(57)【要約】      （修正有）【課題】広帯域伝送ができる非接触伝送装置を提供する。【解決手段】第１コイル３１と、第１コイル３１とインダクタンスが異なる第２コイル３２と、が電気的に並列接続される送信コイル１０と、第１コイル３１と第２コイル３２に対し夫々空隙を有して対面配置される、第３コイル３３と、第３コイル３３とインダクタンスが異なる第４コイル３４と、が電気的に並列接続される受信コイル２０と、送信コイル１０の入力端４１に接続され、送信コイル１０と受信コイル２０間の伝送利得特性と群遅延特性を補償するデジタルフィルタ５０とを備え、デジタルフィルタ５０によって２対のコイル間の伝送特性を平坦化する。【選択図】図１
2015213133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コイルと、第１コイルとインダクタンスが異なる第２コイルと、が電気的に並列接続される送信コイルと、
第１コイルと第２コイルに対し夫々空隙を有して対面配置され磁気結合される、第３コイルと、第３コイルとインダクタンスが異なる第４コイルと、が電気的に並列接続される受信コイルと、
前記送信コイルの入力端に接続され、前記送信コイルと前記受信コイル間の伝送特性を補償するデジタルフィルタと、を備えた非接触伝送装置。
【請求項２】
前記デジタルフィルタは、第１コイルと第３コイル間の伝送利得特性の高域側と、第２コイルと第４コイルの伝送利得特性の低域側が重なり合う領域の伝送利得特性を平坦化する請求項１に記載の非接触伝送装置。
【請求項３】
前記送信コイルと前記受信コイルは、同心円状に設けられ相互に回転可能に設けられた請求項１または請求項２に記載の非接触伝送装置。
【請求項４】
第２コイルと第４コイルは、インダクタンスが夫々第１コイルと第３コイルより小さく、
第２コイルと第４コイル間の空隙が第１コイルと第３コイル間の空隙より小さい請求項１から請求項３の何れかに記載の非接触伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を非接触で伝送する非接触伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非接触伝送装置として、回転ヘッド型磁気記録再生装置に用いる多チャンネルのロータリートランスが知られている。回転ヘッド型磁気記録再生装置は、デジタル情報信号などを記録、再生する際、高伝送レート化を図るため記録ヘッド、再生ヘッドを多チャンネル化している。
【０００３】
このような従来の非接触伝送装置は、図５、図６に示すように、回転側ドラム７１と固定側ドラム７２には、各チャンネルに対応した信号を伝送するための送信側のコイル８１と受信側のコイル８２が、空隙を介して回転軸７３を中心として環状に対向配設され、非接触で信号が伝送される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９９８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の非接触伝送装置において、このような夫々環状に設けた伝送用のコイルにより、数百ＭＨｚ以上の広帯域の信号を各チャンネルで伝送を行う場合、帯域幅が狭く、広帯域伝送が難しいという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、広帯域伝送ができる非接触伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、第１コイルと、第１コイルとインダクタンスが異なる第２コイルと、が電気的に並列接続される送信コイルと、第１コイルと第２コイルに対し夫々空隙を有して対面配置され磁気結合される、第３コイルと、第３コイルとインダクタンスが異なる第４コイルと、が電気的に並列接続される受信コイルと、前記送信コイルの入力端に接続され、前記送信コイルと前記受信コイル間の伝送特性を補償するデジタルフィルタと、を備えた非接触伝送装置である。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、デジタルフィルタから出力された信号は、第１コイルと第３コイルの１対のコイルと、第２コイルと第４コイルの１対のコイルとの伝送帯域が異なる２対のコイルによって伝送される。さらにデジタルフィルタにより、送信コイルと受信コイル間の伝送特性に必要な所望の伝送利得と群遅延特性を確保し広帯域伝送を行うことができる。また、２対のコイルにより構成される伝送帯域を利用することができるため、伝送帯域の設計自由度が高い広帯域伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態における非接触伝送装置の構成を示す概略図
【図２】実施の形態における非接触伝送装置のコイルの配設を示す断面図
【図３】実施の形態における非接触伝送装置の伝送特性を測定するための測定装置の概略図
【図４Ａ】測定装置における線路伝送状態の伝送利得特性図
【図４Ｂ】測定装置におけるデジタルフィルタによる補償をしない場合の非接触伝送状態の伝送利得特性図
【図４Ｃ】実施の形態における非接触伝送装置の伝送利得特性図
【図５】従来の非接触伝送装置の概略断面図
【図６】従来の非接触伝送装置における一方の対向面から見た概略平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態）
本発明の実施の形態の非接触伝送装置について説明する。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態の非接触伝送装置において、送信コイル１０は、第１コイル３１と、第１コイル３１とインダクタンスが異なる第２コイル３２とが電気的に並列に接続され、受信コイル２０は、第３コイル３３と、第３コイル３３とインダクタンスが異なる第４コイル３４とが電気的に並列に接続されたものである。
【００１３】
図２に示すように、第１コイル３１と第３コイル３３の１対は、空隙Ｇ１を有して対面配置され磁気結合されている。第２コイル３２と第４コイル３４の１対は、空隙Ｇ２を有して対面配置され磁気結合されている。各１対のコイル間の電磁誘導により非接触伝送が行われる。
【００１４】
２つの１対のコイルは、さらに電磁結合、容量結合されていてもよい。また、２対のコイル同士が、磁気結合されてもよい。
【００１５】
第１コイル３１〜第４コイル３４は同心円状に環状に設けられ、第２コイル３２と第４コイル３４は、夫々第１コイル３１と第３コイル３３のインダクタンスより小さく、第１コイル３１と第３コイル３３の１対の同心円より内側に設けられている。
【００１６】
また、空隙Ｇ１の間隔より空隙Ｇ２の方が小さいことが好ましく、磁界結合を高められ、安定した広帯域伝送ができる。なお、空隙Ｇ１と空隙Ｇ２の間隔は、同じであってもよい。
【００１７】
さらに、図２に示すように、送信コイル１０と受信コイル２０は、夫々回転軸を中心に相対的に回転する部材５３に設けることができ、ロータリ式の非接触伝送装置とすることができる。
【００１８】
また、図示していないが、第１コイル３１と第３コイル３３の１対のコイルの同心円が、第２コイル３２と第４コイル３４の１対のコイルの同心円の外側となるように並設されていてもよい。すなわち、一方の１対のコイルと他方の１対のコイルとは、同心円の中心軸方向において、重ならないように設けられる。
【００１９】
送信側は、アナログ信号やデジタル信号を８ｂｉｔや１０ｂｉｔ等に符号化するエンコーダ５１と、エンコーダ５１から出力したベースバンド信号を入力するデジタルフィルタ５０とが設けられている。デジタルフィルタ５０は送信コイル１０の入力端４１に接続され、デジタルフィルタ５０から出力された信号は、並列接続された第１コイル３１と第２コイル３２とに出力される。
【００２０】
受信側は、受信コイル２０から出力されたベースバンド信号を復号するデコーダ５２が受信コイル２０の出力端４２に接続されている。
【００２１】
デジタルフィルタ５０は、周波数領域でフィルタ処理を行う周波数領域フィルタ回路であり、送信コイル１０と受信コイル２０間の非接触伝送による信号の波形歪みを補償する。周波数領域でのフィルタ処理は、時間領域での畳み込み処理と比べて演算量が少ないという特徴がある。また、周波数領域でのフィルタ処理の代わりに、ＦＩＲやＩＩＲを用いて時間領域でフィルタ処理を行ってもよい。
【００２２】
次に、デジタルフィルタ５０による周波数領域でのフィルタ処理について説明する。
【００２３】
デジタルフィルタ５０は、まず、入力データとして入力する時間上の信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数領域上のデータに変換する。
【００２４】
ＦＦＴ処理では、まず、入力データからＮ個（Ｎは正整数）のデータからなるブロックを順次生成する。Ｎ個の時間領域上のブロックの信号データを
【００２５】
【数１】
2015213133.tif 000003
【００２６】
とすると、ＦＦＴ処理後の周波数上のブロックＸ［ｋ］は、
【００２７】
【数２】
2015213133.tif 000004
【００２８】
となる。
【００２９】
次に、フィルタ処理を実施する。
【００３０】
フィルタ処理では、ＦＦＴ処理後のブロックを構成する周波数領域上の各信号データに対して、フィルタ処理を行う。
【００３１】
フィルタ処理前のブロックＸ［ｋ］に対するフィルタ処理後のブロックＸ’［ｋ］は、
【００３２】
【数３】
2015213133.tif 000005
【００３３】
となる。ここでＨ（ｋ）は周波数領域でのフィルタ係数を示す。
【００３４】
その後、デジタルフィルタ５０は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）により時間領域上の信号データに再変換して出力データを出力する。
【００３５】
ＩＦＦＴ処理は、フィルタ処理後の周波数領域上の信号データからなるブロックに対して、ＩＦＦＴを行い、時間領域上の信号データからなるブロックに再変換し、出力データを生成する。
【００３６】
ＩＦＦＴ処理前のブロックＸ’［ｋ］に対するＩＦＦＴ処理後のブロックｙ［ｎ］は、
【００３７】
【数４】
2015213133.tif 000006
【００３８】
となる。
【００３９】
デジタルフィルタ５０は、比較的長い長さを持つ時間領域信号を入力データとし、入力データをいくつかの区間に分割して、区間ごとにフィルタ処理を行う。このような処理を実現する方法として、重畳保存法（ｏｖｅｒｌａｐ−ｓａｖｅ  ｍｅｔｈｏｄ）や、重複加算法（ｏｖｅｒｌａｐ−ａｄｄ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いることができる。
【００４０】
重畳保存法では、入力データ全体の先頭部分に、循環畳み込みによる回り込みを回避するためのゼロ詰めを行う。その後、入力データの先頭からＮ個のデータを抜き出してＦＦＴを行い、同じく長さＮの周波数領域フィルタ係数Ｈ（ｋ）と乗算してからＩＦＦＴを行う。ＩＦＦＴした結果は、両端のサンプルが回り込みの影響を受けているため、中心部分のサンプルのみを取り出す。続いて、入力データの次のＮ個を抜き出すが、最終的に取り出すサンプルが前の区間の出力と連続するように、ひとつ前の区間と重なりを持たせて抜き出しを行う。
【００４１】
また、出力として取り出せるサンプル数を増やすために、時間領域のフィルタ係数にゼロ詰めを行いＮサンプルの長さにしてからＦＦＴを行って周波数領域のフィルタ係数を用意しておく方法や、入力信号を抜き出す長さをＮより短くし、ゼロ詰めを行ってＮサンプルにしてからＦＦＴを行う方法を採用してもよい。
【００４２】
重複加算法では、入力データの抜き出し区間は重ならない。時間領域のフィルタ特性が左右対称となるようなフィルタ係数を用意しておく場合、抜き出した入力データの後半にゼロ詰めを行い、ＦＦＴを実施して、周波数領域のフィルタ係数Ｈ（ｋ）と乗算してからＩＦＦＴを行う。ゼロ詰めした分、出力データの長さは、抜き出した入力データよりも長くなる。両端部分に追加されたデータは、前後の区間の出力と重ねて足し合わせる。
【００４３】
例えば、時間領域での入力信号のサンプル数と、時間領域のフィルタのサンプルがそれぞれＮだった場合、フィルタの出力信号は（２Ｎ−１）サンプルとなる。Ｍを、Ｍ＝（２Ｎ−１）であり、かつ２のべき乗となる値とした場合、時間領域での畳み込み演算処理はＭ×Ｎのオーダーとなる。一方、上述のようにＦＦＴを用いてフィルタ処理を行う場合、演算量はＭ×ｌｏｇ2Ｍのオーダーに減少する。つまり、ＦＦＴによる周波数領域でのフィルタ処理を採用することで、時間領域で畳み込み演算を行うのと同じ演算量で、より長いタップ数のフィルタを扱うことができる。
【００４４】
次に、デジタルフィルタ５０のフィルタ係数Ｈ（ｋ）の算出について説明する。
【００４５】
図３は、非接触伝送装置の伝送特性を測定するための測定装置の概略図である。
【００４６】
測定装置は、切換えスイッチにより、送信コイル１０と受信コイル２０を介さずに、ＰＮ９やＰＮ１５符号あるいはＧｏｌａｙ符号等の既知のデータ信号を出力する波形発生部と測定部とを線路により短絡する線路伝送状態と、線路の伝送を介さずに、送信コイル１０と受信コイル２０間で伝送を行う非接触伝送状態とに切り換わる。
【００４７】
まず、切換えスイッチにより測定装置を短絡状態とし、波形発生部より出力したデータ信号が線路伝送を介して測定部に入力される。測定部では、ＦＦＴ処理により入力したデータ信号をフーリエ変換し、線路伝送における周波数領域上の信号データのブロックＳ［ｋ］を得る。このブロックＳ［ｋ］のデータを演算部に引き渡す。
【００４８】
図４Ａは、線路伝送状態における周波数領域上の信号データの伝送利得特性を示し、この伝送利得特性は、例えば、少なくとも５００ＭＨｚ〜６ＧＨｚの伝送帯域において平坦な特性をもっている。
【００４９】
次に、切換えスイッチにより測定装置を非接触伝送状態とし、波形発生部より出力したデータ信号は、補償を行わないデジタルフィルタ５０を介して、送信コイル１０に入力される。受信コイル２０から出力されたデータ信号が測定部に入力され、測定部でＦＦＴ処理により周波数領域上の非接触伝送の信号データのブロックＣ［ｋ］を得る。このブロックＣ［ｋ］のデータを演算部に引き渡す。
【００５０】
このとき、測定装置の送信コイル１０と受信コイル２０は、実施の形態における非接触伝送装置と同じに設けられ、補正を行わないデジタルフィルタ５０のフィルタ係数Ｈ（ｋ）は、ＦＦＴの周波数領域においてＨ（ｋ）＝１とする。
【００５１】
図４Ｂは、デジタルフィルタ５０による補償を行わない場合の測定装置の非接触伝送状態における周波数領域上の信号データの伝送利得特性を示す。
【００５２】
点線で示す低周波側にピーク６１がある伝送利得特性は、デジタルフィルタ５０を用いない場合における、第２コイル３２と第４コイル３４を用いずに第１コイル３１と第３コイル３３との１対のコイルを用いた場合のものであり、点線で示す高周波側にピーク６２がある伝送利得特性は、第１コイル３１と第３コイル３３を用いずに第２コイル３２と第４コイル３４との１対のコイルを用いた場合のものである。具体的な例を示すと、低周波側、高周波側のピーク６１、６２の周波数は、夫々１００ＭＨｚ付近、７ＧＨｚ付近にある。
【００５３】
実線の伝送利得特性は、第１コイル３１〜第４コイル３４を用いたものであり、２つのピーク６１、６２間は、第１コイル３１と第３コイル３３間の伝送利得特性の高域側と、第２コイル３２と第４コイル３４の伝送利得特性の低域側とが重なり合う領域となっている。２つのピーク間では、伝送利得がすり鉢状に低下し出力信号が劣化する要因となる。
【００５４】
次に、演算部において、非接触伝送によるピーク６１、６２間の伝送利得特性を、線路伝送による平坦な伝送特性に近づけるように、補正するためのフィルタ係数Ｈ（ｋ）を、ブロックＳ［ｋ］とブロックＣ［ｋ］を用いて、下記の（式５）より算出する。
【００５５】
【数５】
2015213133.tif 000007
【００５６】
以上のように、フィルタ係数Ｈ（ｋ）が算出される。
【００５７】
次に、算出したフィルタ係数Ｈ（ｋ）を用いた実施の形態の非接触伝送装置の伝送利得特性について説明する。
【００５８】
図４Ｃは、この算出したフィルタ係数Ｈ（ｋ）をデジタルフィルタ５０の記憶部に格納してデジタルフィルタ５０を使用したときの伝送利得特性（実線）を示す。
【００５９】
図４Ｃに示すように、点線で示す伝送帯域の異なる２対のコイルによるピーク間において、平坦な伝送利得特性が得られる。このような伝送利得特性にすることにより、安定的な群遅延特性を得ることができる。
【００６０】
デジタルフィルタ５０を用いることにより伝送特性は、伝送利得が０〜−６０ｄＢの範囲内、群遅延特性が±１ｎｓｅｃ内にすることが好ましく、さらに伝送利得を０〜−３０ｄＢの範囲内とすることがより好ましく、この条件により優れた広帯域伝送が可能になる。
【００６１】
本実施の形態の非接触伝送装置では、上述したように伝送帯域の異なる２対のコイルを並列接続して、第１コイル３１と第３コイル３３間の伝送利得特性の高域側と、第２コイル３２と第４コイル３４の伝送利得特性の低域側が重なり合う領域の伝送利得特性を平坦化している。このように２対のコイルの伝送利得特性の重なり合う領域を平坦化することを利用するため、単一の１対のコイルの伝送利得特性をデジタルフィルタにより平坦化する場合に比較し、広帯域伝送における伝送帯域の設計自由度を顕著に高めることできる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  送信コイル
２０  受信コイル
３１  第１コイル
３２  第２コイル
３３  第３コイル
３４  第４コイル
４１  入力端
４２  出力端
５０  デジタルフィルタ
５１  エンコーダ
５２  デコーダ
５３  部材
６１、６２  ピーク
【図１】
2015213133.tif 000008
【図２】
2015213133.tif 000009
【図３】
2015213133.tif 000010
【図４Ａ】
2015213133.tif 000011
【図４Ｂ】
2015213133.tif 000012
【図４Ｃ】
2015213133.tif 000013
【図５】
2015213133.tif 000014
【図６】
2015213133.tif 000015