JP7608097B2

JP7608097B2 - Communication Equipment

Info

Publication number: JP7608097B2
Application number: JP2020154004A
Authority: JP
Inventors: 大苫米地
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2025-01-06
Anticipated expiration: 2040-09-14
Also published as: JP2022047945A

Description

本発明は、通信装置に関するものである。 The present invention relates to a communication device.

近接した機器間において電磁界結合を用いて無線通信を行う通信システムが知られている。このような通信システムでは、送信側の伝送線路と受信側の伝送線路との幾何関係が通信品質に影響を与える。特に、可撓性があるフレキシブル基板に伝送線路が設けられている場合、基板が経年劣化や外力によって撓むと伝送線路が変形してしまい、通信品質が劣化することがある。 There is a known communication system that uses electromagnetic coupling to perform wireless communication between nearby devices. In such a communication system, the geometric relationship between the transmission line on the transmitting side and the transmission line on the receiving side affects the communication quality. In particular, when the transmission line is provided on a flexible substrate, if the substrate bends due to deterioration over time or an external force, the transmission line can be deformed, and communication quality can deteriorate.

特開２００３－１５２３５６号公報JP 2003-152356 A

特許文献１には、緩衝材で基板を挟み込むことで基板の破損を防ぐことができる基板保持構造が開示されている。しかしながら、緩衝材で基板を挟み込む基板保持構造は、緩衝材が持つ比誘電率により各伝送線路間の結合が強くなり、干渉が大きくなってしまい通信品質が劣化するという課題がある。 Patent Document 1 discloses a board holding structure that can prevent damage to the board by sandwiching the board between cushioning materials. However, a board holding structure that sandwiches the board between cushioning materials has the problem that the coupling between the transmission lines becomes strong due to the relative dielectric constant of the cushioning material, resulting in increased interference and degraded communication quality.

本発明の通信装置は、伝送線路を有する基板と、前記伝送線路のグランドとして機能し、前記基板との間で少なくとも一部が空間を介して配置される金属部と、前記基板のうち前記金属部が配置される側の面とは反対側の面に前記基板と重なって配置される絶縁体と、を備える。 The communication device of the present invention comprises a substrate having a transmission line, a metal part that functions as a ground for the transmission line and is arranged with at least a space between it and the substrate, and an insulator that is arranged overlapping the substrate on the side of the substrate opposite to the side on which the metal part is arranged .

本発明によれば、基板の変形を抑制しつつ、伝送線路間の干渉を低減することができる。 The present invention makes it possible to reduce interference between transmission lines while suppressing deformation of the substrate.

第１実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication device according to a first embodiment. 第２実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication device according to a second embodiment. 第３実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a communication device according to a third embodiment. 第４実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a communication device according to a fourth embodiment. 第５実施形態に係る通信装置の構成の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a communication device according to a fifth embodiment.

以下、図面を用いて本発明における好適な実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る通信装置１００、２００の構成の一例を示す図である。
通信装置１００、２００は、後述する伝送線路間の電磁界結合を用いて無線通信を行う。なお、本実施形態における電磁界結合には、電界結合と磁界結合との両方が含まれる。すなわち、伝送線路間における無線通信は、電界結合によって行われてもよく、磁界結合によって行われてもよく、電界結合と磁界結合の両方によって行われてもよい。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of communication devices 100 and 200 according to the first embodiment.
The communication devices 100 and 200 perform wireless communication using electromagnetic field coupling between transmission lines, which will be described later. Note that the electromagnetic field coupling in this embodiment includes both electric field coupling and magnetic field coupling. That is, wireless communication between the transmission lines may be performed by electric field coupling, magnetic field coupling, or both electric field coupling and magnetic field coupling.

図１（ａ）は、通信システム１０の構成の一例を示す断面図である。
通信システム１０は、送信側の通信装置１００、受信側の通信装置２００を備える。 FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a communication system 10.
The communication system 10 includes a communication device 100 on the transmitting side and a communication device 200 on the receiving side.

まず、送信側の通信装置１００について説明する。送信側の通信装置１００は、図１（ａ）に示す紙面垂直方向に沿って長い構成である。送信側の通信装置１００は、基板１０１、金属部１０４、絶縁体１０６を備える。
基板１０１は、可撓性を有するフレキシブルプリント基板である。基板１０１は例えば、ポリイミド、ポリエステル、液晶ポリマ等の材質が用いられる。基板１０１は、上下面が平面であり、上下面に対して垂直な方向に撓み可能である。ここで、基板１０１の上下面に対して垂直な方向が基板１０１の変位方向である。本実施形態の送信側の通信装置１００は、２つの基板１０１が長手方向に沿って並列に隣接して配置される。ただし、３つ以上の基板１０１を並列に隣接して配置してもよく、複数の基板１０１を一体で構成してもよい。 First, a description will be given of the transmitting communication device 100. The transmitting communication device 100 has a configuration that is long along the direction perpendicular to the plane of the paper shown in Fig. 1(a). The transmitting communication device 100 includes a substrate 101, a metal part 104, and an insulator 106.
The substrate 101 is a flexible printed circuit board having flexibility. For example, materials such as polyimide, polyester, and liquid crystal polymer are used for the substrate 101. The substrate 101 has flat upper and lower surfaces and can bend in a direction perpendicular to the upper and lower surfaces. Here, the direction perpendicular to the upper and lower surfaces of the substrate 101 is the displacement direction of the substrate 101. In the transmitting communication device 100 of this embodiment, two substrates 101 are arranged adjacent to each other in parallel along the longitudinal direction. However, three or more substrates 101 may be arranged adjacent to each other in parallel, and multiple substrates 101 may be integrally configured.

基板１０１は、伝送線路１０２、１０３を有する。伝送線路１０２、１０３は、基板１０１上にパターンとして形成される。伝送線路１０２、１０３は、それぞれ無線信号を、受信側の通信装置２００の伝送線路２０２、２０３に送信する送信側の伝送線路である。伝送線路１０２、１０３は、無線信号を送信する送信カプラとして機能する。
伝送線路１０２、１０３は、線状の導体部材である。伝送線路１０２、１０３は例えば、銅等の材質が用いられる。本実施形態の伝送線路１０２、１０３は、それぞれ１つの基板１０１において２本の線状の導体部材が長手方向に沿って並列に配置されることで差動伝送用の伝送線路を構成する。なお、基板１０１ごとにそれぞれ伝送線路を有する構成である場合に限られず、１つの基板１０１が伝送線路１０２、１０３を有していてもよい。 The substrate 101 has transmission lines 102 and 103. The transmission lines 102 and 103 are formed as patterns on the substrate 101. The transmission lines 102 and 103 are transmission lines on the transmitting side that transmit radio signals to transmission lines 202 and 203 of a receiving communication device 200, respectively. The transmission lines 102 and 103 function as transmitting couplers that transmit radio signals.
The transmission lines 102 and 103 are linear conductor members. The transmission lines 102 and 103 are made of, for example, copper or other material. In the present embodiment, the transmission lines 102 and 103 are each configured as a transmission line for differential transmission by arranging two linear conductor members in parallel along the longitudinal direction on one substrate 101. Note that the configuration is not limited to a case where each substrate 101 has a transmission line, and one substrate 101 may have the transmission lines 102 and 103.

金属部１０４は、送信側の伝送線路１０２、１０３における基準電位となる。金属部１０４は、基板１０１に対してグランドとして機能する。金属部１０４は、基板１０１の変位方向となる一方側の面に伝送線路１０２、１０３との間で空間を介して配置される。具体的に、金属部１０４は、断面略Ｕ字状であり、幅方向の中央に空間が形成され、幅方向の両端が基板１０１に接続される。本実施形態の送信側の通信装置１００は、２つの金属部１０４が長手方向に沿って並列に隣接して配置される。ただし、３つ以上の金属部１０４を並列に隣接して配置してもよく、複数の金属部１０４を一体で構成してもよい。 The metal part 104 is the reference potential for the transmission lines 102 and 103 on the transmitting side. The metal part 104 functions as a ground for the substrate 101. The metal part 104 is arranged on one side of the substrate 101 in the displacement direction, with a space between the transmission lines 102 and 103. Specifically, the metal part 104 has a generally U-shaped cross section, with a space formed in the center in the width direction, and both ends in the width direction connected to the substrate 101. In the transmitting communication device 100 of this embodiment, two metal parts 104 are arranged adjacent to each other in parallel along the longitudinal direction. However, three or more metal parts 104 may be arranged adjacent to each other in parallel, or multiple metal parts 104 may be configured as one unit.

また、金属部１０４は、基板１０１に対して固定部材１０５によって接続される。固定部材１０５によって接続することで、基板１０１と金属部１０４とを容易に位置合わせできると共に、接続強度を向上させることができる。ただし、通信装置１００の機構上の制約によっては固定部材１０５を用いることなく、基板１０１と金属部１０４とを接続してもよい。 The metal part 104 is connected to the substrate 101 by a fixing member 105. By connecting with the fixing member 105, the substrate 101 and the metal part 104 can be easily aligned and the connection strength can be improved. However, depending on the mechanical constraints of the communication device 100, the substrate 101 and the metal part 104 may be connected without using the fixing member 105.

絶縁体１０６は、外力による基板１０１の変形を抑制させる。絶縁体１０６は例えば、ポリエチレン、絶縁発泡体などの材質が用いられる。絶縁体１０６は、基板１０１の変位方向となる一方側の面であり、金属部１０４が配置される側の面（下面）に配置される。具体的に、絶縁体１０６は、基板１０１と金属部１０４の間であって、金属部１０４に形成された空間内に配置される。したがって、上下方向に沿って見たときに、絶縁体１０６と伝送線路１０２、絶縁体１０６と伝送線路１０３とがそれぞれ重なり合って位置する。また、絶縁体１０６は、接着剤１０７を介して基板１０１に接着される。なお、接着剤１０７は、基板１０１と絶縁体１０６の間に加えて、基板１０１と金属部１０４の間にも位置する。したがって、金属部１０４は、接着剤１０７を介して基板１０１に接着される。 The insulator 106 suppresses deformation of the substrate 101 due to an external force. For example, the insulator 106 is made of a material such as polyethylene or insulating foam. The insulator 106 is disposed on one side of the substrate 101 in the displacement direction, that is, on the side (lower surface) on which the metal part 104 is disposed. Specifically, the insulator 106 is disposed between the substrate 101 and the metal part 104, in a space formed in the metal part 104. Therefore, when viewed in the vertical direction, the insulator 106 and the transmission line 102, and the insulator 106 and the transmission line 103 are positioned overlapping each other. The insulator 106 is also bonded to the substrate 101 via an adhesive 107. The adhesive 107 is also positioned between the substrate 101 and the insulator 106, as well as between the substrate 101 and the metal part 104. Therefore, the metal part 104 is bonded to the substrate 101 via the adhesive 107.

図１（ｂ）は、送信側の通信装置１００のその他の構成の一例を示す図である。なお、図１（ａ）において説明した構成は、同一符号を付して説明を省略する。
通信装置１００は、信号源１０８、差動送信バッファ１０９、終端抵抗１１１を有する。信号源１０８から出力されるデータは、伝送線路１０２の一端に接続された差動送信バッファ１０９を介して差動信号として入力される。伝送線路１０２の他端は送信側の伝送線路１０２の特性インピーダンスと略等しい終端抵抗１１１で終端されている。なお、伝送線路１０３側は、伝送線路１０２側と同様の構成である。 Fig. 1B is a diagram showing an example of another configuration of the transmitting-side communication device 100. Note that the configurations described in Fig. 1A are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
The communication device 100 has a signal source 108, a differential transmission buffer 109, and a termination resistor 111. Data output from the signal source 108 is input as a differential signal via the differential transmission buffer 109 connected to one end of the transmission line 102. The other end of the transmission line 102 is terminated by a termination resistor 111 having approximately the same characteristic impedance as the transmission line 102 on the transmitting side. The transmission line 103 side has the same configuration as the transmission line 102 side.

次に、受信側の通信装置２００について説明する。受信側の通信装置２００は、図１（ａ）に示す紙面垂直方向に沿った構成である。受信側の通信装置２００は、基板２０１を備える。
基板２０１は、可撓性を有するフレキシブルプリント基板である。基板２０１は例えば、ポリイミド、ポリエステル、液晶ポリマ等の材質が用いられる。基板２０１は、上下面が平面である。基板２０１は、送信側の通信装置１００との間で間隔を空けて配置される。具体的に、基板２０１は、通信装置１００の基板１０１に対して金属部１０４の反対側に、基板１０１から空間を介して配置される。また、基板２０１は、基板１０１と平行すなわち紙面垂直方向に沿って移動可能に構成される。 Next, a description will be given of the receiving communication device 200. The receiving communication device 200 has a configuration along a direction perpendicular to the plane of the paper shown in Fig. 1(a). The receiving communication device 200 includes a substrate 201.
The substrate 201 is a flexible printed circuit board having flexibility. For example, materials such as polyimide, polyester, and liquid crystal polymer are used for the substrate 201. The top and bottom surfaces of the substrate 201 are flat. The substrate 201 is disposed with a gap between it and the transmitting communication device 100. Specifically, the substrate 201 is disposed on the opposite side of the metal part 104 with respect to the substrate 101 of the communication device 100, with a space between the substrate 101 and the substrate 101. The substrate 201 is configured to be movable parallel to the substrate 101, i.e., along a direction perpendicular to the paper surface.

基板２０１は、伝送線路２０２、２０３を有する。伝送線路２０２、２０３は、基板２０１上にパターンとして形成される。伝送線路２０２、２０３は、送信側の通信装置１００の伝送線路１０２、１０３からそれぞれ無線信号を受信する受信側の伝送線路である。上下方向に沿って見たときに、伝送線路２０２と伝送線路１０２とが少なくとも一部で重なり合い、伝送線路２０３と伝送線路１０３とが少なくとも一部で重なり合う。基板２０１が基板１０１に対して平行に移動する場合、伝送線路２０２が伝送線路１０２に沿って移動し、伝送線路２０３が伝送線路１０３に沿って移動する。伝送線路２０２は伝送線路１０２から無線信号を受信し、伝送線路２０３は伝送線路１０３から無線信号を受信する。伝送線路２０２、２０３は、無線信号を受信する受信カプラとして機能する。このような構成により、基板２０１が、基板１０１に対して移動している間でも、伝送線路１０２、１０３と、伝送線路２０２、２０３の間で無線通信を行うことができる。本実施形態の伝送線路２０２、２０３は、それぞれ１つの基板２０１において２本の線状の導体部材が長手方向に沿って並列に配置されることで差動伝送用の伝送線路を構成する。なお、基板２０１ごとにそれぞれ伝送線路を有する構成である場合に限られず、１つの基板２０１が複数の伝送線路を有していてもよい。 The substrate 201 has transmission lines 202 and 203. The transmission lines 202 and 203 are formed as patterns on the substrate 201. The transmission lines 202 and 203 are receiving-side transmission lines that receive wireless signals from the transmission lines 102 and 103 of the transmitting-side communication device 100, respectively. When viewed in the up-down direction, the transmission lines 202 and 102 overlap at least partially, and the transmission lines 203 and 103 overlap at least partially. When the substrate 201 moves parallel to the substrate 101, the transmission line 202 moves along the transmission line 102, and the transmission line 203 moves along the transmission line 103. The transmission line 202 receives a wireless signal from the transmission line 102, and the transmission line 203 receives a wireless signal from the transmission line 103. The transmission lines 202 and 203 function as receiving couplers that receive wireless signals. With this configuration, wireless communication can be performed between the transmission lines 102, 103 and the transmission lines 202, 203 even while the board 201 is moving relative to the board 101. In this embodiment, the transmission lines 202, 203 are each configured as a transmission line for differential transmission by arranging two linear conductor members in parallel along the longitudinal direction on one board 201. Note that the configuration is not limited to the case where each board 201 has its own transmission line, and one board 201 may have multiple transmission lines.

図１（ｃ）は、受信側の通信装置２００のその他の構成の一例を示す図である。なお、図１（ａ）において説明した構成は、同一符号を付して説明を省略する。
通信装置２００は、コンパレータ２０４、終端抵抗２０５を有する。伝送線路２０２の一端から出力された信号は、コンパレータ２０４で波形整形された後、受信信号として検出される。なお、伝送線路２０３側は、伝送線路２０２側と同様の構成である。 Fig. 1C is a diagram showing an example of another configuration of the receiving-side communication device 200. Note that the configurations described in Fig. 1A are given the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
The communication device 200 includes a comparator 204 and a termination resistor 205. A signal output from one end of the transmission line 202 is waveform-shaped by the comparator 204 and then detected as a received signal. The transmission line 203 side has the same configuration as the transmission line 202 side.

ここで、上述したように構成される送信側の通信装置１００では、金属部１０４の空間内に絶縁体１０６を配置し、絶縁体１０６を基板１０１に接続したので、外力による基板１０１の変形を抑制させることができる。 Here, in the transmitting communication device 100 configured as described above, an insulator 106 is disposed within the space of the metal part 104, and the insulator 106 is connected to the substrate 101, so that deformation of the substrate 101 due to an external force can be suppressed.

一方、伝送線路１０２と伝送線路１０３、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の干渉の強さは、次の式で与えられる伝送線路間の容量Ｃに比例する。なお、Ｓは電極の面積、ｄは電極間の距離、εは電極間の誘電率である。
Ｃ＝εＳ／ｄ・・・（１） On the other hand, the strength of interference between the transmission lines 102 and 103, and between the transmission lines 102 and 203 is proportional to the capacitance C between the transmission lines given by the following equation, where S is the area of the electrodes, d is the distance between the electrodes, and ε is the dielectric constant between the electrodes.
C=εS/d...(1)

また、εは、絶縁体の比誘電率をε_r、空気の誘電率をε₀とすると次の式で与えられる。
ε＝ε_rε₀ ・・・（２）
ここで、ε₀＝８．８５×１０^-12［Ｆ／ｍ］、ε_rは緩衝材に一般的に用いられるポリエチレン、絶縁発泡体などの素材で１．４～３．０程度の値となり、空気では１．０となる。すなわち、従来のように基板を絶縁体で挟み込んだ構成と比較すると、基板１０１を金属部１０４と絶縁体１０６とに接して配置される構成は、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の絶縁体の比誘電率ε_rが低減される。これにより伝送線路間の干渉も低減することができる。また、絶縁体１０６を基板１０１に接続するための接着剤１０７に誘電率が低いものを用いることで、更に干渉を低減することができる。 Furthermore, ε is given by the following equation, where the relative dielectric constant of the insulator is ε _r and the dielectric constant of air is ε ₀ .
ε=ε _r ε ₀ ...(2)
Here, ε ₀ =8.85×10 ^-12 [F/m], and ε _r is approximately 1.4 to 3.0 for materials such as polyethylene and insulating foam that are commonly used as buffer materials, and 1.0 for air. That is, compared to a conventional configuration in which a substrate is sandwiched between insulators, a configuration in which substrate 101 is disposed in contact with metal part 104 and insulator 106 reduces the relative dielectric constant ε _r of the insulator between transmission line 102 and transmission line 103 and between transmission line 102 and transmission line 203. This can also reduce interference between the transmission lines. In addition, interference can be further reduced by using an adhesive 107 with a low dielectric constant for connecting insulator 106 to substrate 101.

このように、本実施形態の通信装置１００は、伝送線路１０２、１０３を有する基板１０１と、基板１０１に対して伝送線路１０２、１０３との間で空間を介して配置される金属部１０４と、基板１０１の一方側の面に配置される絶縁体１０６と、を備える。したがって、外力による基板１０１の変形を抑制させることができると共に、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の干渉を低減することができる。また、上下方向に沿って見たときに、絶縁体１０６と伝送線路１０２、絶縁体１０６と伝送線路１０３が、それぞれ伝送線路１０２、１０３に沿って重なり合って位置することで、伝送線路の変形を抑制させることができる。 In this way, the communication device 100 of this embodiment includes a substrate 101 having transmission lines 102 and 103, a metal part 104 arranged on the substrate 101 with a space between the transmission lines 102 and 103, and an insulator 106 arranged on one side of the substrate 101. Therefore, it is possible to suppress deformation of the substrate 101 due to external forces, and to reduce interference between the transmission lines 102 and 103 and between the transmission lines 102 and 203. In addition, when viewed in the vertical direction, the insulator 106 and the transmission line 102, and the insulator 106 and the transmission line 103 are positioned overlapping along the transmission lines 102 and 103, respectively, thereby suppressing deformation of the transmission lines.

なお、上述した実施形態では、各伝送線路が差動マイクロストリップラインである場合について説明したが、この場合に限られない。例えば受信側の通信装置２００の伝送線路２０２、２０３は、終端抵抗２０５がなく開放端になっている容量性の伝送線路であってもよく、終端抵抗２０５の部分が短絡された誘導性の伝送線路であってもよい。
また、上述した実施形態では、伝送線路１０２、１０３が無線信号を送信するための送信カプラとして機能し、伝送線路２０２、２０３が無線信号を受信するための受信カプラとして機能するものとして説明したが、この場合に限られない。送信カプラと受信カプラからなる方向性結合器は可逆性を有するために、伝送線路１０２、１０３に接続される回路と伝送線路２０２、２０３に接続される回路を変更することで、送信側と受信側を入れ替えることができる。このように送信側と受信側を入れ替えることができるのは、以下の各実施形態でも同様である。 In the above embodiment, the case where each transmission line is a differential microstrip line has been described, but the present invention is not limited to this case. For example, the transmission lines 202 and 203 of the receiving communication device 200 may be capacitive transmission lines that have no termination resistor 205 and are open-ended, or may be inductive transmission lines in which the termination resistor 205 is short-circuited.
In the above-described embodiment, the transmission lines 102 and 103 function as a transmitting coupler for transmitting a radio signal, and the transmission lines 202 and 203 function as a receiving coupler for receiving a radio signal, but this is not limited to the above. Since a directional coupler consisting of a transmitting coupler and a receiving coupler has reversibility, the transmitting side and the receiving side can be interchanged by changing the circuit connected to the transmission lines 102 and 103 and the circuit connected to the transmission lines 202 and 203. The transmitting side and the receiving side can be interchanged in this manner in the following embodiments as well.

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る通信装置３００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成は同一符号を付して適宜、説明を省略する。
図２は、第２実施形態に係る通信装置３００、２００の断面図である。
送信側の通信装置３００は、絶縁体３０６の配置が第１実施形態と異なる。絶縁体３０６は、基板１０１の変位方向となる一方側の面であり、金属部１０４が配置される側の面とは反対側の面（上面）に配置される。絶縁体３０６は、空間を介して基板２０１に対して対向するように配置される。また、絶縁体３０６は、接着剤３０７を介して基板１０１の全面に接着される。また、金属部１０４は、基板１０１に対して固定部材１０５によって接続される。このとき、固定部材１０５は、金属部１０４と共に絶縁体３０６も基板１０１に接続する。本実施形態では、絶縁体３０６を基板１０１に接続したので、外力による基板１０１の変形を抑制させることができる。 [Second embodiment]
Next, a communication device 300 according to a second embodiment will be described. The following description will focus on the differences from the first embodiment, and the same components will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
FIG. 2 is a cross-sectional view of communication devices 300 and 200 according to the second embodiment.
The arrangement of the insulator 306 in the transmitting communication device 300 is different from that in the first embodiment. The insulator 306 is arranged on one side of the substrate 101 in the displacement direction, and is arranged on the surface (upper surface) opposite to the surface on which the metal part 104 is arranged. The insulator 306 is arranged so as to face the substrate 201 through a space. The insulator 306 is also bonded to the entire surface of the substrate 101 through an adhesive 307. The metal part 104 is also connected to the substrate 101 by the fixing member 105. At this time, the fixing member 105 connects the insulator 306 to the substrate 101 together with the metal part 104. In this embodiment, since the insulator 306 is connected to the substrate 101, deformation of the substrate 101 due to an external force can be suppressed.

本実施形態の絶縁体３０６は、第１実施形態と異なり、基板１０１と金属部１０４の間に配置されていない。ここで、伝送線路１０２と伝送線路２０２の間の電磁界通信における信号強度は、伝送線路の幅に比例する。伝送線路の特性インピーダンスを一定に保ちつつ、伝送線路の幅を広げる方法の一つとして、伝送線路とグランド間における比誘電率を下げる方法がある。つまり、基板１０１と金属部１０４の間の絶縁体をなくすことにより、従来のように基板を絶縁体で挟み込んだ構成と比較すると、基板１０１と金属部１０４の間の比誘電率を低減することができ、同インピーダンス条件下での伝送線路の幅を広げることができる。伝送線路の幅を広げることにより伝送線路１０２と伝送線路２０２の間の結合を強くすることができ、無線通信における信号強度を強くすることができる。 Unlike the first embodiment, the insulator 306 of this embodiment is not disposed between the substrate 101 and the metal part 104. Here, the signal strength in the electromagnetic field communication between the transmission line 102 and the transmission line 202 is proportional to the width of the transmission line. One method for widening the width of the transmission line while keeping the characteristic impedance of the transmission line constant is to lower the relative dielectric constant between the transmission line and the ground. In other words, by eliminating the insulator between the substrate 101 and the metal part 104, the relative dielectric constant between the substrate 101 and the metal part 104 can be reduced compared to the conventional configuration in which the substrate is sandwiched between the insulators, and the width of the transmission line under the same impedance conditions can be widened. By widening the width of the transmission line, the coupling between the transmission line 102 and the transmission line 202 can be strengthened, and the signal strength in wireless communication can be strengthened.

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る通信装置４００について説明する。以下では、第２実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成は適宜、説明を省略する。
図３は、第３実施形態に係る通信装置４００、２００の断面図である。
送信側の通信装置４００は、絶縁体４０６の形状が第２実施形態と異なる。絶縁体４０６は、基板１０１の変位方向となる一方側の面であり、金属部１０４が配置される側の面とは反対側の面（上面）に配置される。本実施形態の絶縁体４０６は、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間の領域において部分的に切り欠かれた溝部４０７が設けられる。溝部４０７は、直方体の形状となるように、上面から下側に向かって凹状に切り欠かれている。ただし、溝部４０７の形状および大きさは限定されない。また、溝部４０７は伝送線路１０２、１０３に沿って連続的に設けられている。ただし、溝部４０７は連続的に設ける場合に限られず、間欠的に設けてもよい。 [Third embodiment]
Next, a communication device 400 according to a third embodiment will be described. The following description will focus on the differences from the second embodiment, and descriptions of similar configurations will be omitted as appropriate.
FIG. 3 is a cross-sectional view of communication devices 400 and 200 according to the third embodiment.
The shape of the insulator 406 of the transmitting communication device 400 is different from that of the second embodiment. The insulator 406 is disposed on one side of the substrate 101 in the displacement direction, and is disposed on the surface (upper surface) opposite to the surface on which the metal part 104 is disposed. The insulator 406 of this embodiment is provided with a groove 407 that is partially cut out in the region between the transmission line 102 and the transmission line 103. The groove 407 is cut out in a concave shape from the upper surface downward so as to have a rectangular parallelepiped shape. However, the shape and size of the groove 407 are not limited. In addition, the groove 407 is provided continuously along the transmission lines 102 and 103. However, the groove 407 is not limited to being provided continuously, and may be provided intermittently.

このように、本実施形態の通信装置４００は、絶縁体４０６に伝送線路１０２と伝送線路１０３の間の領域において溝部４０７を設けることで、溝部４０７内の空間に空気を介在させることができる。したがって、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の絶縁体の比誘電率ε_rが低減される。これにより伝送線路間の干渉も低減することができるので、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の干渉を低減することができる。また、本実施形態の通信装置４００は、絶縁体４０６の溝部４０７を、例えば形状加工で形成することができるので、製造コストを削減することができる。 In this manner, in the communication device 400 of the present embodiment, by providing the groove 407 in the insulator 406 in the region between the transmission line 102 and the transmission line 103, air can be interposed in the space within the groove 407. Therefore, the relative dielectric constant _εr of the insulator between the transmission line 102 and the transmission line 103 and between the transmission line 102 and the transmission line 203 is reduced. This can also reduce interference between the transmission lines, and therefore it is possible to reduce interference between the transmission line 102 and the transmission line 103 and between the transmission line 102 and the transmission line 203. Furthermore, in the communication device 400 of the present embodiment, the groove 407 in the insulator 406 can be formed by, for example, shape processing, and therefore it is possible to reduce manufacturing costs.

［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る通信装置５００について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成は適宜、説明を省略する。
図４（ａ）は、第４実施形態に係る通信装置５００、２００の断面図である。図４（ｂ）は、通信装置５００、２００の一部を示す斜視図である。
通信装置５００は、金属部５０４の形状が第１実施形態と異なる。本実施形態の金属部５０４は、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間の領域において、基板１０１の上面よりも上側に突出する凸状の突出部５０５が設けられる。突出部５０５は、直方体の形状となるように形成されている。ただし、突出部５０５の形状および大きさは限定されない。また、突出部５０５は伝送線路１０２、１０３に沿って間欠的に設けられている。ただし、突出部５０５は間欠的に設ける場合に限られず、連続的に設けてもよい。また、突出部５０５は金属部５０４に一体で形成してもよく、別体の突出部５０５を金属部５０４に接続してもよい。 [Fourth embodiment]
Next, a communication device 500 according to a fourth embodiment will be described. The following description will focus on the differences from the first embodiment, and descriptions of similar configurations will be omitted as appropriate.
Fig. 4A is a cross-sectional view of communication devices 500 and 200 according to the fourth embodiment. Fig. 4B is a perspective view showing a part of the communication devices 500 and 200.
The communication device 500 differs from the first embodiment in the shape of the metal part 504. The metal part 504 of this embodiment is provided with a convex protruding part 505 that protrudes above the upper surface of the substrate 101 in the region between the transmission line 102 and the transmission line 103. The protruding part 505 is formed to have a rectangular parallelepiped shape. However, the shape and size of the protruding part 505 are not limited. The protruding part 505 is also provided intermittently along the transmission lines 102 and 103. However, the protruding part 505 is not limited to being provided intermittently, and may be provided continuously. The protruding part 505 may be formed integrally with the metal part 504, or a separate protruding part 505 may be connected to the metal part 504.

このように、本実施形態の通信装置５００は、金属部５０４に伝送線路１０２と伝送線路１０３の間の領域において突出部５０５を設けることで、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の電磁波を遮断することができる。これにより伝送線路間の干渉も低減することができるので、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の干渉を低減することができる。なお、突出部５０５は、高さが高いほど干渉を低減することができる。また、本実施形態の通信装置５００は、基板一枚で複数の伝送線路を設けることができるため、組み立て性を向上させることができる。 In this way, the communication device 500 of this embodiment can block electromagnetic waves between the transmission lines 102 and 103 and between the transmission lines 102 and 203 by providing the protrusions 505 on the metal part 504 in the region between the transmission lines 102 and 103. This can also reduce interference between the transmission lines, so that interference between the transmission lines 102 and 103 and between the transmission lines 102 and 203 can be reduced. Note that the higher the protrusions 505, the more interference can be reduced. Furthermore, the communication device 500 of this embodiment can provide multiple transmission lines on a single board, improving assembly.

［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係る通信システム２０について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成は同一符号を付して適宜、説明を省略する。
図５は、第５実施形態に係る通信システム２０の斜視図である。本実施形態において、通信システム２０は、回転軸Ｏを中心として回転する回転機構６１０を備えた装置である。
通信システム２０は、送信側の通信装置６００、受信側の通信装置２００、回転機構６１０等を備える。尚、回転機構６１０を備える装置は、ロボットのアーム部分など様々な用途に使用可能である。 [Fifth embodiment]
Next, a communication system 20 according to a fifth embodiment will be described. The following description will focus on the differences from the first embodiment, and the same components will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
5 is a perspective view of a communication system 20 according to a fifth embodiment. In this embodiment, the communication system 20 is a device including a rotation mechanism 610 that rotates about a rotation axis O.
The communication system 20 includes a transmitting communication device 600, a receiving communication device 200, and a rotation mechanism 610. The device including the rotation mechanism 610 can be used for various purposes, such as an arm portion of a robot.

送信側の通信装置６００は、基板６０１、金属部６０４、絶縁体を備える。
基板６０１は、可撓性を有するフレキシブルプリント基板である。本実施形態の基板６０１は、長手方向の一端と他端とを近接させることで円筒状に湾曲して形成される。基板６０１は伝送線路６０２、６０３を有する。伝送線路６０２、６０３は、基板６０１の周方向に沿って並列に配置される。 The transmitting communication device 600 includes a substrate 601, a metal part 604, and an insulator.
The substrate 601 is a flexible printed circuit board having flexibility. The substrate 601 of this embodiment is formed to be curved into a cylindrical shape by bringing one end and the other end in the longitudinal direction close to each other. The substrate 601 has transmission lines 602 and 603. The transmission lines 602 and 603 are arranged in parallel along the circumferential direction of the substrate 601.

金属部６０４は、基板６０１の変位方向となる一方側の面に伝送線路６０２、６０３との間で空間を介して配置される。また、金属部６０４は、円筒状の基板６０１の内側面に沿って接続され、基板６０１と同様に円筒状に形成される。
絶縁体は、基板６０１に対して上述した第１～第４実施形態の何れかと同様の位置に配置される。 The metal part 604 is disposed on one surface of the substrate 601 in the displacement direction, with a space between it and the transmission lines 602 and 603. The metal part 604 is connected along the inner surface of the cylindrical substrate 601, and is formed in a cylindrical shape similar to the substrate 601.
The insulator is disposed at a position relative to the substrate 601 similar to that in any of the first to fourth embodiments described above.

受信側の通信装置２００は、基板２０１を有する。基板２０１は、送信側の通信装置６００の基板６０１に対して金属部６０４の反対側に、基板６０１から空間を介して配置される。なお、基板２０１は、第１実施形態と同様の構成である。 The receiving communication device 200 has a substrate 201. The substrate 201 is disposed on the opposite side of the metal part 604 to the substrate 601 of the transmitting communication device 600, with a space between the substrate 601 and the substrate 601. The substrate 201 has the same configuration as in the first embodiment.

回転機構６１０は、回転軸Ｏを中心として回転軸Ｏ回りに回転する回転部と、回転せずに固定されている固定部を有する。本実施形態では、回転機構６１０の回転部が送信側の通信装置６００に接続され、回転機構６１０の固定部が受信側の通信装置２００に接続される。したがって、送信側の通信装置６００は、回転軸Ｏ回りに回転可能である。このように構成される通信システム２０によれば、基板６０１および金属部６０４が回転機構６１０によって回転軸Ｏ回りに回転するので、回転移動しながら電磁界通信を行うことができる。 The rotation mechanism 610 has a rotating part that rotates around the rotation axis O, and a fixed part that is fixed and does not rotate. In this embodiment, the rotating part of the rotation mechanism 610 is connected to the transmitting communication device 600, and the fixed part of the rotation mechanism 610 is connected to the receiving communication device 200. Therefore, the transmitting communication device 600 can rotate around the rotation axis O. According to the communication system 20 configured in this manner, the substrate 601 and the metal part 604 are rotated around the rotation axis O by the rotation mechanism 610, so that electromagnetic field communication can be performed while rotating.

本実施形態の通信システム２０では、回転機構６１０が通信装置６００の基板６０１を回転することで基板６０１に遠心力が加わる。したがって、基板６０１は回転軸Ｏを中心として外側に変形しようとするが、基板６０１に絶縁体を接続したので、遠心力による基板６０１の変形を抑制させることができる。なお、絶縁体は、基板６０１に対して上述した第１～第４実施形態の何れかと同様の位置に配置することで、伝送線路１０２と伝送線路１０３の間、伝送線路１０２と伝送線路２０３の間の干渉を低減することができる。 In the communication system 20 of this embodiment, the rotation mechanism 610 rotates the substrate 601 of the communication device 600, which applies centrifugal force to the substrate 601. Therefore, the substrate 601 tries to deform outward around the rotation axis O, but since an insulator is connected to the substrate 601, the deformation of the substrate 601 due to the centrifugal force can be suppressed. Note that by arranging the insulator in a position similar to any of the first to fourth embodiments described above with respect to the substrate 601, it is possible to reduce interference between the transmission line 102 and the transmission line 103, and between the transmission line 102 and the transmission line 203.

以上、本発明は、特許請求の範囲によって確定され、上述した実施形態によって限定されるものではない。また、上述した実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。また、明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。また、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施形態の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。すなわち、上述した各実施形態及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。 As stated above, the present invention is defined by the claims and is not limited to the above-mentioned embodiments. Furthermore, not all combinations of features described in the above-mentioned embodiments are necessarily essential to the present invention. Furthermore, the contents described in the specification and drawings are merely examples and should not be considered as limiting the present invention. Furthermore, various modifications (including organic combinations of the respective embodiments) are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention. In other words, all configurations that combine the above-mentioned embodiments and their modifications are included in the present invention.

１０、２０：通信システム１００、３００、４００、５００、６００：送信側の通信装置１０１：基板１０２、１０３：伝送線路１０４、６０４：金属部１０６、３０６、４０６：絶縁体４０７：溝部５０５：突出部 10, 20: Communication system 100, 300, 400, 500, 600: Transmitting communication device 101: Substrate 102, 103: Transmission line 104, 604: Metal part 106, 306, 406: Insulator 407: Groove 505: Protrusion

Claims

A substrate having a transmission line;
a metal portion that functions as a ground of the transmission line and is at least partially disposed between the metal portion and the substrate via a space;
an insulator disposed on a surface of the substrate opposite to a surface on which the metal portion is disposed , the insulator being disposed so as to overlap the substrate;
A communication device comprising:

the substrate has a plurality of the transmission lines;
The insulator is
2. The communication device according to claim 1 , further comprising a groove provided in an area between the plurality of transmission lines.

the substrate has a plurality of the transmission lines;
The metal part is
3. The communication device according to claim 1, further comprising a protrusion protruding from the substrate toward a different communication device disposed across a space from the substrate in an area between the plurality of transmission lines.

A substrate having a plurality of differential transmission lines extending in a predetermined direction;
a metal portion that functions as a ground for the plurality of differential transmission lines and has at least a portion that is disposed with a space between it and the substrate in a plane perpendicular to the predetermined direction;
an adhesive portion disposed between the substrate and the metal portion;
Equipped with
A communication device, wherein the dielectric constant of the adhesive portion is smaller than the dielectric constant of the substrate.

The substrate is
5. The communication device according to claim 1, wherein the communication device is formed to be curved in a cylindrical shape and is rotatable about a rotation axis.

6. The communication device according to claim 1, wherein communication is performed by electromagnetic coupling with a different communication device disposed across a space from the substrate.

The insulator is
4. The communication device according to claim 1, wherein the communication device is connected to the substrate via an adhesive.

The substrate is
8. The communication device according to claim 1, wherein the communication device is a flexible printed circuit board.