专利名称：通信系统和该通信系统中使用的接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于借助人体等进行通信的通信系统和该通信系统中使用的接
收装置。
背景技术：
已知有借助人体等的生物组织进行通信的通信装置。例如，已知有在将装载了发送装置的便携电话等便携电气设备放在用户的衣服口袋中的状态下和免提状态下仅通过将手搭在接收装置上就可交换数据的技术(非
专利文献l、 2等)。
例如，如图10所示，发送装置IOO包括编码部10、发送放大器12、环境侧电极14和生物体侧电极16，接收装置102包括解码部18、接收放大器20、环境侧电极22和生物体侧电极24。发送装置IOO装载在用户携带的便携电气设备等上。接收装置102设置在车站的检票机、自动售货机和店铺等中。
图11表示进行通信时的发送装置100、接收装置102和人体等之间的关系。另外，图12表示这些关系的等效电路。
发送装置IOO借助人体等的生物组织(以下称作人体等)与接收装置102电容耦合。发送装置100的环境侧电极14与外部环境地电位之间形成电容耦合A、与人体等之间形成电容耦合B、与外部环境之间形成电容耦合D。另外，接收装置102的环境侧电极22与外部环境地电位之间形成电容耦合H、与外部环境之间形成电容耦合G。这样，环境侧电极14、 22是在通信时与外部环境之间形成电容耦合的电极。
另外，发送装置100的生物体侧电极16与人体等之间形成电容耦合C。接收装置102的生物体侧电极24与人体等之间形成电容耦合F。进一步，在人体等和外部环境之间形成电容耦合E。这样，生物体侧电极16、 24是在通信时与人体等之间形成电容耦合的电极。发送装置100的发送放大器12接收由编码部10编码后的信息，并作为环境侧电极14和生物体侧电极16的电位差输出。如上这样，在借助人体等而电耦合发送装置100和接收装置102的情况下，发送装置100的环境侧电极14和生物体侧电极16之间的电位差使接收装置102的环境侧电极22和生物体侧电极24的电位差变化。接收装置102的接收放大器20放大环境侧电极22和生物体侧电极24的电位差后输出。通过解码部18来解码接收放大器20的输出。由此，通信成立。
例如，携带发送装置IOO的用户可通过用手搭在(或接触)设置在车站的检票机上的接收装置102的生物体侧电极24等，从而进行通信。
非专利文献1"Personal Area Networks(PAN): Near-Field Intra-BodyCommunication" ， Thomas Guthrie Zimmerman ， B . S. Humanities andEngineering Massachusetts Institute of Technology (1980)
非专利文献2日経工 > 夕卜口 二夕7 ， no 690， pp. 141 — 148，(1997)
但是，现有的便携电话和PDA等便携终端中，如图13的剖视图所示，按照贴附在便携终端框体的内面的方式配置环境侧电极14和生物体侧电极16，在该框体内部配置有电路基板26，该电路基板26安装了处理来自环境侧电极14和生物体侧电极16的信号的接收放大器20、解码部18等电路。这时，为了使从电路基板26发出的电磁波不会对由环境侧电极14和生物体侧电极16接收的信号产生影响，采用了将电路基板26容纳在由导电体构成的密封盒28中的结构。
这样，在采用将电路基板26容纳在密封盒28中的结构的情况下，不仅因密封盒28而使制造成本增加，还有如图14的等效电路所示，存在因环境侧电极14和生物体侧电极16与密封盒28之间的寄生电容Cl、 C2的影响，而导致可从环境侧电极14和生物体侧电极16检波到的信号的强度减小的缺点。
因此，还可采用如图15的截面图所示，不将电路基板26容纳在密封盒28中，而配置在环境侧电极14与生物体侧电极16之间的结构。
例如，在图13的结构中，在得到了如图16 (a)所示的接收信号的情况下，在同样的系统中，在如图15那样去除了密封盒28的结构下变为如图16 (b)所示这种接收信号。
艮P，不设置密封盒28而环境侧电极14和生物体侧电极16与电路基板26之间的寄生电容相比于设置了密封盒28的情形减小，这样接收信号的绝对强度能变强，但是从电路基板26发出的电磁波会作为噪声叠加在由环境侧电极14和生物体侧电极16接收的信号上使得S / N比劣化。
尤其是，随着便携终端小型化，若环境侧电极14或生物体侧电极16与电路基板26的距离接近，则从电路基板26发射的电磁波噪声的影响变大，接收信号的S/N降低的问题会变得显著。
发明内容
本发明的一个方式是提供一种通信系统，用于利用借助了生物体的电容耦合而在可携帯的发送装置与固定的接收装置之间进行通信，其特征在于，所述接收装置包括生物体侧电极，其主要与生物体进行电容耦合；环境侧电极，其主要与外部环境进行电容耦合；和电路基板，其安装有处理从所述生物体侧电极和所述环境侧电极中的至少一个输出的信号的电路；所述电路基板未配置在所述生物体侧电极和所述环境侧电极之间。
这种通信系统可以通过如下这样的接收装置来实现，所述接收装置在用于利用借助了生物体的电容耦合而在可携帯的发送装置和固定的接收装置之间进行通信的通信系统中使用，其特征在于，所述接收装置包括生物体侧电极，其主要与生物体进行电容耦合；环境侧电极，其主要与外部环境进行电容耦合；和电路基板，其安装有处理从所述生物体侧电极和所述环境侧电极中的至少一个输出的信号的电路；所述电路基板未配置在所述生物体侧电极和所述环境侧电极之间。
这里，优选所述生物体侧电极和所述环境侧电极是板状电极，并且按照至少一部分相互重叠的方式相对配置。
另外，优选配置为所述电路基板与所述生物体侧电极及所述环境侧电极的至少一部分重叠。
另外，优选所述电路包括对所述生物体侧电极和所述环境侧电极间的电位差进行放大的差动放大电路。
(发明效果)根据本发明，可以提高借助人体等进行通信的通信系统的通信特性。
图1是表示本发明实施方式的通信系统的发送接收装置的结构图；图2是说明使用了本发明实施方式的发送接收装置的通信会话的图；图3是表示本发明实施方式的通信系统的发送接收装置的另一例的结构图4是表示本发明实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧
电极和电路基板的配置的图5是表示本发明实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧
电极和电路基板的配置的图6是表示本发明实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧
电极和电路基板的等效电路图7是表示本发明实施方式的发送接收装置的接收信号的例子的图8是表示本发明实施方式的通信系统的接收装置的结构图9是表示本发明实施方式的通信系统的接收装置的另一例的结构
图IO是表示现有通信系统的发送装置和接收装置的结构图；图11是表示通信系统使用时的电场形成例的图；图12是表示在通信系统中形成的电容耦合的等效电路图；图13是表示现有发送接收装置中的环境侧电极、生物体侧电极和电路基板的配置图14是表示现有发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极和电路基板的等效电路图15是表示现有发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极和电路基板的配置的另一例的图16是表示现有通信系统的接收信号的例子的图17是表示本发明实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极和电路基板的配置图18是表示本发明实施方式的发送接收装置的使用方式的图；图19是表示本发明实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体
侧电极和电路基板的配置图20是表示本发明实施方式的发送接收装置的环境侧电极、生物体侧电极和电路基板的配置图。
图中IO —编码部；12 —发送放大器；14一环境侧电极；16 —生物体侧电极；18—解码部；20 —接收放大器；22 —环境侧电极；24 —生物体侧电极；26—电路基板；28 —密封盒；30 —编码部；32 —发送放大器；34 —环境侧电极；36 —生物体侧电极；38—电介质层；40 —解码部；42 —接收放大器；44一切换开关；46—控制部；50 —框体；52—电路基板；54 —绝缘膜；IOO发送装置；102 —接收装置；200 —发送接收装置；202 —接收装置。
具体实施例方式
本发明实施方式的通信系统中的发送接收装置200如图1的电路图所示，构成为包含编码部30、发送放大器32、环境侧电极34、生物体侧电极36、解码部40、接收放大器42、切换开关44和控制部46。
发送接收装置200可嵌入到便携电话和PDA等便携电气设备中作为便携通信终端使用。另外，发送接收装置200还可设置在车站的检票机、自动售货机、店铺等基础设施上作为通信终端使用。
例如，携带装载了发送接收装置200的便携通信终端的用户之间通过接触或靠近身体的一部分，可在彼此的发送接收装置200之间进行信息交换。另外，携带装载了发送接收装置200的便携通信终端的用户通过使身体的一部分接触或靠近在检票机等基础设施上设置的发送接收装置200的生物体侧电极36，可以在彼此的发送接收装置200之间进行信息的交换。
编码部30以预定的编码方式来编码从外部输入的数据，并输出到发送放大器32。将从外部输入的数据叠加在高频基波上加以输入。基波频率最好设置在例如5MHz以上15MHz以下。
发送放大器32包含差动放大电路，将差动放大电路的反相输入端子(一)和非反相输入端子(+ )与编码部30的输出端子相连。发送放大器32的反相输出端子和非反相输出端子经切换开关44与环境侧电极34和生物体侧电极36相连。发送放大器32在通过切换开关44将反相输出端子和非反相输出端子与环境侧电极34和生物体侧电极36相连的状态下，放大从编码部30输入的信号而差动输出到环境侧电极34和生物体侧电极36。环境侧电极34和生物体侧电极36之间的电位差根据发送放大器32的输出而变动。
环境侧电极34和生物体侧电极36由导电体形成。例如，由铝、不锈钢、铜箔、铜片等的导电体形成为片状、板状。最好以夹着电介质层38而彼此电绝缘的状态配置环境侧电极34和生物体侧电极36。
接收放大器42包含差动放大电路，差动放大电路的反相输入端子(一 )和非反相输入端子(+ )经切换开关44与环境侧电极34和生物体侧电极36相连。另外，差动放大电路的反相输出端子和非反相输出与解码部40的输入端子相连。在反相输入端子(一)和非反相输入端子(+ )通过切换开关44与环境侧电极34和生物体侧电极36相连的状态下，接收放大器42放大环境侧电极34和生物体侧电极36之间的电位差而作为反相输出端子和非反相输出端子的电位差输出。解码部40接收来自接收放大器42的输出信号，并通过与编码部30中使用的编码方式对应的解码方式来解码信号并输出。
发送接收装置200中，环境侧电极34和生物体侧电极36在发送和接收中共用。控制部46在进行数据发送时，将切换开关44切换到发送放大器32，在进行数据接收时，将切换开关44切换到接收放大器42。切换开关44的切换定时可以是每隔预定时间，也可由用户自身切换。
例如，如图2所示，可以通过进行轮询处理来执行通信会话。在下面的说明中，设置在固定器件和便携设备上的发送接收装置200以预定的周期来切换发送状态和接收状态。
作为发送侧的发送接收装置200对作为接收侧的发送接收装置200进行呼叫。在接收侧的发送接收装置200不在发送侧的发送接收装置200发出的呼叫信号的接收范围中的情况下重复进行呼叫。在接收侧的发送接收装置200处于可收到发送侧的发送接收装置200发出的呼叫信号的状态的情况下，接收了呼叫信号的接收侧的发送接收装置200起动。从起动后的接收侧的发送接收装置200向发送侧的发送接收装置200发送连接请求信号。在发送侧的发送接收装置200接收到连接请求信号后，若可进行连接，则返回连接响应信号。若接收侧的发送接收装置200接收到连接响应信号，则向发送侧的发送接收装置200返回连接响应信号。若发送侧的发送接收装置200接收到连接响应信号，则开始数据的通信会话。若数据的通信终止，则从发送侧的发送接收装置200向接收侧的发送接收装置200发送终止信号，接收侧的发送接收装置200变为休眠模式。
另外，发送接收装置200也可如图3所示这样构成。发送放大器32包含信号放大电路，编码部30的输出端子与放大电路的输入端子相连，输出端子经切换开关44与生物体侧电极36相连。另外，环境侧电极34接地。发送放大器32在通过切换开关44将输出端子与生物体侧电极36相连的状态下，放大从编码部30输入的信号后放大输出到生物体侧电极36。环境侧电极34和生物体侧电极36之间的电位差根据发送放大器32的输出变动。另外，接收放大器42包含信号放大电路，放大电路的输入端子经切换开关44与生物体侧电极36相连，输出端子与解码部40相连。另外，环境侧电极34接地。接收放大器42在输入端子通过切换开关44与生物体侧电极36相连的状态下，放大从生物体侧电极36输入的信号后输出到解码部40。解码部40以与编码部30中使用的编码方式对应的解码方式来解码接收放大器42的输出信号后输出。
本实施方式的发送接收装置200如图4所示，安装在框体50内。这种结构尤其适用于例如将发送接收装置200用作便携电话和PDA等便携用通信终端的情形。
图4中，电路基板52安装了可以在发送接收装置200中使用的电路。本实施方式中，电路基板52至少安装接收放大器42就可以了。例如，电路基板52安装编码部30、发送放大器32、解码部40、接收放大器42、切换开关44和控制部46。
这里，将环境侧电极34、生物体侧电极36和电路基板52配置在框体50内。本实施方式中，电路基板52如图5的立体图所示那样配置为不夹在环境侧电极34和生物体侧电极36之间。
在环境侧电极34和生物体侧电极36为板状电极且按照彼此至少一部分重叠的方式相对配置的情况下，最好将电路基板52配置在电路基板52通过其中一个电极的至少一部分在空间上相对另一个电极的至少一部分被遮住的位置上。
例如，优选如图17 (a)所示电路基板52、环境侧电极34和生物体侧电极36为同等程度的大小，且电路基板52通过一个电极在空间上相对于另一个电极被遮住的结构。另外，优选如图17 (b)所示，环境侧电极34和生物体侧电极36为同等程度的大小，电路基板52比环境侧电极34和生物体侧电极36小，电路基板52通过一个电极在空间上相对于另一个电极被遮住的结构。另外，优选如图17 (c)所示，使更靠近于电路基板52的位置上配置的环境侧电极34和生物体侧电极36的其中一个为与电路基板52同等程度的大小，另一个比电路基板52小，电路基板52通过一个电极在空间上相对于另一个电极被遮住的结构。另外，优选如图17 (d)所示，环境侧电极34和生物体侧电极36为同等程度的大小，电路基板52比环境侧电极34和生物体侧电极36大，电路基板52的至少一部分通过一个电极在空间上相对于另一个电极被遮住的结构。
另一方面，如图17 (e)所示，在更靠近于电路基板52的位置上配置的环境侧电极34和生物体侧电极36的其中一个比电路基板52小，另一个比其大的结构中，由于存在电路基板52通过一个电极在空间上相对于另一个电极没有被遮住的部分，所以所得到的效果降低。
这样，通过相对配置环境侧电极34、生物体侧电极36和电路基板52，如图6所示，电路基板52被环境侧电极34或生物体侧电极36中的一个电极遮挡，另一个电极和电路基板52的电容耦合C4比现有结构中的寄生电容C1、 C2小，所以可以降低从电路基板52对另一个电极的电磁波噪声的影响。
例如，在表示图16 (a)和(b)的接收信号这样的电路结构中，在如本实施方式那样，改变为不将电路基板52夹在环境侧电极34和生物体侧电极36之间的结构的情况下，可以得到图7所示这种接收信号。在本实施方式的结构中得到的接收信号绝对强度比图16 (a)所示的接收信号高，且与图16 (b)所示的接收信号相比改善了 S/N。
如上所述，通过釆用本发明实施方式中的发送接收装置200的结构，可以提高接收时的接收信号的强度，同时还可改善接收信号的S / N。其中，如图18 (a)所示，可以将更靠近电路基板52配置的电极作为 环境侧电极34，将另一个作为生物体侧电极36，也可如图18 (b)所示， 将更靠近电路基板52配置的电极作为生物体侧电极36，将另一个作为环 境侧电极34。彼此在使用时接收信号的位相反相，但是通过使用PSK、 FSK、ASK等不基于位相反转的调制方式，即使是反向使用也可加以使用。 即，环境侧电极34和生物体侧电极36这样的名称是为了方便，也可调换 使用。
另外，如图19所示，作为天线的夹在环境侧电极34和生物体侧电极 36中的电介质层38不仅可使用环氧等的树脂，也可使用与电路基板52 同样的绝缘材料，还可使用介电常数低的发泡树脂。
进一步，在便携电话等电气设备的框体由绝缘部件构成的情况下，也 可如图20所示，采用将框体本身作为电介质层38而由环境侧电极34和 生物体侧电极36夹着的结构。该情况下，最好由绝缘膜54覆盖在框体的 外部配置的电极，由此，可以提高框体内部部件配置的自由度。
另外，本实施方式中，以具有发送系统和接收系统两者的发送接收装 置204为例进行了说明，但是在分别构成发送系统的发送装置和接收系统 的接收装置的通信系统中也同样。
艮P，如图8所示，在构成为包含环境侧电极34、生物体侧电极36、 解码部40和接收放大器42的接收装置202中，即使配置为不夹在环境侧 电极34和生物体侧电极36之间也可得到同样的效果。另外，如图9所示， 即使将接收放大器42从差动放大电路改变为信号放大电路也同样。
权利要求
1、一种通信系统，用于利用借助了生物体的电容耦合而在可携帯的发送装置与固定的接收装置之间进行通信，其特征在于，所述接收装置包括生物体侧电极，其主要与生物体进行电容耦合；环境侧电极，其主要与外部环境进行电容耦合；和电路基板，其安装有处理从所述生物体侧电极和所述环境侧电极中的至少一个输出的信号的电路；所述电路基板未配置在所述生物体侧电极和所述环境侧电极之间。
2、 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于， 所述生物体侧电极和所述环境侧电极是板状电极，并且按照至少一部分相互重叠的方式相对配置。
3、 根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于， 配置为所述电路基板与所述生物体侧电极及所述环境侧电极的至少一部分重叠。
4、 根据权利要求1 3中任一项所述的通信系统，其特征在于， 所述电路包括对所述生物体侧电极和所述环境侧电极间的电位差进行放大的差动放大电路。
5、 一种便携型接收装置，在用于利用借助了生物体的电容耦合而在 可携帯的发送装置和固定的接收装置之间进行通信的通信系统中使用，其 特征在于，所述接收装置包括-生物体侧电极，其主要与生物体进行电容耦合； 环境侧电极，其主要与外部环境进行电容耦合；和 电路基板，其安装有处理从所述生物体侧电极和所述环境侧电极中的 至少一个输出的信号的电路；所述电路基板未配置在所述生物体侧电极和所述环境侧电极之间。
全文摘要
本发明提供一种通信系统和该通信系统中使用的接收装置，包括主要与生物体进行电容耦合的生物体侧电极(36)；主要与外部环境进行电容耦合的环境侧电极(34)；和安装了处理从生物体侧电极(36)和环境侧电极(34)的至少一个输出的信号的电路的电路基板(52)；并且，构成为不将电路基板(52)配置在生物体侧电极(36)和环境侧电极(34)之间。由此，提高借助人体等进行通信的通信系统的通信特性。
文档编号H04B5/00GK101604988SQ200910159539
公开日2009年12月16日 申请日期2009年6月11日 优先权日2008年6月13日
发明者铃木裕久, 长谷川和男 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社