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JP5026367B2 - Human body communication device - Google Patents
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Description

本発明は、人体のような伝送媒体を介して通信を行う通信装置に関する。   The present invention relates to a communication apparatus that performs communication via a transmission medium such as a human body.

近年の技術発達に伴い、全く新しい通信方法として人体などに誘導される電界を用いる通信方法が提案されている。このような通信方法においては、情報信号を変調して得られた変調信号に対応した電界を送信器から伝送媒体である人体に付与して、人体を伝送した電界を受信器において検出し、その電界に対応する情報信号を復調している。   With recent technological development, a communication method using an electric field induced in a human body or the like has been proposed as a completely new communication method. In such a communication method, an electric field corresponding to a modulation signal obtained by modulating an information signal is applied from a transmitter to a human body as a transmission medium, and the electric field transmitted through the human body is detected by a receiver. The information signal corresponding to the electric field is demodulated.

従来、上記の通信方法を用いた通信装置として、人体を介して受信した情報信号から通信用の周波数成分を取り出すものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の通信装置は、人体と接続または容量結合する受信電極と、受信電極の後段に設けられた共振回路とを備えており、人体を介して受信電極から受信した情報信号から通信用の周波数成分を取り出すように共振回路の共振周波数が設定されている。
特開2005−94466号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, as a communication device using the above communication method, a device that extracts a frequency component for communication from an information signal received via a human body is known (for example, see Patent Document 1). The communication device described in Patent Document 1 includes a reception electrode that is connected to or capacitively coupled to a human body, and a resonance circuit that is provided at a subsequent stage of the reception electrode. From the information signal received from the reception electrode via the human body, The resonance frequency of the resonance circuit is set so as to extract a frequency component for communication.
JP 2005-94466 A

しかしながら、特許文献1に記載された通信装置は、人体と受信電極との距離に応じて人体と受信電極との間の静電容量が変動することにより共振回路の共振周波数が不安定になり、通信品質が安定しないという問題があった。
さらに、応用分野が広がり、通信装置を搭載する機器の大型化に伴い受信電極と共振回路との間が離れ、配線が長く引き回されている場合には、配線と機器の金属筺体(グランド)との間の寄生容量が大きくなって情報信号が減衰すると共に、外来ノイズが混入しやすくなり、通信エラーの確立が著しく増大するという問題があった。この場合、同軸ケーブルを配線として用いることで外来ノイズの混入を減少させることができるが、芯線とシールドとの間で寄生容量がさらに大きくなって情報信号が大きく減衰するという問題があった。
However, in the communication device described in Patent Document 1, the resonance frequency of the resonance circuit becomes unstable due to a change in the capacitance between the human body and the receiving electrode according to the distance between the human body and the receiving electrode. There was a problem that the communication quality was not stable.
In addition, when the application field spreads and the equipment on which the communication device is mounted is increased in size, the receiving electrode and the resonance circuit are separated from each other, and when the wiring is drawn long, the wiring and the metal housing (ground) of the equipment As a result, the parasitic capacitance between the two and the information signal is attenuated, the external signal is easily mixed, and the establishment of a communication error is remarkably increased. In this case, the use of the coaxial cable as the wiring can reduce the mixing of external noise, but there is a problem that the parasitic capacitance is further increased between the core wire and the shield and the information signal is greatly attenuated.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、共振回路における共振周波数を安定させることができると共に、配線を長く引き回しても情報信号の減衰を抑えることができ、通信品質を向上させることができる人体通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can stabilize the resonance frequency in the resonance circuit, suppress the attenuation of the information signal even if the wiring is drawn long, and improve the communication quality. It is an object of the present invention to provide a human body communication device that can perform communication.

本発明の人体通信装置は、人体を介して通信を行う通信装置において、前記人体の一部と接続または容量結合される受信電極と、一端が前記受信電極に接続されたケーブル部と、前記ケーブル部の他端に接続され、通信信号帯域で共振して必要な周波数成分を取り出す受信回路部と、前記ケーブル部と前記受信回路部との間に設けられた第1の結合容量と、前記ケーブル部と受信回路の基準電位との間に形成される寄生容量に対して並列に接続され、前記寄生容量と共に共振してケーブル部共振回路を構成するケーブル部用インダクタとを備え、前記ケーブル部共振回路の共振周波数を前記受信回路部の共振周波数と同値又は近接値とすることを特徴とする。 Human body communication apparatus of the present invention is a communication apparatus that performs communication via a human body, a receiving electrode connected or capacitively coupled with a portion of the human body, and a cable portion having one end connected to the receiving electrode, said cable A receiving circuit section that is connected to the other end of the section and that resonates in a communication signal band and extracts a necessary frequency component; a first coupling capacitor provided between the cable section and the receiving circuit section; and the cable connected in parallel to the parasitic capacitance formed between the reference potentials of parts and the receiving circuit, and a inductor cable portion constituting the cable portion resonance circuit resonates with the parasitic capacitance, the cable portion resonance The resonance frequency of the circuit is the same as or close to the resonance frequency of the receiving circuit unit .

この構成によれば、ケーブル部と受信回路部との間に第1の結合容量を備え、ケーブル部共振回路と受信回路部とでそれぞれ共振をとるため、受信回路部における人体等の伝送媒体と受信電極との間の静電容量の変動の影響が減少し、受信回路部における共振動作が安定する。
また、ケーブル部共振回路を設け、ケーブル部とグランドとの間に形成される寄生容量と共にケーブル部用インダクタを共振させるようにしたため、寄生容量による信号の減衰が抑制される。特に、ケーブル部として同軸ケーブルを用いた場合には、寄生容量による信号の減衰を抑制すると共に、外来ノイズの混入を防止することができる。
したがって、人体等の伝送媒体を介して通信する通信装置において通信品質を向上させることができる。
According to this configuration, the first coupling capacitor is provided between the cable unit and the receiving circuit unit, and the cable unit resonance circuit and the receiving circuit unit respectively resonate. The influence of the fluctuation in capacitance with the receiving electrode is reduced, and the resonance operation in the receiving circuit unit is stabilized.
Further, since the cable part resonance circuit is provided and the cable part inductor is caused to resonate together with the parasitic capacitance formed between the cable part and the ground, attenuation of the signal due to the parasitic capacitance is suppressed. In particular, when a coaxial cable is used as the cable portion, signal attenuation due to parasitic capacitance can be suppressed and mixing of external noise can be prevented.
Therefore, communication quality can be improved in a communication apparatus that communicates via a transmission medium such as a human body.

また本発明は、上記人体通信装置において、前記受信電極と前記ケーブル部共振回路との間に第2の結合容量を備えたことを特徴とする。 In the human body communication device according to the present invention, a second coupling capacitor is provided between the reception electrode and the cable unit resonance circuit.

この構成によれば、受信電極とケーブル部共振回路との間にさらに第2の結合容量を備えたため、ケーブル部共振回路における人体等の伝送媒体と受信電極との間の静電容量の変動の影響が減少し、ケーブル部共振回路の共振動作が安定し、さらに通信品質を向上させることができる。   According to this configuration, since the second coupling capacitor is further provided between the reception electrode and the cable part resonance circuit, the capacitance variation between the transmission medium such as a human body and the reception electrode in the cable part resonance circuit is reduced. The influence is reduced, the resonance operation of the cable part resonance circuit is stabilized, and the communication quality can be further improved.

また本発明は、上記人体通信装置において、前記受信電極は複数であり、前記ケーブル部は前記複数の受信電極と前記受信回路部とを接続し、前記ケーブル部共振回路は前記複数の受信電極に対応して複数設けられており、前記複数の受信電極のうち、前記受信回路部に対して適切な受信電極を接続する受信電極切替部が設けられたことを特徴とする。 In the human body communication device according to the present invention, the reception electrode is plural, the cable unit connects the plurality of reception electrodes and the reception circuit unit, and the cable unit resonance circuit is connected to the plurality of reception electrodes. Correspondingly, a plurality of reception electrodes are provided, and among the plurality of reception electrodes, a reception electrode switching unit for connecting an appropriate reception electrode to the reception circuit unit is provided.

この構成によれば、複数の受信電極を切り替えて使用することができる。また、各受信電極から受信回路部までのケーブル部の長さが異なって寄生容量の大きさが異なる場合であっても、各受信電極に対応して設けられたケーブル部共振回路を各寄生容量の大きさを考慮して設計することにより、受信回路部に対する入力電極が複数の受信電極のうちいずれの受信電極に切り替えられても、寄生容量による信号の減衰を抑制することができる。   According to this configuration, a plurality of reception electrodes can be switched and used. Even if the length of the cable portion from each receiving electrode to the receiving circuit portion is different and the size of the parasitic capacitance is different, the cable portion resonance circuit provided corresponding to each receiving electrode is connected to each parasitic capacitance. By designing in consideration of the size of the signal, even if the input electrode for the receiving circuit unit is switched to any of the plurality of receiving electrodes, the signal attenuation due to the parasitic capacitance can be suppressed.

また本発明は、上記人体通信装置において、前記受信電極切替部が、前記複数の受信電極のうち前記人体の一部と最も強く接続または容量結合した受信電極に切り替えることを特徴とする。 In the human body communication device according to the present invention, the reception electrode switching unit switches to a reception electrode that is most strongly connected or capacitively coupled to a part of the human body among the plurality of reception electrodes.

この構成によれば、複数の受信電極を有する場合であっても、複数の受信電極のうち伝送媒体の一部と最も強く接続または容量結合した受信電極に切り替えて信号が受信されるため、人体等の伝送媒体がいずれの受信電極に容量結合しても通信することができる。   According to this configuration, even when a plurality of reception electrodes are provided, a signal is received by switching to a reception electrode that is most strongly connected or capacitively coupled to a part of the transmission medium among the plurality of reception electrodes. Even if a transmission medium such as the above is capacitively coupled to any receiving electrode, communication is possible.

また本発明は、上記人体通信装置において、前記ケーブル部は、同軸ケーブルであることを特徴とする。 According to the present invention, in the human body communication device, the cable portion is a coaxial cable.

この構成によれば、寄生容量による信号の減衰を抑制すると共に、外来ノイズの混入を防止することができる。   According to this configuration, it is possible to suppress signal attenuation due to parasitic capacitance and to prevent external noise from being mixed.

本発明によれば、受信回路部における共振周波数を安定させることができると共に、配線を長く引き回しても情報信号の減衰を抑えることができ、通信品質を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to stabilize the resonance frequency in the receiving circuit unit, and it is possible to suppress the attenuation of the information signal even when the wiring is routed for a long time, thereby improving the communication quality.

以下、本発明の第1の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明に係る通信装置の第1の実施の形態を示す図であり、通信システムの概略構成図である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a communication apparatus according to the present invention, and is a schematic configuration diagram of a communication system.

図1に示す通信システム1は、人体2等の伝送媒体を介して情報信号を送受信するものであり、人体2に対して情報信号を変調した電界を付与する図示しない送信側の通信装置と、電界を介して情報信号を伝送する人体2を介して電界を検出し、その電界を情報信号に復調する通信装置3とから構成されている。   A communication system 1 shown in FIG. 1 transmits and receives an information signal via a transmission medium such as a human body 2, and a communication device on a transmission side (not shown) that applies an electric field obtained by modulating the information signal to the human body 2, It comprises a communication device 3 that detects an electric field via a human body 2 that transmits an information signal via the electric field and demodulates the electric field into an information signal.

この通信システム1においては、送信側の通信装置と人体2との間、および通信装置3と人体2との間は、電気的に容量結合(通信装置3と人体2との間は静電容量C)しており、情報信号を変調した電界により情報信号を伝送するようになっている。この場合、人体2には、変位電流は流れるが定常電流は流れないので、電気的に導通している必要がない。したがって、例えば、送信側の通信装置をポケットにいれたままでも、薄い布を介して送信側の通信装置と人体2との間が容量結合するので、情報信号の伝送が可能である。 In this communication system 1, a capacitive coupling is established between the communication device on the transmission side and the human body 2 and between the communication device 3 and the human body 2 (capacitance between the communication device 3 and the human body 2. Cx ), and the information signal is transmitted by an electric field obtained by modulating the information signal. In this case, the displacement current flows through the human body 2 but the steady current does not flow, so that it is not necessary to be electrically connected. Therefore, for example, even if the transmission-side communication device is kept in the pocket, the transmission-side communication device and the human body 2 are capacitively coupled via a thin cloth, so that an information signal can be transmitted.

送信側の通信装置は、搬送波を情報信号で変調する変調回路と、この変調信号を増幅し、電圧変化に変換する変換回路とを有し、人体2に対して情報信号を変調してなる電界を付与する。   The communication device on the transmission side has a modulation circuit that modulates a carrier wave with an information signal, and a conversion circuit that amplifies the modulation signal and converts it into a voltage change, and an electric field formed by modulating the information signal with respect to the human body 2 Is granted.

通信装置3は、図1に示すように、受信電極5と、受信電極5に接続されたケーブル部6と、結合用コンデンサ7を介してケーブル部6に接続された受信回路部8と、ケーブル部6とグランドとの間の寄生容量Cと共に共振するように設けられたケーブル部用インダクタ9とから構成されている。なお、結合用コンデンサ7は静電容量Cであり、ケーブル部用インダクタ9はインダクタンスLである。 As shown in FIG. 1, the communication device 3 includes a receiving electrode 5, a cable unit 6 connected to the receiving electrode 5, a receiving circuit unit 8 connected to the cable unit 6 via a coupling capacitor 7, a cable The cable portion inductor 9 is provided so as to resonate with the parasitic capacitance C s between the portion 6 and the ground. Incidentally, the coupling capacitor 7 and the capacitance C c, cable unit inductor 9 is the inductance L s.

受信電極5は、平板電極により形成されており、人体2からの電界を受けて人体2の一部と接続または容量結合されるようになっている。また、受信電極5は、対向する人体2との距離に応じて、静電容量が変動するようになっている。   The receiving electrode 5 is formed of a flat plate electrode, and is connected to or capacitively coupled to a part of the human body 2 by receiving an electric field from the human body 2. Further, the capacitance of the receiving electrode 5 varies according to the distance from the human body 2 facing the receiving electrode 5.

ケーブル部6は、同軸ケーブルで構成されており、芯線の周囲を、絶縁体を介してシールドで覆い、さらにその周囲を絶縁膜で覆って構成されている。シールドは、芯線を外部環境から電気的に離隔しており、芯線に対する外来ノイズの混入を防止している。なお、本実施の形態においては、ケーブル部6を同軸ケーブルで構成したが、この構成に限定されるわけではなく、シールドを有さない銅線ケーブルで構成してもよい。   The cable part 6 is comprised by the coaxial cable, and covers the circumference | surroundings of a core wire with a shield via an insulator, and also covers the circumference | surroundings with an insulating film. The shield electrically separates the core wire from the external environment, and prevents external noise from entering the core wire. In the present embodiment, the cable portion 6 is configured by a coaxial cable, but is not limited to this configuration, and may be configured by a copper wire cable having no shield.

受信回路部8は、フィルタとしての共振回路11を有して構成されており、共振回路11の後段には図示しないアンプおよび制御回路が接続されている。共振回路11は、結合用コンデンサ7とグランドとの間に並列に接続された共振用インダクタ13と共振用コンデンサ14とから構成されており、通信用の周波数成分に応じた共振周波数が設定されている。受信回路部8は、受信電極5により受信された情報信号から共振回路11の共振周波数に応じた周波数成分を取り出し、アンプで増幅してから受信信号処理が行われる。なお、共振用インダクタ13はインダクタンスLであり、共振用コンデンサ14は静電容量Cである。 The reception circuit unit 8 includes a resonance circuit 11 as a filter, and an amplifier and a control circuit (not shown) are connected to the subsequent stage of the resonance circuit 11. The resonance circuit 11 includes a resonance inductor 13 and a resonance capacitor 14 connected in parallel between the coupling capacitor 7 and the ground, and a resonance frequency corresponding to a frequency component for communication is set. Yes. The reception circuit unit 8 extracts a frequency component corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit 11 from the information signal received by the reception electrode 5 and amplifies it by an amplifier before performing reception signal processing. The resonance inductor 13 is the inductance L 0, the resonance capacitor 14 is the capacitance C 0.

結合用コンデンサ7は、ケーブル部6と受信回路部8とを容量結合しており、受信電極5と受信電極5に対向する人体2との間の静電容量の変動による共振回路11の共振周波数のシフトを抑制している。ここで、簡単に共振周波数のシフト抑制について説明する。なお、ここでは説明の便宜上、図1の概略構成図からケーブル部用インダクタ9を除いた回路構成とし、共振回路11における共振周波数は10MHzに設定されているものとする。   The coupling capacitor 7 capacitively couples the cable unit 6 and the reception circuit unit 8, and the resonance frequency of the resonance circuit 11 due to the capacitance variation between the reception electrode 5 and the human body 2 facing the reception electrode 5. The shift is suppressed. Here, resonance frequency shift suppression will be briefly described. Here, for convenience of explanation, it is assumed that the circuit configuration is obtained by removing the cable portion inductor 9 from the schematic configuration diagram of FIG. 1, and the resonance frequency in the resonance circuit 11 is set to 10 MHz.

図2は、共振周波数のシフト量の説明図であり、人体2と受信電極5との間の静電容量Cが低下した場合(標準状態よりもギャップが大きい場合)を示している。ここで、波形S1は結合用コンデンサを設けた上記した便宜上の回路構成における波形、波形S2は上記した便宜上の回路構成から結合用コンデンサを除いた比較構成における波形をそれぞれ示している。図2から分かるように、波形S1と波形S2とを比較すると、共振回路11に設定された共振周波数10MHzを基準として、波形S1に示される共振周波数のシフト量が波形S2に示される共振周波数のシフト量に比べて小さく抑えられている。よって、ケーブル部6と受信回路部8との間に結合用コンデンサ7を設けることにより、共振周波数のシフト量を抑制することが判明した。なお、説明は省略するが、静電容量Cが増加した場合(標準状態よりもギャップが小さい場合)にも同様に共振周波数のシフトを抑制することが判明した。 Figure 2 is an explanatory view of a shift in the resonance frequency, capacitance C x between the body 2 and the receiving electrode 5 indicates a case where the decrease (if gaps than the standard state is large). Here, the waveform S1 represents a waveform in the above-described circuit configuration for convenience provided with a coupling capacitor, and the waveform S2 represents a waveform in a comparison configuration obtained by removing the coupling capacitor from the above-described circuit configuration for convenience. As can be seen from FIG. 2, when the waveform S1 and the waveform S2 are compared, the shift amount of the resonance frequency shown in the waveform S1 is the resonance frequency shown in the waveform S2 with the resonance frequency 10 MHz set in the resonance circuit 11 as a reference. It is kept small compared to the shift amount. Therefore, it has been found that providing the coupling capacitor 7 between the cable unit 6 and the receiving circuit unit 8 suppresses the shift amount of the resonance frequency. Although explanation is omitted, it has been found that the resonance frequency shift is similarly suppressed when the capacitance Cx increases (when the gap is smaller than the standard state).

図1に戻り、ケーブル部用インダクタ9は、ケーブル部6とグランドとの間で発生した寄生容量Cに対して並列に接続されており、寄生容量Cと共にケーブル部共振回路15を構成している。また、ケーブル部用インダクタ9は、受信回路部8の共振回路11における共振周波数と同値または近接値となるように設計されており、通信用の周波数成分の減衰を抑制している。すなわち、ケーブル部用インダクタ9と寄生容量Cとの共振時には、ケーブル部共振回路15の抵抗が無限大となり、ケーブル部6が寄生容量Cを介してグランドに導通しないため、通信用の周波数成分の減衰が抑制される。 Returning to Figure 1, a cable unit inductor 9 is connected in parallel with the parasitic capacitance C s that occurred between the cable portion 6 and the ground, to constitute a cable unit resonant circuit 15 together with the parasitic capacitance C s ing. Further, the cable portion inductor 9 is designed to have the same value or a close value as the resonance frequency in the resonance circuit 11 of the reception circuit portion 8, and suppresses attenuation of frequency components for communication. That is, when resonance of the cable portion inductor 9 and the parasitic capacitance C s, the resistance of the cable portion resonance circuit 15 becomes infinite, the cable 6 is not electrically connected to the ground through the parasitic capacitance C s, the frequency for communication The attenuation of the component is suppressed.

上記構成を有する通信システム1で通信を行う場合には、送信側の通信装置において人体2の導電性を示す周波数(数百kHz〜数十MHz)に情報信号が変調され、変調信号が生成される。この変調信号は、増幅され、電圧変化に変換される。この電圧変化が送信側の通信装置の電極に印加されることにより、この電極の周囲に変調信号に対応する電界信号が発生する。そして、この電界信号が人体2に付与され、通信装置3の受信電極5で受けられる。   When communication is performed in the communication system 1 having the above configuration, the information signal is modulated to a frequency (several hundred kHz to several tens of MHz) indicating the conductivity of the human body 2 in the communication device on the transmission side, and a modulated signal is generated. The This modulated signal is amplified and converted into a voltage change. When this voltage change is applied to the electrode of the transmitting communication device, an electric field signal corresponding to the modulation signal is generated around the electrode. The electric field signal is applied to the human body 2 and received by the receiving electrode 5 of the communication device 3.

受信電極5に電界が加わると、受信回路部8の後段の図示しない検出回路で変調信号が検出される。そして、検出回路の後段に位置する復調回路において、送信側の通信装置で使用した搬送波を用いて復調して情報信号を取得する。このようにして、人体2を通信媒体として情報信号の送受信を行っている。   When an electric field is applied to the reception electrode 5, a modulation signal is detected by a detection circuit (not shown) subsequent to the reception circuit unit 8. Then, in a demodulation circuit located at a subsequent stage of the detection circuit, an information signal is acquired by demodulating using the carrier wave used in the communication device on the transmission side. In this way, information signals are transmitted and received using the human body 2 as a communication medium.

次に、本発明に係る通信装置における情報信号の減衰抑制効果について説明する。本実施の形態では、図3に示す3つの回路モデルでシミュレーションを行った。図3(a)は図1の通信システムにおいて結合用コンデンサおよびケーブル部用インダクタを除いた回路モデル(第1の比較例)であり、図3(b)は図1の通信システムにおいてケーブル部用インダクタを除いた回路モデル(第2の比較例)であり、図3(c)は図1の通信システムの回路モデル(本発明)である。   Next, the information signal attenuation suppression effect in the communication apparatus according to the present invention will be described. In the present embodiment, simulation was performed using the three circuit models shown in FIG. 3A is a circuit model (first comparative example) in which the coupling capacitor and the cable section inductor are removed from the communication system of FIG. 1, and FIG. 3B is the cable model of the communication system of FIG. FIG. 3C shows a circuit model (the present invention) of the communication system shown in FIG. 1. FIG. 3C shows a circuit model excluding the inductor (second comparative example).

なお、第1の比較例の回路モデルにおいては、共振回路11の共振周波数が10MHzとなるように共振用インダクタ13のインダクタンスLを22.0μH、共振用コンデンサ14の静電容量Cを10.0pFとして共振回路11を構成した。また、人体2とグランドとの静電容量Cを100.0pF、人体2と受信電極5との静電容量Cを1.0pFとし、ケーブル部6とグランドとの間に10.0pFの寄生容量Cが形成された場合を想定した。そして、交流電源16の周波数を10MHz、振幅を1.0Vppに設定し、共振回路11の後段に電圧計17を設けて出力電圧を計測することによりシミュレーションを行った。 In the circuit model of the first comparative example, the inductance L 0 of the resonance inductor 13 is 22.0 μH and the capacitance C 0 of the resonance capacitor 14 is 10 so that the resonance frequency of the resonance circuit 11 is 10 MHz. The resonant circuit 11 was configured with 0.0 pF. Further, the capacitance C h of the human body 2 and the ground 100.0PF, the capacitance C x of the human body 2 and the receiving electrode 5 and 1.0 pF, the 10.0pF between the cable portion 6 and the ground the case where the parasitic capacitance C s formed was assumed. Then, the simulation was performed by setting the frequency of the AC power supply 16 to 10 MHz and the amplitude to 1.0 Vpp, and providing the voltmeter 17 at the subsequent stage of the resonance circuit 11 to measure the output voltage.

また、第2の比較例の回路モデルにおいては、第1の比較例の回路モデルのケーブル部6と共振回路11との間に1.0pFの静電容量Cを有する結合用コンデンサ7を設けてシミュレーションを行った。本発明の回路モデルにおいては、第2の比較例の回路モデルの寄生容量Cに共振するように寄生容量Cに対して並列に22.0μHのインダクタンスLを有するケーブル部用インダクタ9を設けてシミュレーションを行った。 In the circuit model of the second comparative example is provided with a coupling capacitor 7 having a capacitance C c of 1.0pF between the cable portion 6 and the resonant circuit 11 of the circuit model of the first comparative example And simulated. In the circuit model of the present invention, the cable section inductor 9 having an inductance L s of 22.0 μH in parallel with the parasitic capacitance C s so as to resonate with the parasitic capacitance C s of the circuit model of the second comparative example. A simulation was performed.

図4は、図3(a)、(b)、(c)に示される回路モデルによるシミュレーション結果を示している。図3のシミュレーション結果において、縦軸は出力、横軸は経過時間、破線W1は第1の比較例のシミュレーション結果、一点鎖線W2は第2の比較例のシミュレーション結果、実線W3は本発明のシミュレーション結果をそれぞれ示している。   FIG. 4 shows a simulation result by the circuit model shown in FIGS. 3 (a), (b), and (c). In the simulation results of FIG. 3, the vertical axis is the output, the horizontal axis is the elapsed time, the broken line W1 is the simulation result of the first comparative example, the alternate long and short dash line W2 is the simulation result of the second comparative example, and the solid line W3 is the simulation of the present invention. Each result is shown.

第1の比較例と第2の比較例とを比較すると、破線W1は約0.5μVの振幅であるのに対し、一点鎖線W2は約10.0μVの振幅である。よって、ケーブル部6と受信回路部8との間に結合用コンデンサ7を設けることにより、受信特性を向上させることが判明した。さらに、第2の比較例と本発明とを比較すると、一点鎖線W2は約10.0μVの振幅であるのに対し、本発明の実線W3は約58.0μVの振幅である。よって、ケーブル部6と受信回路部8との間に結合用コンデンサ7を設けると共に、ケーブル部6とグランドとの間に発生する寄生容量Cと共に共振するように寄生容量Cに対して並列にケーブル部用インダクタ9を設けることにより、受信特性をさらに向上させることが判明した。 Comparing the first comparative example and the second comparative example, the dashed line W1 has an amplitude of about 0.5 μV, whereas the alternate long and short dash line W2 has an amplitude of about 10.0 μV. Therefore, it has been found that providing the coupling capacitor 7 between the cable portion 6 and the receiving circuit portion 8 improves the reception characteristics. Further, when comparing the second comparative example with the present invention, the alternate long and short dash line W2 has an amplitude of about 10.0 μV, whereas the solid line W3 of the present invention has an amplitude of about 58.0 μV. Thus, provided with a coupling capacitor 7 between the cable portion 6 and the receiving circuit portion 8, parallel with the parasitic capacitance C s to resonate with the parasitic capacitance C s that occur between the cable portion 6 and the ground It has been found that the reception characteristics can be further improved by providing the cable portion inductor 9 in the cable.

以上のように、本実施の形態に係る通信装置3によれば、ケーブル部6と受信回路部8との間に結合用コンデンサ7を備え、ケーブル部共振回路15と受信回路部8の共振回路11とでそれぞれ共振をとるため、受信回路部8における人体と受信電極5との間の静電容量の変動の影響が減少し、受信回路部8の共振回路11における共振動作が安定する。また、ケーブル部共振回路15を設け、ケーブル部6とグランドとの間に形成された寄生容量Cと共にケーブル部用インダクタ9を共振させるようにしたため、寄生容量による情報信号の減衰が抑制される。したがって、人体2を介して通信する通信装置3において通信品質を向上させることができる。 As described above, according to the communication device 3 according to the present embodiment, the coupling capacitor 7 is provided between the cable unit 6 and the reception circuit unit 8, and the resonance circuit of the cable unit resonance circuit 15 and the reception circuit unit 8. Therefore, the influence of the capacitance variation between the human body and the reception electrode 5 in the reception circuit unit 8 is reduced, and the resonance operation in the resonance circuit 11 of the reception circuit unit 8 is stabilized. Further, the cable portion resonant circuit 15 is provided, due to so as to resonate the cable portion inductor 9, the attenuation of the information signal due to the parasitic capacitance can be suppressed with the formed parasitic capacitance C s between the cable portion 6 and the ground . Therefore, communication quality can be improved in the communication device 3 that communicates via the human body 2.

なお、図5に示すように、通信システム21のケーブル部6と受信回路部8との間に静電容量Cc1の結合用コンデンサ23を設ける他、受信電極5とケーブル部共振回路15との間に静電容量Cc2の結合用コンデンサ24を設けるようにしてもよい。この構成により、結合用コンデンサ24は、受信電極5と受信電極5に対向する人体2との間の静電容量Cの変動よるケーブル部共振回路15の共振周波数のシフトが抑制される。よって、ケーブル部共振回路15の共振動作が安定化し、通信装置22の通信品質を向上させることができる。 As shown in FIG. 5, a coupling capacitor 23 having a capacitance C c1 is provided between the cable unit 6 and the reception circuit unit 8 of the communication system 21, and the connection between the reception electrode 5 and the cable unit resonance circuit 15. A coupling capacitor 24 having a capacitance C c2 may be provided between them. With this configuration, coupling capacitor 24, the capacitance C x varies by cable section shifting the resonant frequency of the resonant circuit 15 between the body 2 facing the receiving electrode 5 to the receiving electrode 5 can be suppressed. Therefore, the resonance operation of the cable part resonance circuit 15 is stabilized, and the communication quality of the communication device 22 can be improved.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本発明の第2の実施の形態に係る通信装置は、上述した第1の実施の形態に係る通信装置と複数の受信電極により選択的に通信可能な点において相違している。したがって、特に相違点についてのみ説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The communication apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the above-described communication apparatus according to the first embodiment in that it can selectively communicate with a plurality of reception electrodes. Therefore, only the differences will be particularly described.

図6は、本発明に係る通信装置の第2の実施の形態を示す図であり、通信システムの概略構成図である。図6に示すように、この通信システム31における通信装置32は、複数の受信電極5と、一端が複数に分岐して複数の受信電極5に接続され、他端が結合用コンデンサ7に接続されたケーブル部33と、結合用コンデンサ7を介してケーブル部33に接続された受信回路部8とを備えている。また、ケーブル部33から分岐した各枝ケーブル34には、各枝ケーブル34とグランドとの間の寄生容量Cと共に共振するケーブル部用インダクタ9と、各受信電極5と受信回路部8とを電気的に離接するスイッチ部35とが設けられている。 FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the communication apparatus according to the present invention, and is a schematic configuration diagram of the communication system. As shown in FIG. 6, the communication device 32 in the communication system 31 includes a plurality of receiving electrodes 5, one end branched into a plurality and connected to the plurality of receiving electrodes 5, and the other end connected to the coupling capacitor 7. And a receiving circuit unit 8 connected to the cable unit 33 via the coupling capacitor 7. In addition, each branch cable 34 branched from the cable section 33 includes a cable section inductor 9 that resonates with a parasitic capacitance C s between each branch cable 34 and the ground, each reception electrode 5, and the reception circuit section 8. A switch unit 35 that is electrically separated is provided.

各スイッチ部35は、図示しない制御部により制御されており、この制御部は、複数の受信電極5をスキャンして最も強く電界を受けている受信電極5を調査して、この最も強く電界を受けている受信電極5と受信回路部8とを接続するようにスイッチ部35を切り換えている。この構成により、複数の受信電極5のうち人体2の一部と接続または容量結合した受信電極5に切り替えて情報信号が受信されるため、人体2がいずれの受信電極5に容量結合しても通信することが可能となる。なお、請求項に記載の受信電極切替部は、本実施の形態における複数のスイッチ部35と、制御部とにより構成されている。   Each switch unit 35 is controlled by a control unit (not shown). The control unit scans the plurality of reception electrodes 5 to investigate the reception electrode 5 receiving the strongest electric field, and applies the strongest electric field. The switch unit 35 is switched so as to connect the receiving electrode 5 and the receiving circuit unit 8 that are received. With this configuration, an information signal is received by switching to a reception electrode 5 that is connected or capacitively coupled to a part of the human body 2 among the plurality of reception electrodes 5, so that no matter which reception electrode 5 the human body 2 is capacitively coupled to. Communication is possible. Note that the receiving electrode switching unit described in the claims includes a plurality of switch units 35 and a control unit in the present embodiment.

以上のように、本実施の形態に係る通信装置3によれば、各受信電極5から受信回路部8までの枝ケーブル34の長さが異なって寄生容量Cの大きさが異なる場合であっても、各受信電極5に対応して設けられたケーブル部共振回路15を各寄生容量Cの大きさを考慮して設計することにより、受信回路部8に対する入力電極が複数の受信電極5のうちいずれの受信電極5に切り替えられても、寄生容量Cによる情報信号の減衰を抑制することができる。 As described above, according to the communication apparatus 3 according to this embodiment, there in case where a different length size of the parasitic capacitance C s of the branch cable 34 from the receiving electrode 5 to the receiving circuit section 8 is different even, by the cable portion resonance circuit 15 provided corresponding to each of the receiving electrode 5 is designed in consideration of the size of each parasitic capacitance C s, the input electrode with respect to the receiver circuit 8 is plural receiving electrode 5 be switched to any of the receiving electrode 5 of, it is possible to suppress the attenuation of the information signal due to the parasitic capacitance C s.

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

以上説明したように、本発明は、受信回路部における共振周波数を安定させることができると共に、配線を長く引き回しても情報信号の減衰を抑えることができ、通信品質を向上させることができるという効果を有し、特に人体のような伝送媒体を介して通信を行う通信装置に有用である。   As described above, the present invention can stabilize the resonance frequency in the receiving circuit unit, and can suppress the attenuation of the information signal even if the wiring is routed for a long time, thereby improving the communication quality. And is particularly useful for a communication apparatus that performs communication via a transmission medium such as a human body.

本発明に係る第1の実施の形態を示す図であり、通信システムの概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment which concerns on this invention, and is a schematic block diagram of a communication system. 本発明に係る第1の実施の形態を示す図であり、共振周波数のシフト量の説明図である。It is a figure which shows 1st Embodiment which concerns on this invention, and is explanatory drawing of the shift amount of a resonant frequency. 本発明に係る第1の実施の形態を示す図であり、(a)は図1の通信システムにおいて結合用コンデンサおよびケーブル部用インダクタを除いた回路モデル、(b)は図1の通信システムにおいてケーブル部用インダクタを除いた回路モデル、(c)は図1の通信システムの回路モデルである。It is a figure which shows 1st Embodiment based on this invention, (a) is a circuit model except the coupling capacitor and the inductor for cable parts in the communication system of FIG. 1, (b) is in the communication system of FIG. A circuit model excluding the inductor for the cable portion, (c) is a circuit model of the communication system of FIG. 本発明に係る第1の実施の形態を示す図であり、図3(a)、(b)、(c)に示される回路モデルによるシミュレーション結果である。It is a figure which shows 1st Embodiment which concerns on this invention, and is a simulation result by the circuit model shown by Fig.3 (a), (b), (c). 本発明に係る第1の実施の形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施の形態を示す図であり、通信システムの概略構成図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment which concerns on this invention, and is a schematic block diagram of a communication system.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、31 通信システム
2 人体(伝送媒体)
3、22、32 通信装置
5 受信電極
6、33 ケーブル部
7、23 結合用コンデンサ(第1の結合容量)
8 受信回路部
9 ケーブル部用インダクタ
11 共振回路
13 共振用インダクタ
14 共振用コンデンサ
16 交流電源
17 電圧計
24 結合用コンデンサ(第2の結合容量)
34 枝ケーブル
35 スイッチ部
1, 21, 31 Communication system 2 Human body (transmission medium)
3, 22, 32 Communication device 5 Reception electrode 6, 33 Cable part 7, 23 Coupling capacitor (first coupling capacitance)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Receiver circuit part 9 Inductor for cable parts 11 Resonant circuit 13 Inductor for resonance 14 Resonance capacitor 16 AC power supply 17 Voltmeter 24 Coupling capacitor (second coupling capacitance)
34 Branch cable 35 Switch part

Claims (5)

人体を介して通信を行う通信装置において、
前記人体の一部と接続または容量結合される受信電極と、
一端が前記受信電極に接続されたケーブル部と、
前記ケーブル部の他端に接続され、通信信号帯域で共振して必要な周波数成分を取り出す受信回路部と、
前記ケーブル部と前記受信回路部との間に設けられた第1の結合容量と、
前記ケーブル部と受信回路の基準電位との間に形成される寄生容量に対して並列に接続され、前記寄生容量と共に共振してケーブル部共振回路を構成するケーブル部用インダクタとを備え
前記ケーブル部共振回路の共振周波数を前記受信回路部の共振周波数と同値又は近接値とすることを特徴とする人体通信装置。
In a communication device that performs communication via a human body ,
A receiving electrode connected or capacitively coupled to a part of the human body ;
A cable portion having one end connected to the receiving electrode;
A receiving circuit unit connected to the other end of the cable unit and resonating in a communication signal band to extract a necessary frequency component;
A first coupling capacitor provided between the cable portion and the receiving circuit portion;
A cable unit inductor connected in parallel to a parasitic capacitance formed between the cable unit and a reference potential of the receiving circuit, and resonating with the parasitic capacitance to form a cable unit resonance circuit ;
A human body communication device characterized in that the resonance frequency of the cable part resonance circuit is the same as or close to the resonance frequency of the reception circuit part .
前記受信電極と前記ケーブル部共振回路との間に第2の結合容量を備えたことを特徴とする請求項1に記載の人体通信装置。 The human body communication device according to claim 1, further comprising a second coupling capacitor between the reception electrode and the cable part resonance circuit. 前記受信電極は複数であり、前記ケーブル部は前記複数の受信電極と前記受信回路部とを接続し、前記ケーブル部共振回路は前記複数の受信電極に対応して複数設けられており、
前記複数の受信電極のうち、前記受信回路部に対して適切な受信電極を接続する受信電極切替部が設けられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の人体通信装置。
A plurality of the receiving electrodes, the cable portion connects the plurality of receiving electrodes and the receiving circuit portion, and a plurality of the cable portion resonance circuits are provided corresponding to the plurality of receiving electrodes,
The human body communication device according to claim 1, wherein a reception electrode switching unit that connects an appropriate reception electrode to the reception circuit unit among the plurality of reception electrodes is provided.
前記受信電極切替部が、前記複数の受信電極のうち前記人体の一部と最も強く接続または容量結合した受信電極に切り替えることを特徴とする請求項3に記載の人体通信装置。 The human body communication device according to claim 3, wherein the reception electrode switching unit switches to a reception electrode that is most strongly connected or capacitively coupled to a part of the human body among the plurality of reception electrodes. 前記ケーブル部は、同軸ケーブルであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の人体通信装置。 The human body communication device according to claim 1, wherein the cable portion is a coaxial cable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3744214B2 (en) * 1997-07-28 2006-02-08 旭硝子株式会社 Glass antenna device for automobile
JPH11177329A (en) * 1997-12-09 1999-07-02 Asahi Glass Co Ltd Automotive glass antenna device
JP4191736B2 (en) * 2006-01-11 2008-12-03 日本電信電話株式会社 Electric field communication system
KR100799571B1 (en) * 2006-06-20 2008-01-30 한국전자통신연구원 Communication device using human body and method

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