JP3938590B2 - Communication device - Google Patents
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Description
本発明は、通信素子の電源を容易に充電できるシート状の通信装置に関する。 The present invention relates to a sheet-like communication device that can easily charge a power supply of a communication element.
従来から、複数の通信素子が埋め込まれたシート状(布状、紙状、箔状、板状、メッシュ状(信号の電磁波長より細かい網目を持つものが典型的である。)など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。)の通信装置に関する技術が、本願の発明者らによって提案されている。たとえば、以下の文献では、個別の配線を形成することなく、シート状の部材(以下「シート状体」という。)に埋め込まれた複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝達する通信装置が提案されている。
ここで、[特許文献1]に開示される技術においては、各通信素子は、シート状体の面に格子状、三角形状、もしくは蜂の巣状の図形の頂点に配置される。各通信素子は、当該通信素子により発生された電位の変化が近傍には強く、遠方には減衰して伝播することを利用して、周辺に配置されている他の通信素子とのみ通信する。 Here, in the technique disclosed in [Patent Document 1], each communication element is arranged at the apex of a lattice-like, triangular, or honeycomb-like figure on the surface of the sheet-like body. Each communication element communicates only with other communication elements arranged in the vicinity by utilizing the fact that the potential change generated by the communication element is strong in the vicinity and is attenuated and propagated in the distance.
この局所的な通信により通信素子間で信号を順次伝達することによって、目的とする通信素子まで信号が伝達される。また、複数の通信素子は管理機能により階層に分けられ、各階層において経路データが設定されており、効率よく最終目的の通信素子まで信号を伝達することが可能となる。 By sequentially transmitting the signals between the communication elements by this local communication, the signals are transmitted to the target communication element. The plurality of communication elements are divided into hierarchies by the management function, and route data is set in each hierarchy, so that signals can be efficiently transmitted to the final target communication element.
このようなシート状体の面に略規則的に通信素子が埋め込まれ、通信素子同士がネットワークを形成して情報を伝達する通信装置においては、シート状体の構成をどのようにするか、通信素子をどのように配置するか、について、さまざまな要望や用途に応じるため、種々の新しい技術的提案が強く求められている。 In a communication device in which communication elements are embedded in the surface of such a sheet-like body almost regularly and communication elements form a network to transmit information, how to configure the sheet-like body, Various new technical proposals are strongly demanded to meet various demands and uses as to how the elements are arranged.
特に、通信素子の充電を適切に行うための技術が強く求められている。 In particular, there is a strong demand for a technique for appropriately charging a communication element.
本発明は、このような要望に応えるもので、通信素子の電源を容易に充電できるシート状の通信装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention meets such a demand and an object of the present invention is to provide a sheet-like communication device that can easily charge a power supply of a communication element.
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。 In order to achieve the above object, the following invention is disclosed in accordance with the principle of the present invention.
本発明の第1の観点に係る通信装置は、第1のシート導体部、第1のシート導体部と略平行に配置される第2のシート導体部、第1のシート導体部と容量結合する第1の電極と、第2のシート導体部と容量結合する第2の電極と、を有する通信素子部を備える。 The communication device according to the first aspect of the present invention is capacitively coupled to the first sheet conductor portion, the second sheet conductor portion disposed substantially parallel to the first sheet conductor portion, and the first sheet conductor portion. A communication element portion having a first electrode and a second electrode capacitively coupled to the second sheet conductor portion is provided.
第1のシート導体部と第1の電極との結合と、第2のシート導体部と第2の電極との結合と、のいずれか一方は、容量結合にかえて、導体接触による結合を採用することとしても良い。 Any one of the coupling between the first sheet conductor and the first electrode and the coupling between the second sheet conductor and the second electrode adopts coupling by conductor contact instead of capacitive coupling. It is also good to do.
ここで、通信素子部は、第1のシート導体部と第2のシート導体部との電圧の変化に基づいて変化する第1の電極と第2の電極との電圧の変化を整流充電して電源として動作する。 Here, the communication element unit rectifies and charges the voltage change between the first electrode and the second electrode, which changes based on the voltage change between the first sheet conductor part and the second sheet conductor part. Operates as a power source.
また、通信素子部は、第1の電極と第2の電極との電圧を変化させることにより、第1のシート導体部と第2のシート導体部との電圧を変化させ、および/または第1のシート導体部と第2のシート導体部との間に電磁波を伝播させて、第1のシート導体部と第2のシート導体部とに結合した他の通信機器と通信する。 In addition, the communication element unit changes the voltage between the first sheet conductor unit and the second sheet conductor unit by changing the voltage between the first electrode and the second electrode, and / or the first electrode. An electromagnetic wave is propagated between the sheet conductor portion and the second sheet conductor portion to communicate with another communication device coupled to the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion.
ここで、「通信素子」とは、信号を転送する小型の回路ユニットや、センサや発光素子に信号送受信回路を付加したものを採用することもできる。センサの場合には、ホストとしての機能をもつ通信機器からの指令に呼応してデータを返送したり、計測した量に応じて自発的にデータを発するような形態を採用することができる。また、「通信機器」には、第1、第2のシート導体部に直接あるいはコネクタとケーブルを介して接続される通信装置のほか、上記構成によって第1、第2のシート導体部の間に配置された「他の通信素子」も該当する。 Here, the “communication element” may be a small circuit unit for transferring a signal, or a sensor or a light emitting element to which a signal transmission / reception circuit is added. In the case of a sensor, it is possible to adopt a form in which data is returned in response to a command from a communication device having a function as a host, or data is spontaneously emitted according to a measured amount. The “communication device” includes a communication device connected directly to the first and second sheet conductors or via a connector and a cable, and between the first and second sheet conductors by the above configuration. The “other communication elements” arranged also fall under this category.
また、本発明の通信装置において、通信素子部は、第1のシート導体部と第2のシート導体部との間に配置されるように構成することができる。 In the communication apparatus of the present invention, the communication element unit can be configured to be disposed between the first sheet conductor unit and the second sheet conductor unit.
また、本発明の通信装置において、第1のシート導体部と通信機器との間には、第1のシート状の絶縁体が配置され、第2のシート導体部と通信機器との間には、第2のシート状の絶縁体が配置され、第1のシート状の絶縁体と、第2のシート状の絶縁体と、通信機器と、の間には、これらの間を充填するシート状抵抗が配置されるように構成することができる。 In the communication device of the present invention, a first sheet-like insulator is disposed between the first sheet conductor and the communication device, and between the second sheet conductor and the communication device. The second sheet-like insulator is disposed, and between the first sheet-like insulator, the second sheet-like insulator, and the communication device, a sheet-like material is filled between them. A resistor can be arranged.
また、本発明の通信装置において、第1のシート導体部と、第2のシート導体部と、のうち、一方が他方に対向する面には、シート状抵抗が接続され、当該シート状抵抗は、当該他方から絶縁されるように構成することができる。 In the communication device of the present invention, a sheet resistance is connected to a surface of one of the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion that faces the other, and the sheet resistance is It can be configured to be insulated from the other.
また、本発明の通信装置において、第1のシート導体部と、第2のシート導体部と、の間には、これらから絶縁されるシート状抵抗が配置されるように構成することができる。 Moreover, in the communication apparatus of this invention, it can comprise so that the sheet-like resistance insulated from these may be arrange | positioned between a 1st sheet conductor part and a 2nd sheet conductor part.
また、本発明の通信装置において、第1のシート導体部の第2のシート導体部に対向する面のうち、通信素子部が用いる周波数帯の電磁波が所定の割合よりも高く反射する領域には、シート状抵抗が接続されるように構成することができる。 Further, in the communication device of the present invention, in the surface of the first sheet conductor portion that faces the second sheet conductor portion, the region in which the electromagnetic wave in the frequency band used by the communication element portion reflects higher than a predetermined ratio. The sheet-like resistor can be configured to be connected.
また、本発明の通信装置において、第1のシート導体部の第2のシート導体部に対向する面のうち、通信素子部が単位面積あたりに配置される数が所定の閾値より高い領域には、シート状抵抗が接続されるように構成することができる。 Further, in the communication device of the present invention, in the surface of the first sheet conductor portion facing the second sheet conductor portion, the region where the number of communication element portions arranged per unit area is higher than a predetermined threshold value The sheet-like resistor can be configured to be connected.
このほか、本発明の通信装置において、シート状抵抗にかえて、誘電損失の大きな材料を用いるように構成することができる。 In addition, the communication device of the present invention can be configured to use a material having a large dielectric loss instead of the sheet resistance.
また、本発明の通信装置において、第1のシート導体部と第2のシート導体部との間を、誘電損失の大きな材料で充填するように構成することができる。 In the communication device of the present invention, the space between the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion can be filled with a material having a large dielectric loss.
本発明によれば、通信素子の電源を容易に充電できるシート状の通信装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sheet-like communication apparatus which can charge the power supply of a communication element easily can be provided.
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。 Embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below are for explanation, and do not limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can employ embodiments in which each of these elements or all of the elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
図1、図2は、本発明の第1の実施形態に係る通信装置を説明する説明図である。図1は、通信装置の斜視外観図、図2は、通信装置の断面図である。以下、本図を参照して説明する。 1 and 2 are explanatory diagrams illustrating a communication device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective external view of the communication device, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the communication device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本実施形態に係る通信装置100は、シート状(箔状、膜状)の導体である2つの第1導体層101と、第2導体層102と、が、略平行に互いに絶縁されて対向配置されており、第1導体層101には複数の孔103が設けられている。
In the
以下「導体」としては、信号周波数における良導体を採用する。したがって、直流においては絶縁体であっても、信号周波数においては良導体のような材質を採用することができる。 Hereinafter, a good conductor at the signal frequency is adopted as the “conductor”. Therefore, even if an insulator is used for direct current, a material such as a good conductor can be used for signal frequency.
また、この孔103のそれぞれを貫通するように第2導体層102に突起104が配置されている。
Further, a
通信素子105は、孔103の近傍で第1導体層と結合される。また、突起104を介して、第2導体層102と結合される。
通信素子105同士は、第1導体層101と第2導体層102との間で電磁波を伝播させることによって、通信を行う。
The
通信装置100の厚みが電磁波長より十分小さい場合、伝播可能な電磁波の電界ベクトルは第1導体層101および第2導体層102に対して垂直となる。
When the thickness of the
各通信素子105は、第1導体層101、ならびに、第2導体層102と、直接結合されるか、もしくは容量結合される。
Each
ここで、ある第1導体層101と、通信素子105と、第2導体層102と、を通過する電流を、通信素子105が供給すると、第1導体層101と第2導体層105の間では、シート状の広がり方向(突起104を流れる電流とは直交する方向)に電磁波が伝播される。したがって、他の通信素子105にも、この電磁波の影響を及ぼすことができることとなり、これによって、信号を検知することができる。
Here, when the
この電磁波による電磁場の分布は、第1導体層101と第2導体層102とのシート状の広がり方向に垂直な、突起104を通過する軸について軸対称(円柱対称)と考えることができる。
The distribution of the electromagnetic field due to the electromagnetic wave can be considered to be axially symmetric (cylindrical symmetry) with respect to the axis passing through the
また、通信装置100の最大辺の大きさが、電磁波の波長に比べて十分に小さい場合には、これらの現象は、準定常的な電場の変化と見ることができる。したがって、通信素子105を動作させることで、通信素子105の近傍における第1導体層101と第2導体層102との間の電圧を変化させると、その電圧は広がり方向に一様に変化し、この電圧の変化が他の通信素子105でも検知可能となる。
In addition, when the size of the maximum side of the
なお、図1に示す通信装置100では、第1導体層101と第2導体層102との間は「空気」という絶縁体で充填されている。
In the
一方、図2に示す通信装置100では、この点を明確にすることとし、空気を含む各種の絶縁体を用いている。すなわち、第1導体層101と第2導体層102との間には、絶縁体が充填された絶縁層106が設けられている。絶縁層106が、両者を絶縁するのである。以降、第1導体層101、第2導体層102、絶縁層106の三者からなる構成を「通信層」と呼ぶこととする。
On the other hand, in the
通信素子105が他から電源供給を受けたり、自身が電源を内蔵している場合には不要であるが、第1導体層101と第2導体層102との間に一定の電圧を印加しておき、これによって通信素子105の動作の電源供給を行うことができる。
This is not necessary when the
円柱状の電磁場の振舞いに関する数値計算および実験によれば、第1導体層101、第2導体層102の導電率(抵抗率の逆数)σ、両者の間の誘電率ε、第1導体層101と第2導体層102の向い合う表面間の間隔d、信号の角周波数ωとすると、電磁場の減衰を表すパラメータとして、
η = d ((2σ)/(εω))1/2
を考えることができる。これは、孔103や通信素子105の存在による信号の散乱を考慮しないとした場合に、信号の振幅が1/e倍になる距離を表す。したがって、通信装置100の適用分野によって、このパラメータを考慮して構成設定を行う必要がある。
According to the numerical calculation and experiment on the behavior of the cylindrical electromagnetic field, the conductivity (reciprocal of resistivity) σ of the
η = d ((2σ) / (εω)) 1/2
Can think. This represents a distance at which the amplitude of the signal becomes 1 / e times when signal scattering due to the presence of the
図2は、通信装置100の第1導体層101と第2導体層102とが、通信素子105と結合する様子の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a state in which the
本図に示すように、通信素子105には、2つの電極201、202がある。電極201は、第1導体層101の孔103の周辺部と直接接続される。電極202は、第2導体層102の突起104と直接接続される。そして、第1導体層101と第2導体層102との間に電圧が印加されており、この電圧による電源供給を受けて通信素子105が動作するのである。なお、第1導体層101の上方(第2導体層102に対向しない面)には、通信素子105が嵌合するように開口部を設けた絶縁体を配置してもよい。
As shown in the figure, the
図3は、上記とほぼ同様であるが、突起104の形状を変更した例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view similar to the above but showing an example in which the shape of the
本図に示す例では、第2導体層102の下面から第1導体層101の上方へ向けて、湾曲するように開口部が設けられており、第1導体層101の孔103に相当する部分の周辺も上方へ湾曲している。第2導体層102の湾曲した部分が突起104に相当する。両者の間には絶縁層106が配置されている。たとえていえば、これらはいずれも、ちょうど金属板に錐で力をかけて穴を開けたような形状となっており、全体として見れば、これらを密着させて重ねた構成となっている。
In the example shown in this figure, an opening is provided so as to curve from the lower surface of the
電極201は、この湾曲を覆うようなキャップ状の形状をしており、第1導体層101と直接接続される。電極202は、第2導体層102の突起の内側に直接接続される。
The
電極201と電極202の接点は、バネで湾曲の内側と外側から第1導体層101と第2導体層102とを挟むようになっており、これによって接続が確実になる。
The contact point between the
図4は、通信装置100の第1導体層101と第2導体層102とが、通信素子105と結合する様子の他の例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating another example in which the
本図に示すように、第1導体層101の上方(第2導体層102に対向しない面)には、絶縁体301が配置されている。したがって、通信素子105の電極201は第1導体層101と一種のコンデンサをなし、電極202は第1導体層102と一種のコンデンサをなす。またこのとき、電極201や電極202は、必ずしも絶縁体301に密着している必要はなく、ある程度すきまがあってもよい。
As shown in the figure, an
一般に、電極201(202)と導体層101(102)とを近接させた状態で、電極201(202)表面に電荷が生じると、導体層101(102)には逆符号の電荷が誘導される。このような結合を「容量結合」と呼ぶ。 Generally, when charge is generated on the surface of the electrode 201 (202) in a state where the electrode 201 (202) and the conductor layer 101 (102) are close to each other, a charge having an opposite sign is induced in the conductor layer 101 (102). . Such coupling is called “capacitive coupling”.
通信素子105の電極201、202と、第1導体層101、第2導体層102とが、直接接続されていなくとも、このような容量結合が成立していれば、第1導体層101と第2導体層102と間の電圧を変化させることによって、これに呼応した電極201と電極202の間に電圧の変化が生じる。したがって、この電圧の変化を整流充電すれば、通信素子105の動作電源を確保することができるのである。
Even if the
ここで、電極201(202)の面積をS、電極201(202)と第1導体層101(第2導体層102)の間隔をdこれらの間の絶縁層106の誘電率をεとすると、電極と導体層の間に形成される容量Cは
C = εS/d
Here, when the area of the electrode 201 (202) is S, the distance between the electrode 201 (202) and the first conductor layer 101 (second conductor layer 102) is d, and the dielectric constant of the insulating
C = εS / d
で与えられる。 Given in.
S = 5mm × 5mm,d = 1mm,ε = 5×10-11F/mとすると、C = 1.25pFである。f = 2.4 GHzにおいて容量Cのインピーダンス(リアクタンス)は53Ωである。高周波の交流信号においては、このように容量結合によって低インピーダンスの結合が可能であり、信号電力を高い効率で伝達することができる。 When S = 5 mm × 5 mm, d = 1 mm, and ε = 5 × 10 −11 F / m, C = 1.25 pF. At f = 2.4 GHz, the impedance (reactance) of the capacitor C is 53Ω. In a high-frequency AC signal, low impedance coupling is possible by capacitive coupling in this way, and signal power can be transmitted with high efficiency.
容量結合を採用するメリットとしては、以下のようなものがあげられる。 Advantages of adopting capacitive coupling include the following.
まず、第1導体層101、第2導体層102と通信素子105との結合に導電性を確保する必要がなく、製造が簡単である。
First, it is not necessary to ensure conductivity for the connection between the
次に、第1導体層101、第2導体層102との間で、絶縁体301が剥離するような状況があっても、はじめから電気接続を前提にしていないので結合が維持できる。
Next, even if there is a situation where the
さらに、硬い導電性接着剤を局所的に用いることがないので、接合部の破壊も生じにくい。 Furthermore, since a hard conductive adhesive is not locally used, the joint is not easily broken.
そして、第1導体層101、第2導体層102が、相互に横にずれ可能な構造を作ることができ、通信装置100はシートとして柔軟に屈曲できるようになる。
The
このほか、導電性繊維やメッシュなどを第1導体層101、第2導体層102として採用していた場合、最も近くで対向する導電性繊維等だけでなくその外側(通信装置105から見て奥に相当する。)にある他の導電性繊維等とも容量結合することができ、結合が平均化、安定化する。
In addition, when conductive fibers or meshes are used as the
図5は、通信装置100の第1導体層101と第2導体層102とが、通信素子105と結合する様子の他の例を示す断面図である。本例では、第2導体層102に突起104を設けるかわりに、通信素子105の形状が「突起」の役割を果たす。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating another example in which the
本図(a)に示すように、本例では、絶縁体301は、第1導体層101の上方ならびに孔103に対向する第2導体層102を覆うように配置される。一方、通信素子105は、絶縁体301で覆われた孔103に嵌合するような形状となっている。
As shown in FIG. 4A, in this example, the
孔103は、円形をしており、電極201は環形、電極202は円形となっている。嵌合したときには、これらの中心が一致する。本図(b)には、通信素子105の下面および電極201、電極202の様子を示す。
The
なお、これまでに説明した通信素子105と同様の形状で構成し、電極201、202を有するコネクタを提供することによって、外部機器と本通信装置100(に接続された通信素子105や同様のコネクタを使用した他の外部機器)との間で通信を行うことが可能である。
It is to be noted that by providing a connector having the same shape as the
図6は、電源供給を受けるような通信素子105の概要構成を示す説明図である。ただし、電源供給を受けない場合であっても、同様の構成を採用することができる。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
本図に示す通り、通信素子105は、正端子501、負端子502、ダイオード504、コンデンサ505、送信回路506、受信回路507、制御回路508を備える。
As shown in this figure, the
コンデンサ505には、ダイオード504を介して充電が行われる。ダイオード504は、通信素子105内の電源電位VDDが端子間電圧OUTを下回ったときに電流が流れる状態となり、速やかに充電が行われる。OUT < VDDである限り、ダイオード504は高インピーダンス状態となるので、送信回路506による信号の発信等を妨げることはない。このコンデンサ505から、送信回路506、受信回路507、制御回路508に動作電力が供給されることとなる。
The
ここでは半波整流回路が用いられているが、全波整流回路を用いても良い。また、図示はしていないが、回路への供給電圧を安定化するため、標準的な電圧レギュレータ回路を採用することとしても良い。 Although a half-wave rectifier circuit is used here, a full-wave rectifier circuit may be used. Although not shown, a standard voltage regulator circuit may be employed to stabilize the supply voltage to the circuit.
突起104は円柱状の形状をしており、その半径が、通信に用いる信号の電磁波の波長よりも十分小さい場合に、通信素子105から通信層を見たときの放射インピーダンスZは誘導性であり、
Z = α + jβ (α>0,β>0)
のような形をしている。
When the
Z = α + jβ (α> 0, β> 0)
It has a shape like
放射インピーダンスZは有限である。たとえば、2.5GHz帯の通信を行い、層の間隔を1mm程度、突起の半径を数mm程度としたとき、αは1Ω〜10Ω程度となる。一方、通信層は直流的には抵抗はゼロとみなせる。直流的には十分低いインピーダンスで電源供給が行える。このように、第1導体層101と第2導体層102とを用いることで、信号の伝達と電力の供給が行えることとなる。
The radiation impedance Z is finite. For example, when 2.5 GHz band communication is performed, the layer interval is about 1 mm, and the protrusion radius is about several mm, α is about 1Ω to 10Ω. On the other hand, the resistance of the communication layer can be regarded as zero in terms of direct current. In terms of direct current, power can be supplied with sufficiently low impedance. In this way, by using the
正端子501は、電極201と電極202との一方に、負端子502は、電極201と電極202との他方に、それぞれ接続される。上記のように容量結合が成立する場合は、第1導体層101と第2導体層102の間の電圧を変化させれば、電極201と電極202の間の電圧も変化する。
The
したがって、適切な電圧変化(交流電流・電圧)を第1導体層101と第2導体層102の間に印加すれば、ダイオード504によってコンデンサ505に整流充電が果たされる。
Therefore, when an appropriate voltage change (alternating current / voltage) is applied between the
充電信号を2.4GHzのマイクロ波とすれば、C = 1.25pFの容量結合のインピーダンスは53Ωである。また、充電信号周波数24MHzにおいては、5.3kΩとなる。接続された通信素子が平均で100μAを消費する場合、容量の両端電圧はそれぞれ5.3mVおよび0.53Vにすぎず、容量結合によって、低消費電力の通信素子を容易に駆動できることがわかる。また、受信回路にこのリアクタンス分を打ち消す整合回路を挿入することにより、さらに多くの電流を供給することができる。 If the charging signal is 2.4 GHz microwave, the impedance of capacitive coupling of C = 1.25 pF is 53Ω. In addition, it becomes 5.3 kΩ at a charge signal frequency of 24 MHz. When the connected communication element consumes 100 μA on average, the voltage across the capacitance is only 5.3 mV and 0.53 V, respectively, and it can be seen that the low power consumption communication element can be easily driven by capacitive coupling. Further, a larger amount of current can be supplied by inserting a matching circuit that cancels this reactance into the receiving circuit.
制御回路508には、より一般的な論理回路や、さらに進んで小型コンピュータなど、各種の情報処理装置を採用することができる。制御回路508は、受信回路507と送信回路506とを制御して、隣り合う通信素子105と通信を行い、ネットワークを形成する。このような通信の制御手法については、上記[特許文献1]に開示されている技術を適用することができるほか、後述する技術を採用することができる。
As the
図7は、本実施形態における通信素子の送信回路の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the transmission circuit of the communication element in the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示す通り、送信回路506は、pMOSトランジスタ601、ダイオード602、nMOSトランジスタ603を備える。
As shown in the figure, the
制御回路508による制御は、pMOSトランジスタ601、nMOSトランジスタ603のゲート電圧を変化させることによって行う。
(1)制御回路508は、信号を発しない状態の場合、nMOSトランジスタ603のゲートをチップ内でのグラウンド(VSS)電位、pMOSトランジスタ601のゲートをVDD電位とする。この場合、両者において、ソース−ドレイン間のインピーダンスは十分高い値になっており、OUTはVDD電位にほぼ等しくなる。
(2)制御回路508によって、nMOSトランジスタ603およびpMOSトランジスタ601の両方のゲートにH(High)電位が印加されると、OUTはL(Low)電位となる。
(3)制御回路508によって、nMOSトランジスタ603およびpMOSトランジスタ601の両方のゲートにL電位が印加されると、OUTはH電位となる。
Control by the
(1) When the
(2) When the
(3) When the
このように電位を変化させることによって、第1導体層101と第2導体層102との間で電磁波を発生させて、信号を伝達するのである。
By changing the potential in this way, an electromagnetic wave is generated between the
なお、nMOSトランジスタ603とpMOSトランジスタ601にはさまれたダイオード602は、出力電圧の振幅を調整するために挿入されている。ダイオード602を設けずに、ここで両者を短絡すると、OUTのHレベルは電源電位、Lレベルはチップ内の接地電位となってしまうが、ダイオード602を挿入しておくと、その順方向電圧降下分、Lレベルの電位が高くなり、消費電力を節約できる。
A
なお、上記の放射インピーダンスZの抵抗成分αは突起104の半径がある値よりも小さくなれば、一定値に収束していく。
Note that the resistance component α of the radiation impedance Z converges to a constant value when the radius of the
一方、放射インピーダンスZのリアクタンス成分βは、突起104の半径を小さくしていくと発散して大きくなる。
On the other hand, the reactance component β of the radiation impedance Z diverges and increases as the radius of the
このため、突起104が小さい場合には、そのまま駆動したのでは電圧変化のエネルギーが有効に電磁波の波動エネルギーに変換されない場合がある。
For this reason, when the
このときには、出力にβを打ち消すインピーダンスを持つコンデンサを正端子501と送信回路506の間、もしくは、負端子502と送信回路506の間に直列接続する。
At this time, a capacitor having an impedance for canceling β at the output is connected in series between the
すると、送信回路506から見た通信層の負荷を純抵抗とすることが可能となる。この場合、最小の電圧振幅で最大のエネルギーが送出できることとなり、負荷で消費されるエネルギーはそのまま電磁波の波動エネルギーに変換される。
Then, the load of the communication layer viewed from the
送信回路506と、正端子501もしくは負端子502のいずれかと、の間に直列接続されるコンデンサの最適な容量Coptは、数値計算や実験によって求めることとする。なお、回路構成や形状によっては、インダクタンスを接続することによって、上記のように通信層を純抵抗とすることができる場合もある。この場合についても、数値計算や実験等によって値を求めることとすれば良い。
The optimum capacitance Copt of the capacitor connected in series between the
なお、通信層において、電流や電磁場は、導体の向かい合う側の表面にしか存在せず、その深さは、表皮深さ(電流振幅が1/e倍になる深さ)として、
ζ = c((2ε)/(σω))1/2
で与えられる。ただしcは光速である。
In the communication layer, current and electromagnetic field exist only on the surface on the opposite side of the conductor, and the depth is the skin depth (the depth at which the current amplitude becomes 1 / e times)
ζ = c ((2ε) / (σω)) 1/2
Given in. Where c is the speed of light.
したがって、通信層の表面付近のみを導電率の小さな材料で置き換え、その背面に十分に導電率の大きい材料を用いれば、信号を減衰させると同時に、直流的な電力供給は十分小さい通信層抵抗を介して行うことが可能になる。 Therefore, if only the vicinity of the surface of the communication layer is replaced with a material having a low conductivity, and a material having a sufficiently high conductivity is used on the back surface, the signal is attenuated and the DC power supply has a sufficiently low communication layer resistance. Can be done through.
図8は、本実施形態における通信素子の受信回路の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the receiving circuit of the communication element in the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本図に示す通り、受信回路507は、抵抗(r1)701、抵抗(r2)702、コンパレータ703を備える。受信回路507では、抵抗701と抵抗702の分圧比によって、受信された電位の変化がHかLかの閾値を設定する。
As shown in the figure, the receiving
図9は、本実施形態における通信素子の受信回路の他の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。 FIG. 9 is a circuit diagram showing another schematic configuration of the receiving circuit of the communication element in the present embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
本受信回路は、標準的な信号伝達手法の一つである、ASK(Amplitude Shift Keying)に基づく受信回路の実施例を示している。本方式では、周波数fの搬送波を一定時間Tだけ発生するバースト信号の有無によって1ビットを伝達する。受信回路は、IN 端子の信号に対しfを中心周波数とする帯域通過フィルタを施し、増幅したのち整流する。その整流信号を、1/Tより大きく、fより小さなカットオフ周波数をもつ低域通過フィルタへ通す。その出力を閾値と比較し、最終的にはバースト信号の有無をHレベルおよびLレベルに変換して制御回路へと伝達する。 This receiving circuit shows an embodiment of a receiving circuit based on ASK (Amplitude Shift Keying), which is one of standard signal transmission methods. In this method, one bit is transmitted depending on the presence or absence of a burst signal that generates a carrier wave having a frequency f for a predetermined time T. The receiving circuit applies a band-pass filter whose center frequency is f to the signal at the IN terminal, amplifies it, and then rectifies it. The rectified signal is passed through a low pass filter having a cutoff frequency greater than 1 / T and less than f. The output is compared with a threshold value, and finally the presence / absence of a burst signal is converted to H level and L level and transmitted to the control circuit.
信号の搬送波周波数fと、通信素子への充電用信号周波数Fは異なる値に設定しておけば、充電によって信号送受信が影響を受けることはない。 If the carrier frequency f of the signal and the signal frequency F for charging the communication element are set to different values, signal transmission / reception will not be affected by charging.
また、コンパレータ703の入力インピーダンスで決まる入力端子とVSSの間のインピーダンスの抵抗成分は、受信回路507が吸収するエネルギーを最大化する観点からは、放射インピーダンスZの抵抗成分αと同程度とすることが望ましい。そして、送信回路506の場合と同様に、通信層のリアクタンス成分βを打ち消すようなコンデンサを、正端子501と受信回路507の間に直列接続する。これによって、受信回路507に流入する電力が最大となる。
In addition, the resistance component of the impedance between the input terminal and VSS determined by the input impedance of the
このときのコンデンサの最適な容量は、送信回路506と受信回路507の入力線の引き回しが同一であれば、Coptとなるが、実際には数値計算や実験によって求めることとする。
The optimum capacity of the capacitor at this time is Copt if the input circuit routing of the
なお、通信素子105と第1導体層101、第2導体層102とが容量結合する場合には、上記の「直列接続されるコンデンサ」が必然的に形成されることになる。
When the
したがって、このような場合等には、コンデンサをさらに直列接続するのではなく、インダクタンスを直列接続することによって、上記のように通信層を純抵抗とすることができる場合もある。この場合についても、数値計算や実験等によって値を求めることとすれば良い。 Therefore, in such a case, the communication layer may be made a pure resistance as described above by connecting the inductances in series instead of further connecting the capacitors in series. Also in this case, the value may be obtained by numerical calculation or experiment.
このように、本実施例によれば、複数の通信素子105が相互に通信するシート状の通信装置100を提供することができる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide a sheet-
さて、一般に、電磁波を用いた通信では、反射による影響を排除する必要があることが多い。これは、本実施例においても同様である。そこで、以下では、反射の影響を排除するための方策について述べる。 In general, in communication using electromagnetic waves, it is often necessary to eliminate the influence of reflection. The same applies to the present embodiment. Therefore, in the following, measures for eliminating the influence of reflection will be described.
上記のように、電磁場の減衰を表すパラメータηによれば、第1導体層101や第2導体層102の導電率σを小さくする(抵抗率を高くする)と、電磁波の到達距離が短くなる。したがって、反射の生じそうな場所では、第1導体層101や第2導体層102の導電率σを小さくするために、抵抗層を設けることによって、多重回の反射を抑えることができるようになる。
As described above, according to the parameter η representing the attenuation of the electromagnetic field, when the conductivity σ of the
図2における実施例に対して、抵抗層を設けた実施例を図10に示す。本図(a)では、抵抗層801を第1導体層101に接続し、抵抗層801と第2導体層102との間に絶縁層106を設けている。本図(b)では、この逆に、抵抗層801を第2導体層102に接続し、抵抗層801と第1導体層101との間に絶縁層106を設けている。他の形態においても、同様に、抵抗層801を設けることによって、電磁波の到達距離を調整する。
FIG. 10 shows an embodiment in which a resistance layer is provided with respect to the embodiment in FIG. In this figure (a), the
なお、抵抗層801は、絶縁層106の内部に埋没させ、第1導体層101と第2導体層102の両方から絶縁された状態としても良い。
Note that the
図11は、特殊な形状の通信装置100に対して、抵抗層801を設けた方が良い部位を説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a portion where it is better to provide the
本図に示すシート状の通信装置100は、2つの大きな島を橋が繋ぐような形状となっている。本図で網カケで表示されている部分が、抵抗層801を配置すべき部位であり、それ以外の部分は、導電率σは高いままとする。
The sheet-
まず、形状の辺縁部や領域の屈曲部などでは、反射が起きやすい。そこで、このような場所では、抵抗層を配置する。 First, reflection is likely to occur at the edge of the shape or the bent portion of the region. Therefore, a resistance layer is disposed in such a place.
また、本図の例では、孔103(図中では丸印で表記されている。)の配置の密度も異なっている。そこで、高密度で通信素子105が配置されうる場所についても、不要な信号の衝突を避けるために、抵抗層801を配置して、電磁波の到達距離を短くするのである。
Moreover, in the example of this figure, the density of arrangement | positioning of the hole 103 (it describes with the circle | round | yen in the figure) is also different. Therefore, in order to avoid collision of unnecessary signals even in places where the
このような、抵抗層801を設けるべき領域を選択するための手法としては、以下のようなものが考えられる。すなわち、抵抗層801がない場合の模擬実験や数値解析を行って、各領域での反射の程度を調べ、その程度が所定の閾値よりも高い領域を選択する手法である。このほか、単位面積あたりの孔103の数を調べ、これが所定の閾値より高い領域を選択しても良い。
As a method for selecting such a region where the
このように、抵抗層801を設けることによって、反射による影響や信号の衝突を防止することができるようになる。
In this manner, by providing the
なお、基本構成は上記実施例と同様とした上で、突起104と通信素子105とを一体に構成することもできる。図12は、そのような実施形態に係る通信装置の断面図を示すものである。
The basic configuration is the same as that of the above embodiment, and the
本図に示すように、通信装置100では、第1導体層101と第2導体層102とが床と天井、通信素子105が柱となるように、配置されている。絶縁層106と、部位によっては抵抗層801とが用意されている。本例では、抵抗層801は、第2導体層102に接するように配置されているが、抵抗層801を配置する場所は上記実施例と同様に変更することができる。本例の場合には、通信素子105は、第1導体層101と第2導体層102とから電力の供給を受けることになる。
As shown in this figure, in the
このような態様であっても、複数の通信素子部が相互に通信するシート状の通信装置を実現することができる。 Even in such an aspect, a sheet-like communication device in which a plurality of communication element units communicate with each other can be realized.
このほか、第1導体層101、絶縁層106、抵抗層801、絶縁層106、第2導体層102のような5層構造を採用することもできる。このような構成を採用した場合にも、σを小さくする効果が得られる一方で、第1導体層101、第2導体層102の短絡を防止することができる。
In addition, a five-layer structure such as the
また、抵抗層を導体層101および102の両方の表面に配置した構造、すなわち、第1導体層101、抵抗層801、絶縁層106、抵抗層801、第2導体層102のような5層構造を採用しても、同様な効果が得られる。
Further, a structure in which the resistance layer is disposed on both surfaces of the conductor layers 101 and 102, that is, a five-layer structure such as the
図13は、通信素子と第1導体層、第2導体層とが接触して接続される場合の、他の実施例の孔付近の形状を示す断面図である。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing the shape of the vicinity of the hole in another embodiment when the communication element and the first conductor layer and the second conductor layer are connected in contact with each other.
本図(a)に示す例は、電極202として、ピン状の形状を採用し、突起104の先端から中へ、電極202のピン部分を挿入できるような窪みが用意されている。
In the example shown in FIG. 5A, a pin-like shape is adopted as the
本図(b)に示す例は、突起104を第2導体層102から延ばすのではなく、通信素子105から第2導体層101へ突起状の形状を設け、その先端に電極202を設けて、接続を行うものである。第1導体層101と絶縁層106には、通信素子105の突起状の形状と嵌合する孔が設けられている。
In the example shown in FIG. 7B, the
本図(c)に示す例は、電極202そのものを本図(b)における突起状の形状として用いるものである。
In the example shown in this figure (c), the
このように、外部機器へのコネクタを含む通信素子105と、これに嵌合する構成とについては、このような種々の形状を採用することができる。
As described above, such various shapes can be adopted for the
ここまでは、通信素子105が通信装置100の外側にある実施態様について主に説明した。以下では、通信素子105が、第1導体層101と第2導体層102との間に挟まれる態様について説明する。
So far, the embodiment in which the
図14は、通信素子105が、第1導体層101と第2導体層102との間に挟まれる様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state in which the
本図(a)に示す例では、第1導体層101と第2導体層102との間に通信素子105が完全に埋め込まれており、通信装置100と一体化している。このような場合の通信素子105は、温度、圧力、湿度、光、電磁波などを検知するセンサや、RF−IDタグのような情報処理を行うものを考えることができる。
In the example shown in FIG. 5A, the
そして、第1導体層101と通信素子105の電極201とが対向して容量結合し、第2導体層102と通信素子105の電極202とが対向して容量結合している。
The
容量結合による通信素子105の充電、および、通信素子105が第1導体層101および第2導体層102の間の電圧の変化、もしくは、第1導体層101および第2導体層102の間を伝播する電磁波を用いて通信を行う態様については、上述した通りである。
Charging of the
たとえば、通信装置100の大きさ(最大辺の長さ)が電磁波長よりも十分に小さい(たとえば、10分の1以下)の場合には、第1導体層101および第2導体層102の間を電磁波が伝播するような状況を想定しなくとも、準定常的な電圧の変化として捉え、電磁波の影響は大きく考えずに集中定数のみで考えることができる。
For example, when the size (the length of the maximum side) of the
たとえば、通信素子105において、通信に10MHz程度の周波数の信号を用いると、波長は30m程度となる。このときに、通信装置100のシートの大きさとして、1mから数m程度を採用した場合に相当する。
For example, in the
このような場合に、充電を行うために第1導体層101と第2導体層102に印加する交流電圧の周波数としては、任意のものを利用することができる。
In such a case, any frequency can be used as the frequency of the AC voltage applied to the
なお、充電信号の周波数Fと情報信号の周波数fは、それぞれ高周波(電磁波長がシート状の通信装置100の大きさより小さくなる周波数)、および、低周波(電磁波長がシート状の通信装置100の大きさよりより大きくなる周波数)のどちらを選択してもよい。
The frequency F of the charging signal and the frequency f of the information signal are respectively a high frequency (a frequency at which the electromagnetic wave length is smaller than the size of the sheet-like communication device 100) and a low frequency (an electromagnetic wave length of the
充電信号Fと情報信号の周波数fがいずれも低周波数の場合(電磁波長が通信シートの大きさより大きい場合)には、導体層に充電用交流電源を接続することによって、情報信号の伝達が妨げられないようにする必要がある。 When both the charge signal F and the frequency f of the information signal are low (when the electromagnetic wave length is larger than the size of the communication sheet), the transmission of the information signal is hindered by connecting an AC power supply for charging to the conductor layer. It is necessary to prevent it.
図15は、第1導体層101および第2導体層102からなる通信層Cの駆動回路およびその他の付加回路を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a drive circuit of the communication layer C composed of the
本図において、L1およびC1は、その共振周波数1/(2π√(L1 C1))がfに等しくなるように設定する。これにより、情報信号周波数fにおいては、通信層Cが高インピーダンスで電源に接続されることになる。 In this figure, L1 and C1 are set so that the resonance frequency 1 / (2π√ (L1 C1)) is equal to f. As a result, at the information signal frequency f, the communication layer C is connected to the power supply with high impedance.
その上で、充電周波数F (F < f)においては電源両端でのインピーダンスが小さくなるよう、C2(あるいは場合によってはC2にかえてインダクタスL2)を調整し、通信素子105用の通信層への充電電圧・電流を確保できるように設定する。
Then, C2 (or inductance L2 instead of C2 in some cases) is adjusted so that the impedance at both ends of the power supply becomes small at the charging frequency F (F <f), and the communication layer for the
なお、通信層の容量CとLの共振周波数1/(2π√(LC))が情報信号搬送周波数fに等しくなるようにLを接続すると、通信素子105からみた通信層の駆動インピーダンス(第1導体層101の任意の場所とその近傍にある第2導体層102の場所との間のインピーダンス)は、周波数fにおいて大きくなるため、少ない電流で大きな電圧振幅の信号を、第1導体層101と第2導体層102の間に発生させることができるようになる。
When L is connected so that the resonance frequency 1 / (2π√ (LC)) of the capacitance C and L of the communication layer is equal to the information signal carrier frequency f, the drive impedance (first frequency) of the communication layer viewed from the communication element 105 (Impedance between an arbitrary location of the
さて、通信装置100の大きさが電磁波長に比べて十分に小さい、とは言えない場合、たとえば、通信素子105が用いる電磁波の周波数がGHz帯以上の場合等には、上記のように、電磁波の伝搬を想定した通信状況を考える必要がある。
When the size of the
この場合であっても、第1導体層101と第2導体層102との間隔は、電磁波長よりも小さくすることが望ましい。両者の間隔が大きくなると、発生する電磁波のモード数が多くなるため、信号受信に不利に働くことがあるからである。典型的には、両者の間隔は、電磁波長の半分よりも小さな間隔とする。また、薄いシート状にすることによって、様々な物体の表面や内部に容易に実装できるようになる。
Even in this case, it is desirable that the distance between the
図14(b)(c)(d)に示す例では、このような電磁波の伝搬を考慮して、抵抗層801を設け、反射を防止することとしている。
In the example shown in FIGS. 14B, 14C, and 14D, the
図14(b)では、抵抗層801を第1導体層101に接続し、抵抗層801と通信素子105や第2導体層102とは絶縁している。
In FIG. 14B, the
図14(c)では、抵抗層801を、第1導体層101と通信素子105の間に絶縁して配置している。
In FIG. 14C, the
図14(d)では、抵抗層801に通信素子105を絶縁して埋め込むこととしており、第1導体層101側の絶縁層106と、第2導体層102側の絶縁層106と、は、一定の厚さのシートを用いることができるようにして、シートとしての一体性を向上させるとともに、製造を容易にしている。
In FIG. 14D, the
なお、本図においては、電極201と電極202とは、通信素子105の両側で通信装置100の厚さ方向において重なるように設けられているが、これらの位置は、互いに重ならないようにしても良く、自由に定めることができる。
In this figure, the
このほか、上記の実施形態において、電磁波吸収体として利用されている部材(抵抗層801等)としては、いわゆる「抵抗」ではなく、「誘電損失の大きな材料」を採用しても良い。抵抗体と誘電体は、いずれも複素誘電率が
ε(ω) = εr(ω) - jεi(ω)
で表現することができる。
In addition, in the above embodiment, as a member (such as the resistance layer 801) used as an electromagnetic wave absorber, a “material having a large dielectric loss” may be employed instead of so-called “resistance”. Both the resistor and dielectric have a complex permittivity of ε (ω) = ε r (ω)-jε i (ω)
Can be expressed as
理想的な誘電体では、虚部εi(ω) = 0であり、実部εr(ω)は定数である。 In an ideal dielectric, the imaginary part ε i (ω) = 0, and the real part ε r (ω) is a constant.
理想的な抵抗では、導電率をσとすると、虚部εi(ω) = σ/ωである。 In an ideal resistance, if the conductivity is σ, the imaginary part ε i (ω) = σ / ω.
電磁波の減衰パラメータηを、このような複素誘電率で表現することも可能であり、直流では絶縁体であるが、通信周波数では誘電損失が大きな材料は、電磁波吸収体として利用することができる。 The electromagnetic wave attenuation parameter η can also be expressed by such a complex dielectric constant, and a material that is an insulator at DC but has a large dielectric loss at a communication frequency can be used as an electromagnetic wave absorber.
したがって、第1導体層101側の絶縁層106と第2導体層102側の絶縁層106との間に、上記実施形態の抵抗層801と同様に、誘電損失が大きなシート状の材料を(絶縁層106とともに)挿入したり、第1導体層101側の絶縁層106と第2導体層102側の絶縁層106との間に、絶縁層106にかえて、誘電損失が大きな材料等の電磁波吸収体を充填することによって、通信距離を制限することも可能である。
Accordingly, a sheet-like material having a large dielectric loss is insulated between the insulating
また、情報信号周波数fにおいては誘電損失が大きく、充電信号周波数Fにおいては誘電損失が小さい材料を選べば、損失なく給電しながら、情報信号の反射を防ぐことができる。 If a material having a large dielectric loss at the information signal frequency f and a small dielectric loss at the charging signal frequency F is selected, reflection of the information signal can be prevented while feeding without loss.
また、上記実施形態において、電極201が第1導体層101と容量結合し、電極202が第2導体層102と容量結合しているが、これらの容量結合のいずれか一方を、導体結合とすることも可能である。たとえば、電極202と第2導体層102とを導体結合させる場合には、通信素子105を第2導体層102に直接設置する。この場合の抵抗層801は、上記の実施形態と同様に、第2導体層102と第1導体層101との間に適宜配置される。
In the above embodiment, the
このように構成することにより、シート状の通信装置100が屈曲されたときに、第1導体層101と第2導体層102の位置ずれをできるだけ防止することができ、通信装置100をより頑丈に構成することができる。それでいて、過大な力がかかった場合には、第1導体層101は電極201に対して横ズレすることが可能で、電極201および電極202を、それぞれ、第1導体層101および第2導体層102に導体結合した場合よりも、壊れにくい。
With this configuration, when the sheet-
また、上記実施形態においては、電極201が第1導体層101と容量結合し、電極202が第2導体層102と容量結合しているが、通信素子105の片面の異なる場所に電極201、電極202を配置し、これらが第1導体層101(もしくは、第2導体層102)と容量結合するように構成してもよい。
In the above embodiment, the
第1導体層101と第2導体層102との間を電磁波が伝播することによって通信を行うサイズに通信装置100が構成されている場合には、電極201と電極202の場所が異なれば、電磁波の伝播によって両者の間に電位差が生じうる。したがって、電極201と電極202が共通する導体層と容量結合する場合であっても、通信ならびに整流充電は可能である。
In the case where the
以上説明したように、本発明によれば、通信素子の電源を容易に充電できるシート状の通信装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sheet-like communication device that can easily charge the power supply of the communication element.
100 通信装置
101 第1導体層
102 第2導体層
103 孔
104 突起
105 通信素子
106 絶縁層
201 電極
202 電極
301 絶縁体
501 正端子
502 負端子
504 ダイオード
505 コンデンサ
506 送信回路
507 受信回路
508 制御回路
601 pMOSトランジスタ
602 ダイオード
603 nMOSトランジスタ
701 抵抗
702 抵抗
703 コンパレータ
801 抵抗層
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1のシート導体部と略平行に配置される第2のシート導体部と、
前記第1のシート導体部と容量結合する第1の電極および前記第2のシート導体部と容量結合する第2の電極を有する通信素子部と、
当該通信素子部による通信が行われているか否かに関わらず、当該通信素子部を充電しようとする間、所定の充電用周波数の電圧を、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間に、継続して印加する電力供給部と、
を備え、
前記通信素子部は、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間の電圧の変化に基づいて変化する前記第1の電極と前記第2の電極との間の電圧の変化を整流充電して電源として動作し、
前記通信素子部は、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部とに結合した他の通信機器へ信号を送信しようとする間、当該送信しようとする信号に基づいて、前記第1の電極と前記第2の電極との間に所定の通信用周波数の電圧を印加することにより、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との電圧を変化させ、および/または、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間に電磁波を伝播させて、当該他の通信機器と通信する
ことを特徴とする通信装置。 A first sheet conductor portion,
A second sheet conductor portion which is substantially parallel to the said first sheet conductor portion,
A communication device portion having a second electrode coupled capacitively first electrode and the second sheet conductor portion capacitively coupled to said first sheet conductor portion,
Regardless of whether communication is performed by the communication element unit, the voltage of a predetermined charging frequency is applied to the first sheet conductor unit and the second sheet while charging the communication element unit. A power supply unit that is continuously applied between the conductor unit ,
With
Wherein the communication device unit, the voltage between the first electrode and the second electrode changes based on the change of the voltage between said first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion Rectify and charge the change and act as a power source,
The communication element unit is configured to transmit the signal to another communication device coupled to the first sheet conductor unit and the second sheet conductor unit based on the signal to be transmitted. Applying a voltage of a predetermined communication frequency between the first electrode and the second electrode to change the voltage between the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion, and / or or, wherein the first sheet conductor portion by propagating electromagnetic waves between the second sheet conductor portion, a communication apparatus characterized by communicating with the other communication device.
前記第1のシート導体部と略平行に配置される第2のシート導体部と、
前記第1のシート導体部と容量結合する第1の電極および前記第2のシート導体部と導体結合する第2の電極を有する通信素子部と、
当該通信素子部による通信が行われているか否かに関わらず、当該通信素子部を充電しようとする間、所定の充電用周波数の電圧を、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間に、継続して印加する電力供給部と、
を備え、
前記通信素子部は、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間の電圧の変化に基づいて変化する前記第1の電極と前記第2の電極との間の電圧の変化を整流充電して電源として動作し、
前記通信素子部は、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部とに結合した他の通信機器へ信号を送信しようとする間、当該送信しようとする信号に基づいて、前記第1の電極と前記第2の電極との間に所定の通信用周波数の電圧を印加することにより、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との電圧を変化させ、および/または、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間に電磁波を伝播させて、当該他の通信機器と通信する
ことを特徴とする通信装置。 A first sheet conductor portion,
A second sheet conductor portion which is substantially parallel to the said first sheet conductor portion,
A communication device portion having a second electrode for the conductor coupling the first electrode and the second sheet conductor portion capacitively coupled to said first sheet conductor portion,
Regardless of whether communication is performed by the communication element unit, the voltage of a predetermined charging frequency is applied to the first sheet conductor unit and the second sheet while charging the communication element unit. A power supply unit that is continuously applied between the conductor unit ,
With
Wherein the communication device unit, the voltage between the first electrode and the second electrode changes based on the change of the voltage between said first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion Rectify and charge the change and act as a power source,
The communication element unit is configured to transmit the signal to another communication device coupled to the first sheet conductor unit and the second sheet conductor unit based on the signal to be transmitted. Applying a voltage of a predetermined communication frequency between the first electrode and the second electrode to change the voltage between the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion, and / or or, wherein the first sheet conductor portion by propagating electromagnetic waves between the second sheet conductor portion, a communication apparatus characterized by communicating with the other communication device.
前記通信素子部は、前記第1のシート導体部と前記第2のシート導体部との間に配置される
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1 or 2,
The communication element unit is disposed between the first sheet conductor unit and the second sheet conductor unit.
前記第1のシート導体部と前記通信機器との間には、第1のシート状の絶縁体が配置され、
前記第2のシート導体部と前記通信機器との間には、第2のシート状の絶縁体が配置され、
前記第1のシート状の絶縁体と、前記第2のシート状の絶縁体と、前記通信機器と、の間には、これらの間を充填するシート状抵抗が配置される
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 3,
Between the first sheet conductor portion and the communication device, a first sheet-like insulator is disposed,
Between the second sheet conductor portion and the communication device, a second sheet-like insulator is disposed,
Between the first sheet-like insulator, the second sheet-like insulator, and the communication device, a sheet-like resistor filling between these is arranged. Communication device.
前記第1のシート導体部と、前記第2のシート導体部と、のうち、一方が他方に対向する面には、シート状抵抗が接続され、当該シート状抵抗は、当該他方から絶縁される
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 3,
A sheet-like resistor is connected to a surface of the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion, one of which faces the other, and the sheet-like resistor is insulated from the other. A communication device.
前記第1のシート導体部と、前記第2のシート導体部と、の間には、これらから絶縁されるシート状抵抗が配置される
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 3,
A sheet-like resistor insulated from the first sheet conductor and the second sheet conductor is disposed between the first sheet conductor and the second sheet conductor.
前記第1のシート導体部の前記第2のシート導体部に対向する面のうち、前記通信素子部が用いる周波数帯の電磁波が所定の割合よりも高く反射する領域には、シート状抵抗が接続される
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 3,
A sheet-like resistor is connected to a region of the surface of the first sheet conductor portion facing the second sheet conductor portion where electromagnetic waves in the frequency band used by the communication element portion are reflected higher than a predetermined ratio. A communication device characterized by being provided.
前記第1のシート導体部の前記第2のシート導体部に対向する面のうち、前記通信素子部が単位面積あたりに配置される数が所定の閾値より高い領域には、シート状抵抗が接続される
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 3,
Of the surface of the first sheet conductor portion facing the second sheet conductor portion, a sheet resistance is connected to a region where the number of the communication element portions arranged per unit area is higher than a predetermined threshold value. A communication device characterized by being provided.
前記シート状抵抗にかえて、誘電損失の大きなシート状体を配置する
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 3 to 8,
In place of the sheet-like resistor, a sheet-like body having a large dielectric loss is disposed.
前記第1のシート導体部と、前記第2のシート導体部と、の間に誘電損失の大きな物質を充填する
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 3,
A communication device, wherein a material having a large dielectric loss is filled between the first sheet conductor portion and the second sheet conductor portion.
当該通信用周波数と、当該充電用周波数と、は異なり、
当該通信素子部は、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電圧の変化から、当該通信用周波数の成分を分離して、当該分離された成分に基づいて、当該他の通信機器から受信された信号を得る
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to any one of claims 1 to 10,
The communication frequency is different from the charging frequency.
The communication element unit separates a component of the communication frequency from a change in voltage between the first electrode and the second electrode, and performs the other communication based on the separated component. A communication apparatus for obtaining a signal received from a device.
当該通信用周波数は、当該充電用周波数よりも、高い
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 11,
The communication device, wherein the communication frequency is higher than the charging frequency .
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