(57)【要約】【課題】高周波結合器のインピーダンスミスマッチがあってもバンドパスフィルタの周波数特性を損なうことなく、良好な広帯域特性を提供する。【解決手段】データを伝送する高周波信号の処理を行う送信回路１１０及び受信回路２１０と、バンドパスフィルタ１１５，２１５と、高周波結合器１２０，２２０とをそれぞれ備えた送信機１００及び受信機２００を有する近接無線通信システム１０であって、送信機１００の高周波結合器１２０とバンドパスフィルタ１１５とを接続する分布定数線路１２５の電気長は、受信機２００の高周波結合器２２０とバンドパスフィルタ２１５とを接続する分布定数線路２２５の電気長と異なる。【選択図】図６
2011228933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とを備えた送信機又は受信機の少なくともいずれかとして機能する通信装置であって、
前記高周波結合器と前記バンドパスフィルタとを接続する分布定数線路を備え、
前記分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路の電気長と異なる通信装置。
【請求項２】
前記分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の分布定数線路の電気長に対して９０°±１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）の位相差を生じるように設定されている請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の分布定数線路の電気長に対して９０°の位相差を生じるように設定されている請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記分布定数線路は、プリント基板上に形成されたマイクロストリップラインである請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記分布定数線路は、同軸ケーブルである請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記分布定数線路は、前記高周波結合器の一部に形成された伝送線路である請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項７】
データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とをそれぞれ備えた送信機及び受信機を有する通信システムであって、
前記送信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路と前記受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路とを備え、
前記送信機の分布定数線路の電気長は、前記受信機の分布定数線路の電気長と異なる通信システム。
【請求項８】
データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とを備えた送信機又は受信機の少なくともいずれかとして機能する通信装置であって、
前記高周波結合器と前記バンドパスフィルタとの間に位相シフト回路を備え、
前記位相シフト回路の位相角は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとの間に設けられた位相シフト回路の位相角と異なる通信装置。
【請求項９】
前記位相シフト回路は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の位相シフト回路と９０°±１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）の位相差を生じるように設定されている請求項８に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記位相シフト回路は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機と９０°の位相差を生じるように設定されている請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記位相シフト回路は、インダクタ又はキャパシタからなる集中定数回路である請求項８〜１０のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項１２】
データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とをそれぞれ備えた送信機及び受信機を有する通信システムであって、
前記送信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとの間及び前記受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとの間に位相シフト回路をそれぞれ備え、
記送信機の位相シフト回路の位相角は、前記受信機の位相シフト回路の位相角と異なる通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置及び通信システムに関し、特に、近接距離にて使用する通信装置及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の情報機器間でデータを移動させる際、通常、ＵＳＢケーブルなどの汎用ケーブルを用いて情報機器間を相互接続することによりデータ通信したり、メモリカードなどのメディアを媒介にしてデータを移動させる方法が用いられている。
【０００３】
これに加えて、各種のケーブルレス通信機能を搭載した情報機器が多く提供されている。小型の情報機器間でケーブルレスによりデータ通信を行う方法としては、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信を始めとして、アンテナを用いて無線信号の送受信を行う電波通信方式が開発されている。これによれば、画像や音楽などのデータをパソコンとの間で交換する際に無線インターフェースを利用できるため、データ通信のたびにコネクタの抜き差しをしてケーブルを引き回す必要がなく、ユーザの利便性が高いという利点がある。
【０００４】
また、近年、アンテナの代わりに高周波結合器を用い、静電界若しくは誘導電界による電界結合を利用して数センチメートルの近接距離にて無線通信を実現する近接無線通信システムが提案されている(例えば、特許文献１参照)。近接無線通信システムでは、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信等との混信を避けるために、通信距離が数センチメートル程度と短くなっている。よって、近接無線通信システムによれば、他の通信システムへ妨害を与えることなく広帯域通信を行うことができる。また、近接無線通信システムでは高速なデータ転送が可能となり、例えば、デジタルカメラの画像転送やデジタルビデオカメラのハイビジョン映像の転送等、大容量のデータを短時間で転送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３４５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高周波結合器は静電界若しくは誘導電界による電界結合を利用するため、結合相手の高周波結合器が５ミリメートル程度の近接距離にあればＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ）は２以下の小さな値になり、インピーダンスマッチングがとれた状態になっている。このとき、送信側及び受信側に設けられた２つの高周波結合器は準静電界によって結合していると考えられる。
【０００７】
一方、高周波結合器間が１０ミリメートル以上離れている場合は、ＶＳＷＲは比較的大きな値となり、インピーダンスミスマッチの状態になる。このとき、２つの高周波結合器は誘導電界によって結合していると考えられる。
【０００８】
図１４の曲線Ａは、インピーダンスマッチングがとれていると仮定して以下の数式１の括弧内の項を省略した理想的な伝達特性を示している。これに対して、曲線Ｂは括弧内の項を省略していない（すなわち、高周波結合器のインピーダンスミスマッチが生じている）場合の実際の伝達特性であり、ピークツーピーク値（＝Ｃ１＋Ｃ２）で約２．５ｄＢの大きなリップルが生じていることがわかる。
【０００９】
【数１】
2011228933.tif 000003
・・・・・・（式１）
【００１０】
上記課題に対して、本発明の目的は、情報機器間で静電界若しくは誘導電界を利用した近接無線通信において、高周波結合器のインピーダンスミスマッチがあってもバンドパスフィルタの周波数特性を損なうことなく、良好な広帯域特性を提供することが可能な、新規かつ改良された通信装置及び通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とを備えた送信機又は受信機の少なくともいずれかとして機能する通信装置であって、前記高周波結合器と前記バンドパスフィルタとを接続する分布定数線路を更に備え、前記分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路の電気長と異なる通信装置が提供される。
【００１２】
図３は、図１に示した送信機及び受信機に設けられた分布定数線路の電気長の関係を示す。縦軸は、送信機の分布定数線路の４．５ＧＨｚにおける電気長であり、横軸は受信機の分布定数線路の４．５ＧＨｚにおける電気長である。これによれば、送信機及び受信機にそれぞれ設けられた分布定数線路の電気長が近づくほど大きなリップルが生じていることがわかる。
【００１３】
これに対して、かかる構成によれば、通信装置（送信機又は受信機）の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路の電気長と異なる電気長に設定されている。これにより、リップルの発生を小さくすることができる。この結果、高周波結合器のインピーダンスミスマッチがあってもバンドパスフィルタの周波数特性を損なうことなく、より良好な広帯域特性を提供することができる。
【００１４】
前記分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の分布定数線路の電気長に対して９０°±１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）の位相差を生じるように設定されてもよい。
【００１５】
前記分布定数線路の電気長は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の分布定数線路の電気長に対して９０°の位相差を生じるように設定されてもよい。
【００１６】
前記分布定数線路は、プリント基板上に形成されたマイクロストリップラインであってもよい。
【００１７】
前記分布定数線路は、同軸ケーブルであってもよい。
【００１８】
前記分布定数線路は、前記高周波結合器の一部に形成された伝送線路であってもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とをそれぞれ備えた送信機及び受信機を有する通信システムであって、前記送信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路と前記受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続する分布定数線路とを備え、前記送信機の分布定数線路の電気長は、前記受信機の分布定数線路の電気長と異なる通信システムが提供される。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とを備えた送信機又は受信機の少なくともいずれかとして機能する通信装置であって、前記高周波結合器と前記バンドパスフィルタとの間に位相シフト回路を備え、前記位相シフト回路の位相角は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとの間に設けられた位相シフト回路の位相角と異なる通信装置が提供される。
【００２１】
前記位相シフト回路は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機と９０°±１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）の位相差を生じるように設定されていてもよい。
【００２２】
前記位相シフト回路は、データを伝送する相手側の送信機又は受信機と９０°の位相差を生じるように設定されていてもよい。
【００２３】
前記位相シフト回路は、インダクタ又はキャパシタからなる集中定数回路であってもよい。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路部と、バンドパスフィルタと、高周波結合器とをそれぞれ備えた送信機及び受信機を有する通信システムであって、前記送信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとの間及び前記受信機の高周波結合器とバンドパスフィルタとの間に位相シフト回路をそれぞれ備え、記送信機の位相シフト回路の位相角は、前記受信機の位相シフト回路の位相角と異なる通信システムが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、情報機器間で静電界若しくは誘導電界を利用した近接無線通信において、高周波結合器のインピーダンスミスマッチがあってもバンドパスフィルタの周波数特性を損なうことなく、良好な広帯域特性を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る近接無線通信システムの全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係る伝送路のシグナルフローグラフを示した図である。
【図３】第１実施形態に係る送信機及び受信機の分布定数線路の電気長とリップルとの関係を２Ｄで表現した図である。
【図４】図３に示した関係を３Ｄで表現した図である。
【図５】インピーダンスマッチングがとれた場合及び第１実施形態の場合の伝達特性を比較したグラフである。
【図６】第１実施形態に係る送信機及び受信機の具体的構成図である。
【図７】第１実施形態の変形例１に係る送信機及び受信機の具体的構成図である。
【図８】第１実施形態の変形例２に係る受信機の具体的構成図である。
【図９】第２実施形態に係る受信機の具体的構成図である。
【図１０】関連する近接無線通信システムの全体構成図である。
【図１１】関連する伝送路のシグナルフローグラフを示した図である。
【図１２】理想的な５次のバンドパスフィルタの伝達特性を示したグラフである。
【図１３】理想的なカプラを用いてシミュレーションした場合の伝達特性を示したグラフである。
【図１４】インピーダンスマッチングがとれた場合及び関連する近接無線通信システムの場合の伝達特性を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
なお、本発明の実施形態は次の順序で説明される。
＜関連技術の説明＞
［関連する近接無線通信システムの全体構成］
［伝送路のシグナルフローグラフ及びその簡略化］
［伝達特性］
＜第１実施形態＞
［第１実施形態に係る近接無線通信システムの全体構成］
［伝送路のシグナルフローグラフ及びその簡略化］
［伝達特性］
［第１実施形態に係る具体的構成］
［変形例１に係る具体的構成］
［変形例２に係る具体的構成］
＜第２実施形態＞
［第２実施形態に係る具体的構成］
【００２９】
＜関連技術の説明＞
まず、本発明の第１実施形態に係る近接無線通信システムについて説明する前に、図１０〜１４を参照しながら、特許４３４５８４９に開示された通信システムを関連技術として説明する。
【００３０】
［関連する近接無線通信システムの全体構成］
特許４３４５８４９には、高周波結合器を用いた近接無線通信システム９０に関する技術が開示されている。近接無線通信システム９０を構成する小型の情報機器は、無線ＬＡＮなどの他の通信システムが同一の筐体内に搭載される場合に備えて、他の通信システムからの妨害を受けないようにバンドパスフィルタを具備していることがある。
【００３１】
上述したように、結合相手が離れている場合に高周波結合器はインピーダンスマッチングがとれない。一般的なバンドパスフィルタは５０Ωの特性インピーダンスで両端を終端した場合の周波数特性で伝達特性を満足する設計になっているからである。よって、高周波結合器とバンドパスフィルタとを接続したとき、周波数特性が良好な広帯域特性を確保できているとは限らない。
【００３２】
図１０にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を具備した近接無線通信システム９０を示す。送信機９００は、送信回路９１０、ＢＰＦ９１５（送信側バンドパスフィルタ）及び高周波結合器９２０（送信側カプラ）を有している。受信機９５０は、受信回路９６０、ＢＰＦ９６５（受信側バンドパスフィルタ）及び高周波結合器９７０（受信側カプラ）を有している。ここで、送信機９００と受信機９５０は同一の構成であり、ＢＰＦ９１５とＢＰＦ９６５、高周波結合器９２０と高周波結合器９７０は同じ部品を用いるものとする。
【００３３】
送信機９００及び受信機９５０は、双方向通信により、送信機９００が受信機として機能し、受信機９５０が送信機として機能することもある。すなわち、現時点では、送信機９００はデータを送信し、受信機９５０はデータを受信しているが、データの送受信先が逆になると、受信機９５０が送信機となってデータを送信し、送信機９００が受信機となってデータを受信することになる。
【００３４】
ＢＰＦ９１５、９６５と高周波結合器９２０，９７０の周波数特性はＳパラメータで与えられており、ＢＰＦ９１５、９６５は２端子間の２ポートＳパラメータ、高周波結合器９２０及び高周波結合器９７０は対向させて結合した状態での２ポートＳパラメータである。次に、この近接無線通信システム９０の伝送路をシグナルフローグラフで解析して、インピーダンスミスマッチの影響を調べる。
【００３５】
［伝送路のシグナルフローグラフ及びその簡略化］
図１１に伝送路のシグナルフローグラフを示す。ここで、図１１ａに示したｂｓは送信回路９１０の出力信号である。ａ１は図１０に示した点１を左から右へ向かう入射信号である。ａ３は図１０の点３を左から右へ向かう入射信号である。ａ４は図１０の点４を左から右へ向かう入射信号である。ａｌは受信回路９６０の入力信号である。
【００３６】
ｂｌは図１０の点Ｌを右から左へ向かう反射信号である。ｂ４は図１０の点４を右から左へ向かう反射信号である。ｂ３は図１０の点３を右から左へ向かう反射信号である。ｂ１は図１０の点１を右から左へ向かう反射信号である。ΓＧは送信回路９１０の反射係数、ΓＬは受信回路９６０の反射係数である。ＢＳ１１、ＢＳ２１、ＢＳ１２、ＢＳ２２はＢＰＦ９１５，９６５の２ポートＳパラメータである。ＣＳ１１、ＣＳ２１、ＣＳ１２、ＣＳ２２は高周波結合器９２０と高周波結合器９７０を結合した状態の２ポートＳパラメータである。
【００３７】
解析を容易にするために、ΓＧとΓＬを０と仮定すると、受信回路９６０からの反射がないことになるためｂｌが０になり、図１１ａの伝送路のシグナルフローグラフは図１１ｂのように省略できる。さらに、図１１ｂのａ３→ａ４→ｂ４→ｂ３のパスを整理すると図１１ｃに示したように簡略化できる。
【００３８】
ここで、ａ３→ｂ３のパスに追加された第２項ＣＳ２１ＢＳ２２ＣＳ１２は、高周波結合器の往復の伝播損失ＣＳ２１、ＣＳ１２とＢＰＦのＢＳ２２の積であるから十分に小さくなるので省略可能である。上記の省略を考慮して、ｂｓからａｌへのシグナルフローを求めると図１１ｄに示したようになるので、伝達特性は数式１になる。更に数式１を展開すると図１１の数式２のようになる。
【００３９】
数式１及び数式２の括弧で括った部分が、インピーダンスミスマッチを表している。よって、数式１及び数式２が、括弧外の項ＢＳ２１ＣＳ２１ＢＳ１２のみとなったとき、インピーダンスマッチングがとれていて、ｂｓ→ａ１→ａｌのパスに反射がなく、伝達特性として理想的な状態となる。
【００４０】
［伝達特性］
具体例として、図１２に示す理想的な５次のＢＰＦ（Ｏ（ＢＳ２１），Ｐ（ＢＳ１１）のＢＰＦ）の特性と、図１３に示す理想的なカプラ（Ｑ（ＣＳ１１），Ｒ（ＣＳ２１）のカプラ）を用いて数値シミュレーションを行うと、図１４の伝達特性が導き出される。
【００４１】
図１４の曲線Ａは、インピーダンスマッチングがとれていると仮定して上記数式１の括弧内を省略した理想的な伝達特性である。これに対して、曲線Ｂは高周波結合器のインピーダンスミスマッチを考慮した実際の伝達特性であり、ピークツーピーク値（＝Ｃ１＋Ｃ２）で約２．５ｄＢの大きなリップルが生じていることがわかる。
【００４２】
以上の関連技術に対して、以下に説明する各実施形態では、数センチメートルの近接無線通信システムであって、高周波結合器のインピーダンスミスマッチが生じている場合であってもリップルの発生を抑止して、バンドパスフィルタの周波数特性を損なうことなく良好な広帯域特性を提供する近接無線通信システムを提供する。
【００４３】
＜第１実施形態＞
［第１実施形態に係る近接無線通信システムの全体構成］
まず、本発明の第１実施形態に係る近接無線通信システムの全体構成について図１を参照しながら説明する。
【００４４】
図１は、本実施形態に係る分布定数線路を具備した近接無線通信システム１０を示す。送信機１００は、送信回路１１０、ＢＰＦ１１５（送信側バンドパスフィルタ）、高周波結合器１２０（送信側カプラ）及び分布定数線路１２５を有している。受信機２００は、受信回路２１０、ＢＰＦ２１５（受信側バンドパスフィルタ）、高周波結合器２２０（受信側カプラ）及び分布定数線路２２５を有している。ここで、送信機１００と受信機２００は同一の構成であり、ＢＰＦ１１５とＢＰＦ２１５、高周波結合器１２０と高周波結合器２２０はそれぞれ同じ部品を用いるものとする。
【００４５】
送信機１００と受信機２００は、双方向通信により、その時々によって送信機１００が受信機として機能し、受信機２００が送信機として機能する。すなわち、現時点では、送信機１００はデータを送信し、受信機２００はデータを受信しているが、データの送受信先が逆になると、受信機２００が送信機として機能し、送信機１００が受信機として機能する。
【００４６】
よって、送信回路１１０及び受信回路２１０は、送信回路としても受信回路としても機能し、データを伝送する高周波信号の処理を行う通信回路であり、通信回路部に相当する。また、送信機１００及び受信機２００は、通信回路部とバンドパスフィルタと高周波結合器と分布定数線路とを備えた送信機又は受信機の少なくともいずれかとして機能する通信装置に相当する。近接無線通信システム１０は、送信機１００及び受信機２００を有する通信システムに相当する。
【００４７】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特性の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００４８】
ＢＰＦ１１５、２１５と分布定数線路１２５，２２５と高周波結合器１２０，２２０の周波数特性はＳパラメータで与えられている。ＢＰＦ１１５、２１５と分布定数線路１２５，２２５は２端子間の２ポートＳパラメータ、高周波結合器１２０と高周波結合器２２０は対向させて結合した状態での２ポートＳパラメータである。次に、この近接無線通信システム１０の伝送路をシグナルフローグラフで解析して、インピーダンスミスマッチの影響を調べる。
【００４９】
［伝送路のシグナルフローグラフ及びその簡略化］
図２に本実施形態に係る伝送路のシグナルフローグラフを示す。ここで、ｂｓは送信回路１１０の出力信号である。ａ１は図１の点１を左から右へ向かう入射信号である。ａ２は図１の点２を左から右へ向かう入射信号である。ａ３は図１の点３を左から右へ向かう入射信号である。ａ４は図１の点４を左から右へ向かう入射信号である。ａ５は図１の点５を左から右へ向かう入射信号である。ａｌは受信回路２１０の入力信号である。
【００５０】
ｂｌは図１の点Ｌを右から左へ向かう反射信号である。ｂ５は図１の点５を右から左へ向かう反射信号である。ｂ４は図１の点４を右から左へ向かう反射信号である。ｂ３は図１の点３を右から左へ向かう反射信号である。ｂ２は図１の点２を右から左へ向かう反射信号である。ｂ１は図１の点１を右から左へ向かう反射信号である。ΓＧは送信回路１１０の反射係数、ΓＬは受信回路２１０の反射係数である。
【００５１】
ＢＳ１１、ＢＳ２１、ＢＳ１２、ＢＳ２２はＢＰＦ１１５，２１５の２ポートＳパラメータである。ＴＳ１１、ＴＳ２１、ＴＳ１２、ＴＳ２２は分布定数線路１２５のＳパラメータである。ＲＳ１１、ＲＳ２１、ＲＳ１２、ＲＳ２２は分布定数線路２２５のＳパラメータである。ＣＳ１１、ＣＳ２１、ＣＳ１２、ＣＳ２２は高周波結合器１２０と高周波結合器２２０を結合した状態の２ポートＳパラメータである。
【００５２】
2011228933.tif 000004
【００５３】
2011228933.tif 000005
【００５４】
上記の省略を考慮して、ｂｓからａｌへのシグナルフローを求めると図２ｅのようになり、その際の伝達特性は数式３になる。更に数式３を展開すると図２の数式４のようになる。数式３及び数式４の括弧で括った部分が、インピーダンスミスマッチを表している。
【００５５】
2011228933.tif 000006
【００５６】
［伝達特性］
本実施形態の近接無線通信システム１０に具備された分布定数線路１２５，２２５について、具体例として、図１２に示す理想的な５次のＢＰＦと、図１３に示す理想的なカプラを用いて数値シミュレーションを行ない、理想的な伝達特性との差のピークツーピーク値をリップルとして記録する。位相φ１と位相φ２とを、それぞれ０から１８０度まで１０度ステップでパラメトリック掃引すると図３の２Ｄグラフが得られる。
【００５７】
図３の縦軸は送信機の４．５ＧＨｚにおける分布定数線路１２５の電気長を示し、横軸は受信機の４．５ＧＨｚにおける分布定数線路２２５の電気長を示す。さらに、図３を３Ｄで表示すると図４が得られる。
【００５８】
2011228933.tif 000007
【００５９】
位相φ１を０°、位相φ２を９０°としたときに、図１２に示す理想的な５次のＢＰＦと、図１３に示す理想的なカプラを用いて数値シミュレーションを行うと、図５の伝達特性が得られる。本実施形態に係る伝達特性を示した図５と、上記関連技術の伝達特性を示した図１４を比較すると、図５では、理想的な場合（Ｓ曲線）と本実施形態の場合（Ｔ曲線）でほぼ曲線が一致し、上記関連技術で生じていた大きなリップルが顕著に減少していることがわかる。
【００６０】
以上に説明したように、本実施形態に係る近接無線通信システム１０によれば、静電界若しくは誘導電界を利用して数センチメートルの近接距離にて使用する送信機１００及び受信機２００において、高周波結合器１２０，２２０のインピーダンスミスマッチの有無に拘らず、バンドパスフィルタ１１５，２１５の周波数特性を良好に保つことを可能とし、近傍に無線ＬＡＮなどの他の通信システムが存在していても、送信機１００及び受信機２００間で広帯域な周波数を用いて大容量のデータ通信を可能とすることができる。
【００６１】
図３及び図４によれば、送信機１００及び受信機２００に設けられた分布定数線路１２５，２２５の電気長が等しい値に近づくほど大きなリップルが生じる。よって、送信機１００の分布定数線路１２５の電気長と受信機２００の分布定数線路２２５の電気長とを異なる電気長に設定することによりリップルの発生を小さくすることができる。更に、一方の分布定数線路の電気長が、相手側の分布定数線路の電気長に対して９０°±１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数）の位相差を生じるように設定されていると、リップルの発生を最も小さくすることができる。この結果、高周波結合器のインピーダンスミスマッチがあってもバンドパスフィルタの周波数特性を損なうことなく、良好な広帯域特性を提供することができる。
【００６２】
特に、一方の分布定数線路の電気長が、相手側の分布定数線路の電気長に対して９０°の位相差を生じるように設定されていると好ましい。かかる構成によれば、リップルの発生を最も小さくすることができ、かつ、送信機及び受信機の分布定数線路の電気長の総和を最も短くすることができる。
【００６３】
分布定数線路は、プリント基板上に平面回路として形成されたマイクロストリップラインであってもよいし、同軸ケーブルであってもよいし、さらには高周波結合器の一部として形成された伝送線路であってもよい。次に、近接無線通信システム１０の具体的構成について説明する。
【００６４】
［第１実施形態に係る具体的構成］
第１実施形態では分布定数線路にマイクロストリップラインを用いる例を挙げる。図６には、高周波結合器１２０、２２０とバンドパスフィルタ１１５，２１５との間を、電気長の異なるマイクロストリップライン１２５ａ，２２５ａで接続した例が示されている。マイクロストリップライン１２５ａ，２２５ａは、プリント基板３０、３５上にそれぞれ形成されている。
【００６５】
送信機１００と受信機２００とは、マイクロストリップライン１２５ａ，２２５ａの電気長が異なることを除いて同じ構成になっている。前述のとおり、送信回路１１０は、受信回路２１０に動作を切り替えることが可能であり、またそのときには、受信回路２１０は、送信回路１１０に動作を切り替えることが可能である。このようにして、送信機１００を受信機、受信機２００を送信機として機能させることにより、データ伝送を双方向で行うことができる。このとき、伝送路を伝わる高周波信号の向きも反転するが、本実施形態における分布定数線路１２５，２２５としてのマイクロストリップライン１２５ａ，２２５ａは双方向に動作するので、所定の位相差となるように適切な電気長が設定されている限りリップルを小さく保つことが可能である。
【００６６】
例えば、中心周波数４．５ＧＨｚで位相差が９０°となるマイクロストリップライン１２５ａ，２２５ａの長さは、波長短縮率を０．６と仮定したときに約１０ｍｍになる。換言すれば、一方のマイクロストリップラインを他方のマイクロストリップラインより約１０ｍｍ長くすれば、位相差が９０°となる。
【００６７】
2011228933.tif 000008
【００６８】
［変形例１に係る具体的構成］
第１実施形態の変形例１として、分布定数線路１２５，２２５として同軸ケーブル１２５ｂ，２２５ｂを用いる例を図７に示す。例えば、中心周波数４．５ＧＨｚで位相差が９０°となる同軸ケーブル１２５ｂ，２２５ｂの電気長の差分は、波長短縮率を０．６７と仮定したときに約１１ｍｍになる。よって、送信機１００または受信機２００の何れか一方の同軸ケーブルを他方より約１１ｍｍ長くすればよい。
【００６９】
［変形例２に係る具体的構成］
また、第１実施形態の変形例２として、分布定数線路２２５として高周波結合器２２０の一部に伝送線路２２５ｃを形成した例を図８に示す。図８では受信機２００の場合が示されているが、送信機１００または受信機２００の少なくとも何れか一方の高周波結合器に伝送線路を内蔵するタイプを用いればよい。なお、伝送線路２２５ｃは、例えば銅箔で形成されていてもよい。
【００７０】
＜第２実施形態＞
さらに、第２実施形態として分布定数線路の代わりに集中定数回路のインダクタとキャパシタで構成された位相シフト回路を用いる。図９に位相シフト回路２２５ｄを具備した受信機２００の例を示す。
【００７１】
［第２実施形態に係る具体的構成］
集中定数回路の場合、チップインダクタとチップキャパシタの低域通過形の等価回路（Ｌ，Ｃ）で位相シフト回路２２５ｄを構成する。位相シフト回路の一例を図９ａと図９ｂに示す。また、回路定数を数式５と数式６に示す。
【００７２】
Ｌ＝Ｚｃ／ω・・・・（式５）
Ｃ＝１／Ｚｃω・・・（式６）
ここで、Ｚｃは分布定数回路の特性インピーダンスである。
【００７３】
かかる構成によれば、集中定数回路の場合であっても、第１実施形態と同様に、位相差が所望の値になるように送信機と受信機の位相シフト回路を設定すれば、リップルの発生を小さくすることができる。特に、位相差が９０°（又は９０°±１８０°×ｎ（ｎは０以上の整数））になるように送信機と受信機の位相シフト回路を設定すれば、リップルの発生を最も小さくすることができる。第２実施形態の場合にも、送信機側の位相シフト回路の位相角が、受信機側の位相シフト回路の位相角と異なれば、位相差がない場合に比べてリップルの発生を小さくすることができるが、位相差が９０°に近づくほどその効果は大きい。
【００７４】
また、第２実施形態では、第１実施形態に比べて装置をコンパクトにすることができる。
【００７５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７６】
１０                近接無線通信システム
３０，３５          プリント基板
１００              送信機
１１０              送信回路
１１５、２１５      ＢＰＦ
１２０，２２０      高周波結合器
１２５，２２５      分布定数線路
１２５ａ，２２５ａ  マイクロストリップライン
１２５ｂ，２２５ｂ  同軸ケーブル
２００              受信機
２１０              受信回路
２２５ｃ            伝送線路
２２５ｄ            位相シフト回路
【図１】
2011228933.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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