発振させる発振部と、を備えることを特徴とする通信システムが提供される。   In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a communication system in which a transmitter and a receiver perform transmission using an electrostatic field, and the transmitter transmits a carrier wave on a transmission medium. Between the first electrode that outputs, the second electrode that is electrostatically coupled between the first electrode and at least a part of the transmission medium, and between the first electrode and the second electrode An oscillation unit that forms a positive feedback circuit using the electrostatic coupling capacitance and oscillates the carrier wave.

かかる構成によれば、静電界を用いて伝送を行う通信システムにおいて、伝送媒体の特性または周囲の環境が変化する場合にも安定して、送信器と受信器との間の伝送媒体上に出力される搬送波を共振周波数で発振させることが可能となる。   According to such a configuration, in a communication system that performs transmission using an electrostatic field, output is stably performed on the transmission medium between the transmitter and the receiver even when the characteristics of the transmission medium or the surrounding environment changes. The carrier wave to be oscillated can be oscillated at the resonance frequency.

前記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、静電界を用いて伝送を行う通信方法であって、第1の電極と第2の電極とを少なくとも伝送媒体の一部を介して静電結合させ、前記第1の電極と前記第2の電極の間の前記静電結合の静電容量を用いて形成する正帰還回路により搬送波を発振させ、発振させた前記搬送波を前記第1の電極から出力して伝送を行う、通信方法が提供される。   In order to solve the above problems, according to still another aspect of the present invention, there is provided a communication method for performing transmission using an electrostatic field, wherein the first electrode and the second electrode are at least part of a transmission medium. The carrier wave is oscillated by a positive feedback circuit formed by using the electrostatic coupling capacitance between the first electrode and the second electrode, and the oscillated carrier wave is A communication method is provided in which transmission is performed by outputting from the first electrode.

かかる構成によれば、静電界を用いて伝送を行う通信方法において、伝送媒体の特性または周囲の環境が変化する場合にも安定して、伝送媒体上に出力される搬送波を共振周波数で発振させることが可能となる。   According to this configuration, in a communication method in which transmission is performed using an electrostatic field, the carrier wave output on the transmission medium is oscillated at the resonance frequency stably even when the characteristics of the transmission medium or the surrounding environment changes. It becomes possible.

本発明によれば、静電界通信において、高い伝達利得を安定して維持することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to stably maintain a high transmission gain in electrostatic field communication.

以下に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially the same function, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

まず、図1は、本発明の一実施形態に係る通信システム10の適用場面の一例を示す概念図である。図1を参照すると、通信システム10は、送信器100と受信器200とを備える。送信器100は、典型的には据え置き型の機器に相当し、例えばPC(パーソナルコンピュータ)やワークステーションなどの汎用目的のコンピュータ、またはICカードの読取装置などの特定目的の通信装置であってもよい。受信器200は、典型的には携帯型の機器に相当し、例えば携帯電話、PDA(携帯情報端末)、または通信機能を備えたゲーム機器若しくは音楽再生機などであってもよい。送信器100は、給電回路102、送信電極110、及び送信電極120を備える。受信器200は、負荷回路202、受信電極210、及び受信電極220を備える。   First, FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of an application scene of a communication system 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the communication system 10 includes a transmitter 100 and a receiver 200. The transmitter 100 typically corresponds to a stationary device, and may be a general purpose computer such as a PC (personal computer) or a workstation, or a specific purpose communication device such as an IC card reader. Good. The receiver 200 typically corresponds to a portable device, and may be, for example, a mobile phone, a PDA (personal digital assistant), a game device having a communication function, or a music player. The transmitter 100 includes a power feeding circuit 102, a transmission electrode 110, and a transmission electrode 120. The receiver 200 includes a load circuit 202, a reception electrode 210, and a reception electrode 220.

図1の通信システム10において通信を行う場合には、図示しているように、送信電極110と受信電極210、送信電極120と受信電極220がそれぞれ相対するように人為的に配置される。これにより相対する電極間に静電結合が生じ、送信器100の両電極間の位相差が静電結合を介して受信器200の両電極間に伝わることにより、通信が成立する。   When communication is performed in the communication system 10 of FIG. 1, the transmission electrode 110 and the reception electrode 210, and the transmission electrode 120 and the reception electrode 220 are artificially arranged so as to face each other, as illustrated. As a result, electrostatic coupling occurs between the opposing electrodes, and a phase difference between both electrodes of the transmitter 100 is transmitted between both electrodes of the receiver 200 via the electrostatic coupling, thereby establishing communication.

図2は、通信システム10の適用場面の他の例を示す概念図である。図2に示した送信器100及び受信器200は、典型的にはいずれも前述したような携帯型の機器に相当する。   FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating another example of an application scene of the communication system 10. The transmitter 100 and the receiver 200 shown in FIG. 2 typically correspond to portable devices as described above.

図2の通信システム10において通信を行う場合には、図示しているように、送信器100の一方の電極(例えば送信電極110)と受信器200の一方の電極(例えば受信電極210)が相対するように人為的に配置される。これにより相対する一組の電極間に静電結合が生じる。また、送信器100と受信器200の他方の電極(例えば送信電極120と受信電極220)も共に空間に対して静電容量を持ち、これら電極間にも空間を介した静電結合が生じる。よって、通信システム10は閉ループを形成し、通信が可能となる。   When communication is performed in the communication system 10 of FIG. 2, as illustrated, one electrode (for example, the transmission electrode 110) of the transmitter 100 and one electrode (for example, the reception electrode 210) of the receiver 200 are relative to each other. To be placed artificially. This causes electrostatic coupling between a pair of opposing electrodes. Further, the other electrodes of the transmitter 100 and the receiver 200 (for example, the transmission electrode 120 and the reception electrode 220) both have a capacitance with respect to the space, and electrostatic coupling occurs between these electrodes through the space. Therefore, the communication system 10 forms a closed loop and communication is possible.

図3は、通信システム10の適用場面のさらに別の例を示す概念図である。図3を参照すると、送信器100と受信器200の間に伝送媒体としての人体が存在する。ここでは伝送媒体として人体を示しているが、伝送媒体として例えば銅、鉄等の金属に代表される導電体、純水、ガラス等に代表される誘電体、またはこれらの複合体を用いてもよい。また、本発明の一実施形態として、図1または図2に示しているような送信器100と受信器200の間の空間を伝送媒体として用いてもよい。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing still another example of an application scene of the communication system 10. Referring to FIG. 3, a human body as a transmission medium exists between the transmitter 100 and the receiver 200. Although a human body is shown here as a transmission medium, a conductor represented by a metal such as copper or iron, a dielectric represented by pure water or glass, or a composite thereof may be used as the transmission medium. Good. Further, as an embodiment of the present invention, a space between the transmitter 100 and the receiver 200 as shown in FIG. 1 or 2 may be used as a transmission medium.

送信器100及び受信器100は、それぞれ一方の電極(例えば送信電極110と受信電極210)が伝送媒体に相対するように人為的に配置される。これにより、伝送媒体に相対して配置された2つの電極と伝送媒体との間に静電結合が生じる。さらに、送信器100及び受信器100の他方の電極(例えば送信電極120と受信電極220)が伝送媒体から相対的に離れた位置に人為的に配置される。これら2つの電極は空間に対して静電容量を持ち、空間を介して静電結合を生じる。よって、通信システム10は閉ループを形成し、通信が可能となる。   The transmitter 100 and the receiver 100 are artificially arranged such that one electrode (for example, the transmission electrode 110 and the reception electrode 210) is opposed to the transmission medium. As a result, electrostatic coupling occurs between the two electrodes disposed relative to the transmission medium and the transmission medium. Further, the other electrodes of the transmitter 100 and the receiver 100 (for example, the transmission electrode 120 and the reception electrode 220) are artificially arranged at positions relatively distant from the transmission medium. These two electrodes have a capacitance with respect to the space, and cause electrostatic coupling through the space. Therefore, the communication system 10 forms a closed loop and communication is possible.

図4は、図1〜図3を用いて説明した通信システムについて、各電極の周囲に生じる静電結合の静電容量を構成要素として示した概略図である。   FIG. 4 is a schematic view showing the electrostatic coupling capacitance generated around each electrode as a component of the communication system described with reference to FIGS.

図4に示した通信システム10は、前述の例と同様、送信器100と受信器200とを備える。送信器100と受信器200の間には、伝送媒体300が存在する。伝送媒体300は、図1または図2においては相対する一組の電極間の伝送路(送受信器間の空間の一部、及び/または送受信器の筐体(図1、図2には示していない)の一部を含む)、図3においては例えば図中の人体などに相当する。さらに、送受信器の周辺には空間、あるいは大地を意味する空間400が存在する。   The communication system 10 illustrated in FIG. 4 includes a transmitter 100 and a receiver 200 as in the above example. A transmission medium 300 exists between the transmitter 100 and the receiver 200. In FIG. 1 or FIG. 2, the transmission medium 300 is a transmission path between a pair of opposed electrodes (a part of the space between the transceiver and / or the housing of the transceiver (shown in FIG. 1 and FIG. 2). 3) corresponds to, for example, the human body in the figure. Further, there is a space 400 or a space 400 that means the ground around the transceiver.

通信システム10の送信器100は、給電回路102、及び2つの電極110、120を備える。受信器200は、負荷回路202、及び2つの電極210、220を備える。これら送信器100と受信器200の4つの電極のうち、伝送媒体300の近くに配置される電極を信号電極110、210、伝送媒体300から相対的に離れて配置される電極を基準電極120、220とする。   The transmitter 100 of the communication system 10 includes a power feeding circuit 102 and two electrodes 110 and 120. The receiver 200 includes a load circuit 202 and two electrodes 210 and 220. Of the four electrodes of the transmitter 100 and the receiver 200, the electrodes disposed near the transmission medium 300 are signal electrodes 110 and 210, and the electrodes disposed relatively far from the transmission medium 300 are reference electrodes 120, 220.

図4に容量素子の記号で示しているように、2つの信号電極110、210は共に伝送媒体300と静電結合し、静電容量Cを持つ。また、2つの基準電極120、220は共に空間400と静電結合し、静電容量Cを持つ。この結果、給電回路102、伝送媒体300、負荷回路202、空間400を経由する閉じた回路が形成され、送信器100の両電極間の位相差が静電結合を介して受信器200の両電極間に伝わることにより、後述するように給電回路から負荷回路へ信号、または電力を供給することができる。なお、伝送媒体300も空間400に対して静電容量Cを持つ。この経路は、給電回路102から負荷回路202への伝送の観点からは損失にあたる。一方、各信号電極が空間400に対して持つ静電容量、及び各基準電極が伝送媒体に対して持つ静電容量は、回路全体に対する寄与が小さいことを想定し、図示を省略している。 As shown by the symbol of the capacitive element in FIG. 4, two signal electrodes 110 and 210 are both transmission medium 300 attached electrostatically, with the electrostatic capacitance C s. Further, two reference electrodes 120 and 220 are both space 400 attached electrostatically, having a capacitance C r. As a result, a closed circuit passing through the power feeding circuit 102, the transmission medium 300, the load circuit 202, and the space 400 is formed, and the phase difference between both electrodes of the transmitter 100 is determined by both electrodes of the receiver 200 via electrostatic coupling. By being transmitted between them, a signal or power can be supplied from the power feeding circuit to the load circuit as will be described later. Note that the transmission medium 300 also has a capacitance C m with respect to the space 400. This path is a loss from the viewpoint of transmission from the power supply circuit 102 to the load circuit 202. On the other hand, the electrostatic capacity of each signal electrode with respect to the space 400 and the electrostatic capacity of each reference electrode with respect to the transmission medium are not shown in the drawing, assuming that the contribution to the entire circuit is small.

通信システム10の通信の特性を良好なものとするためには、伝達利得を高くすることが望ましい。通信システム10の伝達利得は前述の静電容量C及びCに支配されるが、これら静電容量は電極の形状、信号電極と伝送媒体間の距離、基準電極と空間の間の距離等に依存して変動し安定しない。また、低周波数帯域では、周波数の低下に比例して伝達利得も低下する。 In order to improve the communication characteristics of the communication system 10, it is desirable to increase the transmission gain. The transfer gain of the communication system 10 is governed by the aforementioned capacitances C s and C r , and these capacitances are the electrode shape, the distance between the signal electrode and the transmission medium, the distance between the reference electrode and the space, and the like. Fluctuates and is not stable. In the low frequency band, the transmission gain also decreases in proportion to the decrease in frequency.

そこで、図4に示しているように給電回路102及び負荷回路202に誘導素子Lを実装し、インピーダンス整合により送信器100と受信器200との間にLC共振を発生させて、伝達利得を向上させることが有効である。   Therefore, as shown in FIG. 4, an inductive element L is mounted on the power supply circuit 102 and the load circuit 202, and LC resonance is generated between the transmitter 100 and the receiver 200 by impedance matching to improve the transfer gain. It is effective to make it.

給電回路102及び負荷回路202に誘導素子を実装しない場合の回路の伝送特性を式(1)に表す。   The transmission characteristic of the circuit when no inductive element is mounted on the power feeding circuit 102 and the load circuit 202 is expressed by Expression (1).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

なお、式(1)では、伝送媒体300は完全導体であり、給電回路102の信号源インピーダンスr1と負荷回路202の負荷インピーダンスr2は共にrである(r1=r2=r)と仮定している。ここでCは、各信号電極が伝送媒体300に対して持つ静電容量Cと各基準電極が空間400に対して持つ静電容量Cの直列合成容量であって、式(2)で表される。 In Expression (1), it is assumed that the transmission medium 300 is a perfect conductor, and the signal source impedance r1 of the power feeding circuit 102 and the load impedance r2 of the load circuit 202 are both r (r1 = r2 = r). . Here C p is the capacitance C s and the reference electrode each signal electrode has to the transmission medium 300 is a series combined capacitance of the capacitance C m with respect to the space 400, the formula (2) It is represented by

Figure 2009213062
Figure 2009213062

図5は、式(1)の伝送特性をプロットしたものである。横軸は通信に用いる搬送波の周波数[MHz]、縦軸は周波数に対する送受信器間の伝達利得[dB]である。ここでは、給電回路102の信号源インピーダンスr1、負荷回路202の負荷インピーダンスr2を、r1=r2=50Ωとした。また、各信号電極と伝送媒体300の間の静電容量C=7pFとした。この数値は、半径5cmの導体円板2枚を1cmの間隔を置いて平行に対向させたときの静電容量に等しい。また、各基準電極と空間400の間の静電容量C=3.5pFとした。この数値は、半径5cmの導体円板が空間(または充分に離れた大地)に対して持つ静電容量に等しい。さらに、伝送媒体300と空間400の間の静電容量をC=150pFとした。この数値は、人体が空間に対して持つ静電容量が100pF程度であることを参考にした値である。図5を参照すると、例えば50MHzの搬送波を用いて通信を行った場合の伝達利得は、約−60dBであることが分かる。 FIG. 5 is a plot of the transmission characteristic of equation (1). The horizontal axis represents the frequency [MHz] of the carrier used for communication, and the vertical axis represents the transfer gain [dB] between the transmitter and the receiver with respect to the frequency. Here, the signal source impedance r1 of the power feeding circuit 102 and the load impedance r2 of the load circuit 202 are set to r1 = r2 = 50Ω. Also, the electrostatic capacitance C s = 7 pF between the transmission medium 300 and the signal electrodes. This numerical value is equal to the capacitance when two conductive disks having a radius of 5 cm are opposed in parallel with an interval of 1 cm. The capacitance C r between each reference electrode and the space 400 was set to 3.5 pF. This value is equal to the capacitance of a conductor disk having a radius of 5 cm with respect to the space (or a sufficiently separated ground). Furthermore, the capacitance between the transmission medium 300 and the space 400 is C m = 150 pF. This value is a value based on the fact that the human body has a capacitance of about 100 pF with respect to space. Referring to FIG. 5, it can be seen that the transmission gain when communication is performed using a carrier of 50 MHz, for example, is about −60 dB.

一方、伝送媒体300を完全導体と仮定し、図4の給電回路102及び負荷回路202に誘導素子Lを実装する場合の回路の伝送特性を式(3)に表す。   On the other hand, assuming that the transmission medium 300 is a perfect conductor, the transmission characteristics of the circuit when the inductive element L is mounted on the power feeding circuit 102 and the load circuit 202 in FIG.

Figure 2009213062
Figure 2009213062

ここで、式(3)の伝送特性は、LC共振を起こしている場合を前提としている。式(3)におけるLC共振の共振周波数は、式(4)で表される。   Here, the transmission characteristic of Expression (3) is based on the assumption that LC resonance occurs. The resonance frequency of the LC resonance in Expression (3) is expressed by Expression (4).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

図6は、式(3)の伝送特性をプロットしたものである。ここでは、実装するインダクタンスの大きさをL=4000μHとした。図6を参照すると、50MHz付近で搬送波がLC共振を生じ、伝達利得のピーク値が約−5dBとなっている。このことから、通信システム10の給電回路102及び負荷回路202に誘導素子Lを実装することで、誘導素子Lを実装しない場合よりも一定の周波数帯域(図6の場合は50MHz付近)の伝送効率を大きく改善できることが分かる。   FIG. 6 is a plot of the transmission characteristic of equation (3). Here, the magnitude of the inductance to be mounted is L = 4000 μH. Referring to FIG. 6, the carrier wave causes LC resonance in the vicinity of 50 MHz, and the peak value of the transfer gain is about −5 dB. Therefore, by mounting the inductive element L on the power supply circuit 102 and the load circuit 202 of the communication system 10, the transmission efficiency in a certain frequency band (in the case of FIG. 6, around 50 MHz) is higher than when the inductive element L is not mounted. It can be seen that can be greatly improved.

しかしながら、図6において、伝送効率のよい周波数帯域(即ち高い伝達利得を示す周波数帯域)は50MHz付近の狭い帯域に限られている。これは、式(3)の伝送特性を決定付けるパラメータ(例えばC、Cなど)が僅かに変化するだけでも急激に伝送効率が低下することを意味している。そして、式(3)の伝送特性を決定付けるこれらパラメータは、前述の通り電極の配置等に依存して大きく変動し得る。よって、図1〜図3に例示した通信システム10の様々な適用場面を想定すると、図4の回路構成において誘導素子のインダクタンスの値を適切に設定するだけでは、持続的に伝送効率の高い通信を行うことは困難であると理解される。 However, in FIG. 6, a frequency band with good transmission efficiency (that is, a frequency band showing a high transfer gain) is limited to a narrow band around 50 MHz. This means that the transmission efficiency is drastically reduced even if the parameters (for example, C p , C m, etc.) that determine the transmission characteristics of Equation (3) slightly change. Then, these parameters that determine the transmission characteristics of Equation (3) can vary greatly depending on the electrode arrangement and the like as described above. Therefore, assuming various application scenes of the communication system 10 illustrated in FIGS. 1 to 3, communication with high transmission efficiency can be achieved simply by appropriately setting the inductance value of the inductive element in the circuit configuration of FIG. 4. It is understood that it is difficult to do.

そこで、本発明の一実施形態として以下にさらに詳しく説明するように、通信システム10の送信器100において、信号電極110と基準電極120の間の少なくとも伝送媒体300の一部を介する静電結合の静電容量を用いて発振回路を構成する。そのようにして送受信器間の搬送波をインピーダンス整合した共振周波数で発振させ、高い伝達利得を安定して維持することを可能とする。以下、送信器100の詳細な構成に係る6つの実施例について図7〜12を用いて説明する。   Therefore, as will be described in more detail below as an embodiment of the present invention, in the transmitter 100 of the communication system 10, electrostatic coupling between the signal electrode 110 and the reference electrode 120 via at least part of the transmission medium 300 is performed. An oscillation circuit is configured using electrostatic capacitance. In this way, it is possible to oscillate the carrier wave between the transmitter and the receiver at the impedance-matched resonance frequency and stably maintain a high transfer gain. Hereinafter, six embodiments according to the detailed configuration of the transmitter 100 will be described with reference to FIGS.

[第1の実施例]
図7は、第1の実施例における送信器100の構成を示している。図7を参照すると、送信器100は、信号電極110、基準電極120、発振部130、及び変調部140を備える。このうち、発振部130及び変調部140が、図4の給電回路102に相当する。発振部130は、図7の通り配置される増幅器132、抵抗器r、及び誘導素子Lを備える。変調部140は、変調器142、電界効果トランジスタ(FET)144、及び抵抗器Rを備える。
[First embodiment]
FIG. 7 shows the configuration of the transmitter 100 in the first embodiment. Referring to FIG. 7, the transmitter 100 includes a signal electrode 110, a reference electrode 120, an oscillation unit 130, and a modulation unit 140. Among these, the oscillation unit 130 and the modulation unit 140 correspond to the power feeding circuit 102 in FIG. 4. The oscillating unit 130 includes an amplifier 132, a resistor r, and an inductive element L arranged as shown in FIG. The modulation unit 140 includes a modulator 142, a field effect transistor (FET) 144, and a resistor R.

本実施例は、LC直列共振回路を応用したものである。本実施例では、図示しているように、増幅器132の出力端子から順に、抵抗器r、誘導素子L、信号電極110を直列に接続する。また、基準電極120を増幅器132の入力端子に接続する。通常のLC直列共振回路では、これら信号電極110と基準電極120の代わりに静電容量素子を配置するが、本実施例では、両電極を配置して寄生容量を大きくし、伝送媒体300及び空間400を経由して静電結合させてこれを搬送波の発振に活用する。これにより、等価回路上では、信号電極110、基準電極120、増幅器132、抵抗器r、及び誘導素子Lによって一巡する正帰還回路が構成されたことになる。   In this embodiment, an LC series resonance circuit is applied. In this embodiment, as shown in the figure, the resistor r, the inductive element L, and the signal electrode 110 are connected in series in order from the output terminal of the amplifier 132. The reference electrode 120 is connected to the input terminal of the amplifier 132. In an ordinary LC series resonance circuit, a capacitive element is arranged in place of the signal electrode 110 and the reference electrode 120. In this embodiment, both electrodes are arranged to increase the parasitic capacitance, and the transmission medium 300 and the space are arranged. This is electrostatically coupled via 400 and used for oscillation of a carrier wave. Thus, on the equivalent circuit, a positive feedback circuit that makes a circuit with the signal electrode 110, the reference electrode 120, the amplifier 132, the resistor r, and the inductive element L is formed.

信号電極110から伝送媒体300及び空間400を経由して基準電極120に至る静電結合容量をCとすると、Cは図4におけるC、C、Cの直列合成容量に相当する。このCを用いて、本実施例に係るLC直列共振回路の一巡伝達関数H(ω)は式(5)で表される。なお、式中のkは増幅器132の増幅率である。 When the electrostatic coupling capacitance reaching through the transmission medium 300 and the space 400 from the signal electrode 110 to the reference electrode 120 and C x, C x corresponds to the series combined capacitance of C s, C m, C r in FIG. 4 . Using this C x, loop transfer function H of the LC series resonance circuit according to the present embodiment (omega) is expressed by Equation (5). Note that k in the equation is an amplification factor of the amplifier 132.

Figure 2009213062
Figure 2009213062

このとき、発振周波数ωは式(6)で表される。   At this time, the oscillation frequency ω is expressed by Expression (6).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

発振条件は式(7)で表される。   The oscillation condition is expressed by equation (7).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

ここで式(7)の発振条件を満たすようにk、r、及びRの値を設定すると、信号電極110から伝送媒体300へ出力される搬送波は、式(6)の周波数で発振する。式(6)の周波数は式(4)の共振周波数に一致している。よって、本実施例に係る送信器100において発振する搬送波は、信号電極110と基準電極120の間の静電容量によらず共振周波数で発振し得ることが分かる。なお、搬送波を発振させるためには、式(7)の左辺が1に等しくなるように各回路定数を設定すれば十分である。しかしながら、正帰還回路内に遅延がある場合には、式(5)の一巡伝達関数が変化するため、当該遅延による影響を考慮し、式(7)の左辺が1より大きくなるように各回路定数を設定するのが好適である。正帰還回路内の遅延の考慮については、後述する他の実施形態についても同様である。   Here, when the values of k, r, and R are set so as to satisfy the oscillation condition of Expression (7), the carrier wave output from the signal electrode 110 to the transmission medium 300 oscillates at the frequency of Expression (6). The frequency of Expression (6) matches the resonance frequency of Expression (4). Therefore, it can be seen that the carrier wave oscillated in the transmitter 100 according to the present embodiment can oscillate at the resonance frequency regardless of the capacitance between the signal electrode 110 and the reference electrode 120. In order to oscillate the carrier wave, it is sufficient to set each circuit constant so that the left side of Equation (7) is equal to 1. However, when there is a delay in the positive feedback circuit, the circuit transfer function of Equation (5) changes, so that the influence of the delay is taken into consideration so that the left side of Equation (7) becomes larger than 1. It is preferable to set a constant. The consideration of the delay in the positive feedback circuit is the same for other embodiments described later.

一方、図7に示した増幅器132の入力端子は、基準電極120に加えて、変調部140のFET144に接続される。変調器142は、伝送対象の信号に応じてFET144をスイッチングさせることができる。このスイッチングの結果、増幅器132の入力電圧レベルが変化すると、増幅器132の出力電圧に伝送対象の信号に応じたオフセットが生じる。このオフセットを例えば発振部130の電源電圧(図示していない)と同等のレベルにまで大きくすると、出力電圧が飽和して一定となり、発振は停止する。そして、オフセットを無くすと出力電圧が元のレベルに戻って再度発振が生じる。こうした原理を用いて、発振部130、信号電極110及び基準電極120により構成する前述のLC直列発振回路の発振と停止を制御し、その発振状態(発振/停止)に信号を変調して伝送することが可能となる。   On the other hand, the input terminal of the amplifier 132 shown in FIG. 7 is connected to the FET 144 of the modulation unit 140 in addition to the reference electrode 120. The modulator 142 can switch the FET 144 according to the signal to be transmitted. As a result of this switching, when the input voltage level of the amplifier 132 changes, an offset corresponding to the signal to be transmitted occurs in the output voltage of the amplifier 132. When this offset is increased to a level equivalent to the power supply voltage (not shown) of the oscillation unit 130, for example, the output voltage is saturated and becomes constant, and oscillation stops. When the offset is eliminated, the output voltage returns to the original level and oscillation occurs again. Using such a principle, the oscillation and stop of the LC series oscillation circuit configured by the oscillation unit 130, the signal electrode 110, and the reference electrode 120 are controlled, and the signal is modulated and transmitted in the oscillation state (oscillation / stop). It becomes possible.

なお、搬送波の発振状態を制御する方法は、FET144をスイッチングさせる方法に限定されない。例えば、FET144の代わりに発振部130の電源をスイッチングさせてもよい。また、式(7)の発振条件を満たさないように1つ以上の回路定数(r、L、Rなど)を信号に応じて変化させて発振状態を制御してもよい。   Note that the method of controlling the oscillation state of the carrier wave is not limited to the method of switching the FET 144. For example, the power supply of the oscillation unit 130 may be switched instead of the FET 144. In addition, the oscillation state may be controlled by changing one or more circuit constants (r, L, R, etc.) according to the signal so as not to satisfy the oscillation condition of Expression (7).

留意すべき点として、本実施例(本明細書にて後述する他の実施例についても同様)に係る発振回路により発振する搬送波の周波数は、適用環境の特性の変動に応じて変化し、一定とならない。そのため、図4に示した受信器200の負荷回路においては、広帯域にわたる周波数の搬送波を受信できるように、入力インピーダンスを高くし、負荷回路202にインダクタンスを実装しないことが望ましい。   It should be noted that the frequency of the carrier wave oscillated by the oscillation circuit according to the present embodiment (the same applies to other embodiments described later in this specification) is changed according to the change in the characteristics of the application environment and is constant. Not. Therefore, in the load circuit of the receiver 200 illustrated in FIG. 4, it is desirable that the input impedance is increased and an inductance is not mounted on the load circuit 202 so that a carrier wave having a wide frequency range can be received.

また、搬送波の周波数を調整する余地を残しておくために、回路の一部に容量素子を配置して共振周波数の変化する範囲を狭め、または可変容量素子を配置して共振周波数を制御し安定化させてもよい。共振周波数の安定化については、後述する第3の実施例に関連してより詳しく説明する。   In addition, in order to leave room for adjusting the frequency of the carrier wave, a capacitive element is arranged in a part of the circuit to narrow the range in which the resonant frequency changes, or a variable capacitive element is arranged to control and stabilize the resonant frequency. You may make it. The stabilization of the resonance frequency will be described in more detail in connection with a third embodiment to be described later.

以上説明した第1の実施例に係る送信器100の構成により、共振周波数で発振する搬送波に信号を載せて高い伝達利得を安定して維持しながら静電界通信を行うことができる。   With the configuration of the transmitter 100 according to the first embodiment described above, it is possible to perform electrostatic field communication while stably maintaining a high transfer gain by placing a signal on a carrier wave oscillating at a resonance frequency.

なお、送受信器間で高い伝達利得を安定して維持することのできるという本発明の効果は、情報信号を伝送するための通信のみならず、送受信器間の電力の伝送にも適用し得る。一例として、図1に示したような適用場面においてPCから携帯機器へ電力を供給するような場合には、機器間を接続するケーブル等を要することなく、本発明を適用して伝達利得の高い状態で電力を供給することができる。   It should be noted that the effect of the present invention that a high transmission gain can be stably maintained between the transceivers can be applied not only to communication for transmitting information signals but also to transmission of power between the transceivers. As an example, when power is supplied from a PC to a portable device in an application situation as shown in FIG. 1, the present invention is applied and a high transmission gain is obtained without requiring a cable for connecting the devices. Power can be supplied in the state.

[第2の実施例]
次に、第2の実施例について説明する。図8は、第2の実施例における送信器100の構成を示している。本実施例においても、送信器100は、信号電極110、基準電極120、発振部130、及び変調部140を備える。このうち、発振部130及び変調部140が、図4の給電回路102に相当する。発振部130は、図8の通り配置される増幅器132、誘導素子L、及び抵抗器r、R、R1、R2を備える。変調部140は、変調器142、及び電界効果トランジスタ(FET)144を備える。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 8 shows the configuration of the transmitter 100 in the second embodiment. Also in the present embodiment, the transmitter 100 includes the signal electrode 110, the reference electrode 120, the oscillation unit 130, and the modulation unit 140. Among these, the oscillation unit 130 and the modulation unit 140 correspond to the power feeding circuit 102 in FIG. 4. The oscillation unit 130 includes an amplifier 132, an inductive element L, and resistors r, R, R1, and R2, which are arranged as shown in FIG. The modulation unit 140 includes a modulator 142 and a field effect transistor (FET) 144.

本実施例は、第1の実施例と同様にLC直列発振回路を応用し、増幅器としてオペアンプを使用している。本実施例では、図示しているように、増幅器132の出力端子から順に、抵抗器r、誘導素子L、信号電極110を直列に接続する。また、基準電極120を増幅器132の非反転入力端子と抵抗器Rに接続する。これら信号電極110と基準電極120は、さらに伝送媒体300及び空間400を経由して静電結合する。これにより、等価回路上では、信号電極110、基準電極120、増幅器132、抵抗器R、及び誘導素子Lによって一巡する正帰還回路が構成されたことになる。抵抗器Rは他方で基準電位点(以下、回路GNDとする)に接続され、増幅器132、即ちオペアンプの入力電位が確定される。増幅器132の反転入力端子は抵抗器R1、R2に接続される。また、他方で抵抗器R1は変調部140のFET144に、抵抗器R2は増幅器132の出力端子に接続され、これによりオペアンプを利用した電圧の増幅が実現される。   In this embodiment, an LC series oscillation circuit is applied as in the first embodiment, and an operational amplifier is used as an amplifier. In this embodiment, as shown in the figure, the resistor r, the inductive element L, and the signal electrode 110 are connected in series in order from the output terminal of the amplifier 132. The reference electrode 120 is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 132 and the resistor R. The signal electrode 110 and the reference electrode 120 are further electrostatically coupled via the transmission medium 300 and the space 400. Thereby, on the equivalent circuit, a positive feedback circuit that makes a circuit with the signal electrode 110, the reference electrode 120, the amplifier 132, the resistor R, and the inductive element L is formed. The resistor R is connected to a reference potential point (hereinafter referred to as circuit GND) on the other side, and the input potential of the amplifier 132, that is, the operational amplifier is determined. The inverting input terminal of the amplifier 132 is connected to the resistors R1 and R2. On the other hand, the resistor R1 is connected to the FET 144 of the modulation unit 140, and the resistor R2 is connected to the output terminal of the amplifier 132, thereby realizing voltage amplification using an operational amplifier.

本実施例に係る発振回路の一巡伝達関数は、第1の実施例と同様に式(5)で表される。ここで、式(5)の増幅比kは、本実施例の場合には式(8)で表される。   The loop transfer function of the oscillation circuit according to the present embodiment is expressed by Expression (5) as in the first embodiment. Here, the amplification ratio k in equation (5) is represented by equation (8) in the case of the present embodiment.

Figure 2009213062
Figure 2009213062

よって、本実施例の場合、式(7)の発振条件を満たすようにr、R、R1、及びR2の値を設定することにより、送信器100において発振する搬送波が、信号電極110と基準電極120の間の静電容量によらず共振周波数で発振し得ることが分かる。なお、本実施形態では、増幅器132を用いて非反転増幅回路を構成した場合について図示している。しかしながら、前述の正帰還回路内の遅延が位相に換算してπ以上となる場合には、増幅比kが0以下となるように、必要に応じて非反転増幅回路ではなく反転増幅回路を増幅器132を用いて構成してもよい。   Therefore, in the case of the present embodiment, by setting the values of r, R, R1, and R2 so that the oscillation condition of Expression (7) is satisfied, the carrier wave oscillated in the transmitter 100 is converted into the signal electrode 110 and the reference electrode. It can be seen that it can oscillate at the resonance frequency regardless of the capacitance between 120. In the present embodiment, a case where a non-inverting amplifier circuit is configured using the amplifier 132 is illustrated. However, if the delay in the positive feedback circuit is π or more in terms of phase, an inverting amplifier circuit is used instead of a non-inverting amplifier circuit as necessary so that the amplification ratio k is 0 or less. You may comprise using 132.

本実施例に係る変調部140の役割は、前述の実施例1における役割と同様である。即ち、変調器142は、伝送対象の信号に応じてFET144をスイッチングさせ、発振部130、信号電極110及び基準電極120により構成するLC直列発振回路の発振と停止を制御し、その発振状態(発振/停止)に信号を変調して伝送することができる。その代わりに、FET144の代わりに発振部130の電源をスイッチングさせ、または式(7)の発振条件を満たさないように1つ以上の回路定数(r、R、R1、及びR2など)を信号に応じて変化させて発振状態を制御してもよい。   The role of the modulation unit 140 according to the present embodiment is the same as that in the first embodiment. That is, the modulator 142 switches the FET 144 according to the signal to be transmitted, controls the oscillation and stop of the LC series oscillation circuit constituted by the oscillation unit 130, the signal electrode 110, and the reference electrode 120, and the oscillation state (oscillation) / Stop), the signal can be modulated and transmitted. Instead, the power supply of the oscillation unit 130 is switched instead of the FET 144, or one or more circuit constants (r, R, R1, R2, etc.) are used as signals so as not to satisfy the oscillation condition of Equation (7). The oscillation state may be controlled by changing it accordingly.

以上説明した第2の実施例に係る送信器100の構成により、共振周波数で発振する搬送波に信号を載せて高い伝達利得を安定して維持しながら静電界通信を行うことができる。   With the configuration of the transmitter 100 according to the second embodiment described above, it is possible to perform electrostatic field communication while stably maintaining a high transfer gain by placing a signal on a carrier wave oscillating at a resonance frequency.

[第3の実施例]
次に、第3の実施例について説明する。図9は、第3の実施例における送信器100の構成を示している。図9を参照すると、送信器100は、信号電極110、基準電極120、発振部130、及び変調部140を備える。このうち、発振部130及び変調部140が、図4の給電回路102に相当する。発振部130は、図9の通り配置される増幅器132、抵抗器R、R1、R2、誘導素子L、及び容量素子Cを備える。変調部140は、変調器142及び電界効果トランジスタ(FET)144を備える。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 9 shows the configuration of the transmitter 100 in the third embodiment. Referring to FIG. 9, the transmitter 100 includes a signal electrode 110, a reference electrode 120, an oscillation unit 130, and a modulation unit 140. Among these, the oscillation unit 130 and the modulation unit 140 correspond to the power feeding circuit 102 in FIG. 4. Oscillator 130 comprises an amplifier 132 arranged as in FIG. 9, the resistor R, R1, R2, inductor L, and a capacitor C v. The modulation unit 140 includes a modulator 142 and a field effect transistor (FET) 144.

本実施例は、LC発振回路の一形態として知られるコルピッツ型発振回路を応用したものである。一般的に、コルピッツ型発振回路は、誘導素子及び容量素子を含む正帰還回路と、増幅回路から構成される。本実施例では、図示しているように、信号電極110を誘導素子Lと抵抗器Rに接続する。また、基準電極120を回路GNDと容量素子Cの間に接続する。これら信号電極110と基準電極120は、さらに伝送媒体300及び空間400を経由して静電結合する。これにより、等価回路上では、信号電極110、基準電極120、容量素子C、及び誘導素子Lによって一巡する正帰還回路が構成されたことになる。 The present embodiment is an application of a Colpitts type oscillation circuit known as one form of an LC oscillation circuit. In general, a Colpitts type oscillation circuit includes a positive feedback circuit including an inductive element and a capacitive element, and an amplifier circuit. In this embodiment, the signal electrode 110 is connected to the inductive element L and the resistor R as shown. Moreover, to connect the reference electrode 120 between the circuit GND and the capacitor C v. The signal electrode 110 and the reference electrode 120 are further electrostatically coupled via the transmission medium 300 and the space 400. Thus, on the equivalent circuit, a positive feedback circuit that makes a circuit with the signal electrode 110, the reference electrode 120, the capacitive element C v , and the inductive element L is configured.

一方、増幅器132、抵抗器R、R1、及びR2は、増幅回路を構成するために用いられる。本実施例では、増幅器132の反転入力端子を抵抗器R1とR2の間に、非反転入力端子を変調部140のFET144に、出力端子を抵抗器RとR2の間に接続する。このように構成した増幅回路により、変調部140からの入力電圧は増幅された上で前述の正帰還回路に伝達される。そして、正帰還回路により帰還する電圧との時間差によって、搬送波を発振させることができる。   On the other hand, the amplifier 132 and the resistors R, R1, and R2 are used to configure an amplifier circuit. In this embodiment, the inverting input terminal of the amplifier 132 is connected between the resistors R1 and R2, the non-inverting input terminal is connected to the FET 144 of the modulator 140, and the output terminal is connected between the resistors R and R2. The amplifier circuit configured as described above amplifies the input voltage from the modulation unit 140 and transmits the amplified voltage to the positive feedback circuit. The carrier wave can be oscillated by the time difference from the voltage fed back by the positive feedback circuit.

信号電極110から伝送媒体300及び空間400を経由して基準電極120に至る静電結合容量Cを用いると、本実施例に係る発振回路の一巡伝達関数H(ω)は式(9)で表される。 With electrostatic coupling capacitance C x extending through the transmission medium 300 and the space 400 from the signal electrode 110 to the reference electrode 120, the loop transfer function H of the oscillator circuit according to the present embodiment (omega) is the formula (9) expressed.

Figure 2009213062
Figure 2009213062

このとき、発振回路の発振周波数ωは式(10)で表される。なお、記号//は並列合成容量を表す。   At this time, the oscillation frequency ω of the oscillation circuit is expressed by Expression (10). The symbol // represents a parallel combined capacity.

Figure 2009213062
Figure 2009213062

式(9)の発振条件は式(11)で表される。   The oscillation condition of Equation (9) is expressed by Equation (11).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

よって、この発振条件を満たすように図9に示した回路を構成することで、本実施例に係る送信器100において、搬送波を共振周波数で発振させることができる。   Therefore, by configuring the circuit shown in FIG. 9 to satisfy this oscillation condition, the transmitter 100 according to the present embodiment can oscillate the carrier wave at the resonance frequency.

一方、前述したように、図9に示した増幅器132の非反転入力端子は、変調部140のFET144に接続される。これにより、第1の実施例に関連して説明した原理を用いて、伝送対象の信号に応じて変調器142によりFET144をスイッチングさせ、発振回路の発振と停止を制御し、その発振状態に信号を変調して伝送することが可能となる。搬送波の発振状態を制御する方法は、前述のFET144をスイッチングさせる方法に限定されず、FET144の代わりに発振部130の電源(図示していない)をスイッチングさせてもよい。また、式(11)の発振条件を満たさないように1つ以上の回路定数(R1、R2など)を信号に応じて変化させて発振状態を制御してもよい。   On the other hand, as described above, the non-inverting input terminal of the amplifier 132 illustrated in FIG. 9 is connected to the FET 144 of the modulation unit 140. Thus, using the principle described in relation to the first embodiment, the FET 142 is switched by the modulator 142 in accordance with the signal to be transmitted, and the oscillation circuit is controlled to oscillate and stop, and the oscillation state is signaled. Can be modulated and transmitted. The method of controlling the oscillation state of the carrier wave is not limited to the method of switching the FET 144 described above, and the power source (not shown) of the oscillation unit 130 may be switched instead of the FET 144. Further, the oscillation state may be controlled by changing one or more circuit constants (R1, R2, etc.) according to the signal so that the oscillation condition of Expression (11) is not satisfied.

以上説明した第3の実施例に係る送信器100の構成により、共振周波数で発振する搬送波に信号を載せて高い伝達利得を安定して維持しながら静電界通信を行うことができる。   With the configuration of the transmitter 100 according to the third embodiment described above, it is possible to perform electrostatic field communication while stably maintaining a high transfer gain by placing a signal on a carrier wave oscillating at a resonance frequency.

ここで、図9に示した静電容量Cを用いて搬送波の周波数を調整してもよい。この場合の発振周波数は、静電容量Cと電極間の静電容量との合成容量で決定される。さらにこの静電容量Cを可変とし、前述の合成容量を一定になるように制御することで、搬送波の周波数の安定化を図ってもよい。例えば、所定の周波数で発振するローカル発振器、ローカル発振器の出力周波数と信号電極110の出力周波数の位相差を検出する位相比較器、及び前記位相差に基づいて可変静電容量Cの両端の電圧を変化させるループフィルタをさらに備えることで、帰還ループを構成して発振周波数を安定化させることができる。 Here, it may adjust the frequency of the carrier using an electrostatic capacitance C v shown in FIG. The oscillation frequency in this case is determined by the combined capacitance of the capacitance between the electrostatic capacitance C v and the electrode. Further, the frequency of the carrier wave may be stabilized by making the capacitance Cv variable and controlling the combined capacitance to be constant. For example, a local oscillator, a phase comparator for detecting a phase difference between the output frequency of the output frequency and the signal electrodes 110 of the local oscillator, and a variable capacitance C v the voltage across the on the basis of the phase difference that oscillates at a predetermined frequency By further including a loop filter that changes the oscillation frequency, a feedback loop can be configured to stabilize the oscillation frequency.

[第4の実施例]
次に、第4の実施例について説明する。図10は、第4の実施例における送信器100の構成を示している。本実施例においても、送信器100は、信号電極110、基準電極120、発振部130、及び変調部140を備える。このうち、発振部130及び変調部140が、図4の給電回路102に相当する。発振部130は、図10の通り配置されるトランジスタ134、電源136、誘導素子L、及び容量素子C、Cを備える。変調部140は、変調器142及び電界効果トランジスタ(FET)144を備える。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 10 shows the configuration of the transmitter 100 in the fourth embodiment. Also in the present embodiment, the transmitter 100 includes the signal electrode 110, the reference electrode 120, the oscillation unit 130, and the modulation unit 140. Among these, the oscillation unit 130 and the modulation unit 140 correspond to the power feeding circuit 102 in FIG. 4. Oscillation unit 130 includes transistor 134, a power supply 136 arranged as in FIG. 10, inductor L, and capacitor element C, and C v. The modulation unit 140 includes a modulator 142 and a field effect transistor (FET) 144.

本実施例は、第3の実施例と同様にコルピッツ型発振回路を応用しているが、増幅回路としてトランジスタ134を使用している点で第3の実施例と異なっている。本実施例では、図示しているように、信号電極110をトランジスタ134のエミッタと容量素子Cの間に接続する。また、基準電極120を回路GND、及び誘導素子Lと回路GNDの間に接続する。これら信号電極110と基準電極120は、さらに伝送媒体300及び空間400を経由して静電結合する。これにより、等価回路上では、信号電極110、基準電極120、誘導素子L、及び容量素子Cによって一巡する正帰還回路が構成されたことになる。 This embodiment applies a Colpitts oscillation circuit as in the third embodiment, but differs from the third embodiment in that a transistor 134 is used as an amplifier circuit. In this embodiment, as shown in the drawing, the signal electrode 110 is connected between the emitter of the transistor 134 and the capacitive element Cv . The reference electrode 120 is connected between the circuit GND and the induction element L and the circuit GND. The signal electrode 110 and the reference electrode 120 are further electrostatically coupled via the transmission medium 300 and the space 400. Accordingly, in the equivalent circuit, the signal electrode 110, reference electrode 120, the positive feedback circuit to cycle the inductor L, and capacitor element C v is the configured.

また、トランジスタ134のベースは誘導素子Lと容量素子Cの間に、エミッタは容量素子Cと信号電極110の間に、コレクタは電源136に接続される。これにより、変調部140からの入力電圧は増幅された上で前述の正帰還回路に伝達される。そして、正帰還回路により帰還する電圧との時間差によって、搬送波を発振させることができる。 The base of the transistor 134 is provided between the inductor L and the capacitance element C v, the emitter between the capacitive element C v and the signal electrode 110, and the collector is connected to the power source 136. As a result, the input voltage from the modulation unit 140 is amplified and transmitted to the positive feedback circuit described above. The carrier wave can be oscillated by the time difference from the voltage fed back by the positive feedback circuit.

図10の容量素子Cは、信号電極110から伝送媒体300及び空間400を経由して基準電極120に至る静電結合容量Cよりも小さい静電容量を持つものとする。第3の実施例と同様、本実施例の構成する発振回路の伝達関数は式(9)、発振周波数は式(10)で表される。よって、式(11)の発振条件を満たすように図10に示した回路を構成することで、本実施例に係る送信器100において、搬送波を共振周波数で発振させることができる。 Capacitive element C v in FIG. 10 is assumed to have a smaller capacitance than the electrostatic coupling capacitance C x leading to the reference electrode 120 via the transmission medium 300 and the space 400 from the signal electrode 110. Similar to the third embodiment, the transfer function of the oscillation circuit of this embodiment is expressed by equation (9), and the oscillation frequency is expressed by equation (10). Therefore, by configuring the circuit shown in FIG. 10 so as to satisfy the oscillation condition of Expression (11), the carrier wave can be oscillated at the resonance frequency in the transmitter 100 according to the present embodiment.

本実施例においては、第3の実施例と異なり、変調部140のFET144は発振部130の電源136に接続される。そして、伝送対象の信号に応じて変調器142によりFET144の出力を制御することで、電源136からの発振部への電力の供給をスイッチングさせることができる。それにより、本実施例の構成する発振回路の発振と停止を制御し、発振状態に信号を変調して伝送することが可能となる。   In the present embodiment, unlike the third embodiment, the FET 144 of the modulation section 140 is connected to the power source 136 of the oscillation section 130. Then, by controlling the output of the FET 144 by the modulator 142 according to the signal to be transmitted, the power supply from the power source 136 to the oscillation unit can be switched. Thereby, it is possible to control oscillation and stop of the oscillation circuit configured in this embodiment, and to modulate and transmit the signal to the oscillation state.

以上説明した第4の実施例に係る送信器100の構成により、共振周波数で発振する搬送波に信号を載せて高い伝達利得を安定して維持しながら静電界通信を行うことができる。   With the configuration of the transmitter 100 according to the fourth embodiment described above, it is possible to perform electrostatic field communication while stably maintaining a high transfer gain by placing a signal on a carrier wave oscillating at a resonance frequency.

[第5の実施例]
次に、第5の実施例について説明する。図11は、第5の実施例における送信器100の構成を示している。図11を参照すると、送信器100は、信号電極110、基準電極120、発振部130、及び変調部140を備える。このうち、発振部130及び変調部140が、図4の給電回路102に相当する。発振部130は、図11の通り配置される増幅器132、抵抗器R、R1、R2、及び誘導素子L1、L2を備える。変調部140は、変調器142及び電界効果トランジスタ(FET)144を備える。
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 11 shows the configuration of the transmitter 100 in the fifth embodiment. Referring to FIG. 11, the transmitter 100 includes a signal electrode 110, a reference electrode 120, an oscillation unit 130, and a modulation unit 140. Among these, the oscillation unit 130 and the modulation unit 140 correspond to the power feeding circuit 102 in FIG. 4. The oscillating unit 130 includes an amplifier 132, resistors R, R1, and R2 and inductive elements L1 and L2 that are arranged as shown in FIG. The modulation unit 140 includes a modulator 142 and a field effect transistor (FET) 144.

本実施例は、LC発振回路の一形態として知られるハートリー型発振回路を応用したものである。一般的に、ハートリー型発振回路は、前述のコルピッツ型発振回路の容量素子と並列に接続された誘導素子の中間から電圧の一部を正帰還させる構成をとる。本実施例では、誘導素子L1及びL2のそれぞれ一方の端を回路GNDに接続し、ここを電圧の一部を帰還させる中間点とする。信号電極110は、誘導素子L2と抵抗器Rの間に接続する。また、基準電極120は、誘導素子L1と抵抗器R1の間の配線、及び回路GNDに接続する。これら信号電極110と基準電極120は、さらに伝送媒体300及び空間400を経由して静電結合し、誘導素子L1及びL2と並列に接続される容量素子の役割を果たす。   In this embodiment, a Hartree type oscillation circuit, which is known as one form of an LC oscillation circuit, is applied. In general, the Hartree-type oscillation circuit has a configuration in which a part of the voltage is positively fed back from the middle of the inductive element connected in parallel with the capacitive element of the Colpitts-type oscillation circuit. In this embodiment, one end of each of the inductive elements L1 and L2 is connected to the circuit GND, and this is an intermediate point where a part of the voltage is fed back. The signal electrode 110 is connected between the inductive element L2 and the resistor R. The reference electrode 120 is connected to the wiring between the induction element L1 and the resistor R1 and the circuit GND. The signal electrode 110 and the reference electrode 120 are further electrostatically coupled via the transmission medium 300 and the space 400, and serve as a capacitive element connected in parallel with the induction elements L1 and L2.

一方、増幅器132、抵抗器R、R1、及びR2は、第3の実施例と同様に増幅回路を構成するために用いられる。本実施例においても、増幅器132の反転入力端子を抵抗器R1とR2の間に、非反転入力端子を変調部140のFET144に、出力端子を抵抗器RとR2の間に接続する。このように構成した増幅回路により変調部140からの入力電圧は増幅され、さらに正帰還される電圧の入出力の時間差によって搬送波を発振させることができる。   On the other hand, the amplifier 132 and the resistors R, R1, and R2 are used to configure an amplifier circuit as in the third embodiment. Also in this embodiment, the inverting input terminal of the amplifier 132 is connected between the resistors R1 and R2, the non-inverting input terminal is connected to the FET 144 of the modulator 140, and the output terminal is connected between the resistors R and R2. The input voltage from the modulation unit 140 is amplified by the amplifier circuit configured as described above, and the carrier wave can be oscillated by the time difference between the input and output of the positive feedback voltage.

信号電極110から伝送媒体300及び空間400を経由して基準電極120に至る静電結合容量Cを用いて、本実施例に係る発振回路の一巡伝達関数H(ω)は式(12)で表される。 Using an electrostatic coupling capacitance C x extending through the transmission medium 300 and the space 400 from the signal electrode 110 to the reference electrode 120, in the open loop transfer function H of the oscillator circuit according to the present embodiment (omega) is the formula (12) expressed.

Figure 2009213062
Figure 2009213062

このとき、発振周波数ωは式(13)で表される。   At this time, the oscillation frequency ω is expressed by Expression (13).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

式(12)の発振条件は式(14)で表される。   The oscillation condition of Expression (12) is expressed by Expression (14).

Figure 2009213062
Figure 2009213062

ここで、誘導素子L1、L2を回路GNDを中間点とする1つの誘導素子(インダクタンスはL+Lとなる)と見なすと、式(13)で表される発振周波数ωは式(4)の共振周波数と同等となる。よって、式(14)の発振条件を満たすように図11に示した回路を構成することで、本実施例に係る送信器100において、搬送波を共振周波数で発振させることができる。 Here, when the inductive elements L1 and L2 are regarded as one inductive element having the circuit GND as an intermediate point (inductance is L 1 + L 2 ), the oscillation frequency ω represented by the equation (13) is expressed by the equation (4). It is equivalent to the resonance frequency of. Therefore, by configuring the circuit shown in FIG. 11 so as to satisfy the oscillation condition of Expression (14), the carrier wave can be oscillated at the resonance frequency in the transmitter 100 according to the present embodiment.

本実施例においても、第3の実施例と同様に、発振部130の増幅器132の非反転入力端子は変調部140のFET144と接続される。これにより、第1の実施例に関連して説明した原理を用いて、伝送対象の信号に応じて変調器142によりFET144をスイッチングさせ、発振回路の発振と停止を制御し、その発振状態に信号を変調して伝送することが可能となる。搬送波の発振状態を制御する方法は、前述のFET144をスイッチングさせる方法に限定されず、FET144の代わりに発振回路の電源をスイッチングさせてもよい。また、式(14)の発振条件を満たさないように1つ以上の回路定数(R1、R2、L1、L2など)を信号に応じて変化させて発振状態を制御してもよい。   Also in the present embodiment, as in the third embodiment, the non-inverting input terminal of the amplifier 132 of the oscillation unit 130 is connected to the FET 144 of the modulation unit 140. Thus, using the principle described in relation to the first embodiment, the FET 142 is switched by the modulator 142 in accordance with the signal to be transmitted, and the oscillation circuit is controlled to oscillate and stop, and the oscillation state is signaled. Can be modulated and transmitted. The method of controlling the oscillation state of the carrier wave is not limited to the method of switching the above-described FET 144, and the power supply of the oscillation circuit may be switched instead of the FET 144. In addition, the oscillation state may be controlled by changing one or more circuit constants (R1, R2, L1, L2, etc.) according to the signal so as not to satisfy the oscillation condition of Expression (14).

また、搬送波の周波数を調整するために、L1−R1間の配線とL2−R間の配線をつなぐ静電容量C(図示していない)を追加的に備えてもよい。この場合、発振周波数は静電容量Cと信号電極110−基準電極120間の静電結合容量Cの並列合成容量により決定される。但し、共振周波数で発振させる通信を維持するためには、追加する静電容量CをCよりも小さい値とすることが望ましい。また、共振周波数を安定化させるために、第3の実施例に関連する前述の説明と同様、静電容量Cを可変とし、ローカル発振器、位相比較器、及びループフィルタをさらに備えて静電容量Cを制御してもよい。 Further, in order to adjust the frequency of the carrier wave, a capacitance C v (not shown) that connects the wiring between L1 and R1 and the wiring between L2 and R2 may be additionally provided. In this case, the oscillation frequency is determined by the parallel combined capacitance of the electrostatic coupling capacitance C x between the electrostatic capacitance C v and the signal electrodes 110 - a reference electrode 120. However, in order to maintain the communication that oscillates at the resonance frequency, it is desirable that the added capacitance C v be smaller than C x . In addition, in order to stabilize the resonance frequency, the electrostatic capacity Cv is variable, and a local oscillator, a phase comparator, and a loop filter are further provided as in the above description related to the third embodiment. The capacity Cv may be controlled.

以上説明した第5の実施例に係る送信器100の構成により、共振周波数で発振する搬送波に信号を載せて高い伝達利得を安定して維持しながら静電界通信を行うことができる。   With the configuration of the transmitter 100 according to the fifth embodiment described above, it is possible to perform electrostatic field communication while stably maintaining a high transfer gain by placing a signal on a carrier wave oscillating at a resonance frequency.

[第6の実施例]
次に、第6の実施例について説明する。図12は、第6の実施例における送信器100の構成を示している。前述の実施例と同様、送信器100は、信号電極110、基準電極120、発振部130、及び変調部140を備える。このうち、発振部130及び変調部140が、図4の給電回路102に相当する。発振部130は、図12の通り配置されるトランジスタ134、電源136、誘導素子L1、L2、及び容量素子Cを備える。変調部140は、変調器142及び電界効果トランジスタ(FET)144を備える。
[Sixth embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 12 shows the configuration of the transmitter 100 in the sixth embodiment. As in the previous embodiment, the transmitter 100 includes a signal electrode 110, a reference electrode 120, an oscillation unit 130, and a modulation unit 140. Among these, the oscillation unit 130 and the modulation unit 140 correspond to the power feeding circuit 102 in FIG. 4. Oscillation unit 130 includes a transistor 134, a power supply 136, inductive element L1, L2, and a capacitor C v arranged as in FIG. 12. The modulation unit 140 includes a modulator 142 and a field effect transistor (FET) 144.

本実施例は、第5の実施例と同様にハートリー型発振回路を応用しているが、増幅回路としてトランジスタ134を使用している点で、第5の実施例と異なっている。本実施例では、誘導素子L1及びL2の中間点をトランジスタ134のエミッタに接続して電圧の一部を帰還させる。信号電極110は、トランジスタ134のベースと容量素子Cに接続する。また、基準電極120は、回路GND、及び容量素子Cと誘導素子L2に接続する。これら信号電極110と基準電極120は、さらに伝送媒体300及び空間400を経由して静電結合し、誘導素子L1及びL2と並列に接続される容量素子の役割を果たす。 This embodiment applies a Hartree type oscillation circuit as in the fifth embodiment, but differs from the fifth embodiment in that a transistor 134 is used as an amplifier circuit. In this embodiment, an intermediate point between the inductive elements L1 and L2 is connected to the emitter of the transistor 134 to feed back a part of the voltage. The signal electrode 110 is connected to the base and the capacitive element C v of the transistor 134. The reference electrode 120 is connected circuit GND, and the capacitor C v and the inductive element L2. The signal electrode 110 and the reference electrode 120 are further electrostatically coupled via the transmission medium 300 and the space 400, and serve as a capacitive element connected in parallel with the induction elements L1 and L2.

図12の容量素子Cは、信号電極110から伝送媒体300及び空間400を経由して基準電極120に至る静電結合容量Cよりも小さい静電容量を持つものとする。本実施例の構成する発振回路の発振周波数は、第5の実施例と同様、式(13)で決定される。よって、式(14)の発振条件を満たすように図12に示した回路を構成することで、本実施例に係る送信器100において、搬送波を共振周波数で発振させることができる。 Capacitive element C v in FIG. 12 is assumed to have a smaller capacitance than the electrostatic coupling capacitance C x leading to the reference electrode 120 via the transmission medium 300 and the space 400 from the signal electrode 110. As in the fifth embodiment, the oscillation frequency of the oscillation circuit configured in this embodiment is determined by Expression (13). Therefore, by configuring the circuit shown in FIG. 12 so as to satisfy the oscillation condition of Expression (14), the carrier wave can be oscillated at the resonance frequency in the transmitter 100 according to the present embodiment.

本実施例においては、第5の実施例と異なり、変調部140のFET144は発振部130の電源136に接続される。そして、伝送対象の信号に応じて変調器142によりFET144の出力を制御することで、電源136からの発振部への電力の供給をスイッチングさせることができる。それにより、本実施例の構成する発振回路の発振と停止を制御し、発振状態に信号を変調して伝送することが可能となる。   In the present embodiment, unlike the fifth embodiment, the FET 144 of the modulation section 140 is connected to the power source 136 of the oscillation section 130. Then, by controlling the output of the FET 144 by the modulator 142 according to the signal to be transmitted, the power supply from the power source 136 to the oscillation unit can be switched. Thereby, it is possible to control oscillation and stop of the oscillation circuit configured in this embodiment, and to modulate and transmit the signal to the oscillation state.

以上説明した第6の実施例に係る送信器100の構成により、共振周波数で発振する搬送波に信号を載せて高い伝達利得を安定して維持しながら静電界通信を行うことができる。   With the configuration of the transmitter 100 according to the sixth embodiment described above, it is possible to perform electrostatic field communication while stably maintaining a high transfer gain by placing a signal on a carrier wave oscillating at a resonance frequency.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかである。そして、そうした変更例についても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. . And it is understood that such modified examples also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、一般に、発振回路において配線部分が持つ浮遊静電容量を電極などを接続することにより積極的に大きくし、これを発振に積極的に活用して通信を行う送信器、通信システム及び通信方法は、本発明の技術的範囲に属すると理解されるべきである。   For example, in general, a transmitter, a communication system, and a communication method that actively increase the floating capacitance of a wiring portion in an oscillation circuit by connecting an electrode or the like and actively utilize this for oscillation Should be understood as belonging to the technical scope of the present invention.

また、例えば搬送波の変調方法として、信号に応じて(i)発振部の増幅器の入力電圧レベルを変化させる、(ii)発振部の電源をスイッチングさせる、(iii)1つ以上の回路定数を変化させる、という3つの方法について説明したが、その代わりに発振回路の配線の一部をスイッチングさせてもよい。   Further, for example, as a method of modulating a carrier wave, (i) changing the input voltage level of the amplifier of the oscillating unit according to the signal, (ii) switching the power source of the oscillating unit, (iii) changing one or more circuit constants Although the three methods of making them have been described, a part of the wiring of the oscillation circuit may be switched instead.

さらに、前述したように、本発明を静電界通信による情報信号の伝送に適用する代わりに、送信器から受信器への電力の供給に適用してもよい。   Furthermore, as described above, the present invention may be applied to supply of power from a transmitter to a receiver instead of being applied to transmission of an information signal by electrostatic field communication.

本発明の一実施形態に係る通信システムの適用例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of application of the communication system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る通信システムの別の適用例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of application of the communication system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る通信システムのさらに別の適用例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of application of the communication system which concerns on one Embodiment of this invention. 一実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the communication system which concerns on one Embodiment. 送受信器にインダクタンスを導入しない場合の通信特性をプロットした特性図である。It is the characteristic view which plotted the communication characteristic when not introducing an inductance to a transceiver. 送受信器にインダクタンスを導入してLC共振を生じ得る場合の通信特性をプロットした特性図である。It is the characteristic view which plotted the communication characteristic in case inductance can be introduce | transduced into a transmitter / receiver and LC resonance can be produced. 第1の実施例に係る送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitting apparatus which concerns on a 1st Example. 第2の実施例に係る送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitting apparatus which concerns on a 2nd Example. 第3の実施例に係る送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitting apparatus which concerns on a 3rd Example. 第4の実施例に係る送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitting apparatus which concerns on a 4th Example. 第5の実施例に係る送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitting apparatus which concerns on a 5th Example. 第6の実施例に係る送信器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmitter which concerns on a 6th Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 通信システム
100 送信器
110 信号電極
120 基準電極
130 発振部
140 変調部
200 受信器
300 伝送媒体
400 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Communication system 100 Transmitter 110 Signal electrode 120 Reference electrode 130 Oscillator 140 Modulator 200 Receiver 300 Transmission medium 400 Space

Claims (9)

静電界を用いて伝送を行う送信器であって、
伝送媒体上に搬送波を出力する第1の電極と、
前記第1の電極との間で少なくとも前記伝送媒体の一部を介して静電結合する第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極の間の前記静電結合の静電容量を用いて正帰還回路を形成し前記搬送波を発振させる発振部と、
を備える送信器。
A transmitter that performs transmission using an electrostatic field,
A first electrode for outputting a carrier wave on a transmission medium;
A second electrode electrostatically coupled to the first electrode via at least a part of the transmission medium;
An oscillation unit that forms a positive feedback circuit using the electrostatic coupling capacitance between the first electrode and the second electrode to oscillate the carrier wave;
Transmitter.
前記送信器は、さらに情報に応じて変調される信号を生成する変調部を備え、前記搬送波によって前記信号を伝送することを特徴とする、請求項1に記載の送信器。   The transmitter according to claim 1, further comprising a modulation unit that generates a signal modulated according to information, and transmits the signal using the carrier wave. 前記変調部は、前記搬送波の発振状態を変化させることにより前記信号を変調することを特徴とする、請求項2に記載の送信器。   The transmitter according to claim 2, wherein the modulation unit modulates the signal by changing an oscillation state of the carrier wave. 前記変調部は、前記発振部の出力電圧に加えるオフセットを制御することで、前記搬送波の前記発振状態を変化させることを特徴とする、請求項3に記載の送信器。   The transmitter according to claim 3, wherein the modulation unit changes the oscillation state of the carrier wave by controlling an offset applied to an output voltage of the oscillation unit. 前記変調部は、前記発振部の1つ以上の回路定数を制御することで、前記搬送波の前記発振状態を変化させることを特徴とする、請求項3に記載の送信器。   The transmitter according to claim 3, wherein the modulation unit changes the oscillation state of the carrier wave by controlling one or more circuit constants of the oscillation unit. 前記変調部は、前記発振部の電源をスイッチングさせることにより前記信号を変調することを特徴とする、請求項2に記載の送信器。   The transmitter according to claim 2, wherein the modulation unit modulates the signal by switching a power source of the oscillation unit. 前記送信器は、前記搬送波によって電力を伝送することを特徴とする、請求項1に記載の送信器。   The transmitter according to claim 1, wherein the transmitter transmits power using the carrier wave. 送信器と受信器とが静電界を用いて伝送を行う通信システムであって、
前記送信器は、
伝送媒体上に搬送波を出力する第1の電極と、
前記第1の電極との間で少なくとも前記伝送媒体の一部を介して静電結合する第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極の間の前記静電結合の静電容量を用いて正帰還回路を形成し前記搬送波を発振させる発振部と、
を備えることを特徴とする、通信システム。
A communication system in which a transmitter and a receiver perform transmission using an electrostatic field,
The transmitter is
A first electrode for outputting a carrier wave on a transmission medium;
A second electrode electrostatically coupled to the first electrode via at least a part of the transmission medium;
An oscillation unit that oscillates the carrier wave by forming a positive feedback circuit using a capacitance of the electrostatic coupling between the first electrode and the second electrode;
A communication system comprising:
静電界を用いて伝送を行う通信方法であって、
第1の電極と第2の電極とを少なくとも伝送媒体の一部を介して静電結合させ、
前記第1の電極と前記第2の電極の間の前記静電結合の静電容量を用いて形成する正帰還回路により搬送波を発振させ、
発振させた前記搬送波を前記第1の電極から出力して伝送を行う、
通信方法。
A communication method for performing transmission using an electrostatic field,
Electrostatically coupling the first electrode and the second electrode through at least part of the transmission medium;
A carrier wave is oscillated by a positive feedback circuit formed using a capacitance of the electrostatic coupling between the first electrode and the second electrode;
The oscillated carrier wave is output from the first electrode and transmitted.
Communication method.
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