(57)【要約】      （修正有）【課題】有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラを提供する。【解決手段】狭伝送帯域幅で高いデータスループットおよび短いレイテンシを得ることが可能になるように、伝送信号を変調する。データビットは、物理層（ビット伝送層）上で、ＩＳＭ帯域内の無線信号として伝送される。２つの異なるＩＳＭ帯域を組み合わせることによって、高速イーサネット信号のための全二重動作を行う。【選択図】図１
2018014716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラのための送信機（１１０）であって、
データ信号を受信する入力部（１１１、２０１）と、
前記受信したデータ信号を、前記データネットワーク上で用いられるネットワークプロトコルの物理層を表すビットシーケンスに変換するように構成されたコンバータ（１１３、２０３）と、
前記コンバータによって供給される前記ビットシーケンスで伝送信号を変調するように構成された変調器（１１５、２１５）と、
前記伝送信号を高周波帯域内へシフトさせることによって高周波信号を生成するように構成された高周波段（１１７、２１７）と、
前記高周波信号を放出するアンテナ（１１９、２０９）と、
を備えている送信機（１１０）。
【請求項２】
有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラのための受信機（１２０）であって、
高周波信号を受信するアンテナ（１２９、２０９）と、
前記高周波信号を中間周波帯域内へシフトさせることによって伝送信号を生成するように構成された高周波段（１２７、２２７）と、
前記伝送信号を復調することによってビットシーケンスを生成するように構成された復調器（１２５、２２５）と、
前記データネットワーク上で用いられるネットワークプロトコルの物理層を表す前記ビットシーケンスをデータ信号に変換するように構成されたコンバータ（１２３、２０３）と、
前記データ信号を出力する出力部（１２１、２０１）と、
を備えている受信機（１２０）。
【請求項３】
有線データネットワークのデータの双方向伝送用の非接触伝送カプラであって、
前記非接触伝送カプラは、請求項１に記載の送信機および請求項２に記載の受信機を備えている複合型の送受信デバイスを有している、非接触伝送カプラ。
【請求項４】
前記有線データネットワークは、イーサネット（登録商標）規格、好ましくは１００ＢＡＳＥ−Ｔに基づいている、
請求項３に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項５】
前記送信機の前記高周波信号および／または前記受信機の前記高周波信号は、ＩＳＭ帯域内にある、
請求項３または４に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項６】
前記送信機の前記高周波信号は、第１のＩＳＭ帯域内にあり、かつ、
前記受信機の前記高周波信号は、前記第１のＩＳＭ帯域とは異なる第２のＩＳＭ帯域内にある、
請求項３から５のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項７】
前記第１のＩＳＭ帯域は２．４ＧＨｚであり、かつ、
前記第２のＩＳＭ帯域は５．８ＧＨｚである、
請求項６に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項８】
前記送信機の前記高周波信号の周波数および前記受信機の前記高周波信号の周波数は、調整可能である、
請求項３から７のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項９】
前記送信機の前記高周波信号の帯域幅および前記受信機の前記高周波信号の帯域幅は調整可能である、
請求項３から８のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項１０】
前記送信機および前記受信機は、全二重動作のために構成されている、
請求項３から９のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項１１】
前記送信機および前記受信機は、リアルタイム要件下でのデータ伝送のために構成されている、
請求項３から１０のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項１２】
前記コンバータ（１１３、１２３、２０３）は、前記データネットワーク上で用いられる前記ネットワークプロトコルのデータパケットまたはデータフレームを伝送するために必要とされる時間より短い遅延で、前記ビットシーケンスのビットを前記変調器（１１５、２１５）へ供給するように構成されている、
請求項３から１１のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項１３】
前記変調器（１１５、２１５）は、それぞれの場合に前記ビットシーケンスの所与の数のビットをシンボルに変換するように構成され、
前記コンバータ（１１３、１２３、２０３）は、前記所与の数のビットが受信されるとすぐに、前記所与の数のビットのグループで、前記ビットシーケンスのビットを前記変調器（１１５、２１５）へ供給するように構成されている、
請求項３から１２のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項１４】
前記変調器（１１５、２１５）は、直交振幅変調方法で前記伝送信号を変調するように構成されている、
請求項３から１３のいずれか一項に記載の非接触伝送カプラ。
【請求項１５】
前記変調器（１１５、２１５）は、４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、または２５６ＱＡＭで前記伝送信号を変調するように構成されている、
請求項１４に記載の非接触伝送カプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアルタイム要件下の非接触データ伝送、詳細には産業用イーサネット（登録商標）プロトコルに関連するデータ伝送の技法に関する。有線データネットワークのデータの双方向伝送のための非接触伝送カプラ用の送信機および受信機、ならびに複合型の送受信デバイスを使用する有線データネットワークのデータの双方向伝送のための非接触伝送カプラが提供される。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルまたはプラグ接続の代わりに非接触カプラを使用することは、それ自体知られており、柔軟性の欠如、不十分な電気的信頼性、または環境の影響からの不十分な保護など、従来のケーブルまたはプラグ接続に伴う機械的、電気的問題のいくつかを克服することができる。非接触カプラは通常、最も広い意味において、短距離にわたって電磁信号を伝送する送信機および受信機からなる。特に、ここでは光信号、無線信号、または誘導結合が用いられる。伝送されるデータは、まず、電気データ信号の形で送信機によって受信され、複合されて、結合に使用される信号に変換されなければならない。この信号は、受信機で検出され、再び元の電気データ信号に変換される。これらの処理ステップは、やむなく帯域幅の遅延および制限に関連する。
【０００３】
印刷文書ＷＯ２０１３／１３０４８６Ａ１によって、有線の標準インターフェース（たとえば、ユニバーサルシリアルバス（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ）、ＵＳＢなど）に対する非接触の電磁的な置き換え（ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）が知られており、第１のＵＳＢデバイスの電気信号方式の状態が、電磁信号に変形され、第２のＵＳＢデバイスの受信機へ非接触接続を介して伝送される。そこで、電磁信号は再び、第１のＵＳＢデバイスの元の信号方式の状態を第２のＵＳＢデバイスで再現する電気信号に変換される。規格によって規定される電気信号に対する時間および電気要件が順守される場合、第２のＵＳＢデバイスに関して、第１のＵＳＢデバイスに直接接続されているという印象が与えられる。
【０００４】
特に、伝送される電気信号に対する時間要件を順守することが可能になるように、電磁結合信号に適当な帯域幅が必要である。したがって、有線の標準インターフェースに対する前述の非接触の置き換えは、ＥＨＦ帯域（ＥＨＦ：極高周波（ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ））、すなわち３０〜３００ＧＨｚの範囲内の無線信号を使用する。そのような高周波の使用には、関連する構造上の複雑さとともに、結合信号が、様々な物質、特に水蒸気を介して、強い減衰にさらされるという欠点がある。その結果、産業環境における使用の信頼性が損なわれる可能性がある。
【０００５】
双方向コンバータとの非接触イーサネット接続が、印刷文書ＷＯ２００９／０２１０２５Ａ２によって知られている。イーサネット信号の伝送は、誘導カプラの助けを借りてベースバンド内で行われる。しかし、誘導結合の使用は、高い伝送速度に関連してとりわけ問題となる。
【０００６】
また従来技術では、無線データ伝送に対する無線ネットワークが知られており、たとえば、ＩＥＥＥ−８０２．１１規格群からのＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ））が知られている。しかし、そのような無線ネットワークは、伝送セキュリティの欠如および高い（また予測不能の）レイテンシ（ｌａｔｅｎｃｉｅｓ）のため、リアルタイム要件下での使用に適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の問題は、低いレイテンシ、高い伝送速度、および改善された信頼性を特徴とする有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラを提供することである。特に、本発明の問題は、産業用イーサネットプロトコルに基づくリアルタイム要件のための非接触伝送カプラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題は、独立請求項の特徴によって解決される。好ましい発展形態は、従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明の特定の手法は、有線データネットワークの物理層上で伝送されるビットシーケンスを検出し、このビットシーケンスで伝送信号を変調し、この伝送信号を無線信号として伝送することである。受信機側では、無線信号が復調され、ビットシーケンスが再構築され、対応するデータ信号が有線データネットワークに対して生成される。このようにして、ビット幅の範囲において極めて短いレイテンシでデータを非接触で効率的に伝送することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラのための送信機が提供される。送信機は、データ信号を受信する入力部と、受信したデータ信号を、データネットワーク上で用いられるネットワークプロトコルの物理層を表すビットシーケンスに変換するように構成されたコンバータとを備えている。送信機は、コンバータによって供給されるビットシーケンスで伝送信号を変調するように構成された変調器と、この伝送信号を高周波帯域内へシフトさせることによって高周波信号を生成するように構成された高周波段と、高周波信号を放出するアンテナと、をさらに備えている。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラのための受信機が提供される。受信機は、高周波信号を受信するアンテナと、高周波信号を中間周波帯域内へシフトさせることによって伝送信号を生成するように構成された高周波段と、伝送信号を復調することによってビットシーケンスを生成するように構成された復調器とを備えている。受信機は、データネットワーク上で用いられるネットワークプロトコルの物理層を表すビットシーケンスをデータ信号に変換するように構成されたコンバータと、データ信号を出力する出力部と、をさらに備えている。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、上述した送信機および受信機をそれぞれ１つ有している複合型の送受信デバイスを備えている、有線データネットワークのデータの双方向伝送のための非接触伝送カプラが提供される。
【００１３】
好ましい構成では、有線データネットワークは、イーサネット規格、特に１００ＢＡＳＥ−Ｔ規格に準じているデータネットワークである。
【００１４】
たとえば送信機の高周波信号および／または受信機の高周波信号に対してライセンスフリーのＩＳＭ帯域を使用することは、特に有利である。送信機の高周波信号が、第１のＩＳＭ帯域内にあり、受信機の高周波信号が、第１のＩＳＭ帯域とは異なる第２のＩＳＭ帯域内にある場合、全二重動作を容易に実行することができる。加えて、いくつかの異なるＩＳＭ帯域を組み合わせることによって、伝送容量を増大させることができる。ＩＳＭ帯域を２．４ＧＨｚおよび５．８ＧＨｚで使用することは、これらの周波数に対して既製のＨＦ構成要素を低コストで利用することができるため、特に好ましい。
【００１５】
有利には、送信機の高周波信号の周波数（すなわち、送信周波数）および受信機の高周波信号の周波数（すなわち、受信周波数）は、調整可能である。１つの伝送経路が有する２つの伝送カプラを互いに相補的に調整しなければならないため、１つの単一タイプのカプラのみを製造および提供することによって、製造および保管コストを最小にすることができ、次いでこのカプラは、使用に合わせて適当に構成することができる。これは、伝送カプラが全二重動作のために構成されている場合に特に有利である。
【００１６】
同様に、送信機の高周波信号の帯域幅および受信機の高周波信号の帯域幅が調整可能である場合が有利である。たとえば、伝送されるデータ信号に関する要件に応じて、より多数または少数の隣接する周波数帯域を使用することができる。
【００１７】
送信機および受信機が、リアルタイム要件下での（すなわち伝送レイテンシに対する上限を保証することができる）、データ伝送のために構成される非接触伝送カプラが好ましい。
【００１８】
加えて、コンバータは、好ましくは、データネットワーク上で用いられるネットワークプロトコルのデータパケットまたはデータフレームを伝送するために必要とされる時間より短い遅延で、ビットシーケンスのビットを変調器へ供給するように構成されている。同様に、変調器が、それぞれの場合にビットシーケンスの所与の数のビットをシンボルに変換するように構成され、同時にコンバータは、所与の数のビットが受信されるとすぐに、所与の数のビットのグループで、ビットシーケンスのビットを変調器へ供給するように構成されている場合が有利である。このようにして、データ信号が可能な限りより小さい遅延で伝送されることを確実にすることができる。特に、遅延は、データネットワーク上で用いられるネットワークプロトコルのデータパケットまたはデータフレーム全体を伝送するために必要とされる時間より短いことが確実にされる。
【００１９】
好ましい実施形態では、変調器は、たとえば直交振幅変調方法で、特に４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、または２５６ＱＡＭで、伝送信号を変調するように構成されている。効率的な変調方法を使用することによって、無線信号の伝送に必要とされる帯域幅を含むことができる。
【００２０】
本発明をよりよく理解するために、以下の図に示す例示的な実施形態を使用して、より詳細に次に説明する。この場合、同一の構成要素を同じ参照番号および同じ構成要素名で示す。さらに、図示および記載する異なる実施形態からのいくつかの特徴または特徴の組合せもまた、独立した解決策、発明的な解決策、または本発明それ自体による解決策を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による送信機および受信機を有する非接触伝送経路の概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による複合型の送受信デバイスを有する非接触伝送カプラの概略ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による全二重動作のための非接触伝送カプラのアーキテクチャを示す図である。
【図４】本発明のさらなる実施形態による全二重動作のための非接触伝送カプラのアーキテクチャを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明者らは、ビット伝送層（物理層（ＰＨＹ）とも呼ばれる）上のデータが送信機で検出され、無線信号として受信機へ変調および伝送され、そこで対応する物理データ信号に再び復調および変換される場合、低いレイテンシおよび高いデータスループットで有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラを実現することができると理解している。このようにして、より上位のプロトコル層（たとえば、データリンク層またはネットワーク層）上で伝送が行われる従来の無線ネットワークとは対照的に、一方の側から他方の側へほとんど遅延なくデータ信号を伝送することができる。さらに、アナログ信号形式が伝送の基本を形成する従来の方法とは対照的に、物理層上のビットを送信機側で検出および変調することにより、理論上のチャネル容量近くで伝送を行うことができる。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による送信機１１０および受信機１２０を有する非接触伝送経路の概略ブロック図を示す。
【００２４】
送信機１１０は、入力接続１１１を介してイーサネット信号を受信する。このイーサネット信号は、コンバータ１１３によってビットシーケンスに変形される。このビットシーケンスは、イーサネットプロトコルのビット伝送層（ＰＨＹ）上で伝送されるデータに対応する。コンバータは、従来のイーサネットＰＨＹ構成要素とすることができ、（アナログ）イーサネット信号によって伝送されるビットをその入力部近傍で検出し、それらのビットを定義された論理信号として出力部に提供する。コンバータは、具体的には、物理伝送媒体（イーサネットケーブル）上で使用されるラインコード（たとえば、高速イーサネット１００ＢＡＳＥ−ＴＸにおける４Ｂ５Ｂコード）を、物理層上で伝送されるユーザデータに変換する。
【００２５】
こうして検出されたビットシーケンスは、連続して（たとえば、ビット単位もしくバイト単位で、または別の適した伝送１回当たりのビット数で）変調器１１５へ渡される。変調器１１５は、このビットシーケンスを変調伝送信号に直接（すなわち、バッファリングまたは中間記憶なしで）変換する。変調には、任意の適した方法を用いることができ、特に、たとえば４ＱＡＭ、１６ＱＡＭなどの知られている直交振幅変調（ＱＡＭ）を用いることができる。変調伝送信号は、高周波段１１７内で無線信号に変換され、アンテナ１１９を介して放出される。
【００２６】
検出されたビットシーケンスの変調器への連続する伝達は、好ましくは、伝送信号のシンボルを生成するために必要とされる十分な数のビットが常に変調器へ渡されるように行われる。伝送信号の各シンボルは、本質的に、用いられる伝送プロトコルのパケット全体またはフレーム全体が受信された後だけでなく、適当な数のビットが物理層に到達するとすぐに伝送される。これは、４ＱＡＭの場合は１シンボル当たり２ビットであり、１６ＱＡＭの場合は４ビットであり、以下同様である。いずれにせよ、１シンボル当たりのビット数は、用いられる伝送プロトコルの１フレーム当たりまたは１パケット当たりのビット数より著しく少ない。たとえば、イーサネットパケットの最小の長さは、７２バイト×８ビット／バイト＝５７６ビットである。物理層のデータがフレーム単位またはパケット単位ではなく事実上ビット単位で伝送される結果、それに対応して短いレイテンシを確実にすることができる。
【００２７】
受信機側では、アンテナ１２９を介して受信された無線信号は、高周波段１２７内で処理され、復調器１２５へ送出される。受信機の高周波段１２７は、特に、受信した無線信号を増幅し、中間周波帯域にミックスダウンすることができる。復調器１２５は、伝送に使用されたシンボルを再びデジタルビットシーケンスに変換する。このビットシーケンスは、コンバータ１２３（イーサネットＰＨＹ）によって、物理伝送媒体（イーサネットケーブル）上で使用されるラインコードに変換される。こうして生成されたイーサネット信号は、出力部１２１に提供される。
【００２８】
図２は、非接触伝送カプラ２００の概略ブロック図を示す。非接触伝送カプラ２００は、対応する相手部品とともに双方向データ伝送のために構成された複合型の送受信デバイス（送受信機）を有する。個々のブロックの機能モードは、大部分が図１のものに対応する。重複を避けるため、図１を参照されたい。
【００２９】
有線データネットワーク（たとえば、イーサネット）への接続は、ネットワーク接続２０１を介してもたらされる。コンバータ２０３（たとえば、イーサネットＰＨＹ）は、イーサネットケーブル上で用いられるラインコードから物理層上で伝送されるビットへの双方向変換を確実にする。伝送動作の際、これらのビットは、上記で説明したように、変調器２１５によって伝送信号に変換され、この伝送信号は、伝送ブランチのＨＦ段２１７の助けを借りて無線信号に変換される。ＨＦ無線信号は、ダイプレクサ２０８を介してアンテナ２０９へ送出される。受信動作の際、アンテナ２０９によって捕捉された無線信号は、ダイプレクサ２０８を介して受信ブランチのＨＦ段２２７へ転送され、中間周波信号に適当に増幅および変換され、最終的に復調器２２５によって復調される。復調されたビットシーケンスは、コンバータ２０３によってラインコードに変換され、ネットワーク接続２０１で出力される。
【００３０】
本発明の非接触伝送カプラは、好ましくは、データを両方向に同時に伝送することができるような全二重動作のために構成される。これは、たとえば、２つの伝送方向に対して別個の周波数帯域が使用されることから実現することができる。したがって、１つの伝送経路に用いられる１対の伝送カプラを互いに調整しなければならず、すなわち、一方のカプラが第１の帯域内で伝送し、第２の帯域内で受信するのに対して、第２のカプラは第２の帯域内で伝送し、第１の帯域内で受信しなければならない。したがって、個々の各伝送カプラは、好ましくは、動作の際に伝送帯域と受信帯域の両方が設定可能（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ）になるように構成される。
【００３１】
さらに有利な構成では、非接触伝送カプラは、データ伝送のためにライセンスフリーのＩＳＭ帯域（産業、科学、および医療用（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ））を使用するように構成される。特に、２．４ＧＨｚおよび５．８ＧＨｚの２つの帯域は、多数のＨＦ構成要素（フィルタなど）が現時点ですでに市販されているため、特に適している。２．４ＧＨｚの帯域は、一方の方向で伝送に使用することができ、５．８ＧＨｚの帯域は、反対の方向で伝送に使用することができる。本発明によって用いられる物理層上のビットシーケンスの変調のため、これらの帯域によって提供される帯域幅は、高速イーサネット信号の伝送に対しても十分である。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態による全二重動作のための非接触伝送カプラ３００のアーキテクチャを示す。例示的な実施形態は、５．２ＧＨｚ帯域および５．８ＧＨｚ帯域を使用する高速イーサネットカプラとしての使用のために設計される。
【００３３】
イーサネットは、常用フィルタ３０２（「イーサネット磁気）」）を介して従来のイーサネット物理層送受信機３０３（「イーサネットＰＨＹ」）に接続される。イーサネット物理層送受信機３０３は、論理回路３０４（ＦＰＧＡ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ））に結合される。論理回路３０４は、スケジューリング、変調、およびクロック生成を担う。イーサネットＰＨＹによって物理層上で受信されたデータは、直交振幅変調され、デジタル／アナログコンバータ３１０へ渡され、対応するアナログ信号に変換される。
ローパスフィルタ３１１（通過範囲０〜１００ＭＨｚ）による新たなフィルタリングおよびバラン（ｂａｌｕｎ）３１４によるコモンモード部分の除去の後、こうして生成された伝送信号は、ミキサ３１５およびバンドパス３１６（通過範囲５．８ＧＨｚ±０．７５ＧＨｚ）を介して、５．８ＧＨｚ帯域内のＨＦ信号に変換される。ミキサ３１５に対する制御周波数は、ＦＰＧＡ３０４、発振器３３０、およびバンドパスフィルタ３３１（通過範囲２．８６２５ＧＨｚ±１４ＭＨｚ）によって生成される。ＨＦ信号は、電力増幅器３１７内で増幅され、ハイパスフィルタ３１８を有するダイプレクサ３０８を介して５ＧＨｚ広帯域アンテナへ出力される。
【００３４】
受信動作の際、広帯域アンテナ３０９によって受信された無線信号は、ダイプレクサ３０８およびディープパスフィルタ３２８を介して、可変増幅率を有する増幅器３２７に印加される。この増幅率は、電力検出器３５０を介して制御される。この結果は、バンドパスフィルタ３２６（通過範囲５．２ＧＨｚ±０．０５ＭＨｚ）によってフィルタリングされ、ミキサ３２５を介して中間周波帯域に変形される。ミキサ３２５に対する制御周波数は、ＦＰＧＡ３０４、発振器３４０、およびバンドパスフィルタ３４１（通過範囲２．５７５ＧＨｚ±２５ＭＨｚ）によって生成される。コモンモード部分の適合（バラン３２４）およびローパスフィルタリング（通過範囲０〜１００ＭＨｚを有するローパスフィルタ３２１）が実施された後、受信信号は、アナログ／デジタルコンバータ３２０内でデジタル化され、ＦＰＧＡ３０４内で復調される。その結果得られるデータビットは、イーサネットＰＨＹ３０３へ送達され、イーサネットＰＨＹ３０３は、これを対応する（アナログ）イーサネット信号に変換し、フィルタ３０２を介してデータネットワークへ出力する。
【００３５】
図４は、本発明のさらなる実施形態による全二重動作のための非接触伝送カプラ４００のアーキテクチャを示す。例示的な実施形態は、２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域および５．８ＧＨｚのＩＳＭ帯域を使用する高速イーサネットカプラとしての使用のために設計される。図４のアーキテクチャは、図３のものに類似しており、類似の要素には類似の参照番号が与えられている。図３の上記の説明を参照されたい。これらの要素の詳細な説明を繰り返すことは控えるものとする。
【００３６】
図３とは対照的に、図４のアーキテクチャでは、悪い受信条件下でも正確な復調を確実にするために、Ｉ／Ｑ変調または復調のための追加のミキサ４１２および４２２が中間周波段内に設けられている。さらに、安全なチャネル分離を保証するために、５．２ＧＨｚ帯域の代わりに２．４ＧＨｚ帯域が１つの伝送チャネルに使用される。加えて、既製のフィルタ構成要素がこれらの帯域に対して安価に利用可能である。最後に、増幅制御は、ＨＦ段からＩＦ段（ＩＦ：中間周波数（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ））に移動されている。なぜなら、可変増幅率を有する増幅器は、５ＧＨｚ領域では利用可能でないため、または大きな費用をかけなければ作製することができないためである。
【００３７】
図３に関連して上記ですでに説明したように、図４のアーキテクチャでも、イーサネットは、常用フィルタ４０２を介して従来のイーサネットＰＨＹ４０３に接続され、イーサネットＰＨＹ４０３は、ＦＰＧＡ４０４に結合される。ＦＰＧＡ４０４は、スケジューリング、変調、およびクロック生成を担う。イーサネットＰＨＹによって物理層上で受信されたデータは、Ｉ成分およびＱ成分として別個にデジタル／アナログコンバータ４１０へ渡され、対応するアナログ信号に変換される。ディープパスフィルタ４１ｌａ〜ｂによる新たなフィルタリング後、こうして生成されたアナログ信号は、Ｉ／Ｑ変調器４１２において、ＦＰＧＡによって提供されるクロック信号で変調伝送信号に変換される。
バンドパスフィルタ４１３（通過範囲４４０±３０ＭＨｚ）内での新たなフィルタリングおよびバラン４１４内でのコモンモード調整の後、フィルタリングされた伝送信号は、ミキサ４１５およびバンドパス４１６（通過範囲５．８ＧＨｚ±０．７５ＧＨｚ）を介して、５．８ＧＨｚ帯域内のＨＦ信号に変換される。ミキサ４１５に対する制御周波数は、ＦＰＧＡ４０４、発振器４３０、およびバンドパスフィルタ４３１（通過範囲２．８６２５ＧＨｚ±１４ＭＨｚ）によって生成される。ＨＦ信号は、電力増幅器４１７内で増幅され、ハイパスフィルタ４１８を有するダイプレクサ４０８を介して５ＧＨｚ広帯域アンテナへ出力される。
【００３８】
受信動作の際、広帯域アンテナ４０９によって受信された無線信号は、ダイプレクサ４０８およびディープパスフィルタ４２８を介して、低雑音増幅器（ＬＮＡ：ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を有する増幅器４２７に印加される。この結果は、バンドパス４２６（通過範囲２．４ＧＨｚ±０．０８５ＭＨｚ）内でフィルタリングされ、ミキサ４２５を介して中間周波帯域に変形される。ミキサ４２５に対する制御周波数は、ＦＰＧＡ４０４、発振器４４０、およびバンドパスフィルタ４４１（通過範囲２．４ＧＨｚ±１０ＭＨｚ）によって生成される。可変増幅率を有する増幅器４２４による信号振幅の適合および新たなバンドパスフィルタリング４２３（通過範囲４４０±３０ＭＨｚ）が実施された後、受信信号は、直交ＩＦ復調器４２２内で復調され、すなわちＩ成分およびＱ成分に分解される。どちらの成分も、別個にディープパスフィルタリング（４２１ａ〜ｂ）され、ＡＤＣ４２０内でデジタル化される。デジタルのＩ成分およびＱ成分は、ＦＰＧＡ４０４内で元のビットシーケンスに変換され、イーサネットＰＨＹ４０３を介して対応する（アナログ）イーサネット信号に変換され、フィルタ４０２を介してデータネットワークへ出力される。
【００３９】
本発明について、１００ＢＡＳＥ−Ｔイーサネット規格を使用して説明したが、これはこの特定の規格またはイーサネット規格群に制限されるものではなく、他のネットワーク規格、特にＯＳＩモデルの物理層上でデジタルデータを伝送することができるすべての規格に変更することもできる。
【００４０】
したがって、本発明は、有線データネットワークのデータを伝送する非接触伝送カプラを提供する。伝送帯域幅に関して低い要件で高いデータスループットおよび短いレイテンシを得ることが可能になるように、伝送信号が変調され、データビットは、物理層（ビット伝送層）上で伝送され、ＩＳＭ帯域内の無線信号として伝送される。２つの異なるＩＳＭ帯域を組み合わせることによって、高速イーサネット信号に対する全二重動作を実現することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１０  送信機
１１１、１２１、２０１  ネットワーク接続
１１３、１２３、２０３  コンバータ
１１５、２１５  変調器
１１７、１２７、２１７、２２７  ＨＦ段
１１９、１２９、２０９、３０９、４０９  アンテナ
１２５、２２５  復調器
２００  送受信機
２０８、３０８、４０８  ダイプレクサ
３００、４００  伝送カプラ
３０２、４０２  フィルタ
３０３、４０３  イーサネットＰＨＹ
３０４、４０４  ＦＰＧＡ
３１０、４１０  デジタル／アナログコンバータ
３２０、４２０  アナログ／デジタルコンバータ
３１１、３２１、４１１ａ、４１１ｂ、４２１ａ、４２１ｂ  ローパスフィルタ
３１４、３２４、４１４  バラン
３１５、３２５、４１５、４２５  ミキサ
３１６、３２６、３３１、３４１、４１６、４２６、４３１、４４１  バンドパスフィルタ
３１７、４１７  電力増幅器
３１８、４１８  ハイパスフィルタ
３２８、４２８  ディープパスフィルタ
３２７、４２４、４２７  増幅器
３３０、３４０、４３０、４４０  発振器
３５０、４５０  電力検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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