(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置であって、
アンテナ以外の電気回路が電波を遮断する材質である第１のシールドによって囲われているとともに、前記アンテナが第２のシールドによって囲われており、該第２のシールドは、前記アンテナの前面と対向する部分が所定の周波数を中心とする帯域幅の電波が通過しやすい材質、或いは、所定の周波数よりも低い帯域幅の電波が通過しやすい材質であることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置であって、
アンテナとそれ以外の電気回路とが電波を遮断する材質であるシールドによって別個に囲われており、前記アンテナを囲うシールドには前記アンテナの前面の一部と対向する部分に複数の開口部が形成されていることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
前記アンテナとそれ以外の電気回路とを電気的に接続するラインにフィルタが挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触型通信システムは、固定された質問器と、カード状で移動可能な応答器とから成り、質問器から応答器への電力の供給、及び、質問器と応答器との間での通信を電磁誘導により非接触で行うものである。このように、非接触通信システムは、応答器側にバッテリを内蔵する必要がなく、また、質問器と応答器との通信が非接触であるという利点から、スキー場のリフト、鉄道の改札、荷物の仕分け等の多くの分野で採用されている。
【０００３】
非接触型通信システムを構成する質問器１及び応答器２について図７を用いて説明する。質問器１では以下の動作が行われる。変調回路１２はキャリア供給回路１１から出力される高周波信号であるキャリアを制御部１６から与えられる質問信号Ｑで変調して出力する。変調回路１２から出力される信号は、電力増幅回路１３にて電力が増幅された後、コイル１４１及びコンデンサ１４２から成るアンテナ１４から送信される。
【０００４】
尚、制御部１６は所定時間にわたって質問信号Ｑを変調回路１２に与えるという動作と所定時間にわたって質問信号Ｑを与えないという動作を交互に繰り返すようになっており、質問器１から送信される信号は、図８の（イ）に示すように、質問信号Ｑによって変調された期間Ｔ１と無変調の期間Ｔ２とが交互に繰り返す高周波信号となっている。
【０００５】
応答器２では以下の動作が行われる。質問器１から送信された信号はコイル２１１及びコンデンサ２１２から成るアンテナ２１にて電磁誘導により受信される。アンテナ２１で受信された信号は整流回路２２にて整流され、これにより得られた直流電力からレギュレータ２５が安定した直流電力を生成する。レギュレータ２５にて生成された電力により復調回路２６及び信号処理回路２７が動作する。
【０００６】
復調回路２６は整流回路２２により期間Ｔ１に得られた信号から質問信号Ｑを復調する。信号処理回路２７は復調回路２６で復調された質問信号Ｑに対する応答信号Ａを期間Ｔ２に出力する。この応答信号Ａはパルス列化されており、応答信号Ａによりスイッチ回路２４のＯＮ／ＯＦＦが制御される。直列接続された抵抗２３とスイッチ回路２４とは整流回路２２の出力側に並列に接続されており、スイッチ回路２４のＯＮ／ＯＦＦが切り替わると、質問器１の電力増幅回路１３の出力側に接続された応答器２を含む負荷回路のインピーダンスが変化する。尚、抵抗２３とスイッチ回路２４とは、整流回路２２の入力側に接続されていてもよい。
【０００７】
したがって、期間Ｔ２には、電力増幅回路１３の負荷回路のインピーダンスが変化するので、図８の（ロ）に示すように、電力増幅回路１３から出力される信号は、無変調のキャリアであるはずであるが、応答信号Ａで振幅変調されたものとなる。この変調信号は質問器１の復調回路１５にて復調され、応答信号Ａが得られる。復調回路１５にて得られた応答信号Ａに基づいて制御部１６が所定の動作を行う。
【０００８】
ここで、電気機器が発する不要輻射は、一般的に、回路の整合、金属等によるシールドにより抑制される。しかしながら、上記非接触型通信システムでは、空間を介した質問器と応答器とが１つの回路として考えられるため、回路の整合をとることは困難である。また、金属等により質問器の筐体を構成するなどして質問器全体をシールドすることにより不要輻射は抑制されるが、この場合は通信が不可能となってしまう。そこで、従来は、アンテナ１４を除く電気回路から成る内部回路１０のみを金属等によって囲い込んで、質問器１からの不要輻射を抑制するための対策としていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の質問器ではアンテナからの不要輻射に対する対策をほとんど講じていなかったので、質問器全体としての不要輻射の抑制が充分ではなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置であって、通信品質を向上させた通信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置において、アンテナ以外の電気回路を電波を遮断する材質である第１のシールドによって囲い込むとともに、前記アンテナを第２のシールドによって囲い込み、該第２のシールドの前記アンテナの前面と対向する部分を所定の周波数帯域の電波を減衰させる材質としている。
【００１２】
また、本発明では、通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置において、アンテナとそれ以外の電気回路とを電波を遮断する材質であるシールドによって別個に囲い込み、前記アンテナを囲うシールドには前記アンテナの前面の一部と対向する部分に開口部を形成している。
【００１３】
これらの各構成により、アンテナからの不要輻射が抑制される。尚、アンテナとそれ以外の電気回路とを電気的に接続するラインに適切な周波数特性のフィルタを挿入しておけば、不要輻射がより一層抑制される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図７に示した構成の質問器１において、本発明の第１実施形態での外観正面図を図１の（イ）に、同図の（イ）中のＡ−Ａ’での断面図を同図の（ロ）にそれぞれ示す。アンテナ１４以外の内部回路１０が電波を遮断、反射、または、吸収（以下、「遮断」で代表する）する材質である電波遮断材１００によって囲われている。電波遮断材としては例えば金属が使用される。
【００１５】
内部回路１０を囲うシールド材１００には内側にくぼんだ凹部Ｉが形成されており、この凹部Ｉにアンテナ１４が配置されている。そして、所定の周波数帯域の電波を減衰させる材質である電波吸収材２００によってアンテナ１４の前面から凹部Ｉに蓋をした構成となっている。このようにして、アンテナ１４については、前面が電波吸収材２００によって、前面以外が内部回路１０を囲う電波遮断材１００によってそれぞれ囲われている。
【００１６】
以上の構成により、図２に示すように通信用の周波数ｆを中心とする帯域幅のみを通過させる周波数特性を有するものを電波吸収材２００として採用しておけば、アンテナ１４から外部への不要輻射を抑制することができ、同時に充分な通信品質も確保できる。
【００１７】
尚、通信用の周波数ｆより低い帯域における不要輻射のレベルが小さいのであれば、図３に示すように通信用の周波数ｆより高い帯域を減衰させる周波数特性を有するものを電波吸収材２００として採用しておいてもよい。
【００１８】
また、図１の（ロ）に示すように、アンテナ１４と内部回路１０とを電気的に接続するラインＬに電波吸収材２００と同じ周波数特性を有するフィルタＦ1を挿入しておけば、不要輻射をより一層抑制することができ、通信品質をさらに向上させることができる。
【００１９】
図７に示した構成の質問器１において、本発明の第２実施形態での外観正面図を図４の（イ）に、同図の（イ）中のＡ−Ａ’での断面図を同図の（ロ）に、同図の（イ）中のＢ−Ｂ’での断面図を同図の（ハ）にそれぞれ示す。アンテナ１４以外の内部回路１０が電波を遮断する材質である電波遮断材３００で囲われている。
【００２０】
内部回路１０を囲う電波遮断材３００には内側にくぼんだ凹部Ｉが形成されており、この凹部Ｉにアンテナ１４が配置されている。そして、電波を遮断する材質である電波遮断材４００によってアンテナ１４の前面から凹部Ｉに蓋をした構成となっている。電波遮断材４００のアンテナ１４の前面の一部と対向する部分には四角形の開口部Ｗが４つ形成されており、質問器１を正面から見た場合にアンテナ１４の前面の一部が４つの開口部Ｗを介して見えるようになっている。このように、アンテナ１４を囲う電波遮断材には、アンテナ１４の前面の一部と対向する部分に開口部が形成されている。尚、電波遮断材３００と電波遮断材４００とは同じ金属で一体的に形成してもよい。
【００２１】
以上の構成により、アンテナ１４から外部に発せられる電波の減衰量と周波数との関係は図５に示すようになり、カットオフ周波数ｆC以下の帯域の電波が減衰する。そして、このカットオフ周波数ｆCと電波遮断材４００の開口部Ｗとには相関がある（具体的には、開口部Ｗを介して見えるアンテナ１４の部分の面積が大きいほど、カットオフ周波数ｆCは低くなる）。したがって、電波遮断材４００に開口部Ｗを適切に形成して、カットオフ周波数ｆCが減衰させたい周波数帯域の上限となるようにしておけば、アンテナ１４からの不要輻射を抑制することができ、通信品質を確保しながら不要輻射対策ができる。
【００２２】
尚、図６の（イ）は従来の質問器にて生じる不要輻射（３０[MHZ]から１[GHz]）を測定した結果を、同図の（ロ）は第２実施形態の質問器にて生じる同測定結果をそれぞれ示すものであり、第２実施形態の質問器によれば、従来に比して不要輻射が大幅に抑制されていることがわかる。
【００２３】
尚、非接触型通信システムでの通信用の周波数は例えば１３[MHz]であり、第２実施形態の構成では、規格で規定されている妨害電波（３０[MHZ]から１[GHz]）を減衰させようとすると、図５に示すような周波数特性をしているので、通信用の電波まで減衰させてしまうことになるが、質問器と応答器との間での磁気結合は確保されるため、通信に支障を来すことはほとんどない。というのは、非接触型通信システムでの通信は、前述したように、電磁誘導を用いているため、質問器と応答器との間で磁気結合が確保されていれば、通信を行うことができるからである。
【００２４】
尚、図４の（ロ）に示すように、アンテナ１４と内部回路１０とを電気的に接続するラインＬに電波遮断材４００の開口部Ｗによって決まる周波数特性を有するフィルタＦ2を挿入しておけば、不要輻射をより一層抑制することができ、通信品質をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、電波遮断材４００に形成する開口部については、その形状が例えば円形などの四角形以外の形状であってもよいし、また、その個数は４つより多くても少なくても構わない。
【００２６】
また、金属等の電波反射材を外側、フェライト等の電波吸収材を内側にして、電波反射材と電波吸収材とで内部回路を二重に遮蔽しておけば、内部回路からの不要輻射をより一層抑制することができ、通信品質をさらに向上させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信相手への電力の供給、及び、該通信相手との通信を電磁誘導により非接触で行う通信装置において、アンテナからの不要輻射を抑制することができ、非接触型通信システムでの通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態である質問器の外観正面図及びその断面図である。
【図２】  本発明の第１実施形態である質問器における電波吸収材の周波数特性の一例を示す図である。
【図３】  本発明の第１実施形態である質問器における電波吸収材の周波数特性の別例を示す図である。
【図４】  本発明の第２実施形態である質問器の外観正面図及びその断面図である。
【図５】  本発明の第２実施形態である質問器のアンテナから外部に発せられる電波の周波数特性を示す図である。
【図６】  従来の質問器から発せられる不要輻射の測定結果、及び、本発明の第２実施形態である質問器から発せられる不要輻射の測定結果を示す図である。
【図７】  質問器と応答器の構成を示すブロック図である。
【図８】  質問器と応答器との間で通信される信号の波形図である。
【符号の説明】
１    質問器
２    応答器
１０    内部回路
１１    キャリア供給回路
１２    変調回路
１３    電力増幅回路
１４    アンテナ
１５    復調回路
１６    制御部
２１    アンテナ
２２    整流回路
２３    抵抗
２４    スイッチ回路
２５    レギュレータ
２６    復調回路
２７    信号処理回路
１００    電波遮断材
２００    電波吸収材
３００    電波遮断材
４００    電波遮断材
Ｆ1、Ｆ2    フィルタ
Ｉ    凹部
Ｗ    開口部
【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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