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JPH09307487A - Magnetic field communication circuit and communication system using it - Google Patents

Magnetic field communication circuit and communication system using it

Info

Publication number
JPH09307487A
JPH09307487A JP8115089A JP11508996A JPH09307487A JP H09307487 A JPH09307487 A JP H09307487A JP 8115089 A JP8115089 A JP 8115089A JP 11508996 A JP11508996 A JP 11508996A JP H09307487 A JPH09307487 A JP H09307487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
magnetic field
communication circuit
data
field communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8115089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Miyoshi
達夫 三好
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
S I I R D CENTER KK
Original Assignee
S I I R D CENTER KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by S I I R D CENTER KK filed Critical S I I R D CENTER KK
Priority to JP8115089A priority Critical patent/JPH09307487A/en
Publication of JPH09307487A publication Critical patent/JPH09307487A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the expansion of a circuit scale by eliminating the necessity of transmission at a data speed in the neighborhood of a self resonance frequency caused by connection similar to a transformer so as to avoid narrowing a communicable position range in spite of miniaturizing an electromagnetic induction coil, and unecessitating special data processing. SOLUTION: When this system is provided with an antenna 1 receiving radio waves, a magnetic impedance element 3 is inserted to the antenna 1 and while radiating a high frequency to the antenna 1 from outside, the fluctuation of a magnetic field based on transmission data is given to the element 3 at the same time. Then the fluctuation of the outputting amplitude of the antenna 1 is demodulated by a wave detection circuit 7 to reproduce transmitted data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁場の強弱によっ
て通信を行う磁場通信回路およびそれを用いた通信シス
テムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field communication circuit for performing communication depending on the strength of a magnetic field and a communication system using the magnetic field communication circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁場の変動を利用した通信回路はあらゆ
る場所へ多く利用されている。例えば、スキー場でのリ
フトシステム、あるいはレストランにおけるウェイトレ
スの持つハンディターミナル、ID−TAGなどの電子
機器がそうである。磁場通信の多くは電磁誘導方式であ
り、これは2つのコイルを向き合わせ、ちょうどトラン
ス結合のような状態をつくり、データを伝送するという
ものである。磁場の変動を利用した通信回路は光や無線
などを利用したシステムと比較すると以下のような特徴
を持つ。 ・汚れに関係なくデータ通信ができる。 ・ある一定の範囲内においてのみ通信が可能であり、秘
匿性に優れる。 ・比較的高速の通信を行うことが可能である。 このような特徴を生かせる部分において、様々な場面で
これは利用されている。
2. Description of the Related Art Communication circuits utilizing the fluctuation of magnetic field are widely used everywhere. For example, a lift system in a ski resort, a handy terminal of a waitress in a restaurant, or an electronic device such as an ID-TAG. Most of the magnetic field communication is an electromagnetic induction method, which is to transmit data by making two coils face each other and creating a state just like a transformer coupling. The communication circuit that uses the fluctuation of the magnetic field has the following features when compared to the system that uses light or wireless.・ Data communication is possible regardless of dirt. -Communication is possible only within a certain range, and confidentiality is excellent. -It is possible to perform relatively high-speed communication. This is used in various situations in the part where such characteristics can be utilized.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この電磁誘導
方式の磁場通信回路においては、以下に示すような課題
を生じていた。 ・電磁誘導コイルを小型にすると通信可能な位置範囲が
狭くなる。 ・前記課題を解決しようとするとコイルが大きくなり小
型化の妨げになる。 ・トランスと同様の結合であるため自己共振周波数付近
でのデータ速度において伝送する必要がある。 ・そのため、マンチェスタなどの特別なデータ処理が必
要であり、回路規模が大きくなる。 このように小型化へ拍車がかかる現代、とくにこれらは
大きな課題であった。
However, in the electromagnetic induction type magnetic field communication circuit, the following problems have occurred.・ If the electromagnetic induction coil is downsized, the communicable position range will be narrowed. -To solve the above problems, the coil becomes large and hinders miniaturization. -Because of the same coupling as a transformer, it is necessary to transmit at a data rate near the self-resonant frequency.・ Therefore, special data processing such as Manchester is required, and the circuit scale becomes large. In the present age when miniaturization is spurred in this way, especially these were big problems.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の磁場通信回路は、電波を受信するアンテ
ナまたはピックアップコイルを具備し、前記アンテナま
たはピックアップコイルにマグネットインピーダンス素
子(以下MI素子)を挿入し、前記アンテナまたはピッ
クアップコイルに外部から高周波を放射させながら、同
時に前記マグネットインピーダンス素子に送信データま
たは送信信号にもとずいた磁界変動を与え、前記アンテ
ナまたはピックアップコイルの出力振幅変動を復調素子
を介し、受信データ、または受信信号を再生する構成と
した。
In order to solve the above-mentioned problems, a magnetic field communication circuit of the present invention comprises an antenna or a pickup coil for receiving radio waves, and the antenna or the pickup coil has a magnet impedance element (hereinafter referred to as MI). Element) to radiate a high frequency from the outside to the antenna or the pickup coil, and at the same time, to give a magnetic field variation based on the transmission data or the transmission signal to the magnet impedance element, thereby varying the output amplitude of the antenna or the pickup coil. Is configured to reproduce received data or a received signal via a demodulation element.

【0005】また、本発明の上記磁場通信回路を用いた
通信システムとして本発明は、高周波電波を発生する電
波発生手段と、送信すべきデータまたは信号に基づいて
変動する磁場を発生する送信信号発生手段とを具備する
送信装置と、前記高周波電波を受信するアンテナまたは
ピックアップコイルと、前記アンテナまたはピックアッ
プコイルに接続され、前記送信信号発生手段からの磁場
によりそのインピーダンスを変化させるマグネットイン
ピーダンス素子とからなるアンテナ手段と、前記アンテ
ナ手段の出力信号を復調する検波手段とを具備した受信
装置とから構成した。
Further, the present invention as a communication system using the above magnetic field communication circuit of the present invention is a radio wave generating means for generating a high frequency radio wave, and a transmission signal generation for generating a magnetic field which fluctuates based on data or a signal to be transmitted. Means, an antenna or a pickup coil for receiving the high frequency radio wave, and a magnet impedance element connected to the antenna or the pickup coil and changing its impedance by a magnetic field from the transmission signal generating means. The receiving device comprises antenna means and detection means for demodulating the output signal of the antenna means.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】上記の構成をした本発明の磁場通
信回路および通信システムは、一定電波をアンテナまた
はピックアップコイルに与えながら磁場をデータとして
MI素子に与えると、アンテナのインピーダンスが磁場
に応じて変化するために、この変化を取り出すことによ
り、すなわちMI素子が接続されたアンテナまたはピッ
クアップコイルから出力される信号を検波し、その検波
出力信号を判別することにより、与えられたデータを検
出することができるというものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the magnetic field communication circuit and communication system of the present invention having the above configuration, when a magnetic field is applied as data to an MI element while a constant radio wave is applied to an antenna or a pickup coil, the impedance of the antenna depends on the magnetic field. The given data is detected by extracting this change, that is, by detecting the signal output from the antenna or pickup coil to which the MI element is connected, and determining the detected output signal. You can do it.

【0007】[0007]

【実施例】以下に図面にもとづいて本発明の磁場通信回
路の実施形態について説明する。図1は発明の具体例を
示す図である。1はアンテナエレメント、2は同調コン
デンサ、3はMI素子、4および5はタップ、6は整合
用コンデンサ、7は検波回路、8はADコンバータであ
る。
Embodiments of the magnetic field communication circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the invention. 1 is an antenna element, 2 is a tuning capacitor, 3 is an MI element, 4 and 5 are taps, 6 is a matching capacitor, 7 is a detection circuit, and 8 is an AD converter.

【0008】アンテナエレメント1、同調コンデンサ
2、MI素子3、および整合用コンデンサ6によってル
ープアンテナが構成されている。なお、ループアンテナ
は共振Qが高いアンテナとして知られている。まずMI
素子3の単体インピーダンスを測定した。MI素子3は
磁場の強度に応じてインピーダンスが変化する素子であ
り、測定したMI素子3の特性を図2のスミスチャート
に示す。この測定においては、磁場がない状態の時と磁
場を近づけた状態の時のインピーダンス変化が大きい周
波数である131MHzでのインピーダンスがプロット
されている。外部磁場がかかるとスミスチャート上のA
点、磁場がかからないとB点を示す。この測定に用いた
周波数においては、磁場があるとR成分は小さくなる
が、L成分はあまり変化がないという結果が得られた。
The antenna element 1, tuning capacitor 2, MI element 3, and matching capacitor 6 constitute a loop antenna. The loop antenna is known as an antenna having a high resonance Q. First MI
The simple impedance of the element 3 was measured. The MI element 3 is an element whose impedance changes according to the strength of the magnetic field, and the measured characteristics of the MI element 3 are shown in the Smith chart of FIG. In this measurement, the impedance at 131 MHz, which is the frequency at which the impedance change is large when there is no magnetic field and when the magnetic field is close, is plotted. A on the Smith chart when an external magnetic field is applied
Point B indicates the point when no magnetic field is applied. At the frequency used for this measurement, it was found that the R component was small when the magnetic field was present, but the L component was not so changed.

【0009】この特性をもつMI素子3を利用し、図1
に示すループアンテナを構成したときのアンテナの特性
を図3および図4のスミスチャートに示す。実施例にお
いてマーカー周波数は131MHzであり、周波数幅は
200MHzである。図4は磁場がかけられたときの特
性であり、図3は磁場がかけられないときの特性であ
る。磁場がかけられたときの特性である図4においては
反射率VSWRはほぼ1であり、磁場がかからないとき
の特性である図3においてはVSWRはほぼ4である。
つまり、磁場がかけられたときに効率よく次段回路へ高
周波伝送が可能となる。この測定において、磁場がある
とアンテナの損失抵抗も減少し、同時に適正マッチング
することにより変化量を多く取り出せるという結果が得
られた。
Using the MI element 3 having this characteristic, as shown in FIG.
The Smith charts of FIGS. 3 and 4 show the characteristics of the antenna when the loop antenna shown in FIG. In the embodiment, the marker frequency is 131 MHz and the frequency width is 200 MHz. FIG. 4 shows the characteristics when a magnetic field is applied, and FIG. 3 shows the characteristics when a magnetic field is not applied. The reflectance VSWR is approximately 1 in FIG. 4 which is a characteristic when a magnetic field is applied, and the VSWR is approximately 4 in FIG. 3 which is a characteristic when a magnetic field is not applied.
That is, when a magnetic field is applied, high frequency transmission can be efficiently performed to the next stage circuit. In this measurement, the loss resistance of the antenna is reduced in the presence of a magnetic field, and at the same time a large amount of change can be obtained by proper matching.

【0010】いま、このループアンテナに131MHz
の高周波一定振幅のキャリアを外部からかけ、そして、
同時にMI素子に磁場データまたは送信信号にもとずい
た変動磁場を加えると、タップ4および5におけるアン
テナ出力の振幅はそのデータまたは信号に応じて変化す
る。よって、検波回路7において、アンテナ出力をAM
検波することにより送信データ、または送信信号を再生
することが可能である。 なお、実施例においてはAM
検波に包絡線検波を利用しているが、ディジタルシグナ
ルプロセッサやAD変換器によってデータや信号を処理
してもよい。
Now, this loop antenna has 131 MHz
The high frequency constant amplitude carrier of is externally applied, and
At the same time, when a varying magnetic field based on the magnetic field data or the transmission signal is applied to the MI element, the amplitude of the antenna output at the taps 4 and 5 changes according to the data or the signal. Therefore, in the detection circuit 7, the antenna output is AM
Transmission data or a transmission signal can be reproduced by performing detection. In the example, AM
Although envelope detection is used for detection, data or signals may be processed by a digital signal processor or AD converter.

【0011】また、包絡線検波したのちは実施例のよう
にADコンバータ8において送信データまたは送信信号
の論理判断する。なお、論理判断は電圧コンパレータを
用いても良い。本発明の磁場通信回路および通信システ
ムの上記実施例において、磁場による送信データの発生
手段としては、ソレノイドに電流を流す/流さないを制
御するように構成して、磁場による送信データをつくっ
ている。したがって、本発明は、送信データまたは送信
信号がディジタルデータであることには限定されず、磁
気の大きさによってインピーダンスが変化するというM
I素子の特性を活かして、送信データまたは送信信号を
アナログ信号としても本発明の磁場通信回路および通信
システムは適用できる。この場合は、ADコンバータ8
の出力を論理判断する必要がないことはいうまでもな
い。
After the envelope detection, the AD converter 8 logically judges the transmission data or the transmission signal as in the embodiment. A voltage comparator may be used for the logical judgment. In the above-described embodiments of the magnetic field communication circuit and the communication system of the present invention, as the means for generating the transmission data by the magnetic field, the transmission data by the magnetic field is generated by controlling the current flow / non-current flow through the solenoid. . Therefore, the present invention is not limited to the case where the transmission data or the transmission signal is digital data, and M that the impedance changes depending on the magnitude of magnetism.
The magnetic field communication circuit and the communication system of the present invention can be applied by utilizing the characteristics of the I element and making the transmission data or the transmission signal an analog signal. In this case, the AD converter 8
It goes without saying that it is not necessary to make a logical decision on the output of.

【0012】なお、本実施例において、アンテナエレメ
ント1には幅5mm長さ116mmの銅板を用い、同調
用コンデンサ2は12pFの容量、整合用コンデンサの
容量は15pFを用いた。
In this embodiment, a copper plate having a width of 5 mm and a length of 116 mm is used for the antenna element 1, the tuning capacitor 2 has a capacitance of 12 pF, and the matching capacitor has a capacitance of 15 pF.

【0013】[0013]

【発明の効果】上記の構成とすることにより、本発明の
磁場通信回路および通信システムは、以下に示す効果を
有する。 ・比較的波長の短い周波数をキャリアとして利用するこ
とによって、電磁誘導方式より小型化をおこなうことが
可能である。 ・受信側の検波回路には部品点が少なくてすむ包絡線検
波回路を用いることができるので簡潔な回路にて磁場通
信が可能である。 ・決められた高周波周波数にのみデータや信号が反応す
るので、秘匿性を向上させることができる。 ・高周波をキャリアとするので、周波数範囲の広い周波
数特性の信号伝送が可能である。 ・トランスのもつ自己共振周波数の影響がないため、極
低速から高速なデータも共通の回路において受信でき
る。 ・受信回路は受動素子のみで構成できるためエネルギー
の無駄がない。
With the above structure, the magnetic field communication circuit and communication system of the present invention have the following effects. -By using a frequency with a relatively short wavelength as a carrier, it is possible to achieve miniaturization compared to the electromagnetic induction method. -The envelope detection circuit that requires few parts can be used as the detection circuit on the receiving side, so magnetic field communication is possible with a simple circuit. -The confidentiality can be improved because the data and signals react only to the determined high frequency. -Since high frequency is used as a carrier, it is possible to transmit signals with wide frequency range. -Since there is no effect of the self-resonant frequency of the transformer, extremely low speed to high speed data can be received in the common circuit. -Since the receiving circuit can be composed of only passive elements, there is no waste of energy.

【0014】このように、従来の電磁誘導方式磁場通信
回路のような欠点をなくし、小型で特性のよい磁場通信
回路および通信システムを提供できる。なお、本発明を
EEPROMなどのメモリ素子と組み合わせることによ
り機器外部からプログラムやIDの書き込みができ、組
み込み後のあらゆる調整ずれやID変更、プログラム変
更を容易におこなうことができ、その効果は大きい。
As described above, it is possible to provide a magnetic field communication circuit and a communication system which are small in size and have good characteristics, without the drawbacks of the conventional electromagnetic induction type magnetic field communication circuit. By combining the present invention with a memory element such as an EEPROM, a program or ID can be written from outside the device, and any misalignment after installation, ID change, and program change can be easily performed, and the effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の磁場通信回路および通信システムの実
施例を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a magnetic field communication circuit and a communication system of the present invention.

【図2】本発明の磁場通信回路および通信システムの実
施例におけるMI素子3の特性を示すスミスチャートで
ある。
FIG. 2 is a Smith chart showing characteristics of the MI element 3 in the embodiments of the magnetic field communication circuit and the communication system of the present invention.

【図3】本発明の磁場通信回路および通信システムの実
施例における磁場をかけないときのアンテナの特性を示
すスミスチャートである。
FIG. 3 is a Smith chart showing the characteristics of the antenna when a magnetic field is not applied in the embodiments of the magnetic field communication circuit and the communication system of the present invention.

【図4】本発明の磁場通信回路および通信システムの実
施例における磁場をかけたときのアンテナの特性を示す
スミスチャートである。
FIG. 4 is a Smith chart showing the characteristics of the antenna when a magnetic field is applied in the examples of the magnetic field communication circuit and the communication system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アンテナエレメント 2 同調コンデンサ 3 MI素子 4 タップ 5 タップ 6 整合用コンデンサ 7 検波回路 8 ADコンバータ 1 Antenna Element 2 Tuning Capacitor 3 MI Element 4 Tap 5 Tap 6 Matching Capacitor 7 Detection Circuit 8 AD Converter

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電波をアンテナに、かつ磁場をマグネッ
トインピーダンス素子に同時にかけながらデータまたは
信号を送出する磁場通信回路。
1. A magnetic field communication circuit for transmitting data or signals while simultaneously applying a radio wave to an antenna and a magnetic field to a magnet impedance element.
【請求項2】 電波を受信するアンテナまたはピックア
ップコイルと、前記アンテナまたはピックアップコイル
に接続されたマグネットインピーダンス素子とからなる
アンテナ手段と、前記アンテナ手段の出力信号を復調す
る検波手段と、からなることを特徴とする磁場通信回
路。
2. An antenna means comprising an antenna or a pickup coil for receiving radio waves, a magnet impedance element connected to the antenna or the pickup coil, and a detecting means for demodulating an output signal of the antenna means. Magnetic field communication circuit characterized by.
【請求項3】 前記検波手段が包絡線検波を用いた検波
手段である請求項2記載の磁場通信回路。
3. The magnetic field communication circuit according to claim 2, wherein the detection means is a detection means using envelope detection.
【請求項4】 前記アンテナ手段がループアンテナであ
る請求項2または3記載の磁場通信回路。
4. The magnetic field communication circuit according to claim 2, wherein the antenna means is a loop antenna.
【請求項5】 高周波電波を発生する電波発生手段と、
送信すべきデータまたは信号に基づいて変動する磁場を
発生する送信信号発生手段とを具備する送信装置と、 前記高周波電波を受信するアンテナまたはピックアップ
コイルと、前記アンテナまたはピックアップコイルに接
続され、前記送信信号発生手段からの磁場によりそのイ
ンピーダンスを変化させるマグネットインピーダンス素
子とからなるアンテナ手段と、前記アンテナ手段の出力
信号を復調する検波手段とを具備した受信装置と、から
構成されることを特徴とする通信システム。
5. A radio wave generating means for generating a high frequency radio wave,
A transmitting device including a transmission signal generating unit that generates a magnetic field that fluctuates based on data or a signal to be transmitted, an antenna or a pickup coil that receives the high-frequency radio wave, and the transmission that is connected to the antenna or the pickup coil. It is characterized in that it comprises an antenna means composed of a magnet impedance element for changing its impedance by a magnetic field from the signal generating means, and a receiving device equipped with a detection means for demodulating an output signal of the antenna means. Communications system.
JP8115089A 1996-05-09 1996-05-09 Magnetic field communication circuit and communication system using it Pending JPH09307487A (en)

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JP8115089A JPH09307487A (en) 1996-05-09 1996-05-09 Magnetic field communication circuit and communication system using it

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JP (1) JPH09307487A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021130972A (en) * 2020-02-20 2021-09-09 株式会社大林組 Control system of construction machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021130972A (en) * 2020-02-20 2021-09-09 株式会社大林組 Control system of construction machine

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