(57)【要約】 【課題】シート状の信号伝達装置を組み合わせた信号伝達システムを提供する。【解決手段】第１、第２の信号伝達装置１０１は、メッシュ状の第１導体部１１１、シート状の第２導体部１２１を備え、狭間領域１３１と浸出領域１４１の電磁場を変化させて信号を伝達するので、第１の信号伝達装置１０１の第１導体部１１１と、第２の信号伝達装置１０１の第１導体部１１１とを対向させ、両者の浸出領域１４１を重ねることで、第１の信号伝達装置１０１に結合された通信機器と第２の信号伝達装置１０１に結合された通信機器との間で信号の伝達を行うことができ、第１導体部１１１と第２導体部１２１との間隔は、当該電磁場に係る電磁波長よりも十分に短い。【選択図】図１
2007281678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁場の変化により信号を伝達するシート状の第１の信号伝達装置と、第２の信号伝達装置と、を備える信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、は、それぞれ
（ａ）当該電磁場の周波数帯において導電体であるメッシュ状の形状の第１導体部、
（ｂ）前記第１導体部と略平行に、当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短い間隔だけ離間して配置され、当該電磁場の周波数帯において導電体である外形が平板状の形状の第２導体部、
を備え、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、は、それぞれ
（ｃ）前記第１導体部の外形と前記第２導体部の外形とに挟まれる狭間領域と、前記第１導体部の外形を当該狭間領域と挟んで反対側に位置する平板状の形状の浸出領域と、において、当該周波数帯で当該電磁場を伝達し、
（ｄ）当該浸出領域における電磁場の強度のうち、当該メッシュ形状の影響を受ける進行波成分の強度は、当該第１導体部の外形からの距離によって指数的に減衰し、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、を、両者の浸出領域が重なるように、配置して、当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、のそれぞれにおいて、
（ｅ）当該浸出領域に配置された相手方の信号伝達装置へ、当該狭間領域および当該浸出領域における電磁場の変化を伝達し、もしくは、当該相手方の信号伝達装置から、当該狭間領域および当該浸出領域へ電磁場の変化を伝達して、当該第１導体部と当該第２導体部との間の電圧を変化させて信号を伝達する
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項２】
請求項１に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方は、
（ｆ）当該第１導体部および当該第２導体部に通信機器が有線接続され、
（ｇ）当該通信機器へ、当該狭間領域および当該浸出領域における電磁場とともに変化する当該第１導体部と当該第２導体部との間の電圧を伝達し、もしくは、当該通信機器から、当該第１導体部と当該第２導体部との間の電圧を変化させて当該狭間領域および当該浸出領域における電磁場を変化させて、信号を伝達する
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、
当該メッシュ状の形状の繰り返しの単位長さは当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域の厚さは、当該繰り返し単位長さ以下である
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項４】
請求項１に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、
当該メッシュ状の形状の網目の大きさの平均幅は、当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域の厚さは、当該繰り返し単位長さ以下である
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項５】
請求項１に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、
当該メッシュ状の形状は、同じ形状の多角形が繰り返す網目状であり、その繰り返しの単位長さは当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域における電磁場のうち、当該メッシュ形状の影響を受ける進行波成分の強度は、前記第１導体部の外形から当該浸出領域への距離に対して指数的に減衰し、もしくは、これより速く減衰する
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項６】
請求項１に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、
当該メッシュ状の形状は、平板に円孔を複数設けた網目状であり、当該円孔同士の中心距離は当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域における電磁場のうち、当該メッシュ形状の影響を受ける進行波成分の強度は、前記第１導体部の外形から当該浸出領域への距離に対して指数的に減衰し、もしくは、これより速く減衰する
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項７】
請求項１に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、
当該第２導体部は、メッシュ状の形状であり、前記第２導体部の外形を当該狭間領域と挟んで反対側に位置する平板状の形状の対向領域において、さらに、当該周波数帯で当該電磁場を伝達する
ことを特徴とする信号伝達システム。
【請求項８】
請求項１に記載の信号伝達システムであって、
当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、
当該第１導体部をメッシュ状の形状とするのにかえて、ストライプ状の形状とする
ことを特徴とする信号伝達システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する信号伝達装置を組み合わせた信号伝達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の通信素子が埋め込まれたシート状（布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。）の通信装置に関する技術が、本願の発明者らによって提案されている。たとえば、以下の文献では、個別の配線を形成することなく、シート状の部材（以下「シート状体」という。）に埋め込まれた複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝達する通信装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−００７４４８号公報
【０００３】
ここで、[特許文献１]に開示される技術においては、各通信素子は、シート状体の面に格子状、三角形状、もしくは蜂の巣状の図形の頂点に配置される。各通信素子は、当該通信素子により発生された電位の変化が近傍には強く、遠方には減衰して伝播することを利用して、周辺に配置されている他の通信素子とのみ通信する。
【０００４】
この局所的な通信により通信素子間で信号を順次伝達することによって、目的とする通信素子まで信号が伝達される。また、複数の通信素子は管理機能により階層に分けられ、各階層において経路データが設定されており、効率よく最終目的の通信素子まで信号を伝達することが可能となる。
【０００５】
一方で、発明者らの研究により、互いに対向するシート状体に挟まれる狭間領域に電磁場を存在させ、２つのシート状体の間の電圧を変化させて当該電磁場を変化させたり、当該電磁場の変化によってシート状体の間の電圧を変化させて、電磁場を進行させ、通信を行う技術が開発されている。
【０００６】
２つのシート状体の間の電圧を検知するには、通信機器を直接両者に有線接続したり、コネクタをシート状体に設け、これを通信機器に接続するのが一般的であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような有線接続をできるだけ行わないようにし、外部の通信機器をシート状体の近傍に寄せることによって信号の伝達ができるようにすると、ユーザにとっても使いやすくなり、メンテナンス効率も向上する。
【０００８】
そこで、このような要望に対応するための新しい技術が強く求められている。
【０００９】
本発明は、このような要望に応えるもので、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する信号伝達装置を組み合わせた信号伝達システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【００１１】
本発明の第１の観点に係る信号伝達システムは、電磁場の変化により信号を伝達するシート状の第１の信号伝達装置と、第２の信号伝達装置と、を備え、以下のように構成する。
【００１２】
すなわち、当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、は、それぞれ
（ａ）当該電磁場の周波数帯において導電体であるメッシュ状の形状の第１導体部、
（ｂ）第１導体部と略平行に、当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短い間隔だけ離間して配置され、当該電磁場の周波数帯において導電体である外形が平板状の形状の第２導体部、
を備える。
【００１３】
また、当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、は、それぞれ
（ｃ）第１導体部の外形と第２導体部の外形とに挟まれる狭間領域と、第１導体部の外形を当該狭間領域と挟んで反対側に位置する平板状の形状の浸出領域と、において、当該周波数帯で当該電磁場を伝達し、
（ｄ）当該浸出領域における電磁場の強度のうち、当該メッシュ形状の影響を受ける進行波成分の強度は、当該第１導体部の外形からの距離によって指数的に減衰する
ように構成する。
【００１４】
そして、当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、を、両者の浸出領域が重なるように、配置して、当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、のそれぞれにおいて、
（ｅ）当該浸出領域に配置された相手方の信号伝達装置へ、当該狭間領域および当該浸出領域における電磁場の変化を伝達し、もしくは、当該相手方の信号伝達装置から、当該狭間領域および当該浸出領域へ電磁場の変化を伝達して、当該第１導体部と当該第２導体部との間の電圧を変化させて信号を伝達する
ように構成する。
【００１５】
また、本発明の信号伝達システムにおいて、当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方は、
（ｆ）当該第１導体部および当該第２導体部に通信機器が有線接続され、
（ｇ）当該通信機器へ、当該狭間領域および当該浸出領域における電磁場とともに変化する当該第１導体部と当該第２導体部との間の電圧を伝達し、もしくは、当該通信機器から、当該第１導体部と当該第２導体部との間の電圧を変化させて当該狭間領域および当該浸出領域における電磁場を変化させて、信号を伝達する
ように構成することができる。
【００１６】
また、本発明の信号伝達システムの当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、当該メッシュ状の形状の繰り返しの単位長さは当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域の厚さは、当該繰り返し単位長さ以下であるように構成することができる。
【００１７】
また、本発明の信号伝達システムの当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、当該メッシュ状の形状の網目の大きさの平均幅は、当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域の厚さは、当該繰り返し単位長さ以下であるように構成することができる。
【００１８】
また、本発明の信号伝達システムの当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、当該メッシュ状の形状は、同じ形状の多角形が繰り返す網目状であり、その繰り返しの単位長さは当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域における電磁場のうち、当該メッシュ形状の影響を受ける進行波成分の強度は、第１導体部の外形から当該浸出領域への距離に対して指数的に減衰し、もしくは、これより速く減衰するように構成することができる。
【００１９】
また、本発明の信号伝達システムの当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、当該メッシュ状の形状は、平板に円孔を複数設けた網目状であり、当該円孔同士の中心距離は当該電磁場の周波数帯における波長よりも十分に短く、当該浸出領域における電磁場のうち、当該メッシュ形状の影響を受ける進行波成分の強度は、第１導体部の外形から当該浸出領域への距離に対して指数的に減衰し、もしくは、これより速く減衰するように構成することができる。
【００２０】
また、本発明の信号伝達システムの当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、当該第２導体部は、メッシュ状の形状であり、第２導体部の外形を当該狭間領域と挟んで反対側に位置する平板状の形状の対向領域において、さらに、当該周波数帯で当該電磁場を伝達するように構成することができる。
【００２１】
また、本発明の信号伝達システムの当該第１の信号伝達装置と、当該第２の信号伝達装置と、の少なくとも一方において、当該第１導体部をメッシュ状の形状とするのにかえて、ストライプ状の形状とするように構成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する信号伝達装置を組み合わせた信号伝達システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
【００２４】
以下では、本実施形態においては、２つの信号伝達装置を所定の位置に配置して信号伝達システムを構成するが、信号伝達装置そのものの構造は共通する点が多い。そこでまず、信号伝達装置単独の構成について説明する。
【００２５】
その次に、当該信号伝達装置に近接させて信号を取得したり信号を送り込んだりするためのインターフェース装置について、順に説明する。なお、このインターフェース装置として、他の信号伝達装置そのものを利用できる点が、本発明の特徴の一つとなっている。
【００２６】
なお、以下では、理解を容易にするため、信号伝達に用いる電磁波の周波数帯において導電体であるものを「導電体」と呼び、当該周波数帯において誘電体であるものを「誘電体」と呼ぶ。したがって、たとえば、直流電流に対しては絶縁体であるものを「導電体」と呼ぶこともある。
【実施例１】
【００２７】
（信号伝達装置）
図１は、本実施形態に係る信号伝達装置の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００２８】
本図（ｂ）は、本実施形態に係る信号伝達装置１０１の断面図である。本図に示すように、信号伝達装置１０１は、メッシュ状の第１導体部１１１と、これに略平行な平板状の第２導体部１２１と、を備えている。
【００２９】
ここで、第１導体部１１１と第２導体部１２１とに挟まれる領域が、狭間領域１３１であり、本図において第１導体部１１１の上側にある領域が、浸出領域１４１である。
【００３０】
本図（ａ）は、信号伝達装置１０１の上面図である。本実施形態の第１導体部１１１は、正方形のメッシュ状となっており、正方形の中から第２導体部１２１が透けて見えている。
【００３１】
またメッシュの繰り返し単位は横に隣り合う正方形の中心同士の距離に等しく、これは、正方形の一辺の長さにほぼ等しい。
【００３２】
本実施形態では、狭間領域１３１および浸出領域１４１はいずれも空気となっているが、いずれか一方もしくは両方もしくはそれらの一部分を、各種の誘電体としたり、水や土としたり、真空としたりしても良い。
【００３３】
特に、狭間領域１３１において定在波が生じるのを防止するために、信号の周波数帯において誘電損失や抵抗損失が大きな材料を狭間領域１３１に配置したり、充填したりすることが望ましい。
【００３４】
さて、第１導体部１１１と第２導体部１２１の外形は、いずれもシート状（布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。）である。
【００３５】
したがって、たとえば、部屋の壁を本実施形態の信号伝達装置とする場合には、まず第２導体部１２１として金属箔を貼り付け、つぎに絶縁体を吹き付けてから、第１導体部１１１として金属の網を貼り付け、さらに絶縁体の壁紙を貼り付ければ良い。
【００３６】
このほか、導電性インクや導電性ゴムを利用し、必要に応じて模様を描きながらこれらを塗装したり吹き付けたりすることによって、第１導体部１１１や第２導体部１２１を構成することができる。
【００３７】
さて、このように、信号伝達装置１０１において、第１導体部１１１と第２導体部１２１とに挟まれる狭間領域１３１の間を伝播する電磁波モードに注目する。
【００３８】
かりに第１導体部１１１がメッシュではなく、箔状の開孔がない構造であった場合には、電磁波は狭間領域１３１に完全に閉じ込められる。
【００３９】
しかしながら、第１導体部１１１は、メッシュ状の構造を持ち、開孔がある。このような形状では、メッシュの間隔と同程度の高さまで、電磁場が染み出すようになる。電磁波が染み出す領域が、浸出領域１４１である。
【００４０】
メッシュの繰返しの単位寸法は、電磁波長より十分に短い必要がある。典型的には、電磁波長λに対して、λ／５以下、λ／１０〜λ／１００、λ／１００〜λ／１０００などのサイズを利用することができるが、信号伝達装置１０１の適用分野に応じて、適宜サイズは変更が可能である。また、現実の素材を組み合わせて実験を行い、所望の電磁波の強度が得られるように浸出領域１４１が所望の高さ（厚さ）を設定することとしても良い。
【００４１】
浸出領域１４１の高さ（厚さ）は、メッシュの繰り返し単位と同程度である。実際には、第１導体部１１１の表面からの距離に応じて、指数的に電磁波の強度が減衰するようになる。
【００４２】
また、狭間領域１３１の高さ（厚さ）も、メッシュの繰り返し単位と同程度のオーダーで、電磁波長よりも十分小さいことを要する。
【００４３】
なお、信号伝達装置１０１を２つ用意して、それぞれ浸出領域１４１が重なるように配置すれば、２つの信号伝達装置１０１の間で、電磁場を介した信号の伝達を行うことが可能となる。
【００４４】
たとえば、一方の信号伝達装置１０１を、部屋の壁紙として壁面に貼り付け、他方の信号伝達装置１０１を、この「壁紙」を介した信号伝達を行うためのインターフェース装置やコネクタの一種として利用することが可能である。
【００４５】
この場合、それぞれのメッシュの間隔や形状は、互いに異なるものとしても良いし、等しいものとしても良い。
【００４６】
このほか、一方の信号伝達装置１０１には第１のインターフェース装置や通信機器を有線結合もしくは近接結合により接続し、他方の信号伝達装置１０１には第２のインターフェース装置や通信機器を有線結合もしくは近接結合により接続し、２つの信号伝達装置１０１の浸出領域１４１を重ねれば、第１のインターフェース装置や通信機器と、第２のインターフェース装置や通信機器と、の間で、信号を伝達することが可能となる。また、信号伝達装置１０１そのものを、近接結合に接続可能なインターフェース装置として見ることもできる。
【００４７】
以下では、第１および第２の信号伝達装置１０１の具体的な形状の例と、これらに関する信号伝達性能の実験結果について説明する。
【００４８】
図２は、第１の信号伝達装置１０１の実施例に係る概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００４９】
本図（ａ）の上面図、本図（ｂ）の断面図に示すように、第１の信号伝達装置１０１のメッシュは１４ｍｍ大の略正方形であり、メッシュとメッシュの間の第１導体部１１１の幅は１ｍｍで、厚さ３５μｍの銅箔で形成されている。第２導体部１２１も、厚さ３５μｍの銅箔で形成され、狭間領域１３１の厚さは１.６ｍｍ間隔で、ガラスエポキシ素材（ＦＲ４）が充填されている。また、第１導体部１１１の上面には、保護シート１８１として、厚さ０.２ｍｍの塩化ビニルが貼り付けられている。
【００５０】
本図に示す第１の信号伝達装置１０１は、壁面に通信シートとして配置されるような形態の一例である。
【００５１】
図３は、第２の信号伝達装置１０１'の実施例に係る概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００５２】
本図に示すように、第２の信号伝達装置１０１'のメッシュは１０ｍｍ大の略正方形であり、メッシュとメッシュの間の第１導体部１１１'の幅は１ｍｍで、厚さ３５μｍの銅箔で形成されている。また、全体の大きさは８０ｍｍ×１１２ｍｍ程度となっている。
【００５３】
一方、第２導体部１２１'も、厚さ３５μｍの銅箔で形成され、狭間領域１３１'は１.６ｍｍ厚で、ガラスエポキシ素材（ＦＲ４）が充填されている。
【００５４】
第１導体部１１１'の端部、および第２導体部１２１'は、ＳＭＡコネクタ１８２を介して５０Ω同軸ケーブル１８３に接続され、外部の通信機器に接続可能となっている。（第１の信号伝達装置１０１においても、同様の端部処理がなされており、同軸ケーブルが接続されている。）
【００５５】
本図に示す第２の信号伝達装置１０１'は、外部の通信機器とのインターフェースとなるインターフェース装置として利用される形態の一例である。
【００５６】
なお、これらの形態において、第１導体部１１１や第２導体部１２１の外側を覆うようなシート状の絶縁体を貼り付け、カバーとしても良い。
【００５７】
図４は、図２に示す第１の信号伝達装置１０１と、図３に示す第２の信号伝達装置１０１'と、の配置の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００５８】
本図に示すように、信号伝達装置１０１'は、信号伝達装置１０１の保護シート１８１に密着され、第１導体部１１１と第１導体部１１１'とが対向し、それぞれの浸出領域１４１が重なるように配置されている。
【００５９】
信号伝達装置１０１'に対して十分に大きい信号伝達装置１０１の隅から１５０ｍｍずつ離れた場所に、信号伝達装置１０１'を配置し、ここを基準位置として、同軸ケーブル１８３を介してネットワークアナライザ１８４を両者の間に接続し、１ＧＨｚから５ＧＨｚの間で周波数を変化させて、１Ｖ振幅の信号を入力したときの受信電圧を測定した。
【００６０】
図５は、基準位置における各周波数に対する受信強度の様子を示すグラフである。以下、本図を参照して説明する。
【００６１】
本グラフでは、横軸は周波数（図中黒三角で表示された位置が、２.０ＧＨｚ、白三角で表示された位置が、２.４ＧＨｚおよび３.０ＧＨｚ）、縦軸は、受信強度S12をｄＢ単位で示してある。
【００６２】
受信強度は、広い周波数帯で、−２０ｄＢ〜−４０ｄＢ程度と十分な強度の信号が観測され、たとえば、２.４ＧＨｚ帯に本信号伝達システムを適用することが可能であることがわかる。
【００６３】
図６は、２.４ＧＨｚ帯において、信号伝達装置の相対的な位置を基準位置からずらしたときの受信強度の様子を示すグラフである。以下、本図を参照して説明する。
【００６４】
横軸は、図４において信号伝達装置１０１'が下方を移動させたときの移動距離であり、縦軸は、受信強度S12をｄＢ単位で示してある。
【００６５】
本グラフを見てもわかる通り、互いの相対的な位置関係を変更した場合であっても、−２０ｄＢ〜−３０ｄＢ程度と十分な強度の信号が観測されており、両者を任意の位置に近接させるだけで信号が伝達される信号伝達システムが実現できていることがわかる。
【００６６】
上記の実施形態では、第２導体部１２１は、箔状の開孔のない導電体としているが、第２導体部１２１を第１導体部１１１と同様のメッシュ状としても良い。図７はこのような構成に係る断面図である。
【００６７】
本図に示すように、第２導体部１２１の外側にも浸出領域１４１に相当する対向領域１５１が存在し、ここにも電磁波が染み出すようになる。したがって、表面と裏面の両方に電磁波が浸出するため、任意のインターフェース装置（他の信号伝達装置１０１であっても良い。）をいずれかの面に近接させれば、信号の授受が可能になる。
【００６８】
さて、以下では、このような浸出領域１４１の理論的背景について簡単に説明する。上記のような構成の信号伝達装置１０１では、狭間領域１３１（およびその近傍である浸出領域１４１や対向領域１５１）において、信号伝達装置１０１の外側へ電磁波を「放射」せずに進行する電磁波のモードφnが存在する。
【００６９】
ここで、狭間領域１３１と同程度の強度の電磁場が染み出し、かつ遠方への電磁放射がない近接場の高さLは、メッシュの繰り返しの単位長さをdとしたとき、L = d/(2π)程度である。
【００７０】
ここで、浸出領域１４１や対向領域１５１において、第１導体部１１１や第２導体部１２１の表面からの距離をzとしたとき、染み出した電磁波の振幅は、概ねe-z/Lのように減衰する。
【００７１】
したがって、第１導体部１１１（や第２導体部１２１）から距離Lの範囲にインターフェース装置を配置して、φnを誘起して、信号の伝達を行うのである。なお、インターフェース装置の感度によって、距離Lではなく、長さd程度としても良い。すなわち、浸出領域１４１（や対向領域１５１）の厚さは、L乃至d程度と考えることができる。
【００７２】
以下、さらに詳細に考える。図８は、信号伝達装置１０１の分析に用いる座標系の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００７３】
本図に示すように、z = 0には、繰り返し単位長さがdのメッシュ状の第１導体部１１１が配置され、z = -Dには、第２導体部１２１が配置されているものとする。そして、第１導体部１１１と第２導体部１２１以外は、誘電率εの誘電体で満たされているものとする。メッシュは正方形の網目状とする。原点はメッシュ交点に重なっており、x軸、y軸はメッシュに平行である。
【００７４】
このとき、電磁エネルギーがメッシュ近傍に局在しており、電磁場のうちの電場Eについて、
Ez = Af(x,y,z) exp(-j(xkx + yky))
という形をした進行波解が存在する。ここで、Ezは、電界のz成分、A，kx，kyは定数、f(x,y,z)はx方向、y方向に周期dを持つ関数であり、k = (kx,ky,0)は、進行波の進行方向を示す波数ベクトル（伝搬ベクトル）である。
【００７５】
すなわち、任意のx,y,zに対して、
f(x+d,y,z) = f(x,y,z) = f(x,y+d,z)
が成立する。
【００７６】
さて、Ezを含む電磁場は、誘電体において、波動方程式
ΔEz = -(ω2/c2)Ez
を満たし、
kx2 + ky2 ≒ ω2/c2
である。
【００７７】
ここで、z > 0での電磁場に注目すると、fの周期性により、fは以下のようなフーリエ展開が可能である。
f(x,y,z) = Σm,n a(m,n)exp(2πj m x/d)exp(2πj n y/d)g(m,n,z)
ここで、m,nは整数である。
【００７８】
dが電磁波長λより十分小さく、2π/dがω/cより十分大きく、(m,n)≠(0,0)では、フーリエ展開の各成分の独立性より、成分
u(m,n) = exp(2πj m x/d)exp(2πj n y/d)g(m,n,z)
は、近似的に、
Δu = (-(2πm/d)2-(2πn/d)2+∂2/∂z2)u = 0
すなわち、
∂2/∂z2 g ≒ (2π)2(m2+n2)/d2 g
を満たす。したがって、
g(m,n,z) ≒ B exp(-2π(m2+n2)1/2 z/d)
である。ただし、Bは定数である。したがって、(m,n)≠(0,0)の成分については、その減衰定数は、d/(2π)以下となる。
【００７９】
ここで、(m,n)≠(0,0)の成分は、メッシュ構造の周期の変調を受けた進行波成分に相当する。
【００８０】
また、(m,n)=(0,0)に相当する成分、すなわち、メッシュ構造の周期の変調を受けていない進行波成分は、波長λ = 2π/(kx2 + ky2)1/2程度までは到達するが、その強度は、小さい。この成分は、項exp(-j(xkx + yky))に直接係る成分である。
【００８１】
このような理論的背景により第１導体部１１１をd = 2[mm]の正方形網目状のメッシュ状の形状の導体とし、第２導体部１２１を箔状の導体とし、第１導体部１１１に平均線電荷密度σ = 0.001[C/m]を与えたときに、生じる垂直電界Ez[V/m]に定数4πεを乗じたものを求めてみた。電磁波長はメッシュの間隔より十分大きいものとし、ここでは  １２０×１２０  メッシュ分の領域に均一な電荷分布が生じているものと仮定して計算した。
【００８２】
上記と同様に、第１導体部１１１はz = 0に配置され、第２導体部１２１はz = -Dに配置されている。原点はメッシュ交点に重なっており、x軸、y軸はメッシュに平行である。
【００８３】
図９は、この場合の、信号伝達装置の種々の場所の垂直電界の強度を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００８４】
本図上段の３つのグラフに示すように、(x,y) = (0,0)、(x,y) = (d/2,d/2)、(x,y) = (d/2,0)のいずれの場合も、z = 1[mm]付近から垂直電界がほぼ０になることがわかる。また、y = 1[mm]，z = 0.2[mm]における垂直電界は、本図下段の１つのグラフに示すような周期パターンとなる。
【００８５】
このように、メッシュの繰り返し単位長さが2mmのとき、電磁場の染み出しは約1mmと考えられるから、この距離以下にインターフェース装置を近付ければ、電磁場との間での誘導が可能になり、信号の送受が可能となると考えられる。
【００８６】
なお、z = -Dに配置される第２導体部１２１をz = 0に配置される第１導体部１１１と同じメッシュ構造とした場合の電界分布は、対称の原理により、z = -D/2に箔状の第２導体部１２１を配置し、z = 0にメッシュ状の第１導体部１１１を配置した場合と同じ分布となる。したがって、上記と同様の結論が得られる。
【００８７】
このように、浸出領域１４１や対向領域１５１の厚さとしては、d/(2π)〜d/2〜d程度のオーダーを考慮すれば十分であり、浸出領域１４１や対向領域１５１の中にインターフェースを「浸す」ことによって、通信を行うことができるのである。
【００８８】
なお、(m,n) = (0,0)に対応する成分は、通信層内での電磁波長λ = 2π/(kx2 + ky2)1/2の程度まで浸出する場合があるが、通信層の表面付近では、この成分の強度は他の成分よりも小さいので、無視することができる。
【００８９】
なお、メッシュは必ずしも正方形の繰り返しである必要はなく、各種の多角形形状のメッシュとしても良い。また、メッシュの単位は同じ形状に限る必要はなく、適切な網目状となっていれば、異なる形状であっても良い。この場合には、上記のdに相当する値は、各メッシュの大きさの平均であると考えることができる。また、これらの基本周期が存在する場合は、その周期をdと考えることもできる。
【００９０】
このほか、平板導体にハニカム状に円形のパンチ穴を複数開孔したものを、第１導体部１１１としても良い。この場合は、円の中心同士の距離が、上記のdに相当する。
【００９１】
図１０は、信号伝達装置に有線接続を行う場合の説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【００９２】
本図に示すように、信号伝達装置１０１のメッシュ状の第１導体部１１１が同軸ケーブル９０２の芯線に接続される接合部９０３の直前で、インピーダンスを整合するように電線の幅を調整する。また、同軸ケーブル９０２の外側導体は、第２導体部１２１に接続される。
【００９３】
また、本図に示す例では、第１導体部１１１の縁には、帯状の導体部９０４が配置されており、帯状の導体部９０４と第２導体部１２１との間には、集合抵抗などの電磁波吸収体を配置して、電磁波の漏れを防止している。
【００９４】
図１１は、信号伝達装置の第１導体部をメッシュ状ではなく、ストライプ状にした実施形態を示す説明図である。
【００９５】
本図に示すように、信号伝達装置１０１の第１導体部１１１が、第２導体部１２１の本図手前側に配置され、第１導体部１１１は、メッシュ状ではなく根本で集中したストライプ状の形状となっている。このストライプの間隔をdとすると、上記実施形態と同様、電磁波の染み出しの程度はd程度となるので、上記実施形態と同様の浸出領域を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上説明したように、本発明によれば、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する信号伝達装置を組み合わせた信号伝達システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係るインターフェース装置と組み合わせて使用する信号伝達装置の概要構成を示す説明図である。
【図２】第１の信号伝達装置の実施例に係る概要構成を示す説明図である。
【図３】第２の信号伝達装置の実施例に係る概要構成を示す説明図である。
【図４】第１の信号伝達装置と、第２の信号伝達装置と、の配置の様子を示す説明図である。
【図５】基準位置における各周波数に対する受信強度の様子を示すグラフである。
【図６】２.４ＧＨｚ帯において、信号伝達装置の相対的な位置を基準位置からずらしたときの受信強度の様子を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る信号伝達装置の概要構成を示す説明図である。
【図８】信号伝達装置の分析に用いる座標系の様子を示す説明図である。
【図９】信号伝達装置の種々の場所の垂直電界の強度を示す説明図である。
【図１０】信号伝達装置に有線接続を行う場合の説明図である。
【図１１】信号伝達装置の第１導体部をメッシュ状ではなく、ストライプ状にした実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０１  信号伝達装置
１１１  第１導体部
１２１  第２導体部
１３１  狭間領域
１４１  浸出領域
１５１  対向領域
１８１  保護シート
１８２  ＳＭＡコネクタ
１８３  同軸ケーブル
１８４  ネットワークアナライザ
【図１】
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【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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