专利名称：通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电磁场进行通信的通信系统，特别是涉及利 用人体所感应的电磁场进行通信的通信系统。
背景技术：
作为利用人体所感应的电磁场进行通信的通信系统，公知有如下 通信系统在发送机中，通过电容耦合等向人体施加对通信信息进行 调制而生成的电位信号，从而在人体周围感应出电场，并且在接收机 中，检测人体所感应出的电场强度，并根据检测出的电场强度对通信 信息进行解调(例如参照专利文献l、 2、 3)。
在此，在这些通信系统中，接收机中的电场强度的检测如下进行 经由配置在人体附近的电极，将人体周围的电场与电光晶体耦合，作 为电光晶体的偏光特性的变化检测电场强度(专利文献1、专利文献2)，
或设置将栅极与配置在人体周围的电场下的电极连接的FET，根据该 FET的输出检测电场强度(专利文献3)。
专利文献1:日本专利特开2001-298425号公报 专利文献2:日本专利特开2001-352298号公报 专利文献3:日本专利特开2004-282733号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据将上述电光晶体用于电场强度的检测的技术，除了电光晶体 之外，还需要用于测定电光晶体的偏光特性的激光装置等，因此接收 机结构复杂，成本高。
另一方面，根据设置将栅极与配置在人体周围的电场下的电极连
接的FET的技术，栅极电压从FET的接地浮动，无法保证其动作范围， 因此无法进行稳定的通信动作。
此外，在一般环境下，各种电子产品所产生的电场噪声比较大， 因此根据检测人体所感应出的电场的上述各技术，存在无法进行稳定 的通信的情况。
因此，本发明的目的在于，在利用人体所感应出的电磁场进行通 信的通信系统中，通过更简单的接收机的构成实现稳定的接收动作。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明提供一种通信系统，其具有发送装
置，向具有导电性的传送介质施加调制了通信信息的发送信号，在上
述传送介质周边感应出电场；和接收装置，检测上述传送介质感应出
的电场强度，并根据检测出的电场强度对上述通信信息进行解调，其 中，在上述接收装置中设置电场检测部，检测上述传送介质感应出的
电场强度，上述电场检测部，具有接收电极，在上述发送装置和上 述接收装置进行通信时，靠近或接触上述传送介质；线圈；传感器电 极，靠近上述线圈的中央孔进行配置；导电线，连接上述接收电极和 上述传感器电极；以及电场强度信号生成电路，根据在上述线圈感应 出的电流，输出表示上述电场强度的信号。
根据这种通信系统，与利用线圈对通过电场在传感器电极等感应 出的电流所感应的磁通量进行检测的、作为电光晶体的偏光特性的变 化检测电场强度的构成相比，能够以极为简单且低成本的接收机的构 成稳定地检测电场强度的变化。
其中，这种通信系统，优选的是，在上述电场检测部中设置以插
入到上述线圈的中央孔中的方式进行配置的磁性体芯子，上述传感器 电极，配置在上述磁性体芯子的端面上并与该端面紧贴。
这样一来，可以进一步提高电场检测部的灵敏度。
此外，在这种情况下，例如优选，具有导磁率比空气大的密封体， 该密封体将上述传感器电极整体或上述传感器电极的周边部密封到上 述磁性体芯子上。
这样一来，可以减少磁通量向线圈外的泄漏，提高电场检测部的 灵敏度。
此外，例如优选，设置多个上述磁性体芯子和巻绕在该磁性体芯 子上的线圈的组，并且，使上述传感器电极，以夹在上述磁性体芯子 和巻绕在该磁性体芯子上的线圈的各组的磁性体芯子的端面之间的方 式，与上述各组的磁性体芯子的端面紧贴。
这样一来，也可以减少磁通量向线圈外的泄漏，提高电场检测部 的灵敏度。
此外，为了解决上述问题，本发明提供一种通信系统，其具有-发送装置，向具有导电性的传送介质施加调制了通信信息的发送信号， 在上述传送介质周边感应出电磁场；和接收装置，检测上述传送介质 感应出的电磁场强度，并根据检测出的电磁场强度对上述通信信息进 行解调，并且上述接收装置具有电磁场检测部，检测上述传送介质感 应出的电磁场强度，上述电磁场检测部，具有线圈；传感器电极， 靠近上述线圈的中央孔进行配置，在上述发送装置和上述接收装置进 行通信时，靠近或接触上述传送介质；以及电磁场强度信号生成电路， 根据在上述线圈感应出的电流，输出表示上述电磁场强度的信号。
根据这种通信系统，能够以省略了接收电极的更为简单的构成， 进行稳定的通信。
另外，在这种通信系统，优选的是，设有以插入到电磁场检测部 的上述线圈的中央孔中的方式进行配置的磁性体芯子，上述传感器电 极，配置在上述磁性体芯子的端面上并与该端面紧贴。
这样一来，可以进一步提高电磁场强度检测部的灵敏度。
其中，在以上的通信系统中，上述传送介质优选为人体或生物体。
此外，为了解决上述问题，本发明提供一种通信系统，其具有 发送装置，向生物体施加调制了通信信息的发送信号，在上述生物体 周边感应出静电磁场或感应电磁场；和接收装置，上述接收装置具有 磁场检测部，检测上述生物体感应出的电磁场的磁场成分强度，上述 磁场检测部，具有磁场传感器，在上述发送装置和上述接收装置进 行通信时，靠近或接触上述传送介质；和磁场强度信号生成电路，根 据上述磁场传感器的输出，输出表示上述磁场成分强度的信号。其中， 作为上述磁场传感器例如可以使用环形天线。
根据这种通信系统，在生物体和接收装置间的传送中，不是利用 电场，而是利用与电场相比周边噪声少的磁场，因此与利用电场进行 传送时相比，能够进行稳定的通信。
发明效果
如上所述，根据本发明，在利用人体所感应出的电磁场进行通信 的通信系统中，能够通过更为简单的接收机的构成实现稳定的接收动 作。
图1是表示本发明的第一实施方式的通信系统的构成的图。 图2是表示本发明的第一实施方式的线圈传感器的构成的图。 图3是表示本发明的第一实施方式的线圈传感器的密封体的效果 的图。
图4是表示本发明的第二实施方式的通信系统的构成的图。 图5是表示本发明的第三实施方式的通信系统的构成的图。
标号说明 1…发送机
2…接收机 3…天线体
11…发送侧数据处理部
12…调制器 13…发送电极 21…信号接收部 22…解调器
23…接收侧数据处理部
101…发送机主体部
102…带子
201…面板部
202…接收机主体部
211…接收电极
212…线圈传感器
501…磁场检测天线
502…磁场强度检测部
503…天线面板
2120…芯子
2121…线圈
2122…传感器电极
2123…密封体
2124…电流检测电路
2125…FET 2126…电源 2127…电阻 2128…电容器
具体实施例方式
以下，关于本发明的通信系统的一个实施方式，举例说明向人体 通信的应用。
首先说明第一实施方式。
图la表示本实施方式的通信系统的功能构成。
如图所示，通信系统包括经由天线体3进行通信的发送机1和接 收机2。
此外，发送机l具有发送侧数据处理部ll，生成作为向接收机 2发送的信息的通信信息；调制器12，调制通信信息并将其作为发送 信号输出；和发送电极13，向天线体3施加发送信号。并且，接收机 2具有信号接收部21，检测天线体3感应出的电场强度，并将其作 为接收信号输出；解调器22,根据接收信号对通信信息进行解调；和 接收侧数据处理部23，对解调后的通信信息进行处理。此外，接收机 2的信号接收部21包括接收电极211和线圈传感器212。
在此，图lb表示发送机1的外观。
如图所示，发送机1具有发送机主体部101，收容有发送侧数 据处理部ll、调制器12和发送电极13;以及如图lc所示用于将发送 机主体部101安装到人体手臂上的带子102。并且，发送电极13，如
图ld的发送机主体部101的剖视图所示，以由非导电性的盖子103覆 盖的方式设置在主体部里面侧，使得在将发送机主体部101安装到人 体手臂上时靠近人体手臂。并且，通过这种结构，在将发送机主体部 101安装到人体手臂上时，发送电极13和人体电容耦合。
接下来，图le表示接收机2的外观。
如图所示，接收机2具有面板部201，收容有接收电极211;和
接收机主体部202，收容有线圈传感器212、解调器22、和接收侧数据 处理部23。并且，接收电极211，如图lf的面板部201的俯视图和图 lg的面板部201的剖视图所示，以由非导电性的盖子203覆盖的方式 设置在面板部201的表面侧，使得能够遮住人体的手并且在其上靠近。 并且，通过这种结构，人体的手被面板部201遮住时，人体周围的电 场作用到接收电极211上。
接下来，图2a、 b示意地表示接收机2的信号接收部21的线圈传 感器212的构成。
如图所示，线圈传感器212具有线圈2121，以将铁素体制的芯 子2120插入到中央孔中的方式进行配置；铜性的传感器电极2122，固 定在芯子2120的上部的端面上；和导磁率比较大的密封体2123，将传 感器电极2122密封在芯子2120的端面上。在此，传感器电极2122经 由导线与接收电极211连接。另外，作为密封体2123，可以使用混合 了磁性粉末的环氧树脂等。
此外，线圈传感器212包括将流过线圈2121的电流转换成电压信 号的电流检测电路2124。在图中，由以下部件构成该电流检测电路 2124: FET2125，将流过线圈2121的电流作为栅极信号；电阻2127， 用于通过电源2126将以与栅极信号对应的大小流过的FET 2125的源 极-漏极电流转换成电压；和线圈传感器212的频率特性调整用的电容
器2128等。
以下说明这种通信系统的动作。
发送侧数据处理部11生成的通信信息，由调制器12以例如振幅 2V、 lMHz的载波进行AM调制，并作为发送信号输出到发送电极13。 并且，发送信号从发送电极13经由电容耦合施加到人体上，人体作为 天线体3发挥作用，在人体周围感应出与发送信号对应的强度的静电 磁场或感应电磁场。
另一方面，在接收机2中，人体的手被面板部201遮住时，人体 周围的电场，从面板部201的接收电极211与线圈传感器212的传感 器电极2122耦合，在传感器电极2122产生交流，通过该交流在线圈 2121的中央孔中产生与人体周围的电场强度对应的磁通量。并且，根 据该磁通量的变化，在线圈2121中流过电流，流过该线圈2121的电 流由线圈传感器212的电流检测电路2124转换成电压信号，并作为接 收信号发送到解调器22。结果，作为接收信号，获得与人体周围的电 场、即发送机1的发送信号随动的信号。
在解调器22中，对接收到的接收信号进行AM解调，解调通信信 息，并传送到接收侧数据处理部23。此外，接收侧数据处理部23对传 送来的通信信息进行处理。
以上说明了本发明的第一实施方式的通信系统的动作。
在此，线圈传感器212的密封体2123的作用是用于提高线圈2121 中的磁通量的检测灵敏度。
图3示出了为了显示该密封体2123的效果而进行的实验。
如图3a所示，将由信号发生器301生成的振幅2V、 lMHz的正弦 波作为发送信号输出到发送电极13。并且，将由绝缘体覆盖的电线302 当作人体，从发送电极13经由电容耦合将发送信号施加到电线302的 一端。并且，在电线302的另一端，通过接收电极211接受在电线302 周围产生的电场，并将其与线圈传感器212耦合。并且，用示波器303 观测线圈传感器212的输出。
这种实验的结果如下如图3bl那样没有设置密封体2123时线圏 传感器212的输出的振幅如3b2所示为1.10V，与之相对，如图3cl那 样以仅覆盖传感器电极2122的周边部的方式设置有密封体2123时线 圈传感器212的输出的振幅如图3c2所示为1.38V，如图3dl那样以覆 盖传感器电极2122整体的方式设置有密封体2123时线圈传感器212 的输出的振幅如图3d2所示为1.48V。
并且，这种实验结果表示通过以至少覆盖传感器电极2122的一 部分的方式设置这种密封体2123，能够提高线圈2121中的磁通量的检 测灵敏度。另外，该磁通量的检测灵敏度提高的机构，通过导磁率比 较高的(至少比周边空气的导磁率高的)密封体2123，能够将没有设 置密封体2123时逃逸到传感器电极2122上方的空气中的磁通量在线 圈2121的芯子2120中感应出。
以上说明了本发明的第一实施方式。
根据本第一实施方式，与作为电光晶体的偏光特性的变化检测电 场强度的构成相比，通过利用线圈2121检测由电场感应出的电流所感 应的磁通量的、结构极为简单且低成本的接收机2的构成，能够稳定 地检测电场。
然而，以上示出的线圈传感器212，也可以如图2c所示，将传感 器电极2122夹在两个线圈2121的芯子2120之间并与各芯子2020连
接，或如图3c所示，将传感器电极2122配置在三个线圈2121的芯子 2120之间并与各芯子2120连接，从而能够减少逃逸到线圈2121外的 空气中的磁通量，检测灵敏度更好地检测与传感器电极2122耦合的电 场。另外，此时，例如在每个线圈上设置电流检测电路2124，并且设 置接收信号生成电路2200，其根据各电流检测电路2124的输出，通过 各输出的相加等生成接收信号。
以下说明本发明的第二实施方式。
图4a表示本实施方式的通信系统的功能构成。
如图所示，本第二实施方式的通信系统，其构成在上述第一实施 方式的通信系统中除去了接收机2的接收电极211。
接下来，图4b表示接收机2的外观构成。
如图所示，接收机2具有将线圈传感器212、解调器22、接收侧 数据处理部23收容到一个箱体401中的方式。此外，在这种箱体401 的上表面之下，以使线圈2121的轴垂直的方式配置有线圈传感器212。
根据这种接收机2，人体的手被箱体401遮住时，人体周围的电 磁场作用到配置在箱体401的上表面之下的线圈传感器212上，在线 圈2121中流过电流，在该线圈2121中流过的电流，通过线圈传感器 212的电流检测电路2124转换成电压信号，并作为接收信号发送到解 调器22。结果，作为接收信号，获得与人体周围的电磁场、即发送机 1的发送信号随动的信号。
因此，在解调器22中，对接收到的接收信号进行AM解调来解调 通信信息，并传送到接收侧数据处理部23，在接收侧数据处理部23中 对通信信息进行处理。
以上说明了本发明的第二实施方式。
如上所述，根据本第二实施方式，可以省略第一实施方式中的接 收电极211。
以下说明本发明的第三实施方式。
图5a表示本实施方式的通信系统的功能构成。
如图所示，通信系统是在上述第一实施方式的通信系统中，替代 接收电极211和线圈传感器212，在接收机2的信号接收部21中设置 有磁场检测天线501和磁场强度检测部502。
图5b表示接收机2的外观。
如图所示，接收机2具有天线面板503，收容有磁场检测天线 501;和接收机框体504，收容有磁场强度检测部502、解调器22、和 接收侧数据处理部23。并且，磁场检测天线501例如为环形天线等磁 场型的天线，如图5c的天线面板503的俯视图和图5d的天线面板503 的剖视图所示，被配置为能够在其上靠近人体的手，此外在面板内部 能够感知上下方向的磁通量。并且，通过这种结构，在人体的手被面 板部201遮住时，人体周围的磁场作用到磁场检测天线501上。
根据这种接收机2，人体的手被天线面板503遮住时，人体周围 的磁场作用到配置在天线面板503内部的磁场检测天线501上，在磁 场检测天线501上流过与磁场对应的电流。磁场强度检测部502，根据 在该磁场检测天线501上流过的电流，生成表示磁场强度的电压信号， 并作为接收信号发送到解调器22。结果，作为接收信号获得与人体周 围的磁场、即发送机1的发送信号随动的信号。
因此，在解调器22中，对接收到的接收信号进行AM解调来解调 通信信息，并传送到接收侧数据处理部23，由接收侧数据处理部23处 理通信信息。
另外，作为磁场检测天线501,可以使用通过霍尔效应而生成与 磁场随动的电压信号的霍尔元件等。此时，磁场强度检测部502，根据 霍尔元件生成的电压信号，进行检测磁场强度的动作。
以上说明了本发明的第三实施方式。
根据这种第三实施方式，在生物体和接收装置之间的传送中，不 使用电场，而使用与电场相比周边噪声少的磁场，因此与利用电场进 行传送时相比，可以进行稳定的通信。
在以上各实施方式中，从发送电极13经由电容耦合向人体施加发 送信号，但也可以使发送电极13直接与人体接触，从发送电极13向 人体施加发送信号。
此外，在上述第一、第二实施方式中，人体的手被接收电极211、 线圈传感器212遮住，从而进行接收机2中的接收，但也能以使人体 的手与接收电极211直接接触的方式进行接收机2中的接收。
此外，上述实施方式中，作为天线体3，也可以使用动物、植物 等生物及其他导电体等人体以外的物体。
权利要求
1.一种通信系统，其具有发送装置，向具有导电性的传送介质施加调制了通信信息的发送信号，在上述传送介质周边感应出电场；和接收装置，检测上述传送介质感应出的电场强度，并根据检测出的电场强度对上述通信信息进行解调，该通信系统的特征在于，上述接收装置具有电场检测部，检测上述传送介质感应出的电场强度，上述电场检测部，具有接收电极，在上述发送装置和上述接收装置进行通信时，靠近或接触上述传送介质；线圈；传感器电极，靠近上述线圈的中央孔进行配置；导电线，连接上述接收电极和上述传感器电极；以及电场强度信号生成电路，根据在上述线圈感应出的电流，输出表示上述电场强度的信号。
2. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 上述电场检测部，具有以插入到上述线圈的中央孔中的方式进行配置的磁性体芯子，上述传感器电极，配置在上述磁性体芯子的端面上并与该端面紧贴。
3. 根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于， 上述电场检测部，具有导磁率比空气大的密封体，该密封体将上述传感器电极整体或上述传感器电极的周边部密封到上述磁性体芯子 上。
4. 根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于， 上述电场检测部，具有多个上述磁性体芯子和巻绕在该磁性体芯子上的上述线圈的组，并且，上述传感器电极，以夹在上述磁性体芯子和巻绕在该磁性 体芯子上的上述线圈的各组的磁性体芯子的端面之间的方式，与上述 各组的磁性体芯子的端面紧贴。
5. —种通信系统，其特征在于，具有发送装置，向具有导电性的传送介质施加调制了通信信息 的发送信号，在上述传送介质周边感应出电磁场；和接收装置，检测上述传送介质感应出的电磁场强度，并根据检测 出的电磁场强度对上述通信信息进行解调，上述接收装置具有电磁场检测部，检测上述传送介质感应出的电 磁场强度，上述电磁场检测部，具有线圈；传感器电极，靠近上述线圈的中央孔进行配置，在上述发送装置 和上述接收装置进行通信时，靠近或接触上述传送介质；以及电磁场强度信号生成电路，根据在上述线圈感应出的电流，输出 表示上述电磁场强度的信号。
6. 根据权利要求5所述的通信系统，其特征在于， 上述电磁场检测部，具有以插入到上述线圈的中央孔中的方式进行配置的磁性体芯子，上述传感器电极，配置在上述磁性体芯子的端面上并与该端面紧贴。
7. 根据权利要求1 6的任意一项所述的通信系统，其特征在于， 上述传送介质为人体或生物体。
8. —种通信系统，其特征在于，具有发送装置，向生物体施加调制了通信信息的发送信号，在 上述生物体周边感应出静电磁场或感应电磁场；和 接收装置，上述接收装置具有磁场检测部，检测上述生物体感应出的电磁场 的磁场成分强度，上述磁场检测部，具有磁场传感器，在上述发送装置和上述接收装置进行通信时，靠近 或接触上述传送介质；和磁场强度信号生成电路，根据上述磁场传感器的输出，输出表示 上述磁场成分强度的信号。
9.根据权利要求6所述的通信系统，其特征在于， 上述磁场传感器为环形天线。
全文摘要
通过更简单的接收机的构成实现稳定的接收动作。人体的手被面板部(201)遮住时，人体周围的电场从面板部(201)的接收电极(211)与线圈传感器(212)的传感器电极(2122)耦合，在传感器电极(2122)产生交流，通过该交流，在线圈(2121)的中央孔中产生与人体周围的电场强度对应的磁通量。并且，根据该磁通量的变化，在线圈(2121)上流过电流，流过该线圈(2121)的电流，由线圈传感器(212)的电流检测电路(2124)转换成电压信号，并作为接收信号发送到解调器(22)。结果，作为接收信号，获得与人体周围的电场、即发送机(1)施加到人体上的发送信号随动的接收信号。
文档编号G01R29/08GK101116268SQ20068000444
公开日2008年1月30日 申请日期2006年1月25日 优先权日2005年2月9日
发明者加藤康男 申请人:日本皇帝技术有限公司