JP7508314B2

JP7508314B2 - Communications system

Info

Publication number: JP7508314B2
Application number: JP2020145920A
Authority: JP
Inventors: 洋幸小林; 浩一横山; 大輔菊地; 弘昭力久
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2024-07-01
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: JP2022040948A

Description

本発明は、通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system.

離れた位置にある装置と通信を行う発明として、例えば特許文献１～３に開示された発明がある。特許文献１に開示されている発明は、ケーブルを識別するデータを記憶して非接触でデータを読み書きできる情報記憶素子をケーブルに沿って連続して複数配設し、リーダから無線で情報記憶素子へ給電し、給電された情報記憶素子のデータを読み出している。特許文献２に開示されている発明は、誘電体層を挟んで位置する帯状のストリップ導体と帯状のグランド導体で構成されたリーダアンテナにリーダを接続し、リーダアンテナ上にある物品に設けられた無線タグへリーダアンテナを介して電磁界結合による無線通信を行って無線タグから情報を読み出しており、リーダアンテナの長手方向のどの位置においても無線タグと通信が可能となっている。特許文献３に開示されている発明は、狭間領域を挟んで位置するメッシュ状の第１導体部と第１導体部に平行な平板状の第２導体部とで構成された信号伝達装置に対し、一対の電極に接続された通信機器を近接させて信号伝達装置から通信機器へ給電し、給電された通信機器が信号伝達装置を介して通信を行っている。 Examples of inventions for communicating with a device in a remote location include the inventions disclosed in Patent Documents 1 to 3. In the invention disclosed in Patent Document 1, a plurality of information storage elements that store data identifying the cable and can read and write data without contact are arranged continuously along the cable, power is supplied to the information storage elements wirelessly from a reader, and data from the powered information storage elements is read. In the invention disclosed in Patent Document 2, a reader is connected to a reader antenna composed of a band-shaped strip conductor and a band-shaped ground conductor positioned on either side of a dielectric layer, and information is read from a wireless tag provided on an item on the reader antenna by wireless communication via electromagnetic coupling via the reader antenna, making it possible to communicate with the wireless tag at any position in the longitudinal direction of the reader antenna. In the invention disclosed in Patent Document 3, a communication device connected to a pair of electrodes is brought close to a signal transmission device composed of a mesh-shaped first conductor portion and a flat-plate-shaped second conductor portion parallel to the first conductor portion positioned on either side of a narrow area, power is supplied from the signal transmission device to the communication device, and the powered communication device communicates via the signal transmission device.

特開２００４－１４６０６８号公報JP 2004-146068 A 特開２０１５－９５０６４号公報JP 2015-95064 A 特開２００７－８２１７８号公報JP 2007-82178 A

特許文献１に開示された発明では、ケーブルに沿って情報記憶素子を複数配設しなければならず、複数の情報記憶素子へのデータの書き込みや複数の情報記憶素子の配設に多大な手間がかかる。特許文献２に開示された発明では、リーダアンテナとして、誘電体層を挟んでストリップ導体とグランド導体とを設置する必要があり、アンテナの設置に手間がかかる。特許文献３に開示された発明では、信号伝達装置の設置において、狭間領域を挟んで第１導体部と第２導体部を設置する必要があり、設置に手間がかかる。 In the invention disclosed in Patent Document 1, multiple information storage elements must be arranged along the cable, and writing data to the multiple information storage elements and arranging the multiple information storage elements requires a great deal of work. In the invention disclosed in Patent Document 2, a strip conductor and a ground conductor must be arranged with a dielectric layer in between as a reader antenna, and antenna installation is time-consuming. In the invention disclosed in Patent Document 3, the first conductor portion and the second conductor portion must be arranged with a gap area in between when installing the signal transmission device, and installation is time-consuming.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーブル近傍に設置されて情報を送信するモジュールから離れた位置でもモジュールから送信される情報を取得可能にすることを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to make it possible to obtain information transmitted from a module installed near a cable even at a location far from the module that transmits the information.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、第１アンテナと、前記第１アンテナに接続され、前記第１アンテナで高周波の第１電磁波を受信する通信装置と、第２アンテナと、前記第２アンテナに接続され、送信する情報で変調された高周波の第１電磁波を前記第２アンテナで送信するモジュールと、ケーブルにおいて当該ケーブルの長手方向に設けられ、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナと電磁結合する導体と、を備え、前記第２アンテナは、前記第１電磁波を前記導体に伝搬させ、前記第１アンテナは、前記導体で伝搬される前記第１電磁波を受信し、前記第１アンテナと前記第２アンテナの少なくとも一方は、前記導体と非接触であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the communication system according to the present invention comprises a first antenna, a communication device connected to the first antenna and receiving a first high-frequency electromagnetic wave at the first antenna, a second antenna, a module connected to the second antenna and transmitting a first high-frequency electromagnetic wave modulated with information to be transmitted at the second antenna, and a conductor provided in a cable in the longitudinal direction of the cable and electromagnetically coupled to the first antenna and the second antenna, wherein the second antenna propagates the first electromagnetic wave to the conductor, the first antenna receives the first electromagnetic wave propagated by the conductor, and at least one of the first antenna and the second antenna is not in contact with the conductor.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第１電磁波は、前記第２アンテナと前記導体との電磁結合により励振されて伝搬されることを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the first electromagnetic wave is excited and propagated by electromagnetic coupling between the second antenna and the conductor.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記通信装置は、高周波の第２電磁波を前記第１アンテナで送信し、前記第２アンテナは、前記導体で伝搬された前記第２電磁波を受信し、前記モジュールは、前記第２アンテナが受信した前記第２電磁波を整流した電力で駆動することを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the communication device transmits a high-frequency second electromagnetic wave from the first antenna, the second antenna receives the second electromagnetic wave propagated by the conductor, and the module is driven by power obtained by rectifying the second electromagnetic wave received by the second antenna.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第２電磁波は、前記第１アンテナと前記導体との電磁結合により前記ケーブルの表面近傍で励振されて伝搬されることを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the second electromagnetic wave is excited and propagated near the surface of the cable due to electromagnetic coupling between the first antenna and the conductor.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記導体は１層であることを特徴とする。 The communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the conductor is a single layer.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第１アンテナは、線状の第１導体と、前記第１導体と平行で線状の第２導体と、前記第１導体及び前記第２導体に連なる折り返し部を有し、前記第１導体から前記折り返し部に向かって流れる電流の方向は、前記折り返し部から前記第２導体へ流れる電流の方向と逆方向であることを特徴とする。 The communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the first antenna has a linear first conductor, a linear second conductor parallel to the first conductor, and a folded portion connected to the first conductor and the second conductor, and the direction of the current flowing from the first conductor to the folded portion is opposite to the direction of the current flowing from the folded portion to the second conductor.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第１アンテナは、前記導体で伝搬される電磁波の進行方向に交差する面に沿った領域を有することを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the first antenna has an area along a plane that intersects with the direction of propagation of the electromagnetic waves propagated by the conductor.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第１アンテナは、前記ケーブルから離れていることを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the first antenna is separated from the cable.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第１アンテナから前記導体までの距離は前記第２電磁波の波長の１／４以下であることを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the distance from the first antenna to the conductor is equal to or less than 1/4 of the wavelength of the second electromagnetic wave.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記第１アンテナは、少なくとも一部が平行な環状の形状であることを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the first antenna has a ring shape with at least a portion parallel to the first antenna.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記導体から前記第１電磁波及び前記第２電磁波の波長の１／１０以下の距離に配置され、前記第１電磁波及び前記第２電磁波が前記第１アンテナ及び前記第２アンテナを含む範囲にわたって共振するように前記導体の共振周波数を調整する調整器を備えることを特徴とする。 The communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that it includes an adjuster that is disposed at a distance from the conductor that is equal to or less than 1/10 of the wavelength of the first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave, and adjusts the resonant frequency of the conductor so that the first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave resonate over a range that includes the first antenna and the second antenna.

本発明の一態様に係る通信システムは、前記調整器が前記第１アンテナと前記第２アンテナの少なくとも一方と一体化していることを特徴とする。 A communication system according to one aspect of the present invention is characterized in that the adjuster is integrated with at least one of the first antenna and the second antenna.

本発明によれば、ケーブル近傍に設置されて情報を送信するモジュールから離れた位置でもモジュールから送信される情報を取得することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain information transmitted from a module installed near a cable even at a location far from the module that transmits the information.

図１は、第１実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a communication system according to the first embodiment. 図２は、実施形態に係るケーブルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the cable according to the embodiment. 図３は、実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a communication device according to the embodiment. 図４は、実施形態に係る通信モジュールの構成を示すブロック図ある。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a communication module according to the embodiment. 図５は、第２実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a communication system according to the second embodiment. 図６は、第３実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a communication system according to the third embodiment. 図７は、変形例に係るアンテナの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an antenna according to a modified example. 図８は、変形例に係るアンテナの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an antenna according to a modified example. 図９は、変形例に係るアンテナの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the configuration of an antenna according to a modified example.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Below, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below. In addition, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately given the same reference numerals. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationships of the elements may differ from the actual ones. There may also be parts in which the dimensional relationships and ratios differ between the drawings.

［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る通信システム１Ａの構成を示す図である。通信システム１Ａは、例えば管路内に設置されたケーブル６０に係る情報を取得するシステムである。通信システム１Ａは、通信装置１０、アンテナ２０Ａ、通信モジュール３０、アンテナ４０及びバラン５０を含む。 [First embodiment]
1 is a diagram showing a configuration of a communication system 1A according to an embodiment of the present invention. The communication system 1A is a system that acquires information related to a cable 60 installed in, for example, a pipeline. The communication system 1A includes a communication device 10, an antenna 20A, a communication module 30, an antenna 40, and a balun 50.

ケーブル６０は、例えば複数の光ファイバ心線を束ねたケーブルである。図２にケーブル６０の断面を示す。スペーサ６２は、可撓性を有する樹脂で形成されている。スペーサ６２の外周には、複数の溝が周方向に所定の間隔を空けてスペーサ６２の長手方向に対して例えば螺旋状に設けられている。この溝には、複数の４心テープ心線６３が収容される。４心テープ心線６３は、４本のファイバ素線を平行に並べ、樹脂で被覆した心線である。また、スペーサ６２の中心には、スペーサ６２の長手方向にテンションメンバ６１が埋設されている。テンションメンバ６１は、ケーブル６０の敷設時にかかる張力から４心テープ心線６３を守る部材である。テンションメンバ６１は、鋼線やＦＲＰ等からなり、ケーブル６０に掛かる外力から内部の４心テープ心線６３を保護する。 The cable 60 is, for example, a cable in which a plurality of optical fiber core wires are bundled. FIG. 2 shows a cross section of the cable 60. The spacer 62 is made of a flexible resin. A plurality of grooves are provided on the outer periphery of the spacer 62 at a predetermined interval in the circumferential direction, for example in a spiral shape in the longitudinal direction of the spacer 62. A plurality of four-core ribbon core wires 63 are accommodated in these grooves. The four-core ribbon core wire 63 is a core wire in which four fiber strands are arranged in parallel and covered with resin. In addition, a tension member 61 is embedded in the center of the spacer 62 in the longitudinal direction of the spacer 62. The tension member 61 is a member that protects the four-core ribbon core wire 63 from tension applied when the cable 60 is laid. The tension member 61 is made of steel wire, FRP, or the like, and protects the four-core ribbon core wire 63 inside from external forces applied to the cable 60.

スペーサ６２の外周には、押さえ巻きテープ６４が縦添えや螺旋巻などで巻き付けられており、押さえ巻きテープ６４の外周には内装シース６５が設けられている。内装シース６５は、樹脂製であり、例えば押出成形で形成される。また、内装シース６５の外周には、ステンレスで形成されたステンレステープ６６が縦添え巻きで巻き付けられている。ステンレステープ６６は、一層であるが、二層以上であってもよい。ステンレステープ６６は、ケーブル６０の引張強度を確保し、ケーブル６０に難燃性、遮水性、遮蔽性等を付与する部材である。ステンレステープ６６の外周には、外被６７が設けられている。外被６７は樹脂製であり、例えば、カーボンブラック等を添加したポリエチレンやポリオレフィンなどの樹脂が適用可能である。 A pressure winding tape 64 is wound around the outer periphery of the spacer 62 by vertical or spiral winding, and an inner sheath 65 is provided around the outer periphery of the pressure winding tape 64. The inner sheath 65 is made of resin and is formed, for example, by extrusion molding. A stainless steel tape 66 made of stainless steel is also wound around the outer periphery of the inner sheath 65 by vertical winding. The stainless steel tape 66 is a single layer, but may be two or more layers. The stainless steel tape 66 is a member that ensures the tensile strength of the cable 60 and provides the cable 60 with flame retardancy, water impermeability, shielding properties, etc. An outer jacket 67 is provided around the outer periphery of the stainless steel tape 66. The outer jacket 67 is made of resin, and resins such as polyethylene or polyolefin to which carbon black or the like is added can be used.

通信装置１０は、ケーブル６０の外部の状態を示す情報の取得と、通信モジュール３０へ電磁結合方式で電力供給を行う装置である。通信装置１０は、バラン５０を介してアンテナ２０Ａに接続されている。通信装置１０が供給する交流電力は、バラン５０、アンテナ２０Ａ、ケーブル６０及びアンテナ４０を介して通信モジュール３０へ供給される。また、通信装置１０は、通信モジュール３０からアンテナ４０、ケーブル６０、アンテナ２０Ａ及びバラン５０を介して送信される情報を取得する。 The communication device 10 is a device that acquires information indicating the external state of the cable 60 and supplies power to the communication module 30 by electromagnetic coupling. The communication device 10 is connected to the antenna 20A via a balun 50. The AC power supplied by the communication device 10 is supplied to the communication module 30 via the balun 50, the antenna 20A, the cable 60, and the antenna 40. The communication device 10 also acquires information transmitted from the communication module 30 via the antenna 40, the cable 60, the antenna 20A, and the balun 50.

図３は、通信装置１０の構成を示すブロック図である。通信装置１０は、制御部１０１、電池１０２、結合部１０３及びタッチパネル１０４を備える。電池１０２は、通信装置１０の電源であり、例えば二次電池である。なお、電池１０２は、二次電池に限定されるものではなく、一次電池であってもよい。タッチパネル１０４は、通信装置１０を操作するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や通信モジュール３０から取得した情報等を表示する機能と、表示画面の押下に応じて各種操作のための信号を出力する機能とを兼ね備える入出力インターフェースである。詳細には、タッチパネル１０４は、制御部１０１の制御に基づいて、通信装置１０を操作するための各種ＧＵＩと、通信モジュール３０から取得した情報を表示する。また、タッチパネル１０４は、ＧＵＩや画像等を表示する表示画面に対して操作者が押下した位置及び押下した長さに応じた信号を、制御部１０１に対して出力する。制御部１０１は、タッチパネル１０４から出力された信号に応じて各種処理を行う。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the communication device 10. The communication device 10 includes a control unit 101, a battery 102, a coupling unit 103, and a touch panel 104. The battery 102 is a power source for the communication device 10, and is, for example, a secondary battery. Note that the battery 102 is not limited to a secondary battery, and may be a primary battery. The touch panel 104 is an input/output interface that has a function of displaying a GUI (Graphical User Interface) for operating the communication device 10 and information acquired from the communication module 30, and a function of outputting signals for various operations in response to pressing on the display screen. In detail, the touch panel 104 displays various GUIs for operating the communication device 10 and information acquired from the communication module 30 under the control of the control unit 101. The touch panel 104 also outputs a signal to the control unit 101 according to the position and length of pressing on the display screen that displays the GUI, images, etc., by the operator. The control unit 101 performs various processes in response to the signal output from the touch panel 104.

結合部１０３は、電磁結合方式による電力伝送のための回路や電磁結合方式による通信モジュール３０との通信のための復調回路を備えており、制御部１０１に接続されている。結合部１０３は、バラン５０を介してアンテナ２０Ａに接続される。結合部１０３は、例えば、電力供給のために高周波信号を出力し、電磁結合方式による給電で通信モジュール３０へ電力供給を行う。結合部１０３が出力する高周波信号は、高周波の第２電磁波の一例である。また、結合部１０３は、出力した高周波信号を変調して通信モジュール３０から送信される情報を復調回路で復調する。なお、結合部１０３が出力する高周波信号の周波数は、本実施形態では例えば１３．５６ＭＨｚであるが、１３．５６ＭＨｚ以外の周波数であってもよい。 The coupling unit 103 includes a circuit for power transmission by electromagnetic coupling and a demodulation circuit for communication with the communication module 30 by electromagnetic coupling, and is connected to the control unit 101. The coupling unit 103 is connected to the antenna 20A via the balun 50. The coupling unit 103 outputs a high-frequency signal for power supply, for example, and supplies power to the communication module 30 by power supply by electromagnetic coupling. The high-frequency signal output by the coupling unit 103 is an example of a high-frequency second electromagnetic wave. The coupling unit 103 also modulates the output high-frequency signal and demodulates the information transmitted from the communication module 30 by the demodulation circuit. Note that the frequency of the high-frequency signal output by the coupling unit 103 is, for example, 13.56 MHz in this embodiment, but may be a frequency other than 13.56 MHz.

制御部１０１は、演算部と記憶部とを備えている。制御部１０１は、電池１０２から供給される電力で駆動される。演算部は、通信装置１０の機能の実現のための各種演算処理を行うものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、又はＣＰＵとＦＰＧＡとの両方で構成される。記憶部は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。このＲＯＭは、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどを格納している。また、このＲＡＭは、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果を格納するスペースとして使用される。プログラムを実行中の制御部１０１は、タッチパネル１０４で行われるオペレータの操作に応じて結合部１０３を制御し、通信モジュール３０へ電力供給を行う。また、制御部１０１は、通信モジュール３０が送信した情報を取得し、取得した情報をタッチパネル１０４で表示する。 The control unit 101 includes a calculation unit and a storage unit. The control unit 101 is driven by power supplied from the battery 102. The calculation unit performs various calculation processes to realize the functions of the communication device 10, and is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), an FPGA (field-programmable gate array), or both a CPU and an FPGA. The storage unit includes, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). This ROM stores various programs and data used by the calculation unit to perform calculation processes. In addition, this RAM is used as a working space when the calculation unit performs calculation processes and a space for storing the results of the calculation processes of the calculation unit. During program execution, the control unit 101 controls the coupling unit 103 in response to the operator's operation performed on the touch panel 104, and supplies power to the communication module 30. In addition, the control unit 101 acquires information transmitted by the communication module 30 and displays the acquired information on the touch panel 104.

図１に戻り、アンテナ２０Ａは、板状導体２１Ａ、線状導体２２Ａ、線状導体２３Ａ、コンデンサＣ１及びコイルＬ１で環状に構成されている。アンテナ２０Ａは、第１アンテナの一例である。板状の導体である板状導体２１Ａは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置され、線状の導体である線状導体２２Ａと線状導体２３Ａは、ケーブル６０の長手方向に直交する方向、即ち、ケーブル６０の径方向に沿って平行に配置されている。この平行に配置された線状導体２２Ａ、２３Ａで囲まれる領域は、ステンレステープ６６で伝搬される高周波信号の進行方向に交差する面に沿った領域の一例である。線状導体２２Ａと線状導体２３Ａの間隔は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／４以下であることが好ましい。コイルＬ１の一端は、板状導体２１Ａに接続されている線状導体２２Ａに接続され、コイルＬ１の他端は、バラン５０を介して通信装置１０に接続されている。コンデンサＣ１の一端は、板状導体２１Ａに接続され、コンデンサＣ１の他端は、線状導体２３Ａに接続されている。線状導体２３Ａは、バラン５０を介して通信装置１０に接続されている。なお、結合部１０３が出力する高周波信号にステンレステープ６６が共振するように、線状導体２２Ａ、２３Ａの長さ、線状導体２２Ａと線状導体２３Ａの間隔、コイルＬ１のインダクタンス、コンデンサＣ１の静電容量が設定される。なお、アンテナ２０Ａにおいては、板状導体２１Ａを線状の導体に替えた構成としてもよい。 Returning to FIG. 1, the antenna 20A is configured in a ring shape with the plate conductor 21A, the linear conductor 22A, the linear conductor 23A, the capacitor C1, and the coil L1. The antenna 20A is an example of a first antenna. The plate conductor 21A, which is a plate conductor, is arranged so that its longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60, and the linear conductors 22A and 23A, which are linear conductors, are arranged in parallel in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cable 60, i.e., along the radial direction of the cable 60. The area surrounded by the linear conductors 22A and 23A arranged in parallel is an example of an area along a plane that intersects with the traveling direction of the high-frequency signal propagated by the stainless steel tape 66. It is preferable that the distance between the linear conductors 22A and 23A is 1/4 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the coupling portion 103. One end of the coil L1 is connected to the linear conductor 22A which is connected to the plate conductor 21A, and the other end of the coil L1 is connected to the communication device 10 via the balun 50. One end of the capacitor C1 is connected to the plate conductor 21A, and the other end of the capacitor C1 is connected to the linear conductor 23A. The linear conductor 23A is connected to the communication device 10 via the balun 50. The length of the linear conductors 22A and 23A, the distance between the linear conductors 22A and 23A, the inductance of the coil L1, and the capacitance of the capacitor C1 are set so that the stainless steel tape 66 resonates with the high-frequency signal output by the coupling portion 103. In the antenna 20A, the plate conductor 21A may be replaced with a linear conductor.

結合部１０３からバラン５０を介してアンテナ２０Ａに高周波信号が供給されると、アンテナ２０Ａにおいては、図１に示す矢印の方向で電流が流れる。具体的には、アンテナ２０Ａにおいては、まず、コイルＬ１から線状導体２２Ａに電流が流れる。線状導体２２Ａを流れる電流は、板状導体２１Ａで折り返し、コンデンサＣ１から線状導体２３Ａへ流れる。板状導体２１Ａにおいて、線状導体２２Ａが接続されている部分と線状導体２３Ａが接続されている部分の間は、線状導体２３Ａに流れる電流の方向を線状導体２２Ａに流れる電流の方向と逆方向にする折り返し部の一例である。 When a high-frequency signal is supplied to antenna 20A from coupling portion 103 via balun 50, current flows in antenna 20A in the direction of the arrow shown in FIG. 1. Specifically, in antenna 20A, current first flows from coil L1 to linear conductor 22A. The current flowing through linear conductor 22A is folded back at plate conductor 21A and flows from capacitor C1 to linear conductor 23A. In plate conductor 21A, the portion between the portion to which linear conductor 22A is connected and the portion to which linear conductor 23A is connected is an example of a folded back portion that reverses the direction of current flowing through linear conductor 23A from the direction of current flowing through linear conductor 22A.

高周波信号が供給された板状導体２１Ａは、ケーブル６０のステンレステープ６６に電磁結合し、高周波信号は、板状導体２１Ａに電磁結合したステンレステープ６６に沿って伝搬する。即ち、ステンレステープ６６は、高周波信号を伝搬する導体として機能する。ここで、板状導体２１Ａからステンレステープ６６までの距離は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／４以下であるのが好ましく、高周波信号の波長の１／１０以下であるのがより好ましい。 The plate conductor 21A to which the high frequency signal is supplied is electromagnetically coupled to the stainless steel tape 66 of the cable 60, and the high frequency signal propagates along the stainless steel tape 66 electromagnetically coupled to the plate conductor 21A. In other words, the stainless steel tape 66 functions as a conductor that propagates the high frequency signal. Here, the distance from the plate conductor 21A to the stainless steel tape 66 is preferably 1/4 or less of the wavelength of the high frequency signal output by the coupling portion 103, and more preferably 1/10 or less of the wavelength of the high frequency signal.

アンテナ２０Ａにおいては、ケーブル６０に近接する導体を線状の導体に比べて面積が大きい板状導体２１Ａとしているため、ステンレステープ６６に近接する導体が線状の導体である場合と比較すると、ステンレステープ６６との電磁結合が強くなる。また、アンテナ２０Ａにおいては、板状導体２１Ａを跨いで線状導体２２Ａを流れる電流の方向と線状導体２３Ａを流れる電流の方向とが逆方向となるため、アンテナ２０Ａから空間への電磁波の放射を抑えることができる。 In antenna 20A, the conductor adjacent to cable 60 is plate-shaped conductor 21A, which has a larger area than a linear conductor, so the electromagnetic coupling with stainless steel tape 66 is stronger than when the conductor adjacent to stainless steel tape 66 is a linear conductor. Also, in antenna 20A, the direction of the current flowing through linear conductor 22A across plate-shaped conductor 21A is opposite to the direction of the current flowing through linear conductor 23A, so radiation of electromagnetic waves from antenna 20A into space can be suppressed.

図１に戻り、アンテナ４０は、板状の導体である板状導体４１、コンデンサＣ２及びコイルＬ２で構成されている。アンテナ４０は、第２アンテナの一例である。コイルＬ２の一端は、板状導体４１に接続され、コイルＬ２の他端は、通信モジュール３０に接続されている。コンデンサＣ２の一端は、板状導体４１に接続され、コンデンサＣ２の他端は、通信モジュール３０に接続されている。板状導体４１は、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置される。板状導体４１からケーブル６０までの距離は、通信装置１０がアンテナ２０Ａで出力する高周波信号の波長の１／１０以下であるのが好ましい。 Returning to FIG. 1, the antenna 40 is composed of a plate-shaped conductor 41, a capacitor C2, and a coil L2. The antenna 40 is an example of a second antenna. One end of the coil L2 is connected to the plate-shaped conductor 41, and the other end of the coil L2 is connected to the communication module 30. One end of the capacitor C2 is connected to the plate-shaped conductor 41, and the other end of the capacitor C2 is connected to the communication module 30. The plate-shaped conductor 41 is arranged so that its longitudinal direction is aligned with the longitudinal direction of the cable 60. It is preferable that the distance from the plate-shaped conductor 41 to the cable 60 is 1/10 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the communication device 10 at the antenna 20A.

通信モジュール３０は、ケーブル６０の外部の状態を検知するモジュールである。通信モジュール３０は、例えば管路内に設置されているケーブル６０の外周面に配置され、アンテナ４０に接続されている。通信モジュール３０は、アンテナ４０を介して供給される電力で駆動し、ケーブル６０の外部の状態を示す情報を、アンテナ４０を介して送信する。 The communication module 30 is a module that detects the external condition of the cable 60. The communication module 30 is disposed on the outer surface of the cable 60, which is installed, for example, in a conduit, and is connected to the antenna 40. The communication module 30 is driven by power supplied via the antenna 40, and transmits information indicating the external condition of the cable 60 via the antenna 40.

図４は、通信モジュール３０の構成を示すブロック図である。通信モジュール３０は、モジュール制御部３０１、整流部３０２、蓄電部３０３、安定化電源３０４、センサ３０５及び変調部３０６を有する。 Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the communication module 30. The communication module 30 has a module control unit 301, a rectification unit 302, a power storage unit 303, a stabilized power supply 304, a sensor 305, and a modulation unit 306.

整流部３０２は、ステンレステープ６６からアンテナ４０を介して供給される交流電力を整流して直流電力に変換して出力する。蓄電部３０３は、例えば、二次電池、スーパキャパシタ、電解コンデンサ等によって構成され、整流部３０２から出力される脈流電流を平滑化して出力する。安定化電源３０４は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ等によって構成され、蓄電部３０３から出力される直流電力を所定の電圧に降圧または昇圧して出力する。センサ３０５は、例えば、温度を検知する温度センサである。センサ３０５は、温度を検知し、検知した温度に応じた信号をモジュール制御部３０１出力する。変調部３０６は、電磁結合方式による通信のための変調回路を備えており、モジュール制御部３０１接続されている。 The rectifier 302 rectifies the AC power supplied from the stainless steel tape 66 via the antenna 40, converts it into DC power, and outputs it. The power storage unit 303 is, for example, composed of a secondary battery, a supercapacitor, an electrolytic capacitor, etc., and smoothes the pulsating current output from the rectifier 302 and outputs it. The stabilized power supply 304 is, for example, composed of a DC-DC converter, etc., and outputs the DC power output from the power storage unit 303 by stepping it down or stepping it up to a predetermined voltage. The sensor 305 is, for example, a temperature sensor that detects temperature. The sensor 305 detects the temperature and outputs a signal according to the detected temperature to the module control unit 301. The modulator 306 has a modulation circuit for communication by electromagnetic coupling, and is connected to the module control unit 301.

モジュール制御部３０１は、演算部と記憶部とを備えている。モジュール制御部３０１は、安定化電源３０４から供給される電力で駆動する。演算部は、通信モジュール３０の機能の実現のための各種演算処理を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＦＰＧＡ、又はＣＰＵとＦＰＧＡとの両方で構成される。記憶部は、例えばＲＯＭとＲＡＭを備えている。このＲＯＭは、演算部が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータ、通信モジュール３０を一意に識別する識別子などを格納している。また、このＲＡＭは、演算部が演算処理を行う際の作業スペースや演算部の演算処理の結果を格納するスペースとして使用される。プログラムを実行中のモジュール制御部３０１は、予め記憶部に記憶されている前述の識別子を、変調部３０６を制御して送信する。また、モジュール制御部３０１は、センサ３０５から供給される信号が表す温度を示す情報を、変調部３０６を制御して送信する。 The module control unit 301 includes a calculation unit and a storage unit. The module control unit 301 is driven by power supplied from the stabilized power supply 304. The calculation unit performs various calculation processes to realize the functions of the communication module 30, and is composed of, for example, a CPU, an FPGA, or both a CPU and an FPGA. The storage unit includes, for example, a ROM and a RAM. This ROM stores various programs and data used by the calculation unit to perform calculation processes, an identifier that uniquely identifies the communication module 30, and the like. In addition, this RAM is used as a working space when the calculation unit performs calculation processes, and a space for storing the results of the calculation processes of the calculation unit. During program execution, the module control unit 301 controls the modulation unit 306 to transmit the above-mentioned identifier previously stored in the storage unit. In addition, the module control unit 301 controls the modulation unit 306 to transmit information indicating the temperature represented by the signal supplied from the sensor 305.

次に通信システム１Ａの動作について説明する。オペレータは、管路内に設置されたケーブル６０の外部の温度を測定するため、例えばマンホール内においてアンテナ２０Ａをケーブル６０に近づける。通信装置１０は、オペレータがタッチパネル１０４に対して行った操作に応じて、結合部１０３から高周波信号を出力する。結合部１０３から出力された高周波信号は、バラン５０からアンテナ２０Ａを介してステンレステープ６６に伝搬し、ステンレステープ６６に沿って伝搬する。ステンレステープ６６を伝搬した高周波信号は、アンテナ４０で受信される。 Next, the operation of communication system 1A will be described. In order to measure the temperature outside cable 60 installed in a pipeline, an operator brings antenna 20A close to cable 60, for example, inside a manhole. Communication device 10 outputs a high-frequency signal from coupling unit 103 in response to an operation performed by the operator on touch panel 104. The high-frequency signal output from coupling unit 103 propagates from balun 50 via antenna 20A to stainless steel tape 66, and then propagates along stainless steel tape 66. The high-frequency signal that has propagated through stainless steel tape 66 is received by antenna 40.

アンテナ４０で受信された高周波信号は、整流部３０２、蓄電部３０３及び安定化電源３０４により所定電圧の直流電力に変換され、この直流電力により、モジュール制御部３０１が駆動する。駆動したモジュール制御部３０１は、センサ３０５から供給される信号を取得する。モジュール制御部３０１は、センサ３０５から供給される信号を取得すると、記憶部が記憶している識別子と、センサ３０５から取得した信号が表す温度を送信する。具体的には、モジュール制御部３０１は、取得した信号が表す温度と、記憶部が記憶している識別子をデジタル化された情報に変換し、アンテナ４０に伝搬される高周波信号をデジタル化された情報に基づいて変調することにより温度と識別子を送信する。 The high frequency signal received by the antenna 40 is converted to DC power of a predetermined voltage by the rectifier 302, the power storage unit 303, and the stabilized power supply 304, and this DC power drives the module control unit 301. The driven module control unit 301 acquires a signal supplied from the sensor 305. When the module control unit 301 acquires the signal supplied from the sensor 305, it transmits an identifier stored in the memory unit and a temperature indicated by the signal acquired from the sensor 305. Specifically, the module control unit 301 converts the temperature indicated by the acquired signal and the identifier stored in the memory unit into digitized information, and transmits the temperature and identifier by modulating the high frequency signal transmitted to the antenna 40 based on the digitized information.

通信モジュール３０から送信される変調された高周波信号は、ステンレステープ６６を伝搬し、アンテナ２０Ａで受信される。通信モジュール３０から送信される変調された高周波信号は、第１電磁波の一例である。アンテナ２０Ａで受信された高周波信号は、バラン５０を介して結合部１０３で受信される。結合部１０３は、バラン５０を介して供給される高周波信号を復調し、通信モジュール３０が送信した情報を取得する。制御部１０１は、結合部１０３で復調された情報を取得し、取得した情報に含まれる識別子と温度をタッチパネル１０４で表示する。 The modulated high-frequency signal transmitted from the communication module 30 propagates through the stainless steel tape 66 and is received by the antenna 20A. The modulated high-frequency signal transmitted from the communication module 30 is an example of a first electromagnetic wave. The high-frequency signal received by the antenna 20A is received by the coupling unit 103 via the balun 50. The coupling unit 103 demodulates the high-frequency signal supplied via the balun 50 and acquires the information transmitted by the communication module 30. The control unit 101 acquires the information demodulated by the coupling unit 103 and displays the identifier and temperature included in the acquired information on the touch panel 104.

例えば、ステンレステープ６６を介さず、空間を介して通信装置１０と通信モジュール３０とを電磁結合方式により結合して電力伝送と情報通信を行う場合、アンテナから出力される電波は、アンテナからの距離の二乗に反比例して減衰するため、遠距離での電力供給及び情報通信を小さな電力で行うことが困難となる。 For example, if the communication device 10 and the communication module 30 are electromagnetically coupled through space rather than through the stainless steel tape 66 to transmit power and communicate information, the radio waves output from the antenna attenuate inversely proportional to the square of the distance from the antenna, making it difficult to supply power and communicate information over long distances with a small amount of power.

一方、本実施形態によれば、アンテナ２０Ａにおいては、板状導体２１Ａを跨いで線状導体２２Ａを流れる電流の方向と線状導体２３Ａを流れる電流の方向とが逆方向となるため、アンテナ２０Ａから空間への高周波信号の放射を抑え、ステンレステープ６６へ高周波信号を伝搬させることができる。また、通信装置１０から出力される高周波信号がステンレステープ６６と共振することにより、ステンレステープ６６を介して高周波信号が遠距離に伝搬するため、通信装置１０から遠い位置にある通信モジュール３０と通信を行うことが可能となり、ケーブル６０においてオペレータが近づくことができない位置にある部分について、センサ３０５での測定結果を得ることができる。 On the other hand, according to this embodiment, in antenna 20A, the direction of the current flowing through linear conductor 22A across plate conductor 21A is opposite to the direction of the current flowing through linear conductor 23A, so that radiation of the high-frequency signal from antenna 20A into space is suppressed and the high-frequency signal can be propagated to stainless steel tape 66. In addition, the high-frequency signal output from communication device 10 resonates with stainless steel tape 66, so that the high-frequency signal propagates a long distance via stainless steel tape 66, making it possible to communicate with communication module 30 located far from communication device 10, and the sensor 305 can obtain measurement results for a portion of cable 60 that is inaccessible to the operator.

なお、図１においては、一つの通信モジュール３０と一つのアンテナ４０の組を図示しているが、通信システム１Ａに含まれる通信モジュール３０とアンテナ４０の組の数は、一組に限定されるものではなく、複数組の通信モジュール３０とアンテナ４０を、間隔を開けてケーブル６０に沿って配置してもよい。 Note that while FIG. 1 illustrates one set of communication module 30 and one antenna 40, the number of sets of communication modules 30 and antennas 40 included in communication system 1A is not limited to one set, and multiple sets of communication modules 30 and antennas 40 may be arranged at intervals along cable 60.

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る通信システム１Ｂの構成を示す図である。通信システム１Ｂは、アンテナ２０Ａに替えてアンテナ２０Ｂを備える点で第１実施形態の通信システム１Ａと相違する。他の構成については、通信システム１Ａと同じであるため、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、第１実施形態との相違点について説明する。 [Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Fig. 5 is a diagram showing the configuration of a communication system 1B according to the second embodiment. The communication system 1B differs from the communication system 1A of the first embodiment in that it includes an antenna 20B instead of the antenna 20A. Since the other configurations are the same as those of the communication system 1A, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the first embodiment and the description is omitted. In the following description, the differences from the first embodiment will be described.

アンテナ２０Ｂは、線状導体２２Ｂ、線状導体２３Ｂ、コンデンサＣ３及びコイルＬ３で環状に構成されている。アンテナ２０Ｂは、第１アンテナの一例である。線状の導体である線状導体２２Ｂと、線状の導体である線状導体２３Ｂは、互いに少なくとも一部が平行となるように配置されている。線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂにおいて平行な部分の長さは、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／２以下であるのが好ましい。また、線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂにおいて平行な部分の間隔は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／４以下であることが好ましい。コイルＬ３の一端は、線状導体２２Ｂに接続され、コイルＬ３の他端は、バラン５０を介して通信装置１０に接続されている。コンデンサＣ３の一端は、線状導体２２Ｂに接続され、コンデンサＣ３の他端は、線状導体２３Ｂの一端に接続されている。線状導体２３Ｂの他端は、バラン５０を介して通信装置１０に接続されている。 The antenna 20B is configured in a ring shape with the linear conductor 22B, the linear conductor 23B, the capacitor C3, and the coil L3. The antenna 20B is an example of a first antenna. The linear conductor 22B, which is a linear conductor, and the linear conductor 23B, which is a linear conductor, are arranged so that at least a part of them are parallel to each other. The length of the parallel part of the linear conductor 22B and the linear conductor 23B is preferably 1/2 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the coupling unit 103. In addition, the distance between the parallel parts of the linear conductor 22B and the linear conductor 23B is preferably 1/4 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the coupling unit 103. One end of the coil L3 is connected to the linear conductor 22B, and the other end of the coil L3 is connected to the communication device 10 via the balun 50. One end of the capacitor C3 is connected to the linear conductor 22B, and the other end of the capacitor C3 is connected to one end of the linear conductor 23B. The other end of the linear conductor 23B is connected to the communication device 10 via a balun 50.

通信装置１０からバラン５０を介してアンテナ２０Ｂに高周波信号が供給されると、アンテナ２０Ｂにおいては、図５に示す矢印の方向で電流が流れる。具体的には、アンテナ２０Ｂにおいては、まず、コイルＬ３から線状導体２２Ｂに電流が流れる。線状導体２２Ｂを流れる電流は、コンデンサＣ３を介して折り返し、コンデンサＣ３から線状導体２３Ｂへ流れる。図５において破線で囲まれた折り返し部２４Ｂは、線状導体２３Ｂに流れる電流の方向を線状導体２２Ｂに流れる電流の方向と逆方向にする折り返し部の一例である。 When a high-frequency signal is supplied from the communication device 10 to the antenna 20B via the balun 50, a current flows in the antenna 20B in the direction of the arrow shown in FIG. 5. Specifically, in the antenna 20B, a current first flows from the coil L3 to the linear conductor 22B. The current flowing through the linear conductor 22B is folded back via the capacitor C3, and flows from the capacitor C3 to the linear conductor 23B. The folded portion 24B surrounded by the dashed line in FIG. 5 is an example of a folded portion that reverses the direction of the current flowing through the linear conductor 23B to the direction of the current flowing through the linear conductor 22B.

アンテナ２０Ｂは、ケーブル６０のステンレステープ６６に電磁結合し、結合部１０３から出力された高周波信号は、アンテナ２０Ｂに電磁結合したステンレステープ６６に沿って伝搬する。ここで、アンテナ２０Ｂからステンレステープ６６までの距離は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長以下であればよいが、線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂの平行部分の長さより短く、且つ結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／４以下であるのが好ましく、高周波信号の波長の１／１０以下であるのがより好ましい。 The antenna 20B is electromagnetically coupled to the stainless steel tape 66 of the cable 60, and the high frequency signal output from the coupling part 103 propagates along the stainless steel tape 66 electromagnetically coupled to the antenna 20B. Here, the distance from the antenna 20B to the stainless steel tape 66 may be equal to or less than the wavelength of the high frequency signal output from the coupling part 103, but it is preferably shorter than the length of the parallel part of the linear conductors 22B and 23B, and is equal to or less than 1/4 of the wavelength of the high frequency signal output from the coupling part 103, and more preferably equal to or less than 1/10 of the wavelength of the high frequency signal.

また、結合部１０３が出力する高周波信号にステンレステープ６６が共振するように、線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂの長さ、線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂの間隔、コイルＬ３のインダクタンス、コンデンサＣ３の静電容量を設定するのが好ましい。なお、図５においては、線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂにおいて互いに平行な部分について、ケーブル６０の長手方向に沿うように配置した例を示しているが、線状導体２２Ｂと線状導体２３Ｂにおいて互いに平行な部分は、ケーブル６０の長手方向に垂直な方向に沿うように配置してもよい。 In addition, it is preferable to set the length of the linear conductors 22B and 23B, the spacing between the linear conductors 22B and 23B, the inductance of the coil L3, and the capacitance of the capacitor C3 so that the stainless steel tape 66 resonates with the high-frequency signal output from the coupling portion 103. Note that, although FIG. 5 shows an example in which the parallel portions of the linear conductors 22B and 23B are arranged along the longitudinal direction of the cable 60, the parallel portions of the linear conductors 22B and 23B may also be arranged along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cable 60.

通信システム１Ｂにおいては、通信装置１０は、オペレータがタッチパネル１０４に対して行った操作に応じて、結合部１０３から高周波信号を出力する。結合部１０３から出力された高周波信号は、バラン５０からアンテナ２０Ｂを介してステンレステープ６６に伝搬し、ステンレステープ６６に沿って伝搬する。ステンレステープ６６を伝搬した高周波信号は、アンテナ４０で受信される。 In communication system 1B, communication device 10 outputs a high-frequency signal from coupling unit 103 in response to an operation performed by an operator on touch panel 104. The high-frequency signal output from coupling unit 103 propagates from balun 50 through antenna 20B to stainless steel tape 66, and then propagates along stainless steel tape 66. The high-frequency signal propagated through stainless steel tape 66 is received by antenna 40.

アンテナ４０で受信された高周波信号は、第１実施形態と同様に直流電力に変換され、この直流電力により、モジュール制御部３０１が駆動する。駆動したモジュール制御部３０１は、第１実施形態と同様に、センサ３０５から取得した信号が表す温度と、記憶部が記憶している識別子をデジタル化された情報に変換し、アンテナ４０に伝搬される高周波信号をデジタル化された情報に基づいて変調することにより温度と識別子を送信する。 The high frequency signal received by the antenna 40 is converted to DC power as in the first embodiment, and this DC power drives the module control unit 301. As in the first embodiment, the driven module control unit 301 converts the temperature indicated by the signal acquired from the sensor 305 and the identifier stored in the memory unit into digital information, and transmits the temperature and identifier by modulating the high frequency signal transmitted to the antenna 40 based on the digitized information.

通信モジュール３０から送信される変調された高周波信号は、ステンレステープ６６を伝搬し、アンテナ２０Ｂで受信される。アンテナ２０Ｂで受信された高周波信号は、バラン５０を介して結合部１０３で受信される。結合部１０３は、バラン５０を介して供給される高周波信号を復調し、通信モジュール３０が送信した情報を取得する。制御部１０１は、結合部１０３で復調された情報を取得し、取得した情報に含まれる識別子と温度をタッチパネル１０４で表示する。 The modulated high-frequency signal transmitted from the communication module 30 propagates through the stainless steel tape 66 and is received by the antenna 20B. The high-frequency signal received by the antenna 20B is received by the coupling unit 103 via the balun 50. The coupling unit 103 demodulates the high-frequency signal supplied via the balun 50 and acquires the information transmitted by the communication module 30. The control unit 101 acquires the information demodulated by the coupling unit 103 and displays the identifier and temperature contained in the acquired information on the touch panel 104.

本実施形態によれば、通信装置１０からアンテナ２０Ｂを介して出力される高周波信号がステンレステープ６６と共振することにより、ステンレステープ６６を介して高周波信号が遠距離に伝搬するため、通信装置１０から遠い位置にある通信モジュール３０と通信を行うことが可能となり、ケーブル６０においてオペレータが近づくことができない位置にある部分について、センサ３０５での測定結果を得ることができる。 According to this embodiment, the high-frequency signal output from the communication device 10 via the antenna 20B resonates with the stainless steel tape 66, and the high-frequency signal propagates over a long distance via the stainless steel tape 66, making it possible to communicate with a communication module 30 located far from the communication device 10, and to obtain measurement results from the sensor 305 for a portion of the cable 60 that is in a position that the operator cannot approach.

なお、ケーブル６０は、光ファイバ心線を束ねたケーブルではなく、例えば導体を束ねて電力を伝送するケーブルであってもよい。ケーブル６０が電力を伝送するケーブルである場合、通信装置１０からアンテナ２０Ｂを介して出力される高周波信号は、ケーブル６０において電力を伝送する導体と共振し、ケーブル６０の導体を介して高周波信号が遠距離に伝搬する。また、ケーブル６０が電力を伝送するケーブルであり、伝送する電力が高電圧である場合、アンテナ２０Ｂをケーブル６０が配設されている設備の壁面に設置してもよい。 Note that cable 60 may not be a cable made of bundled optical fiber cores, but may be, for example, a cable that bundles conductors to transmit power. If cable 60 is a cable that transmits power, the high-frequency signal output from communication device 10 via antenna 20B resonates with the conductor that transmits power in cable 60, and the high-frequency signal propagates over a long distance via the conductor of cable 60. Also, if cable 60 is a cable that transmits power and the transmitted power is high voltage, antenna 20B may be installed on the wall of the facility in which cable 60 is installed.

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態に係る通信システム１Ｃの構成を示す図である。通信システム１Ｃは、アンテナ７０Ａを備える点で第２実施形態の通信システム１Ｂと相違する。他の構成については、通信システム１Ｂと同じであるため、第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略し、以下の説明においては、第２実施形態との相違点について説明する。 [Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Fig. 6 is a diagram showing the configuration of a communication system 1C according to the third embodiment. The communication system 1C differs from the communication system 1B of the second embodiment in that it includes an antenna 70A. Since the other configurations are the same as those of the communication system 1B, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the second embodiment and the description is omitted. In the following description, the differences from the second embodiment will be described.

アンテナ７０Ａは、ステンレステープ６６の共振周波数を調整するためのアンテナである。アンテナ７０Ａは、板状導体７１Ａ、線状導体７２Ａ、抵抗Ｒ１及びコイルＬ４を有する。アンテナ７０Ａは、調整器の一例である。板状の導体である板状導体７１Ａは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置され、線状の導体である線状導体７２Ａは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置されている。抵抗Ｒ１の一端は、板状導体７１Ａに接続され、抵抗Ｒ１の他端は、コイルＬ４に接続されている。コイルＬ４の一端は、抵抗Ｒ１に接続され、コイルＬ４の他端は、線状導体７２Ａに接続されている。板状導体７１Ａとステンレステープ６６との間隔は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／１０以下であることが好ましい。アンテナ７０Ａにおいては、結合部１０３が出力する高周波信号にステンレステープ６６が共振するように、線状導体７２Ａの長さ、コイルＬ４のインダクタンス、抵抗Ｒ１の抵抗値を設定する。 The antenna 70A is an antenna for adjusting the resonance frequency of the stainless steel tape 66. The antenna 70A has a plate conductor 71A, a linear conductor 72A, a resistor R1, and a coil L4. The antenna 70A is an example of an adjuster. The plate conductor 71A, which is a plate conductor, is arranged so that its longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60, and the linear conductor 72A, which is a linear conductor, is arranged so that its longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60. One end of the resistor R1 is connected to the plate conductor 71A, and the other end of the resistor R1 is connected to the coil L4. One end of the coil L4 is connected to the resistor R1, and the other end of the coil L4 is connected to the linear conductor 72A. It is preferable that the distance between the plate conductor 71A and the stainless steel tape 66 is 1/10 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the coupling portion 103. In antenna 70A, the length of linear conductor 72A, the inductance of coil L4, and the resistance of resistor R1 are set so that stainless steel tape 66 resonates with the high-frequency signal output by coupling portion 103.

アンテナ７０Ａは、結合部１０３から出力されてステンレステープ６６を伝搬する高周波信号について、反射した高周波信号の位相を調整する。位相が調整された高周波信号は、ステンレステープ６６を共振させるため、結合部１０３から出力された高周波信号が遠距離に伝搬し、通信装置１０から遠い位置にある通信モジュール３０と通信を行うことが可能となる。 The antenna 70A adjusts the phase of the reflected high frequency signal output from the coupling section 103 and propagating through the stainless steel tape 66. The phase-adjusted high frequency signal resonates the stainless steel tape 66, so that the high frequency signal output from the coupling section 103 propagates over a long distance, making it possible to communicate with a communication module 30 located far from the communication device 10.

なお、通信システム１Ｃは、アンテナ７０Ａに替えて、図７に示すアンテナ７０Ｂ又は図８に示すアンテナ７０Ｃを備える構成であってもよい。 In addition, the communication system 1C may be configured to include antenna 70B shown in FIG. 7 or antenna 70C shown in FIG. 8 instead of antenna 70A.

図７に示すアンテナ７０Ｂは、板状導体７１Ｂ、線状導体７２Ｂ、線状導体７３Ｂ、抵抗Ｒ２及びコイルＬ５を有する。アンテナ７０Ｂは、調整器の一例である。板状の導体である板状導体７１Ｂは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置され、線状の導体である線状導体７２Ｂ、７３Ｂは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置されている。抵抗Ｒ２の一端は、板状導体７１Ｂに接続され、抵抗Ｒ２の他端は、線状導体７３Ｂに接続されている。コイルＬ５の一端は、板状導体７１Ｂに接続され、コイルＬ５の他端は、線状導体７２Ｂに接続されている。線状導体７２Ｂ、７３Ｂは、例えば、線状の導体をコイル状に巻いたものや、プリント基板に形成されたミアンダ配線の導電パターンである。板状導体７１Ｂとステンレステープ６６との間隔は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／１０以下であることが好ましい。アンテナ７０Ｂにおいては、結合部１０３が出力する高周波信号にステンレステープ６６が共振するように、線状導体７２Ｂ、７３Ｂの長さ、コイルＬ５のインダクタンス、抵抗Ｒ２の抵抗値を設定する。 The antenna 70B shown in FIG. 7 has a plate conductor 71B, a linear conductor 72B, a linear conductor 73B, a resistor R2, and a coil L5. The antenna 70B is an example of an adjuster. The plate conductor 71B, which is a plate conductor, is arranged so that its longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60, and the linear conductors 72B and 73B, which are linear conductors, are arranged so that their longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60. One end of the resistor R2 is connected to the plate conductor 71B, and the other end of the resistor R2 is connected to the linear conductor 73B. One end of the coil L5 is connected to the plate conductor 71B, and the other end of the coil L5 is connected to the linear conductor 72B. The linear conductors 72B and 73B are, for example, linear conductors wound into a coil shape or conductive patterns of meander wiring formed on a printed circuit board. The distance between the plate conductor 71B and the stainless steel tape 66 is preferably 1/10 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the coupling part 103. In the antenna 70B, the length of the linear conductors 72B and 73B, the inductance of the coil L5, and the resistance value of the resistor R2 are set so that the stainless steel tape 66 resonates with the high-frequency signal output by the coupling part 103.

図８に示すアンテナ７０Ｃは、板状導体７１Ｃ、線状導体７２Ｃ、線状導体７３Ｃ、抵抗Ｒ３及び遅延回路７４Ｃを有する。アンテナ７０Ｃは、調整器の一例である。板状の導体である板状導体７１Ｃは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置され、線状の導体である線状導体７２Ｃ、７３Ｃは、長手方向がケーブル６０の長手方向に沿うように配置されている。抵抗Ｒ３の一端は、板状導体７１Ｃに接続され、抵抗Ｒ１の他端は、線状導体７３Ｃに接続されている。遅延回路７４は、板状導体７１Ｂと線状導体７２Ｃに接続されている。遅延回路７４は、例えば、線状の導体をコイル状に巻いたものや、プリント基板に形成されたミアンダ配線の導電パターン、又はコイル、コンデンサ、抵抗の組み合わせで形成された回路である。板状導体７１Ｃとステンレステープ６６との間隔は、結合部１０３が出力する高周波信号の波長の１／１０以下であることが好ましい。アンテナ７０Ｃにおいては、結合部１０３が出力する高周波信号にステンレステープ６６が共振するように、遅延回路７４の遅延時間を調整する。 The antenna 70C shown in FIG. 8 has a plate-shaped conductor 71C, a linear conductor 72C, a linear conductor 73C, a resistor R3, and a delay circuit 74C. The antenna 70C is an example of an adjuster. The plate-shaped conductor 71C is arranged so that its longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60, and the linear conductors 72C and 73C are arranged so that their longitudinal direction is along the longitudinal direction of the cable 60. One end of the resistor R3 is connected to the plate-shaped conductor 71C, and the other end of the resistor R1 is connected to the linear conductor 73C. The delay circuit 74 is connected to the plate-shaped conductor 71B and the linear conductor 72C. The delay circuit 74 is, for example, a linear conductor wound into a coil, a conductive pattern of meander wiring formed on a printed circuit board, or a circuit formed by a combination of a coil, a capacitor, and a resistor. The distance between the plate conductor 71C and the stainless steel tape 66 is preferably 1/10 or less of the wavelength of the high-frequency signal output by the coupling part 103. In the antenna 70C, the delay time of the delay circuit 74 is adjusted so that the stainless steel tape 66 resonates with the high-frequency signal output by the coupling part 103.

なお、アンテナ７０Ａ～７０Ｃは、ケーブル６０のいずれの位置に配置してもよく、例えば、ケーブル６０の端部に配置してもよい。 The antennas 70A to 70C may be located anywhere on the cable 60, for example, at the end of the cable 60.

また、図９に示すように、抵抗Ｒ３に替えて通信モジュール３０を板状導体７１Ｃと線状導体７３Ｃに接続する構成としてもよい。図９に示す構成においては、板状導体７１Ｃ、線状導体７２Ｃ、線状導体７３Ｃ及び遅延回路７４Ｃは、アンテナ７０Ｄを構成する。図９に示す構成によれば、アンテナ７０Ｄは、通信モジュール３０に対して高周波信号の受信と、通信モジュール３０から情報の送信を行うアンテナとして機能するとともに、結合部１０３が出力する高周波信号とステンレステープ６６を共振させる調整器として機能する。 Also, as shown in FIG. 9, instead of resistor R3, the communication module 30 may be connected to the plate conductor 71C and the linear conductor 73C. In the configuration shown in FIG. 9, the plate conductor 71C, the linear conductor 72C, the linear conductor 73C, and the delay circuit 74C constitute the antenna 70D. According to the configuration shown in FIG. 9, the antenna 70D functions as an antenna that receives high-frequency signals from the communication module 30 and transmits information from the communication module 30, and also functions as a regulator that resonates the high-frequency signal output by the coupling portion 103 with the stainless steel tape 66.

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態及び各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 [Modification]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and can be implemented in various other forms. For example, the above-mentioned embodiment may be modified as follows to implement the present invention. The above-mentioned embodiment and the following modifications may be combined with each other. The present invention also includes a configuration in which the components of the above-mentioned embodiments and modifications are appropriately combined. Further effects and modifications can be easily derived by a person skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiment and modifications, and various modifications are possible.

上述した実施形態においては、センサ３０５は温度センサであるが、温度センサ以外のセンサであってもよく、例えば、水を検知するセンサ、湿度を検知するセンサ、気圧を検知するセンサなどであってもよい。また、通信モジュール３０は、センサ３０５を備えていない構成とし、電力が供給されると記憶している識別子のみを送信する構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the sensor 305 is a temperature sensor, but it may be a sensor other than a temperature sensor, such as a sensor that detects water, a sensor that detects humidity, or a sensor that detects air pressure. In addition, the communication module 30 may be configured not to include the sensor 305, and may be configured to transmit only the stored identifier when power is supplied.

上述した実施形態においては、ケーブル６０は、管路内に設置されるケーブルであるが、ケーブル６０は架空線であってもよい。 In the above-described embodiment, the cable 60 is a cable installed in a pipeline, but the cable 60 may also be an overhead line.

上述した実施形態においては、結合部１０３に変調回路を設け、結合部１０３が出力する高周波信号を情報やコマンドに応じて変調回路で変調し、通信装置１０から通信モジュール３０へ情報やコマンドを送信する構成としてもよい。また、このように通信装置１０から情報やコマンドを送信する構成においては、通信モジュール３０は、送信された情報やコマンドに応じた応答を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, a modulation circuit may be provided in the coupling unit 103, and the high-frequency signal output by the coupling unit 103 may be modulated by the modulation circuit in response to information or commands, and the information or commands may be transmitted from the communication device 10 to the communication module 30. In addition, in such a configuration in which information or commands are transmitted from the communication device 10, the communication module 30 may respond in response to the transmitted information or commands.

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ通信システム
１０通信装置
２０Ａ、２０Ｂアンテナ
２１Ａ板状導体
２２Ａ、２３Ａ、２２Ｂ、２３Ｂ線状導体
２４Ｂ折り返し部
３０通信モジュール
４０アンテナ
４１板状導体
５０バラン
６０ケーブル
６１テンションメンバ
６２スペーサ
６３４心テープ心線
６４押さえ巻きテープ
６５内装シース
６６ステンレステープ
６７外被
７０Ａ～７０Ｄアンテナ
７１Ａ～７１Ｃ板状導体
７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７３Ｂ、７３Ｃ線状導体
７４Ｃ遅延回路
１０１制御部
１０２電池
１０３結合部
１０４タッチパネル
３０１モジュール制御部
３０２整流部
３０３蓄電部
３０４安定化電源
３０５センサ
３０６変調部
Ｃ１～Ｃ３コンデンサ
Ｌ１～Ｌ５コイル
Ｒ１～Ｒ３抵抗 Reference Signs List 1A, 1B, 1C Communication system 10 Communication device 20A, 20B Antenna 21A Plate conductor 22A, 23A, 22B, 23B Linear conductor 24B Folded-back section 30 Communication module 40 Antenna 41 Plate conductor 50 Balun 60 Cable 61 Tension member 62 Spacer 63 Four-core ribbon core wire 64 Pressure winding tape 65 Inner sheath 66 Stainless steel tape 67 Outer jacket 70A to 70D Antenna 71A to 71C Plate conductor 72A, 72B, 72C, 73B, 73C Linear conductor 74C Delay circuit 101 Control section 102 Battery 103 Coupling section 104 Touch panel 301 Module control section 302 Rectification section 303 Power storage section 304 Stabilized power supply 305 Sensor 306 Modulation section C1 to C3 Capacitors L1 to L5 Coils R1 to R3 Resistors

Claims

A first antenna;
a communication device connected to the first antenna and receiving a first high frequency electromagnetic wave at the first antenna;
A second antenna;
a module connected to the second antenna and configured to transmit, via the second antenna, a first electromagnetic wave of high frequency modulated with information to be transmitted;
a conductor provided in a cable in a longitudinal direction of the cable and electromagnetically coupled to the first antenna and the second antenna;
Equipped with
The second antenna propagates the first electromagnetic wave to the conductor;
the first antenna receives the first electromagnetic wave propagated by the conductor;
At least one of the first antenna and the second antenna is not in contact with the conductor;
the communication device transmits a high-frequency second electromagnetic wave from the first antenna;
the second antenna receives the second electromagnetic wave propagated by the conductor;
The module is driven by power obtained by rectifying the second electromagnetic wave received by the second antenna.
Communications system.

The communication system according to claim 1, wherein the first electromagnetic wave is excited and propagated by electromagnetic coupling between the second antenna and the conductor.

The communication system according to claim 2 , wherein the second electromagnetic wave is excited and propagated in the vicinity of a surface of the cable by electromagnetic coupling between the first antenna and the conductor.

The communication system according to claim 1 , wherein the conductor is a single layer.

the first antenna has a linear first conductor, a linear second conductor parallel to the first conductor, and a folded portion connected to the first conductor and the second conductor;
The communication system according to claim 1 , wherein a direction of a current flowing from the first conductor to the folded portion is opposite to a direction of a current flowing from the folded portion to the second conductor.

The communication system according to claim 5 , wherein the first antenna has an area along a plane intersecting a direction of propagation of electromagnetic waves propagated by the conductor.

The communication system according to claim 1 , wherein the first antenna is remote from the cable.

The communication system according to claim 1 , wherein the distance from the first antenna to the conductor is equal to or less than ¼ of the wavelength of the second electromagnetic wave.

The communication system of claim 8 , wherein the first antenna is in the shape of at least a portion of a parallel ring.

2. The communication system according to claim 1, further comprising: an adjuster arranged at a distance from the conductor that is equal to or less than 1/10 of the wavelength of the first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave, and that adjusts the resonant frequency of the conductor so that the first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave resonate over a range that includes the first antenna and the second antenna.

The communication system of claim 10 , wherein the adjuster is integral with the second antenna .