專利名稱：發(fā)送器、電場(chǎng)通信收發(fā)器以及電場(chǎng)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生電場(chǎng)并使用該感生的電場(chǎng)來進(jìn)行信息收發(fā)的通信中所使用的發(fā)送器、電場(chǎng)通信收發(fā)器以及電場(chǎng)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于便攜終端的小型化以及高性能化，可安裝于生物體的可穿戴計(jì)算機(jī)日益受人矚目。目前提出了如下方法即作為這樣的可穿戴計(jì)算機(jī)間的信息通信，將電場(chǎng)通信收發(fā)器連接到計(jì)算機(jī)上構(gòu)成一體，將該電場(chǎng)通信收發(fā)器感生的電場(chǎng)傳播到作為電場(chǎng)傳播介質(zhì)的生物體內(nèi)部，由此，來進(jìn)行信息的收發(fā)(例如特開2004-153708號(hào)公報(bào)、美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2004/009226號(hào)說明書)。
這里，如圖1所示的是基于現(xiàn)有技術(shù)的收發(fā)器和發(fā)送器(發(fā)送部)以及生物體的電路模型。發(fā)送電路105，在調(diào)制電路115中以規(guī)定頻率對(duì)從I/O電路102輸出的應(yīng)發(fā)送信息(數(shù)據(jù))進(jìn)行調(diào)制并輸出。這里，發(fā)送電路105離開大地接地116，在發(fā)送電路的接地108與大地接地116之間，產(chǎn)生寄生電容109。此外，Rs113是發(fā)送電路105的輸出電阻。
此外，在發(fā)送電路105的接地41與生物體9之間產(chǎn)生寄生電容107，在生物體104與大地接地116之間產(chǎn)生寄生電容110。生物體104與便攜終端100經(jīng)發(fā)送電極111和絕緣體112相連接。為了和這些寄生電容引起諧振現(xiàn)象并增大被施加到生物體中的電壓，在發(fā)送電路和接收電極之間插入電抗部106。另外，在由大地接地產(chǎn)生的雜散的電場(chǎng)通信用的電場(chǎng)通信收發(fā)器中，已知的是由于即使寄生電容變動(dòng)也可以高效地在人體中感生電場(chǎng)，所以在收發(fā)電極和發(fā)送電路之間插入可變電抗，通過振幅監(jiān)視部和控制信號(hào)發(fā)生部來調(diào)整可變電抗的電抗值(參考上述專利文獻(xiàn))。
在使用如參考圖1那樣的電路時(shí)，在其諧振時(shí)向生物體施加的電壓的振幅|Vb|可以用下式來表示。
公式1|vb|=12nfRS{Cb+Csb(1+Cb/Cg)}|vs|---(14)]]>這里Rs表示發(fā)送電路的輸出電阻、Vs表示發(fā)送電路的輸出信號(hào)的振幅。此外，設(shè)寄生電容107、108、109的值分別為Csb、Cg、Cb。
為了便攜終端100的小型化在使收發(fā)器101或者發(fā)送器變薄時(shí)，Csb增加，根據(jù)(14)式能夠向生物體施加的電壓的振幅|Vb|變小。因此，在小型收發(fā)器或者發(fā)送器中，如果不能取足夠的電壓振幅，則通信變得困難。
圖2是使用了可變電抗時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。在圖2中，示出了與人體等生物體131接觸的絕緣體133、由該絕緣體133所絕緣的收發(fā)電極132、在與外部的未圖示的信息處理裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換用的I/O電路30。
另外，在圖2中作為用于進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的結(jié)構(gòu)，示出了發(fā)送電路134、開關(guān)135、可變電抗部136、電場(chǎng)檢測(cè)光學(xué)部137、信號(hào)處理部138、開關(guān)139、解調(diào)電路140、波形整形部141、振幅監(jiān)視部142、控制信號(hào)發(fā)生部143。
圖3中作為可變電抗的一個(gè)例子，示出了可變電抗的結(jié)構(gòu)。
在圖3中，可變電容電抗部601，具有交流信號(hào)端子609、610；電感器(inductor)687、緩沖放大器686、可變電容二極管671、電容685、590、電阻688、691。通過可變電容二極管671和電感器687形成諧振電路，可變電容二極管671的靜電容量，根據(jù)從控制信號(hào)輸入610輸入的控制信號(hào)而變化，并且，諧振頻率是可調(diào)整的。此外，可變電容二極管671，對(duì)可施加的電壓(耐電壓)有限制，所以必須在不施加超過該耐電壓的電壓范圍內(nèi)使用。
進(jìn)而，在使用可變電抗的電場(chǎng)通信收發(fā)器中，如果不使用振幅監(jiān)視部、控制信號(hào)發(fā)生部，則將電路值調(diào)整到最佳值或者接近最佳的值是比較困難的。在伴隨有振幅監(jiān)視部活控制信號(hào)發(fā)生部時(shí)，電場(chǎng)通信收發(fā)器的電路規(guī)模變大，不適于與可穿戴計(jì)算機(jī)的一體化。另外，還會(huì)導(dǎo)致消耗功率上升等不良情況。
關(guān)于消耗功率容易產(chǎn)生以下問題。例如，電場(chǎng)通信收發(fā)器，有時(shí)被應(yīng)用于對(duì)特定的建筑物或房屋的進(jìn)出的管理。此時(shí)，在用電池使便攜終端工作時(shí)，在進(jìn)入房屋后切斷了電池等情況下就不能從房屋退出所以不方便、安全性較低。
為了防止這一情況，在規(guī)定場(chǎng)所中需要這樣的機(jī)構(gòu)，即向便攜終端(電場(chǎng)通信收發(fā)器)提供電力，由此起動(dòng)便攜終端來發(fā)送數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)。用電場(chǎng)通信如果使其成為可能，則不必從口袋拿出ID卡等便攜終端而只要接觸門的一部分就可以打開門，增加了便利性。
圖5表示了提供電力并在設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器中使用了圖4的收發(fā)器時(shí)的系統(tǒng)。在圖4的收發(fā)器701中，與用規(guī)定頻率對(duì)應(yīng)發(fā)送信息(數(shù)據(jù))進(jìn)行調(diào)制并輸出的發(fā)送電路703間的接地711與大地接地702相隔離，在其間產(chǎn)生寄生電容Cg104。
此外，在發(fā)送電路703的接地711與生物體700之間產(chǎn)生寄生電容706，在生物體700與大地接地702之間產(chǎn)生寄生電容Cb705。為了和這些寄生電容引起諧振現(xiàn)象并增大向生物體施加的電壓，在發(fā)送電路703和收發(fā)電極713之間插入電抗部710。
圖5是可以對(duì)使用了圖4的收發(fā)器701的可送電力的系統(tǒng)概略圖。在圖5中，設(shè)在收發(fā)電極727與大地接地730之間的寄生電容未Csg716、生物體與大地接地之間的寄生電容為Cb723、在便攜終端側(cè)收發(fā)器716的接地725與大地接地730之間的寄生電容為Cg722、便攜終端側(cè)收發(fā)器716的阻抗為ZL718(ZL＝RL+XL)。
在Csg724和Cb723小的可以忽略的情況下，通過以電抗Xv719和Cg722以及ZL718引起串聯(lián)諧振，可以對(duì)應(yīng)提供電力的ZL718的電阻成分Re[ZL]＝RL施加較大的電壓。但是實(shí)際上由于Csg724和Cb723較大不能夠忽視，所以對(duì)RL施加較大的電壓比較困難。
本發(fā)明是鑒于以上問題形成的，其目的在于，提供一種發(fā)送器和收發(fā)器，其可以防止伴隨收發(fā)器或者發(fā)送器的小型化的發(fā)送電極和生物體間的寄生電容增加所引起的發(fā)送電壓的振幅降低，還可以防止向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的電壓的減少，并能夠提高電場(chǎng)通信的品質(zhì)。
此外，本發(fā)明還提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，其可以改善可變電容二極管的耐電壓特性，并可以防止可變電容二極管的電器特性引起的諧振的抑制，可以提供足夠強(qiáng)度的電場(chǎng)通信。
此外，本發(fā)明的目的還在于，實(shí)現(xiàn)省略電抗值的補(bǔ)正電路而可以自我補(bǔ)正的可變電抗單元，并且提供電路規(guī)模小消耗功率低且通信良好的電場(chǎng)通信收發(fā)器。
本發(fā)明的目的還在于，提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器以及電場(chǎng)通信系統(tǒng)，其可以從設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器向便攜終端側(cè)收發(fā)器施加較大的電壓、并且向便攜終端側(cè)收發(fā)器提供電力。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方式，提供一種發(fā)送器，用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)、經(jīng)該感生的電場(chǎng)發(fā)送應(yīng)發(fā)送的信息，具有發(fā)送單元，用于發(fā)送通過具有規(guī)定頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制信號(hào)；發(fā)送電極，用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)；設(shè)置在發(fā)送單元的輸出與發(fā)送電極之間的第一電抗單元，用于與在發(fā)送單元的接地與大地接地之間產(chǎn)生的寄生電容、在電場(chǎng)傳播介質(zhì)與發(fā)送單元的接地之間產(chǎn)生的寄生電容、在電場(chǎng)傳播介質(zhì)與大地接地之間產(chǎn)生的寄生電容的各自諧振；以及為了與各個(gè)寄生電容諧振，在發(fā)送單元的輸出與發(fā)送單元的接地之間、或者發(fā)送電極與發(fā)送單元的接地之間的某一個(gè)中所設(shè)置的第二電抗單元。
此外，本發(fā)明的第二方式，提供一種基于第一方式的發(fā)送器，其中，第一電抗單元和第二電抗單元中的某一方為自身電抗值可以改變的可變電抗單元，還具有電抗控制單元，用于將可變電抗單元的電抗值控制成由發(fā)送單元向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第三方式提供一種基于第一方式的發(fā)送器，其中，第一電抗單元和第二電抗單元中的兩者為自身電抗值可以改變的可變電抗單元，還具有電抗控制單元，用于將第一電抗單元和第二電抗單元各自的電抗值控制成由發(fā)送單元向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第四方式提供一種基于第三方式的發(fā)送器，其中，電抗控制單元，具有調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元，用于發(fā)生在電抗值的調(diào)整中使用的調(diào)整用信號(hào)；振幅檢測(cè)單元，用于使用從調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元輸出的調(diào)整用信號(hào)對(duì)發(fā)送電壓的振幅進(jìn)行檢測(cè)；第一控制信號(hào)發(fā)生單元，用于根據(jù)通過振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅，輸出控制第一可變電抗單元的電抗值的控制信號(hào)；第二控制信號(hào)發(fā)生單元，用于根據(jù)通過振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅輸出控制第二可變電抗單元的電抗值的控制信號(hào)；以及連接單元，用于在第一可變電抗單元的電抗值的控制中、連接振幅檢測(cè)單元和第一控制信號(hào)發(fā)生單元，而在第二可變電抗單元的電抗值的控制中、連接振幅檢測(cè)單元和第二控制信號(hào)發(fā)生單元。
此外，本發(fā)明的第五方式，提供一種基于第三方式的發(fā)送器，其中，第二可變電抗單元設(shè)置在發(fā)送電極與發(fā)送單元的接地之間，電抗控制單元對(duì)第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，在第二可變電抗單元的電抗值的調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，發(fā)送器具有在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)，串聯(lián)連接第二可變電抗單元和發(fā)送單元的電阻器；以及連接單元，用于進(jìn)行在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)電阻器和發(fā)送單元的連接、在調(diào)整第一可變電抗單元的電抗值時(shí)發(fā)送單元和第一可變電抗單元的連接、電阻器和發(fā)送單元的接地的連接。
此外，本發(fā)明的第六方式提供一種基于第三方式的發(fā)送器，其中，第二可變電抗單元設(shè)置在發(fā)送單元與該發(fā)送單元的接地之間，電抗控制單元對(duì)第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，在第一可變電抗單元的電抗值的調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，發(fā)送器具有連接單元，用于在調(diào)整第一可變電抗單元的電抗值時(shí)，切斷第二可變電抗單元和發(fā)送單元的接地，在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)，連接第二可變電抗單元和發(fā)送單元的接地。
此外，本發(fā)明的第七方式提供一種基于第三方式的發(fā)送器，其中，在第一可變電抗單元或者第二可變電抗單元的某一個(gè)中，具備自調(diào)整可變電抗單元，其具有備有電感器、以及根據(jù)施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管的、用于與寄生電容諧振的諧振電路；和用于在可變電容二極管的陽極與陰極之間施加與用可變電容二極管整流被輸入到諧振電路的發(fā)送信號(hào)所得到的直流電流相對(duì)應(yīng)的電位差的電阻器。在該發(fā)送器中，通過電抗控制單元，控制自調(diào)整可變電抗單元以外的第一可變電抗單元或者第二可變電抗單元中某一個(gè)的電抗值，使得施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第八方式提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)，經(jīng)該感生的電場(chǎng)發(fā)送應(yīng)發(fā)送信息，經(jīng)在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生的基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)，進(jìn)行應(yīng)接收信息的接收，，具有發(fā)送單元，用于發(fā)送通過具有規(guī)定頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制信號(hào)；發(fā)送電極，用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)，以及接收基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)；設(shè)置在發(fā)送單元的輸出與發(fā)送電極之間的第一電抗單元，用于與在發(fā)送單元的接地與大地接地之間產(chǎn)生的寄生電容、在電場(chǎng)傳播介質(zhì)與發(fā)送單元的接地之間產(chǎn)生的寄生電容、在電場(chǎng)傳播介質(zhì)與大地接地之間產(chǎn)生的寄生電容的各自進(jìn)行諧振；為了與各個(gè)寄生電容諧振，在發(fā)送單元的輸出與發(fā)送單元的接地之間、或者發(fā)送電極與發(fā)送單元的接地之間的某一個(gè)中，所設(shè)置的第二電抗單元；接收單元，用于對(duì)基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)并變換成電信號(hào)解調(diào)后接收；第一連接單元，用于在接收時(shí)為了防止接收信號(hào)向發(fā)送單元泄漏而切斷從發(fā)送單元的輸出到收發(fā)電極的信號(hào)路徑，另一方面，在發(fā)送時(shí)為了向收發(fā)電極輸出發(fā)送信號(hào)而連接從發(fā)送單元的輸出到收發(fā)電極的信號(hào)路徑；以及第二連接單元，用于在接收時(shí)為了防止接收信號(hào)向發(fā)送單元的接地泄漏而切斷第二電抗單元與發(fā)送單元的接地，另一方面，在發(fā)送時(shí)為了第二電抗單元諧振而連接第二電抗單元與發(fā)送單元的接地。
此外，本發(fā)明的第九方式提供一種基于第八方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，第一電抗單元和第二電抗單元中的某一方是自身的電抗值可改變的可變電抗單元，電場(chǎng)通信收發(fā)器還具有電抗控制單元，用于對(duì)可變電抗單元的電抗值進(jìn)行控制，使得通過發(fā)送單元向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第十方式提供一種基于第八方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，第一電抗單元和第二電抗單元兩者是自身的電抗值可改變的可變電抗單元，電場(chǎng)通信收發(fā)器還具有電抗控制單元，用于對(duì)第一可變電抗單元和第二電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制，使得通過發(fā)送單元向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第十一方式提供一種基于第十方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，電抗控制單元，具有調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元，用于發(fā)生在電抗值的調(diào)整中使用的調(diào)整用信號(hào)；振幅檢測(cè)單元，用于使用從調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元輸出的調(diào)整用信號(hào)對(duì)發(fā)送電壓的振幅進(jìn)行檢測(cè)；第一控制信號(hào)發(fā)生單元，用于根據(jù)通過振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅，輸出控制第一可變電抗單元的電抗值的控制信號(hào)；第二控制信號(hào)發(fā)生單元，用于根據(jù)通過振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅，輸出控制第二可變電抗單元的電抗值的控制信號(hào)；以及連接單元，用于在第一可變電抗單元的電抗值的控制中，連接振幅檢測(cè)單元和第一控制信號(hào)發(fā)生單元，在第二可變電抗單元的電抗值的控制中，連接振幅檢測(cè)單元和第二控制信號(hào)發(fā)生單元。
此外，本發(fā)明的第十二方式提供一種基于第十方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，第二可變電抗單元，設(shè)置在發(fā)送電極與發(fā)送單元的接地之間，電抗控制單元對(duì)第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，在第二可變電抗單元的電抗值的調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，該電場(chǎng)通信收發(fā)器，具有在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)，串聯(lián)連接第二可變電抗單元和發(fā)送單元的電阻器；以及連接單元，用于進(jìn)行在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)電阻器和發(fā)送單元的連接、在調(diào)整第一可變電抗單元的電抗值時(shí)發(fā)送單元和第一可變電抗單元的連接、電阻器和發(fā)送單元的接地連接。
此外，本發(fā)明的第十三方式提供一種基于第十方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，第二可變電抗單元，設(shè)置在發(fā)送單元與該發(fā)送單元的接地之間，電抗控制單元對(duì)第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，在第一可變電抗單元的電抗值的調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，該電場(chǎng)通信收發(fā)器具有連接單元，用于在調(diào)整第一可變電抗單元的電抗值時(shí)，切斷第二可變電抗單元和發(fā)送單元的接地，在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)，連接第二可變電抗單元和發(fā)送單元的接地。
此外，本發(fā)明的第十四方式提供一種基于第十方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，在第一可變電抗單元或者第二可變電抗單元的某一個(gè)中，具備自調(diào)整可變電抗單元，其具有備有電感器、以及根據(jù)施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管的、用于與寄生電容諧振的諧振電路；和用于在可變電容二極管的陽極與陰極之間施加與用可變電容二極管整流被輸入到諧振電路的發(fā)送信號(hào)所得到的直流電流相對(duì)應(yīng)的電位差的電阻器。在該電場(chǎng)通信收發(fā)器中，通過電抗控制單元控制自調(diào)整可變電抗單元以外的第一可變電抗單元或者第二可變電抗單元中某一個(gè)的電抗值，使得施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第十五方式提供一種基于第十方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，第二可變電抗單元設(shè)置在收發(fā)電極與該發(fā)送單元的接地之間，電抗控制單元對(duì)第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，在第二可變電抗單元的電抗值調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，第一連接單元，在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)，連接電阻器和發(fā)送單元；在調(diào)整第一可變電抗單元的電抗值時(shí)，連接發(fā)送單元和第一可變電抗單元、以及連接電阻器和發(fā)送單元的接地，另一方面，在接收時(shí)切斷第一可變電抗單元和發(fā)送單元。
此外，本發(fā)明的第十六方式提供一種基于第十方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，第二可變電抗單元設(shè)置在發(fā)送單元的輸出與發(fā)送單元的接地之間，在電抗控制單元中，對(duì)第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，在第一可變電抗單元的電抗值調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，第二連接單元，在調(diào)整第一可變電抗單元的電抗值時(shí)切斷第二可變電抗單元和發(fā)送單元的接地，另一方面，在調(diào)整第二可變電抗單元的電抗值時(shí)連接第二可變電抗單元和發(fā)送單元的接地。
此外，本發(fā)明的第十七方式提供一種基于第八～第十六中任意一種方式的電場(chǎng)信息收發(fā)器，其中，向接收單元的輸入被連接到第一連接單元，第一連接單元，在發(fā)送時(shí)切斷收發(fā)電極與接收單元的輸入之間的信號(hào)路徑，另一方面，在接收時(shí)連接收發(fā)電極與接收單元的輸入之間的信號(hào)路徑。
根據(jù)第一至第十七方式，可以提供這樣的發(fā)送器以及收發(fā)器，即防止伴隨收發(fā)器或者發(fā)送器的小型化發(fā)送電極和生物體間的寄生電容增加所引起的發(fā)送電壓的振幅降低，還可以防止減少向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的電壓，并能夠提高電場(chǎng)通信的品質(zhì)。
此外，本發(fā)明的第十八方式提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，用于經(jīng)在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生的電場(chǎng)來進(jìn)行信息通信，其中，具有諧振電路，其具備用于與通信用的發(fā)送信號(hào)諧振的電感器、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管；以及電阻器，根據(jù)用可變電容二極管對(duì)輸入到諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流而得到的直流電流產(chǎn)生電位差，并向可變電容二極管的陽極和陰極間施加該電位差。
此外，本發(fā)明的第十九方式提供基于第十八方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，諧振電路，在與電場(chǎng)通信收發(fā)器的接地和大地接地間的寄生電容、以及電場(chǎng)傳播介質(zhì)和大地接地間的寄生電容之間諧振。
此外，本發(fā)明的第二十方式提供基于第十八或第十九方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，諧振電路并聯(lián)連接有電感器、可變電容二極管、電阻器。
此外，本發(fā)明的第二十一方式提供基于第十八或第十九方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，諧振電路，是將電感器與可變電容二極管和電阻器并聯(lián)連接的電路串聯(lián)連接。
此外，本發(fā)明的第二十二方式提供基于第十八～第二十一方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，電感器在端子一方或兩方配有用于阻止直流電流輸入的電容器根據(jù)本發(fā)明的第十八方式至第二十二方式，可以提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，它能夠省略電抗值的修正電路來實(shí)現(xiàn)可自我修正的可變電抗單元，并且可以使電路規(guī)模小、低消耗功率且可進(jìn)行良好的通信。
此外，本發(fā)明的第二十三方式提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，通過在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)，使用該感生的電場(chǎng)進(jìn)行信息發(fā)送，另一方面接收在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中所感生的基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)，由此來進(jìn)行信息接收，其中，具有可變電抗單元，用于改變電抗值使得向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的發(fā)送電壓為最大，并控制發(fā)送的發(fā)送器的接地與大地接地間的寄生電容、和電場(chǎng)傳播介質(zhì)與大地接地間的寄生電容的諧振狀態(tài)；為了得到諧振狀態(tài)而在可變電抗單元中形成并聯(lián)諧振電路的電感器；與電感器并聯(lián)連起來、為了控制并聯(lián)諧振電路中的諧振狀態(tài)而串聯(lián)連接的多個(gè)可變電容的可變電容單元。
此外，本發(fā)明的第二十四方式提供基于第二十三方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，可變電容單元，是具有陽極和陰極兩極的兩個(gè)可變電容二極管，一方的可變電容二極管的陽極、與另一可變電容二極管的陰極，經(jīng)電容器串聯(lián)連接，對(duì)于信息的發(fā)送的有關(guān)的高頻信號(hào)電容器進(jìn)行短路，作為由電感器和可變電容二極管構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路而進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)于控制有關(guān)的低頻信號(hào)可變電容二極管通過電容器被絕緣，對(duì)于低頻信號(hào)的信號(hào)源成為并聯(lián)連接，對(duì)可變電容二極管的電容進(jìn)行可變控制。
此外，本發(fā)明的第二十五方式提供基于第二十四方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，可變電容單元，對(duì)于具有相同結(jié)構(gòu)的其他可變電容單元，在彼此的陽極之間不經(jīng)電容器地被串聯(lián)連接。
此外，本發(fā)明的第二十六方式提供基于第二十四或第二十五方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，可變電容二極管至少被串聯(lián)連接3個(gè)以上。
根據(jù)本發(fā)明的第二十三～第二十六方式，提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，其可以改善可變電容二極管的耐電壓特性，并可以防止可變電容二極管的電器特性引起的諧振的抑制，可以提供足夠強(qiáng)度的電場(chǎng)通信。
此外，本發(fā)明的第二十七方式提供一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，通過在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)，使用該感生的電場(chǎng)進(jìn)行信息發(fā)送，另一方面經(jīng)在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中所感生的基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)，進(jìn)行信息接收，其中，具有交流信號(hào)輸出單元，用于輸出具有第一頻率的交流信號(hào)；收發(fā)電極，用于感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)以便發(fā)送信息，以及檢測(cè)基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)來接收信息；設(shè)置在交流信號(hào)輸出單元的輸出與收發(fā)電極之間的第一電抗單元，用于與收發(fā)電極和大地接地間的寄生電容、以及與收發(fā)電極鄰近的電場(chǎng)傳播介質(zhì)在與大地接地之間具有的阻抗諧振；在交流信號(hào)輸出單元的輸出與大地接地之間或者收發(fā)電極與大地接地之間設(shè)置的第二電抗單元，用于與收發(fā)電極和大地接地間的寄生電容、以及與收發(fā)電極鄰近的電場(chǎng)傳播介質(zhì)在與大地接地之間具有的阻抗諧振；接收單元，用于檢測(cè)具有與第一頻率不同的第二頻率的交流信號(hào)的電場(chǎng)，并變換成電信號(hào)后進(jìn)行解調(diào)；第一濾波器單元，用于使具有第一頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有第二頻率的交流信號(hào)；以及第二濾波器單元，用于使具有第二頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有第一頻率的交流信號(hào)。
此外，本發(fā)明的第二十八方式提供基于第二十七方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，第一電抗單元和第二電抗單元中的某一方為電抗值可變的可變電抗單元，該電場(chǎng)通信收發(fā)器，具備電抗控制單元，其用于控制可變電抗單元的電抗值使得施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第二十九方式提供基于第二十七方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，第一電抗單元和第二電抗單元兩者的電抗值都為可變，而分別作為第一可變電抗單元和第二可變電抗單元，電場(chǎng)通信收發(fā)器具備電抗控制單元，其用于控制第一可變電抗單元和第二可變電抗單元各自的電抗值使得施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大。
此外，本發(fā)明的第三十方式提供基于第二十八或第二十九方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，電抗控制單元，具有運(yùn)算控制存儲(chǔ)部，其按第一可變電抗單元和第二可變電抗單元各自的電抗值，存儲(chǔ)施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓的振幅，在提取了振幅的最大值后設(shè)定第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值；以及振幅檢測(cè)單元，用于檢測(cè)發(fā)送電壓的振幅。
此外，本發(fā)明的第三十一方式提供基于第二十八或第二十九方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，電抗控制單元具有調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元，用于調(diào)整第一可變電抗單元以及第二可變電抗單元各自的電抗值；振幅檢測(cè)單元，用于使用從調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元輸出的調(diào)整用信號(hào)來檢測(cè)發(fā)送電壓的振幅；第一控制信號(hào)發(fā)生單元，用于根據(jù)用振幅檢測(cè)單元檢測(cè)到的振幅，輸出控制第一可變電抗單元的電抗值的信號(hào)；第二控制信號(hào)發(fā)生單元，用于根據(jù)用振幅檢測(cè)單元檢測(cè)到的振幅，輸出控制第二可變電抗單元的電抗值的信號(hào)；以及第三連接單元，用于在控制第一可變電抗單元的電抗值時(shí)至少連接振幅檢測(cè)單元和第一控制信號(hào)發(fā)生單元，在控制第二可變電抗單元的電抗值時(shí)至少連接振幅檢測(cè)單元和第二控制信號(hào)發(fā)生單元。
此外，本發(fā)明的第三十二方式提供基于第二十七方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，在第一電抗單元或者第二電抗單元的某一方中，使用自調(diào)整可變電抗單元，電抗控制單元控制不是自調(diào)整電抗單元的那一方的可變電抗單元的電抗值以使施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大，該自調(diào)整可變電抗單元包括用于與寄生電容諧振的諧振電路，該諧振電路具有電感器、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管；以及電阻器，其用于根據(jù)用可變電容二極管對(duì)輸入到諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流二得到的直流電流產(chǎn)生電位差，并向可變電容二極管的陽極和陰極間施加該電位差。
此外，本發(fā)明的第三十三方式提供基于第二十九～第三十一方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其中，在第一電抗單元或者第二電抗單元兩者，使用自調(diào)整可變電抗單元，電抗控制單元控制不是自調(diào)整電抗單元的那一方的可變電抗單元的電抗值以使施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大，該自調(diào)整可變電抗單元包括用于與寄生電容諧振的諧振電路，該諧振電路具有電感器、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管；以及電阻器，其用于根據(jù)用可變電容二極管對(duì)輸入到諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流二得到的直流電流產(chǎn)生電位差，并向可變電容二極管的陽極和陰極間施加該電位差。
此外，本發(fā)明的第三十四方式提供一種電場(chǎng)通信系統(tǒng)，是將第二電場(chǎng)通信收發(fā)器組合到第二十七方式～第三十二方式中任意一項(xiàng)的電場(chǎng)通信收發(fā)器中而形成的電場(chǎng)通信系統(tǒng)，第二電場(chǎng)通信收發(fā)器，具有收發(fā)電極，用于進(jìn)行基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)的感生、以及基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)的接收；整流電力存儲(chǔ)單元，用于對(duì)從電場(chǎng)通信收發(fā)器發(fā)送的第一頻率的交流信號(hào)進(jìn)行整流，生成直流電并存儲(chǔ)輸出；發(fā)送單元，用于通過與第一頻率不同的第二頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制、生成調(diào)制信號(hào)并發(fā)送；控制信息存儲(chǔ)單元，用于進(jìn)行應(yīng)發(fā)送信息的存儲(chǔ)、應(yīng)發(fā)送信息向發(fā)送單元的輸出、電場(chǎng)通信收發(fā)器的控制；第一濾波器單元，用于使具有第一頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有第二頻率的交流信號(hào)；以及第二濾波器單元，用于使具有第二頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有第一頻率的交流信號(hào)。
此外，本發(fā)明的第三十五方式提供基于第三十四方式的電場(chǎng)通信系統(tǒng)，其中，電場(chǎng)通信收發(fā)器的交流信號(hào)輸出單元，由發(fā)送單元構(gòu)成，該發(fā)送單元用于通過第一頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制、生成調(diào)制信號(hào)并發(fā)送，第二電場(chǎng)通信收發(fā)器，具有接收單元，該接收單元根據(jù)應(yīng)接收信息，檢測(cè)具有第二頻率的交流電場(chǎng)、變換成電信號(hào)并解調(diào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二十七方式～第三十五方式，可以提供這樣的電場(chǎng)通信收發(fā)器以及電場(chǎng)通信系統(tǒng)，即可以從設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器向便攜終端側(cè)收發(fā)器施加較大的電壓，并且可以向便攜終端側(cè)收發(fā)器發(fā)送電力。


圖1是用于說明現(xiàn)有的收發(fā)器的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是用于說明使用基于現(xiàn)有技術(shù)的可變電抗部的電場(chǎng)通信收發(fā)器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是用于說明基于現(xiàn)有技術(shù)的可變電抗部的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖4是表示現(xiàn)有的其他電場(chǎng)通信收發(fā)器的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖5是表示使用了圖4所示的電場(chǎng)通信收發(fā)器的電場(chǎng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖6是用于說明基于本發(fā)明實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的發(fā)送部的第一基本結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖7是用于說明基于本發(fā)明實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的發(fā)送部的第二基本結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖8是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的方框圖。
圖9是本發(fā)明第一實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的電抗控制部的方框圖。
圖10是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的一個(gè)變形例的方框圖。
圖11是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的方框圖。
圖12是本發(fā)明第二實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的電抗控制部的方框圖。
圖13是在調(diào)整本發(fā)明第二實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的可變電抗Xp時(shí)的等價(jià)電路。
圖14是本發(fā)明第二實(shí)施方式的電場(chǎng)通信電抗的可變電抗部調(diào)整可變電抗Xg時(shí)的等價(jià)電路。
圖15是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的一個(gè)變形例的方框圖。
圖16是用于說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的電場(chǎng)通信收發(fā)器的方框圖。
圖17是用于說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的自調(diào)整可變電抗部的方框圖。
圖18是用于說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的自調(diào)整可變電抗部的動(dòng)作的曲線圖(a)～(b)。
圖19是本發(fā)明第三實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器的電抗控制部的方框圖。
圖20是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的自調(diào)整可變電抗部的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖21是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的自調(diào)整可變電抗中的發(fā)送狀態(tài)的說明圖。
圖22是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的自調(diào)整可變電抗部的動(dòng)作的曲線圖(a)～(d)。
圖23是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的自調(diào)整可變電抗部的其他例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖24是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的可變電抗部的結(jié)構(gòu)圖。
圖25是作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器，包含可變電抗的電場(chǎng)通信收發(fā)器的結(jié)構(gòu)圖。
圖26是相對(duì)于圖24所示的可變電抗部的高頻交流信號(hào)的等價(jià)電路。
圖27是相對(duì)于圖24所示的可變電抗部的低頻交流信號(hào)的等價(jià)電路。
圖28是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的可變電抗部的說明圖。
圖29是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的可變電抗部的說明圖。
圖30是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的可變電抗部的說明圖。
圖31是用于說明應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器中的可變電抗部的說明圖。
圖32是用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖33是用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)的方框圖。
圖34是應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)中的電抗控制部的方框圖。
圖35是用于說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)中電抗控制動(dòng)作的曲線圖。
圖36是表示本發(fā)明其他實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)的方框圖。
圖37是應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)中的電抗控制部的第二結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖38是表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)的方框圖。
圖39是用于說明圖38所示的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)的可變電抗部的方框圖。
圖40是用于說明圖39所示的自調(diào)整可變電抗部的動(dòng)作的曲線圖(a)～(d)。
圖41是應(yīng)用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)中的其他電抗控制部的方框圖。
圖42表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)送器的方框圖。
圖43表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的發(fā)送器的方框圖。
圖44表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的發(fā)送器的方框圖。
圖45表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電場(chǎng)通信系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
為了說明本發(fā)明的實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)，在圖6中展示了發(fā)送部和生物體的電路模型。
在圖6中展示了，便攜終端10、收發(fā)器15、I/O電路40、可穿戴計(jì)算機(jī)30。便攜終端10通過經(jīng)絕緣體9的發(fā)送電極8與人體等生物體20連接。稅務(wù)員20與地面、地表等大地接地14之間存在生物體與大地接地之間的寄生電容Cb13，還在收發(fā)器15與大地接地14之間存在收發(fā)器的接地與大地接地之間的寄生電容Cg12。
便攜終端10中所具備的收發(fā)器15具有發(fā)送電路3、該發(fā)送電路3所具備的振蕩器4、調(diào)制電路5，發(fā)送電路3的發(fā)送輸出經(jīng)發(fā)送電極8發(fā)送到生物體20。
發(fā)送電路3在其內(nèi)部具有發(fā)送電阻Rs7。在發(fā)送電路3與發(fā)送電極8之間串聯(lián)存在電抗Xg2，在發(fā)送電極8與收發(fā)器15的電路接地6之間存在電抗Xp1。還在電路6與生物體20之間存在發(fā)送電極與生物體間的寄生電容Csb11。
本發(fā)明的第一實(shí)施方式中對(duì)利用使用了兩個(gè)電抗的諧振現(xiàn)象(基于圖6中的電抗Xg2與電抗Xp1的諧振現(xiàn)象)來對(duì)生物體20施加的電壓Vb進(jìn)行增大。
將圖6中的電抗Xg2和電抗Xp1的電抗值分別設(shè)為Xg、Xp，相對(duì)于圖6所示的虛線，左部分的導(dǎo)納(Y)(admittance)用下式來表示。
Y＝(1/jXp)+jωCb+jω(Cb-1+Cg-1)-1式(1)Vb使用該式子被表示為公式2Vb=CbCg+CbY-1RS+jXg+Y-1VS]]>=CbCg+Cb11+(RS+jXg)YVS]]>(2)將公式(1)帶入該式子整理后得到下面的式子。
Vb＝Vs/{1+(Cb/Cg)-Xg[ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]-(1+Cb/Cg)/Xp]+jRs{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]-(1+Cb/Cg)/Xp}}(3)在將Xg做為變量考慮時(shí)，通過式子Xg＝(1+Cb/Cg)/{ω[Cb+Csb(Cb/Cg)]-(1+Cb/Cg)/Xp](4)振幅|Vb|為最大，其值為公式3
|Vb|1RS{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]-(1+Cb/Cg)/Xp}|VS|---(5)]]>在式子(5)中可以通過電抗Xp1可增加振幅。因此在使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時(shí)可以向生物體20施加更大的振幅信號(hào)。
圖7是在發(fā)送電路3的發(fā)送輸出與電路接地6之間連接了電抗Xp1時(shí)的電路模型。相對(duì)于圖7虛線左側(cè)的阻抗(z)用下式來表示。
公式4Z=jXg+1jω{Csb+(Cb-1+Cg-1)-1}---(6)]]>Vb使用該式子被表示為公式5Vb=cbcg+cb1jω{csb+(cb-1+cg-1)-1}zjxpzz+jxpRs+jxpzz+jXpVs---(7)]]>=cbcg+cb1jω{csb+(cb-1+cg-1)-1}jxpRs(z+jxp)+jxpzvs]]>將該式子帶入式子(6)整理后得到下式，Vb＝Vs/{1+(Cb/Cg)-ωXg[Cb+Csb(1+Cb/Cg)](8)+jRs{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]-[(1+Cb/Cg)-ωXg[Cb+Cg(1+Cb/Cg)]]/Xp}}在將Xp做為變量考慮時(shí)，通過公式6Xp=1+cb/cgω{cb+csb(1+cb/cg)}-xg---(8)]]>
振幅|Vb|為最大，其值為公式7|vb|11+(cb/cg)-ωxg[cb+csb(1+cb/cg)]|Vs|---(9)]]>在式子(9)中可以通過電抗Xg2來增加振幅。因此使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)也可以向生物體20施加較大振幅的信號(hào)。
圖8表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的收發(fā)器15的方框圖。
在該圖8中展示了用虛線表示的收發(fā)器15、與該收發(fā)器連接的IO電路40、參照?qǐng)D6用于與圖中未示的生物體20接觸的絕緣體9、配置在該絕緣體9下的收發(fā)電極8。
此外，在收發(fā)器15中，具備有接收部23、發(fā)送部16、開關(guān)17、開關(guān)18、可變電抗部Xg19、可變電抗部Xp21、電抗控制部22。開關(guān)18的一端與電路接地29連接。
據(jù)有這樣結(jié)構(gòu)的收發(fā)器15，對(duì)應(yīng)于半雙工傳送的通信，在開關(guān)17和開關(guān)18在發(fā)送狀態(tài)時(shí)為導(dǎo)通，在接收狀態(tài)下為斷開。此外，為了對(duì)應(yīng)于變動(dòng)的寄生電容來保持諧振狀態(tài)，還具有用于控制可變電抗Xg19、Xp21的電抗控制部22。
圖9表示電抗控制部22的內(nèi)部方框圖。該圖9所示的電抗控制部22在其內(nèi)部具有發(fā)生調(diào)整用信號(hào)的調(diào)整用信號(hào)發(fā)生部24、用于監(jiān)視輸入信號(hào)的振幅大小的高輸入阻抗振幅監(jiān)視部25、切換來自高輸入阻抗振幅監(jiān)視部25的輸出的開關(guān)26、由調(diào)整用信號(hào)控制并向可變電抗部Xp21輸出控制信號(hào)的控制信號(hào)發(fā)生部27、同樣向可變電抗部Xg19輸出控制信號(hào)的控制信號(hào)發(fā)生部28。
在本第一實(shí)施方式中，采用了使電抗Xg19和電抗Xp21交互地變化來進(jìn)行調(diào)整的方法。首先使控制信號(hào)發(fā)生部27的控制信號(hào)一定并使電抗Xp21一定，連接開關(guān)26的a3與b3，調(diào)整電抗Xg19使得參照?qǐng)D6的大地接地14與生物體20的電位差的振幅|Vb|為最大。為了防止監(jiān)視此時(shí)振幅的振幅監(jiān)視部對(duì)諧振給予影響，提高高輸入阻抗振幅監(jiān)視部25的輸入阻抗。此外，在高輸入阻抗振幅監(jiān)視部25中，向控制信號(hào)發(fā)生部27輸出這樣的信號(hào)，該信號(hào)是基于使調(diào)整的電抗微小地變化時(shí)的|Vb|的變化的，在控制信號(hào)發(fā)生部27中，根據(jù)該信號(hào)決定下一控制信號(hào)并輸出。
此后將切換開關(guān)26切換至a3與c3的連接固定電抗Xg19，調(diào)整電抗Xp21使得|Vb|為最大。通過重復(fù)上述操作調(diào)整至最佳的電抗值。從調(diào)整用信號(hào)發(fā)生部24發(fā)生這樣的信號(hào)，該信號(hào)用于對(duì)以上調(diào)整時(shí)的開關(guān)26的切換和控制信號(hào)發(fā)生部27的、28以及高輸入阻抗振幅監(jiān)視部25的動(dòng)作進(jìn)行控制。通過該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)如下收發(fā)器即使收發(fā)器15小型化也可以有效地向生物體20施加電壓，并且保持良好地通信狀態(tài)。
此外，圖8中將可變電抗部Xp連接到收發(fā)電極和電路接地之間，但是，如參照?qǐng)D7所說明的那樣，即使將可變電抗部Xp連接到發(fā)送電路輸出與電路接地之間也可以起到同樣的效果。此外，在圖8中將兩方的電抗部(電抗Xg19與電抗Xp21)作為可變電抗部，但是也可以僅是其中一方。此外，與收發(fā)器15不同僅進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送器，如圖42所示(發(fā)送器150)，具有從收發(fā)器15省略接收部23、開關(guān)17以及開關(guān)18的結(jié)構(gòu)。
接下來，在圖10中示出本發(fā)明第一實(shí)施方式的一個(gè)變形例。
在圖10中所參考的結(jié)構(gòu)中，為了防止發(fā)送信號(hào)經(jīng)收發(fā)電極8泄漏至接收部23，可以用開關(guān)31隔離發(fā)送部16和接收部23。在發(fā)送時(shí)或者電抗控制時(shí)連接開關(guān)31的a1和b1。在接受時(shí)連接a1和c1。此外，在接收時(shí)為了減小可變電抗(電抗Xg19和電抗Xp21)的電抗值，將從電抗控制部22輸出的控制信號(hào)分別輸入至電抗Xg19和電抗Xp21。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使在由于諧振使得發(fā)送信號(hào)比接收部23的輸入級(jí)的電子電路的耐電壓大時(shí)，也可以保護(hù)電子電路。因此，在該結(jié)構(gòu)中在接收部23的輸入級(jí)也可以使用耐電壓較低的電場(chǎng)檢測(cè)器。
圖11表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的收發(fā)器的方框圖。在本收發(fā)器中通過按順序一次一次地控制來調(diào)整各可變電抗。因此設(shè)有開關(guān)32、開關(guān)18、作為負(fù)載電阻的電阻器33。開始為了調(diào)整可變電抗部Xp21連接開關(guān)32的a1和b1以及a2和b2，使開關(guān)1O導(dǎo)通。
圖12表示用于說明電抗控制部22的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖12所示的結(jié)構(gòu)，與已經(jīng)在圖0所示的結(jié)構(gòu)相同，但在從調(diào)整用信號(hào)發(fā)生部24輸出狀態(tài)切換信號(hào)這一點(diǎn)不同。
接下來，圖13中所參照的是本發(fā)明第二實(shí)施方式的等價(jià)電路。在該等價(jià)電路中表示出了信號(hào)源Vs35、電阻Rs36、電抗Rdv37、電抗Xp38、發(fā)送電極與大地接地之間的寄生電容Csb39、收發(fā)電極44、生物體與大地接地之間的寄生電容Cb41、便攜終端側(cè)收發(fā)器的接地與大地接地間的寄生電容Cg42。
從圖13所示的等價(jià)電路可知，通過電抗Xp38和寄生電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，如果調(diào)整成收發(fā)電極的電位為最大，則電抗Xp38為用以下的式子來表示的值。
公式8XP=1ω{Csb+(cb-1+cg-1)-1}---(10)]]>接下來，進(jìn)行可變電抗部Xg19的調(diào)整，但是可變電抗部Xp21仍用式子(6)根據(jù)式子(3)則Vb＝Vs/{1+(C/Cg)}，不會(huì)增加向生物體施加的信號(hào)。
為了防止這一情況使Xp微小地變化使電抗值為Xp+X1。同時(shí)，在圖14中示出了連接開關(guān)a1和c1以及a2和c2的等價(jià)電路。如果Xp＞＞X1則|Vb|如下式。
Vb＝Vs/{1+(Cb/Cg)-Xg{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]-(1+Cb/Cg)/(Xp+X1)}+jRs{ω[Cb+Csb(1+Cb/Cg)]+(1+Cb/Cg)/(Xp+X1)}}(11)＝Vs/{1+(Cb/Cg)-Xg(1+Cb/Cg)}X1/Xp2+jRs(1+Cb/Cg)X1/Xp2}根據(jù)式子(11)最大振幅為公式9|vb|=1RS(1+cb/cg)xl/xp2|vs|---(12)]]>可以得到較大的振幅。
這樣在調(diào)整可變電抗部Xg19時(shí)通過使可變電抗部Xp21微小地變化可以向生物體施加較大的信號(hào)。可變電抗部Xg19的調(diào)整與可變電抗部Xp21的調(diào)整一樣，一邊監(jiān)視施加的電壓一邊來進(jìn)行。
在接收時(shí)使開關(guān)18為斷開，切斷開關(guān)32的a1和c1。通過以上的結(jié)構(gòu)和調(diào)整法，可以使收發(fā)器小型化并且更高效地向生物體施加電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)可保持良好的通信狀態(tài)的收發(fā)器。此外，僅進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送器，如圖43所示(發(fā)送器151)，具有從圖11所示的第二實(shí)施方式的收發(fā)器15省略接收部23和開關(guān)18的結(jié)構(gòu)。
在圖11中將可變登記表Xp21連接在收發(fā)電極8與電路接地29之間，但是將可變電抗部Xp21連接在發(fā)送部16的發(fā)送電路輸出與電路接地29之間也可以得到同樣的效果。
此時(shí)，如圖15的方框圖所示，不需要作為負(fù)載電阻的電阻器33。首先為了調(diào)整可變電抗部Xp19使開關(guān)17為導(dǎo)通使開關(guān)18為斷開。在該狀態(tài)下在將向收發(fā)電極8輸出的電壓調(diào)節(jié)為最大時(shí)，可變電抗部Xg19成為如下式所表示的值。
公式10xg=1ω{csb+(cb-1+cg-1)-1}---(13)]]>接下來，使可變電抗部Xg19微小地變化使電抗值為Xg+X1。然后使開關(guān)18導(dǎo)通，將可變電抗部Xp21調(diào)整成使向收發(fā)電極8施加的電壓為最大，由此，與圖11的情況相同可以得到較大的振幅。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)和調(diào)整法，可以使收發(fā)器小型化并且更高效地向生物體施加電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)可保持良好的通信狀態(tài)的收發(fā)器。此外，在僅進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送器中為省略了接收部23和開關(guān)17的結(jié)構(gòu)。
另外，在以上的實(shí)施方式中，也可以為如下結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D10的第一實(shí)施方式的變形例相同，將接收部23的輸入連接到開關(guān)17，用開關(guān)17對(duì)發(fā)送部16和接收部232進(jìn)行隔離。

圖16表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的收發(fā)器15的方框圖。
再參照?qǐng)D16的收發(fā)器15中，代替第一和第二實(shí)施方式的可變電抗部Xp21，可以應(yīng)用不需要控制部可進(jìn)行電抗值的調(diào)整的自調(diào)整可變電抗部52。
圖17表示自調(diào)整可變電抗部52的具體結(jié)構(gòu)。由于電容53、55是為切斷直流成分，所以對(duì)于交流信號(hào)可以看作是短路。在圖18(a)中展示了向可變電容二極管56施加振幅|VAC|的交流電壓時(shí)生成的電流的直流成分ID的關(guān)系。當(dāng)在可變電容二極管56的兩端產(chǎn)生逆偏置電壓VDC時(shí)，該可變的二極管56為短路的期間變得較短所以對(duì)于同樣的VAC ID變小。
圖18(b)表示由流過電阻57而產(chǎn)生的電位差(等價(jià)于VDC)的圖線、圖18(c)表示可變電容二極管56的電容Cv的電壓VDC依賴性。此外，圖18(d)是Vb的振幅|Vb|的Cv依賴性。圖線中的點(diǎn)表示從輸入可變電抗交流信號(hào)開始的各電流電壓的變化。電容Cv的初始值設(shè)為VDC＝0時(shí)的值C1。此外，|VAC|與|Vb|成比例。
交流信號(hào)被輸入時(shí)用可變電容二極管56整流而產(chǎn)生直流電流ID(圖18(a)的點(diǎn)1)。通過其流過電阻57而產(chǎn)生直流電壓VDC，也可以向可變電容二極管施加與其相同的電位差。由此電容Cv減少(圖18(c)的點(diǎn)1)，接近引起諧振的電容值|Vb|變大。
由于|VAC|和|Vb|成比例，所以|VAC|變大，但是由于|VDC|也變大，所以|VAC|與ID的關(guān)系向圖18(a)的點(diǎn)2移動(dòng)。此后同樣Cv減小|VAC|變大，但是VDC也變大所以ID的變化量漸漸變小收斂于零。ID的變化量為零時(shí)|VAC|為恒定，與初始值相比接近諧振下的振幅。如果使用這樣的自調(diào)整可變電抗52，則可將以用電抗控制部51控制的可變電抗部50做成1個(gè)，可以緩解電抗調(diào)整的復(fù)雜。
圖19表示電抗控制部51的方框圖。圖19所示的結(jié)構(gòu)是與在參照了圖9所示的電抗控制部的結(jié)構(gòu)在基本部分中共通的結(jié)構(gòu)。具有監(jiān)視高輸入阻抗振幅監(jiān)視部62來監(jiān)視輸入信號(hào)，通過控制信號(hào)發(fā)生部63發(fā)生控制信號(hào)。此外，通過電抗控制部51控制的可變電抗部50為1個(gè)，所以控制信號(hào)發(fā)生部63也可以是一個(gè)。通過以上的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)如下收發(fā)器即使將收發(fā)器小型化也能向生物體高效地施加電壓，可以保持良好的通信狀態(tài)。
此外，圖16中將自調(diào)整可變電抗部52連接到收發(fā)電極8和電路接地29之間，將可變電抗部50連接到來自發(fā)送部16的發(fā)送電路輸出和收發(fā)電極8之間，但是，將自調(diào)整可變電抗部52連接到來自發(fā)送部16的發(fā)送電路輸出和收發(fā)電極8之間，將可變電抗部50連接到來自發(fā)送部16的發(fā)送電路輸出和電路接地29之間也可以得到相同的效果。
此外，在本實(shí)施方式中，與在圖10中所示出的第一實(shí)施方式的變形例一樣，將接收部23的輸入連接到圖10所示的開關(guān)31，通過開關(guān)31將發(fā)送部和接收部隔離的結(jié)構(gòu)，也是可以的。此外，僅進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送器，如圖44所示(發(fā)送器152)，具有如下結(jié)構(gòu)從圖16所示的第三實(shí)施方式的收發(fā)器15中省略接收部23和開關(guān)17以及開關(guān)18。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明第一至第三實(shí)施方式，可以提供這樣的發(fā)送器和收發(fā)器，即能夠防止伴隨收發(fā)器或者發(fā)送器的小型化的由于在發(fā)送電極和生物體間增加寄生電容的增加所引起的發(fā)送電壓的振幅降低，可以防止向電場(chǎng)傳播介質(zhì)施加的電壓減少，可提高電場(chǎng)通信的品質(zhì)。
以下，參照?qǐng)D20至圖23，對(duì)自調(diào)整可變電抗部進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖20是自調(diào)整可變電抗部201的結(jié)構(gòu)圖。自調(diào)整可變電抗部201，可以置換成已經(jīng)描述過的第三實(shí)施方式的收發(fā)器15的自調(diào)整可變電抗部52來使用，但是并不限于收發(fā)器15，也可以應(yīng)用于其他電場(chǎng)通信收發(fā)器。
參照?qǐng)D20，自調(diào)整可變電抗部201，示出了施加高頻交流信號(hào)的交流信號(hào)端子210、交流信號(hào)端子211、用于提供電容器等的靜電電容的電容202、206、電阻205、可變電容二極管204。
這樣結(jié)構(gòu)的自調(diào)整可變電抗部201，作為引起其諧振的部分，形成了由電感器203和可變電容二極管204構(gòu)成的諧振電路。此外，為了切斷輸入來的直流成分，配置有兩個(gè)電容202、206，另一方面，對(duì)于被輸入的交流信號(hào)可以視為電氣短路。
此外，設(shè)向可變電容二極管204施加的電壓、流過的電力點(diǎn)直流成分分別為VDC、ID。可變電容二極管204的電壓VDC將逆偏置方向作為正。
接下來，在圖21示出了應(yīng)用如圖20所示的自調(diào)整可變電抗部201的、具有與第三實(shí)施方式的收發(fā)器15不同的結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)通信收發(fā)器200及其發(fā)送狀態(tài)的說明圖。
該電抗部201被插入到發(fā)送電路輸出216和作為應(yīng)感生電場(chǎng)的電場(chǎng)傳播介質(zhì)的生物體215之間。此時(shí)設(shè)生物體215與大地接地間的電位差的交流成分為Vb222，設(shè)自調(diào)整可變電抗部201的電位差的交流成分為VAC。
發(fā)送電路輸出216在其內(nèi)部具有振蕩器23，在該振蕩器23中產(chǎn)生的信號(hào)的電壓為VS。此外，作為發(fā)送電路輸出216的內(nèi)部電阻示出了Rs24。發(fā)送電路輸出216與發(fā)送器接地218連接，對(duì)該發(fā)送器接地218用振蕩器23輸出VS。發(fā)送器接地218，經(jīng)發(fā)送器接地與大地接地間的寄生電容Cg219與大地接地220耦合，生物體215通過生物體與大地接地間的寄生電容Cb與大地接地220耦合。
在參照這樣結(jié)構(gòu)的圖21的發(fā)送狀態(tài)下，可變電抗1，對(duì)于作為寄生電容的“發(fā)送器接地與大地接地間的寄生的Cg219”和“生物體與大地接地間的寄生電容Cb221”使電抗值變化來控制諧振狀態(tài)，使其收斂于接近最佳的電抗值。
接著，使用圖22中的(a)～(d)所示的曲線對(duì)該電抗值的收斂時(shí)的各電壓電流信號(hào)的變化進(jìn)行簡(jiǎn)略地說明。
首先，圖22(a)表示與在向可變電容二極管204施加振幅|VAC|的交流電壓時(shí)產(chǎn)生的電流的直流成分ID的關(guān)系。若逆偏置電壓VDC產(chǎn)生在二極管兩端，則二極管為短路的時(shí)間變短，所以相對(duì)于相同的VAC ID變小。
圖22(b)示出通過ID流過電阻205而產(chǎn)生的電位差(與VDC等價(jià))的曲線，圖22(c)示出可變電容二極管的電容Cv的電壓VDC依賴性。此外，圖22(d)是Vb的振幅|Vb|的Cv依賴性。曲線中的點(diǎn)表示開始向可變電抗輸入交流信號(hào)后的各電流電壓的變化。電容Cv的初始值為VDC＝0時(shí)的值C1。此外，|VAC|與|Vb|成比例。
在輸入交流信號(hào)時(shí)用二極管整流產(chǎn)生直流電流ID(圖22(a)的點(diǎn)“1”)。通過其流過電阻205而發(fā)生直流電壓VDC，與其相同的電位差也被施加到可變電容二極管204。由此電容Cv減少(圖22(c)的點(diǎn)“1”)，接近引起諧振的電容值，|Vb|變大。
|VAC|與|Vb|成比例，所以|VAC|變大，但是由于VDC也變大，所以|VAC|與ID的關(guān)系向圖22(a)的點(diǎn)“2”移動(dòng)。此后也相同Cv減小|VAC|變大，但是VDC也變大，所以ID的變化量漸漸變小而收斂于零。在ID的變化量接近零時(shí)，|VAC|為恒定，與初始值相比，更接近諧振的振幅。
利用以上現(xiàn)象，通過將自調(diào)整可變電抗部201的結(jié)構(gòu)做成圖20所示的結(jié)構(gòu)，盡管不能成為完全的諧振狀態(tài)、但可以使電抗值接近于完全的諧振狀態(tài)附近。由此，可以提供這樣的電場(chǎng)通信收發(fā)器，即能夠自我修正電抗值，而不必使用在現(xiàn)有的電場(chǎng)通信收發(fā)器中所使用的振幅監(jiān)視部和控制信號(hào)發(fā)生部等修正單元。
圖23示出自調(diào)整可變電抗部201的其他結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施狀態(tài)下，引起自調(diào)整可變電抗部201諧振的電感器203和可變電容二極管204串聯(lián)連接。電容202、206用于切斷直流成分，對(duì)于交流信號(hào)可視為短路。
在該結(jié)構(gòu)中，在從交流信號(hào)端子210輸入交流信號(hào)時(shí)，從可變電容二極管204產(chǎn)生直流成分，其流過電阻205，這樣在可變電容二極管204中產(chǎn)生逆偏置。通過該現(xiàn)象可以使電抗值接近諧振狀態(tài)附近，從而能夠?qū)﹄娍怪颠M(jìn)行自我修正而不必使用在現(xiàn)有的電場(chǎng)通信收發(fā)器中所必需的振幅監(jiān)視部和控制信號(hào)發(fā)生部。
以上所說明過的第一和第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在經(jīng)電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生的電場(chǎng)來進(jìn)行信息通信的電場(chǎng)通信收發(fā)器中，具有諧振電路和電阻器，該諧振電路，具有用于與通信用的發(fā)送信號(hào)諧振的電感器、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管；該電阻器，根據(jù)用可變電容二極管對(duì)輸入到諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流而得到的直流電流來產(chǎn)生電位差、并將該電位差施加到可變電容二極管的陽極與陰極之間。
此外，諧振電路，在與所述電場(chǎng)通信收發(fā)器的接地與大地接地間的寄生電容、以及所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)與所述大地接地間的寄生電容之間進(jìn)行諧振。
此外，諧振電路，并聯(lián)連接有電感器、可變電容二極管、電阻器。
此外，諧振電路，是將電感器與可變電容二極管和電阻器并聯(lián)連接的電路串聯(lián)連接。
此外，電感器在端子的一方或者兩方，配置有用于阻止直流電流輸入的電容器。
另外，根據(jù)以上所說明過的本發(fā)明的子調(diào)整可變電抗部，可以提供這樣一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，其能夠?qū)崿F(xiàn)省略電抗值的修正電路而可以自我修正的可變電抗單元、并且能夠?qū)崿F(xiàn)電路規(guī)模小消耗功率低且通信良好。
圖24為用于說明本發(fā)明的電場(chǎng)通信收發(fā)器的第一實(shí)施方式的、可變電抗的結(jié)構(gòu)的說明圖。
在該圖24中示出了可變電抗部301、該可變電抗部301用于與外部連接的交流信號(hào)端子302、304、控制信號(hào)輸入303。
并且，該可變電抗部301具有電容306、310、314電感315；電阻7、9、11、13；緩沖放大器305；可變電容二極管308、312。
另外，該可變電抗部301，可應(yīng)用于參照?qǐng)D25的電場(chǎng)通信收發(fā)器335中。該電場(chǎng)通信收發(fā)器335的結(jié)構(gòu)，含有與人體等生物體320接觸的絕緣體322、與該絕緣體322配合具有的收發(fā)電極323、用于與未圖示的外部信息處理裝置等進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的I/O電路21。
此外，電場(chǎng)通信收發(fā)器335還具有發(fā)送電路324、構(gòu)成該發(fā)送電路324的振蕩器326和調(diào)制電路325、開關(guān)3237、參照?qǐng)D24的可變電抗部301、電場(chǎng)檢測(cè)光學(xué)部328、信號(hào)處理部329、開關(guān)330、解調(diào)電路331、波形整形部332、振幅監(jiān)視部333、控制信號(hào)發(fā)生部334。
在這樣構(gòu)成的電場(chǎng)通信收發(fā)器335中應(yīng)用可變電抗部301時(shí)，向圖23所示的交流信號(hào)端子302、304中輸入引起諧振的頻率的交流信號(hào)，此外，還從控制信號(hào)發(fā)生部334向控制信號(hào)輸入303輸入用于控制電抗值的控制信號(hào)。來自發(fā)送電路324的發(fā)送信號(hào)經(jīng)開關(guān)327被輸入到交流信號(hào)端子302中，交流信號(hào)端子4的輸出信號(hào)被連接到接收電極323。
此外，為了至少切斷作為比交流信號(hào)低頻的信號(hào)的控制信號(hào)，連接有可變電抗部301的內(nèi)部的電容306、310、314。另外，為了防止頻率較高的信號(hào)泄漏至控制信號(hào)側(cè)而連接有電阻7、9、11、13?？刂菩盘?hào)輸入303的緩沖放大器305，是為了防止由于在其前級(jí)連接的控制信號(hào)發(fā)生部334中含有的電路元件導(dǎo)致可變電抗部301受到影響而使得特性變化而連接的。通過電感315和可變電容二極管308、312的組合而成的振蕩電路，實(shí)現(xiàn)了可變電抗。
接下來，圖26和圖27表示圖24所示的可變電抗部301的等價(jià)電路。其中，圖26表示的是高頻的交流信號(hào)下的等價(jià)電路，圖27表示的是低頻的控制信號(hào)下的等價(jià)電路。
首先，在針對(duì)參照?qǐng)D26的交流信號(hào)的等價(jià)電路中，可以將參照?qǐng)D24的可變電抗部301具有的各電容306、310、314視為短路。另外，可變電容二極管308、312，由于電容10可視為短路，所以等價(jià)于串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，因此，交流信號(hào)的電壓，被等分地分別施加到可變電容二極管308、312。
從而，即使成為諧振狀態(tài)交流信號(hào)的電壓變大，由于被分別施加到各可變電容二極管308、312的電壓為一半，所以與可變電容二極管為1個(gè)的結(jié)構(gòu)相比難以產(chǎn)生諧振的抑制。
在圖26的等價(jià)電路中，電感器340與圖24的電感器315等價(jià)，可變電容二極管341與圖24的可變電容二極管308等價(jià)，可變電容二極管342與圖24的可變電容二極管312等價(jià)。交流信號(hào)端子900、901分別與交流信號(hào)端子302、304等價(jià)。
在向電感器340施加電壓VAC時(shí)，也向與該電感器340并聯(lián)連接的兩個(gè)可變電容二極管341、342施加電壓VAC。由于兩個(gè)可變電容二極管341、342被配置為并聯(lián)連接，所以向個(gè)可變電容二極管施加的電壓分別為VAC/2。其中，可變電容二極管341、342在電氣方面都具有相同的特性。
因此，在本第一實(shí)施方式中，使用兩個(gè)可變電容二極管，但是也可以是用兩個(gè)以上的可變電容二極管。如果使用N個(gè)可變電容二極管，則向各個(gè)可變電容二極管施加的交流信號(hào)的電壓VAC為VAC/N，與使用了兩個(gè)可變電容二極管的情況相比，可以更加難以產(chǎn)生諧振的抑制。
接著，參照?qǐng)D27的等價(jià)電路，是針對(duì)參照?qǐng)D24的可變電抗部301的低頻控制信號(hào)的等價(jià)電路。在從該低頻控制信號(hào)來看時(shí)，由于可將可變電抗部301中具備的各電容306、310、314視為電氣開放狀態(tài)，所以可變電容二極管308、312從緩沖放大器305來看等價(jià)于與并聯(lián)連接。
因此，如圖27所示，緩沖放大器343等價(jià)于圖24中緩沖放大器305，可變電容二極管345、346分別等價(jià)于可變電容二極管308、312，電阻347、348、349、350分別等價(jià)于電阻7、9、11、13，控制信號(hào)輸入902等價(jià)于控制信號(hào)輸入303。從緩沖放大器343輸出的控制信號(hào)的電壓VCON(344)被分別施加到可變電容二極管345、346，所以兩可變電容二極管345、346的電壓都為VCON。
這里，在可變電抗部被構(gòu)成為如圖28所示時(shí)，與本發(fā)明第一實(shí)施方式中的可變電抗部301相比，不僅交流信號(hào)而且控制信號(hào)也被等分分割后被施加。因此在使用兩個(gè)可變電容二極管時(shí)，向各個(gè)可變電容二極管施加的控制信號(hào)為1/2，所以與可變電抗部301的結(jié)構(gòu)相比電容的可變范圍減半。
即，向交流信號(hào)端子903、905施加的高頻信號(hào)將電容355、360短路并流過，例如將VAC的電壓施加到電感器315。由于可變電容二極管358、359僅為串聯(lián)連接，所以向電感器315施加的電壓VAC被等分分割，被分別施加電壓VAC/2。
此外，用于對(duì)從控制信號(hào)輸入905輸入的可變電容二極管358、359的電容進(jìn)行可變控制的控制信號(hào)VCON，經(jīng)緩沖放大器361后經(jīng)電阻356、357，被施加到可變電容二極管358、359。向可變電容二極管358、359施加的控制信號(hào)，分別為Vcon/2。
另一方面，在本第一實(shí)施方式的可變電抗部301中，形成了這樣的電路結(jié)構(gòu)，即可以防止產(chǎn)生由于施加電壓比耐電壓大而導(dǎo)致的諧振的抑制、且不減少可變電容二極管的電容可變范圍。
圖29表示用于說明本發(fā)明的電場(chǎng)通信收發(fā)器的第二實(shí)施方式的、可變電抗部的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖29所示的可變電抗部301，在具有交流信號(hào)端子906、907、控制信號(hào)輸入908這一點(diǎn)，與已經(jīng)如圖24所示的本發(fā)明的第一實(shí)施方式的可變電抗部301為相同結(jié)構(gòu)。
但是，作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有電容365、369、372、374；電阻375、376、377、378、379、380、381；電抗366；緩沖放大器367；和可變電容二極管368、370、371、373。
一般來說，可變電容二極管的電流電壓特性為非對(duì)稱，在比由半導(dǎo)體特性所決定的規(guī)定值大的陽極電位時(shí)可變電容二極管就變成了短路，所以可以抑制交流信號(hào)的振幅。為了防止這種抑制，對(duì)高頻交流信號(hào)串聯(lián)且反方向連接可變電容二極管。通過這一結(jié)構(gòu)，即使向一方的可變電容二極管施加了超過耐電壓的電壓而成為短路，由于反方向的可變電容二極管并不為短路，所以不會(huì)抑制交流信號(hào)的振幅。
即，通過可變電容二極管368、370和可變電容二極管371、373相互串聯(lián)且反方向連接，即使向某一可變電容二極管施加了超過耐電壓的電壓，也不會(huì)產(chǎn)生由短路導(dǎo)致的交流信號(hào)的振幅的抑制。
圖30表示用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的、可變電抗部的結(jié)構(gòu)圖。在本結(jié)構(gòu)中，用電感器203和可變電容二極管523、524串聯(lián)連接來形成可變電抗部301。為了防止控制信號(hào)泄漏到交流信號(hào)端子連接有電容226。此外，為了防止高頻信號(hào)泄漏到控制信號(hào)側(cè)連接有電阻220、222。
此外，為使對(duì)于低頻信號(hào)可變電容二極管523的陰極電位不為零，而對(duì)于高頻信號(hào)可變電容二極管524的陽極和電路接地218不短路，在可變電容二極管523和電容225之間連接有電阻221。在該連接中，交流信號(hào)的電壓被分割后分別施加到各可變電容二極管523、524，而控制信號(hào)的電壓則不被分割施加到各可變電容二極管523、524。
因此，形成了這樣的電路結(jié)構(gòu)，即可以防止產(chǎn)生由于交流信號(hào)比耐電壓大而導(dǎo)致的諧振的抑制、且可減少變電容二極管523、524的電容可變范圍不。
圖31是用于說明本發(fā)明第四實(shí)施方式的可變電抗部的結(jié)構(gòu)圖。該第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是組合了先前說明的本發(fā)明第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)。
即，用電感器23與可變電容二極管505～508串聯(lián)連接來構(gòu)成可變電抗，該可變電容二極管505～508對(duì)于高頻的交流信號(hào)如圖31所示串聯(lián)并且反方向連接。通過該結(jié)構(gòu)，即使一方短路，由于相反方向的可變電容二極管不短路，因此，不會(huì)抑制交流信號(hào)的振幅。
以上所說明的本發(fā)明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，為這樣的電場(chǎng)通信收發(fā)器即在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生基于應(yīng)發(fā)送的信息的電場(chǎng)，使用該感生的電場(chǎng)進(jìn)行信息的發(fā)送，另一方面，通過接收在電場(chǎng)傳播介質(zhì)中感生的基于應(yīng)接收的信息的電場(chǎng)，來進(jìn)行信息的接收，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器包括可變電抗單元，其用于使電抗值改變，以使施加在電場(chǎng)傳播介質(zhì)的發(fā)送電壓為最大，并且對(duì)進(jìn)行發(fā)送的發(fā)送器的接地與大地接地之間的寄生電容、和電場(chǎng)傳播介質(zhì)與大地介質(zhì)之間的寄生電容的諧振狀態(tài)；電感器，其為了獲得諧振狀態(tài)而在可變電抗單元中形成并聯(lián)諧振電路；電容量可變的可變電容單元，其為了與電感器并聯(lián)連接來控制并聯(lián)諧振電路中的諧振狀態(tài)而串聯(lián)連接多個(gè)電容量可變的可變電容。
另外，可變電容單元是具有陽極和陰極兩級(jí)的兩個(gè)可變電容二極管，一個(gè)可變電容二極管的陽極和另一可變電容二極管的陰極通過電容器串聯(lián)連接，對(duì)于信息發(fā)送的高頻信號(hào)，電容器短路，作為通過收發(fā)器和可變電容二極管構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)于有關(guān)控制的低頻信號(hào)，可變電容二極管通過電容器而絕緣，對(duì)于低頻信號(hào)的信號(hào)源，變成并聯(lián)連接，從而對(duì)可變電容二極管的電容進(jìn)行可變控制。
此外，可變電容單元，對(duì)于具有相同結(jié)構(gòu)的其他可變電容單元在相互的陽極間不經(jīng)電容器串聯(lián)連接。
此外，可變電容二極管至少串聯(lián)連接3個(gè)以上。
根據(jù)以上說明過的本發(fā)明的實(shí)施方式，提供這樣一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，其可以改善可變電容二極管的耐電壓特性，并可以防止由可變電容二極管的電器特性引起的諧振的抑制，可以提供足夠強(qiáng)度的電場(chǎng)通信。
接下來圖32表示使用了電場(chǎng)通信的送電系統(tǒng)的原理圖。
從設(shè)置于大地接地404的設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403向生物體(電場(chǎng)傳播介質(zhì))401施加交流信號(hào)，在與生物體401接觸的便攜終端側(cè)收發(fā)器402中將交流信號(hào)變換成直流電，并向便攜終端側(cè)收發(fā)器402內(nèi)的圖中未示的電路送電。圖32中將交流信號(hào)變換成直流電的整流器和發(fā)送·接收部綜合起來，用輸入阻抗ZL410來表示。此外，收發(fā)電極416和生物體401間的電容為足夠大可忽略。
為了更高效地向便攜終端側(cè)收發(fā)器402發(fā)送電力需要增大向ZL410施加的電壓，但是在從信號(hào)源Vs414直接向生物體401施加時(shí)，由便攜終端側(cè)收發(fā)器402和大地接地404間存在寄生電容Cg405，向ZL410施加的電壓變小。本系統(tǒng)中，向設(shè)置側(cè)收發(fā)器403插入電抗Xg408、Xg409，使其與寄生電容Cg405、收發(fā)電極416和大地接地404間以及生物體401和大地接地404間的寄生電容Csg407以及Cb406諧振，由此增加信號(hào)強(qiáng)度。
圖33表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式。
在該圖33中示出了便攜終端側(cè)收發(fā)器402、作為電場(chǎng)傳播介質(zhì)的生物體401、設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403、計(jì)算機(jī)427。在設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403中，具有可變控制部422，其用于為了對(duì)于變動(dòng)的寄生電容保持諧振狀態(tài)來控制可變電抗部Xg420、以及可變電抗部Xb421。
此外，為了始終向便攜終端側(cè)收發(fā)器402發(fā)送電力，在來自設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403的發(fā)送信號(hào)中使用與來自便攜終端側(cè)收發(fā)器402的發(fā)送信號(hào)不同的頻率。為了在各收發(fā)器中辨別他們而設(shè)置有濾波器A425和濾波器B426。濾波器A425中為了使頻率f1的信號(hào)通過而切斷頻率f2的信號(hào)，具有在頻率f1使阻抗較低而在頻率f2下阻抗較高的結(jié)構(gòu)。另外，在濾波器B426中，相反地，為了使頻率f2的信號(hào)通過而切斷頻率f1的信號(hào)，具有在頻率f2使阻抗較低而在頻率f1下阻抗較高的結(jié)構(gòu)。
從設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403施加到生物體401的信號(hào)，通過便攜終端側(cè)收發(fā)器402內(nèi)的濾波器A428，被輸入到整流·電力存儲(chǔ)部。在整流·電力存儲(chǔ)部430中，將所輸入的交流電壓變換成直流并存儲(chǔ)，作為直流電向便攜終端側(cè)收發(fā)器402內(nèi)的圖中未示的各塊進(jìn)行供電。在供電后，從終端控制·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部432向發(fā)送部輸出數(shù)據(jù)。
發(fā)送部431中，用頻率f2對(duì)被輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，通過濾波器B429后施加到生物體401。將該信號(hào)在設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器402中通過濾波器B426后在接收部424進(jìn)行解調(diào)，將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)427。以上是系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)流程。
接下來，對(duì)電抗控制法進(jìn)行說明。
圖34表示電抗控制部422的方框圖，圖35表示施加電壓振幅|Vb|的電抗Xg、Xb依賴性。
如圖35所示，使電抗Xb為一定使Xg變化時(shí)，振幅|Vb|在某一電抗值Xg·max(Xb)下成為峰值。該峰值Vb·max(Xb)依賴于電抗Xb、在某一電抗值下為最大。
在電抗控制部422中，進(jìn)行尋找該最大值的作業(yè)。將Xb作為參數(shù)使Xg變化，通過振幅監(jiān)視部檢測(cè)此時(shí)的電壓振幅Vb并將其存儲(chǔ)在運(yùn)算·控制·存儲(chǔ)部中。此時(shí)為了防止在用于監(jiān)視振幅的信號(hào)線中特性發(fā)生變化、以及為了僅檢測(cè)出頻率f1的信號(hào)，在電抗控制部422的輸入級(jí)中使用輸入阻抗高的高輸入阻抗帶通濾波器436。接下來，在經(jīng)由振幅監(jiān)視部437后，在運(yùn)算·控制·存儲(chǔ)部435中找出Vb的最大值，將Xb、Xg設(shè)定為此時(shí)的電抗值。
此外，如圖45所示，在便攜終端側(cè)收發(fā)器402中設(shè)有接收部433，在設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403中，代替交流信號(hào)源423，如果使用進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制的發(fā)送部434，則可以構(gòu)成在兩收發(fā)器402、403之間的可進(jìn)行全雙工雙方向通信的電場(chǎng)通信系統(tǒng)411。向便攜終端側(cè)收發(fā)器402的發(fā)送部431的輸出插入圖中未示的可變電抗，通過與寄生電容共振可以增大從便攜終端側(cè)收發(fā)器402向生物體401施加的信號(hào)。
接下來，圖36表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的一個(gè)變形例。
在圖33中將可變電抗部Xb421插入到收發(fā)電極418和大地接地間，但是在本變形例中是插入到了交流信號(hào)源423和大地接地間。用這樣的結(jié)構(gòu)也可以得到相同的效果。
通過以上的結(jié)構(gòu)，可以增大向生物體401施加的電壓，其結(jié)果是可以向生物體401攜帶的便攜終端側(cè)收發(fā)器402發(fā)送電力。如果使用這樣構(gòu)成的便攜終端側(cè)收發(fā)器402和設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器403的組合而成的電場(chǎng)通信系統(tǒng)，則可以實(shí)現(xiàn)便利性高的通信系統(tǒng)。
圖37表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的電抗控制部422的結(jié)構(gòu)。
在第五實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，采用了如下方法電抗控制部422交互地使可變電抗部Vb421和可變電抗部Xg420各自的電抗值變化來進(jìn)行調(diào)整。
首先，使可變電抗部Xb421的電抗值一定，對(duì)可變電抗部Xg420的電抗值進(jìn)行調(diào)整，使得圖35所示的|Vb|為最大。在該調(diào)整時(shí)，開關(guān)441的接點(diǎn)a連接到接點(diǎn)c，輸入信號(hào)經(jīng)由振幅監(jiān)視部437輸入到控制信號(hào)發(fā)生部A442。在控制信號(hào)發(fā)生部A442中發(fā)生的控制信號(hào)，被輸入到可變電抗部Xg420中，執(zhí)行電抗值的調(diào)整。
另外，在可變電抗部Xg420的電抗值調(diào)整后，切換開關(guān)441連接接點(diǎn)a和接點(diǎn)b，使可變電抗控制部Xg的電抗值為固定，調(diào)整可變電抗部Xg421的電抗值，使得得圖35所示的|Vb|為最大。通過重復(fù)此操作調(diào)整至最佳電抗值。通過這樣構(gòu)成的電抗控制部422，可以得到與已經(jīng)說明過的第四實(shí)施方式相同的效果。此外，控制信號(hào)發(fā)生部A442和控制信號(hào)發(fā)生部B443，在不一起輸入來自調(diào)整用信號(hào)發(fā)生部440的調(diào)整用信號(hào)時(shí)，分別對(duì)可變電抗控制部Xg420和可變電抗部Xb421發(fā)送用于保持電抗值的控制信號(hào)。
圖38表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
在該第六實(shí)施方式中，使用可調(diào)整自己的電抗值的自調(diào)整可變電抗部445而不需要電抗控制部422。圖39表示自調(diào)整可變電抗部445的基體結(jié)構(gòu)。電容446和450用于切斷直流成分，對(duì)于交流信號(hào)可以視為短路。
圖40中的(a)～(d)是表示對(duì)圖39所示的結(jié)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行說明的圖。圖40(a)表示與在向可變電容二極管448施加振幅|VAC|的交流電壓時(shí)產(chǎn)生的電流的直流成分ID的關(guān)系。若逆偏置電壓VDC產(chǎn)生在二極管兩端，則二極管為短路的時(shí)間變短，所以相對(duì)于相同的VAC，ID變小。
圖40(b)示出通過ID流過電阻而產(chǎn)生的電位差(與VDC等價(jià))的曲線，圖40(c)示出可變電容二極管的電容Cv的電壓VDC依賴性。此外，圖40(d)是Vb的振幅|Vb|的Cv依賴性。曲線中的點(diǎn)表示開始向可變電抗輸入交流信號(hào)時(shí)的各電流電壓的變化。電容Cv的初始值為VDC＝0時(shí)的值C1。此外，|VAC|與|Vb|成比例。
在輸入交流信號(hào)時(shí)，用二極管整流產(chǎn)生直流電流ID(圖40(a)的點(diǎn)“1”)。通過其流過電阻而發(fā)生直流電壓VDC，與其相同的電位差也被施加到可變電容二極管。由此，電容Cv減少(圖40(c)的點(diǎn)“1”)，接近引起諧振的電容值，|Vb|變大。
|VAC|與|Vb|成比例，所以|VAC|變大，但是由于VDC也變大，所以|VAC|與ID的關(guān)系向圖40(a)的點(diǎn)“2”移動(dòng)。此后也相同Cv減小|VAC|變大，但是由于VDC變大，所以ID的變化量漸漸變小而收斂于零。在ID的變化量接近零時(shí)|VAC|為恒定，與初始值相比，更接近諧振的振幅。如圖40(a)～(d)所示，進(jìn)行控制使得從點(diǎn)“1”向點(diǎn)“4”移動(dòng)。
如果使用自調(diào)整可變電抗部445，則可以使通過電抗控制部控制的可變電抗為1個(gè)，可緩和調(diào)整的復(fù)雜程度。
圖41表示應(yīng)用于第六實(shí)施方式的可變電抗控制部422的方框圖。由于在電抗控制部422中需要控制的電抗僅為可變電抗部452一個(gè)，所以控制信號(hào)發(fā)生部451也可為一個(gè)。
此外，在第六實(shí)施方式中在交流信號(hào)源423的下一級(jí)中設(shè)置有自調(diào)整可變電抗部445，但是即使交換自調(diào)整可變電抗部445和可變電抗部452也可以得到相同的效果。
根據(jù)以上說明過的本實(shí)施方式的電場(chǎng)通信收發(fā)器和電場(chǎng)通信系統(tǒng)，可以從設(shè)置終端側(cè)收發(fā)器向便攜終端側(cè)收發(fā)器施加較大的電壓，并且可以向便攜終端側(cè)收發(fā)器發(fā)送電力。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明所涉及的發(fā)送器、電場(chǎng)通信收發(fā)器以及電場(chǎng)通信系統(tǒng)，可與計(jì)算機(jī)構(gòu)成為一體，例如在可裝于人體的可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中能夠使用。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)送器(105、151、152)，用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)、經(jīng)該感生的電場(chǎng)發(fā)送所述應(yīng)發(fā)送信息，其特征在于，具有發(fā)送單元(3、16)，用于發(fā)送通過具有規(guī)定頻率的交流信號(hào)對(duì)所述應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制信號(hào)；發(fā)送電極(8)，用于在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)中感生基于所述調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)；設(shè)置在所述發(fā)送單元(3、16)的輸出與所述發(fā)送電極(8)之間的第一電抗單元(2、19)，用于與在所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)與大地接地(14)之間產(chǎn)生的寄生電容、在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間產(chǎn)生的寄生電容、在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)與所述大地接地(14)之間產(chǎn)生的寄生電容的各自進(jìn)行諧振；以及為了與各個(gè)所述寄生電容諧振，在所述發(fā)送單元(3、16)的輸出與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間、或者所述發(fā)送電極(8)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間的某一個(gè)中，所設(shè)置的第二電抗單元(1、21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送器，其特征在于，所述第一電抗單元(2、29)和所述第二電抗單元(1、21)中的某一方為自身電抗值可以改變的可變電抗單元，還具有電抗控制單元(22)，用于將所述可變電抗單元的所述電抗值，控制成由所述發(fā)送單元(3、16)向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送器，其特征在于，所述第一電抗單元(2、29)和所述第二電抗單元(1、21)中的兩者為自身電抗值可以改變的可變電抗單元，還具有電抗控制單元(22)，用于將所述第一電抗單元(2、29)和所述第二電抗單元(1、21)各自的所述電抗值，控制成由所述發(fā)送單元(3、16)向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)送器，其特征在于，所述電抗控制單元(22)，具有調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元(24)，用于發(fā)生在所述電抗值的調(diào)整中使用的調(diào)整用信號(hào)；振幅檢測(cè)單元(25)，用于使用從所述調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元輸出的所述調(diào)整用信號(hào)對(duì)所述發(fā)送電壓的振幅進(jìn)行檢測(cè)；第一控制信號(hào)發(fā)生單元(28)，用于輸出根據(jù)通過所述振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅控制所述第一可變電抗單元(2、29)的電抗值的控制信號(hào)；第二控制信號(hào)發(fā)生單元(27)，用于輸出根據(jù)通過所述振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅控制所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值的控制信號(hào)；以及連接單元(26)，用于在所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值的控制中、連接所述振幅檢測(cè)單元(25)和第一控制信號(hào)發(fā)生單元(28)，在所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值的控制中、連接所述振幅檢測(cè)單元(25)和第二控制信號(hào)發(fā)生單元(27)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)送器，其特征在于，所述第二可變電抗單元(1、21)，被設(shè)置在所述發(fā)送電極(8)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間，所述電抗控制單元(22)，對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)以及所述第二可變電抗單元(1、21)各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大，在所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值的所述調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，所述發(fā)送器具有在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值時(shí)，串聯(lián)連接所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的電阻器(33)；以及連接單元(32)，用于進(jìn)行在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值時(shí)所述電阻器(33)和所述發(fā)送單元(3、16)的連接、在調(diào)整所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值時(shí)所述發(fā)送單元(3、16)和所述第一可變電抗單元(2、19)的連接、所述電阻器(33)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(29)的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)送器，其特征在于，所述第二可變電抗單元(1、21)，被設(shè)置在所述發(fā)送單元(3、16)與該發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間，所述電抗控制單元(22)，對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)以及所述第二可變電抗單元(1、21)各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大，在所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值的所述調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，所述發(fā)送器具有連接單元(18)，用于在調(diào)整所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值時(shí)，切斷所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)，而在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值時(shí)，連接所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)送器，其特征在于，在所述第一可變電抗單元(2、19)或者所述第二可變電抗單元(1、21)的某一個(gè)中，具備自調(diào)整可變電抗單元(52)，該自調(diào)整可變電抗單元，具有諧振電路，其具有電感器(54)、以及根據(jù)施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管(56)，用于與所述寄生電容進(jìn)行諧振，；和電阻器(57)，其用于在所述可變電容二極管的陽極與陰極之間施加與用所述可變電容二極管對(duì)被輸入到所述諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流而得到的直流電流對(duì)應(yīng)的電位差，通過所述電抗控制單元(51)，控制所述自調(diào)整可變電抗單元(52)以外的所述第一可變電抗單元(2、19)或者所述第二可變電抗單元(1、21)中某一個(gè)的電抗值，使得施加到所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)的所述發(fā)送電壓為最大。
8.一種電場(chǎng)通信收發(fā)器(15)，用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)，經(jīng)該感生的電場(chǎng)發(fā)送所述應(yīng)發(fā)送信息，經(jīng)在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)中感生的基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)，進(jìn)行所述應(yīng)接收信息的接收，其特征在于，具有發(fā)送單元(3、16)，用于發(fā)送通過具有規(guī)定頻率的交流信號(hào)對(duì)所述應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制信號(hào)；發(fā)送電極(8)，用于在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)中感生基于所述調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)，以及接收基于所述應(yīng)接收信息的電場(chǎng)；設(shè)置在所述發(fā)送單元(3、16)的輸出與所述發(fā)送電極(8)之間的第一電抗單元(2、19)，用于與在所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)與大地接地(14)之間產(chǎn)生的寄生電容、在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間產(chǎn)生的寄生電容、在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)與所述大地接地(14)之間產(chǎn)生的寄生電容的各自進(jìn)行諧振；為了與各個(gè)所述寄生電容諧振，在所述發(fā)送單元的輸出與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間、或者所述發(fā)送電極(8)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間的某一個(gè)中，所設(shè)置的第二電抗單元(1、21)；接收單元(23)，用于對(duì)基于所述應(yīng)接收信息的電場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)并變換成電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后接收；第一連接單元(31)，用于在所述接收時(shí)為了防止接收信號(hào)向所述發(fā)送單元(3、16)泄漏而切斷從所述發(fā)送單元(3、16)的輸出到所述收發(fā)電極(8)的信號(hào)路徑，另一方面，在所述發(fā)送時(shí)為了向所述收發(fā)電極(8)輸出發(fā)送信號(hào)而連接從所述發(fā)送單元(3、16)的輸出到所述收發(fā)電極(8)的信號(hào)路徑；以及第二連接單元(18)，用于在所述接收時(shí)為了防止接收信號(hào)向所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)泄漏而切斷所述第二電抗單元(1、21)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)，另一方面，在所述發(fā)送時(shí)為了所述第二電抗單元(1、21)諧振而連接所述第二電抗單元(1、21)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第一電抗單元(2、19)和所述第二電抗單元(1、21)中的某一方是自身的電抗值可變的可變電抗單元，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器，具有電抗控制單元(22)，用于對(duì)所述可變電抗單元(1、2、19、21)的所述電抗值進(jìn)行控制，使得通過所述發(fā)送單元(3、16)向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第一電抗單元(2、19)和所述第二電抗單元(1、21)兩者是自身的電抗值可變的可變電抗單元，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器具有電抗控制單元(22)，用于對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)和所述第二電抗單元(1、21)各自的所述電抗值進(jìn)行控制，使得通過所述發(fā)送單元(3、16)向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述電抗控制單元(22)，具有調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元(24)，用于發(fā)生在所述電抗值的調(diào)整中使用的調(diào)整用信號(hào)；振幅檢測(cè)單元(25)，用于使用從所述調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元輸出的所述調(diào)整用信號(hào)對(duì)所述發(fā)送電壓的振幅進(jìn)行檢測(cè)；第一控制信號(hào)發(fā)生單元(28)，用于輸出根據(jù)通過所述振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅控制所述第一可變電抗單元(2、29)的電抗值的控制信號(hào)；第二控制信號(hào)發(fā)生單元(27)，用于輸出根據(jù)通過所述振幅檢測(cè)單元所檢測(cè)出的振幅控制所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值的控制信號(hào)；以及連接單元(26)，用于在所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值的控制中連接所述振幅檢測(cè)單元(25)和第一控制信號(hào)發(fā)生單元(28)，在所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值的控制中連接所述振幅檢測(cè)單元(25)和第二控制信號(hào)發(fā)生單元(27)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第二可變電抗單元(1、21)，被設(shè)置在所述發(fā)送電極(8)與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間，所述電抗控制單元(22)，對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)以及所述第二可變電抗單元(1、21)各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大，在所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值的所述調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器具有在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、19)的電抗值時(shí)，串聯(lián)連接所述第二可變電抗單元(1、19)和所述發(fā)送單元(3、16)的電阻器(33)；以及連接單元(32)，用于進(jìn)行在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、19)的電抗值時(shí)所述電阻器(33)和所述發(fā)送單元(3、16)的連接、在調(diào)整所述第一可變電抗單元(2、21)的電抗值時(shí)所述發(fā)送單元(3、16)和所述第一可變電抗單元(2、19)的連接、所述電阻器(33)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(29)的連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第二可變電抗單元(1、21)，被設(shè)置在所述發(fā)送單元(3、16)與該發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間，所述電抗控制單元(22)，對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)以及所述第二可變電抗單元(1、21)各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大，在所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值的所述調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器具有連接單元(18)，用于在調(diào)整所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值時(shí)，切斷所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)，在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值時(shí)，連接所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，在所述第一可變電抗單元(2、19)或者所述第二可變電抗單元(1、21)的某一個(gè)中，具備自調(diào)整可變電抗單元(52)，該自調(diào)整可變電抗單元，具有諧振電路，其具有電感器(54)、以及根據(jù)施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管(56)，用于與所述寄生電容進(jìn)行諧振，；和電阻器(57)，其用于在所述可變電容二極管的陽極與陰極之間施加與用所述可變電容二極管對(duì)被輸入到所述諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流而得到的直流電流對(duì)應(yīng)的電位差，通過所述電抗控制單元(22)，控制所述自調(diào)整可變電抗單元(52)以外的所述第一可變電抗單元(2、19)或者所述第二可變電抗單元(1、21)中某一個(gè)的電抗值，使得施加到所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)的所述發(fā)送電壓為最大。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第二可變電抗單元(1、21)，被設(shè)置在所述收發(fā)電極(8)與該發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間，在所述電抗控制單元(22)中，對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)以及所述第二可變電抗單元(1、21)各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大，在所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，所述第一連接單元(31)，在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值時(shí)連接所述電阻器和所述發(fā)送單元(3、16)、在調(diào)整所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值時(shí)連接所述發(fā)送單元(3、16)和所述第一可變電抗單元(2、19)、以及連接所述電阻器(33)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(29)，另一方面，在所述接收時(shí)切斷所述第一可變電抗單元(2、19)和所述發(fā)送單元(3、16)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第二可變電抗單元(1、21)，被設(shè)置在所述發(fā)送單元(3、16)的輸出與所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)之間，所述電抗控制單元(22)中，對(duì)所述第一可變電抗單元(2、19)以及所述第二可變電抗單元(1、21)各自的電抗值進(jìn)行控制調(diào)整，使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)施加的所述發(fā)送電壓為最大，在所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值調(diào)整后，使該電抗值微小地變化，所述第二連接單元(18)，在調(diào)整所述第一可變電抗單元(2、19)的電抗值時(shí)切斷所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)，另一方面，在調(diào)整所述第二可變電抗單元(1、21)的電抗值時(shí)連接所述第二可變電抗單元(1、21)和所述發(fā)送單元(3、16)的接地(6、29)。
17.根據(jù)權(quán)利要求8～16中任意一項(xiàng)所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，向所述接收單元(23)的輸入被連接到所述第一連接單元(31)，所述第一連接單元(31)，在所述發(fā)送時(shí)切斷所述收發(fā)電極(8)與所述接收單元(23)的輸入之間的信號(hào)路徑，另一方面，在所述接收時(shí)連接所述收發(fā)電極(8)與所述接收單元(23)的輸入之間的信號(hào)路徑。
18.一種電場(chǎng)通信收發(fā)器，用于經(jīng)在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(215)中感生的電場(chǎng)來進(jìn)行信息通信，其特征在于，具有諧振電路，其具備用于與所述通信用的發(fā)送信號(hào)諧振的電感器(203)、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管(204)；以及電阻器(205)，根據(jù)用所述可變電容二極管(204)對(duì)輸入到所述諧振電路的所述發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流而得到的直流電流，產(chǎn)生電位差，并向所述可變電容二極管(204)的陽極和陰極間施加該電位差。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述諧振電路，在與所述電場(chǎng)通信收發(fā)器(200)的接地(218)與大地接地(220)間的寄生電容、以及所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(215)與所述大地接地(220)間的寄生電容之間進(jìn)行諧振。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述諧振電路，并聯(lián)連接有所述電感器(203)、所述可變電容二極管(204)、所述電阻器(205)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述諧振電路，在所述可變電容二極管(204)與所述電阻器(205)并聯(lián)連接的電路上串聯(lián)連接有所述電感器(203)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18～21中任意一項(xiàng)所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述電感器(203)，在端子一方或兩方配有用于阻止直流電流輸入的電容器(202、206)
23.一種電場(chǎng)通信收發(fā)器(335)，其用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(320)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)，使用該感生的電場(chǎng)進(jìn)行信息發(fā)送，另一方面接收在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(320)中所感生的基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)，由此來進(jìn)行信息接收，其特征在于，具有可變電抗單元(301)，用于改變電抗值使得向所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(320)施加的所述發(fā)送電壓為最大，并控制與所述發(fā)送的發(fā)送器(326)的接地與大地接地間的寄生電容、和與所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(320)與所述大地接地間的寄生電容的諧振狀態(tài)；為了得到所述諧振狀態(tài)而在所述可變電抗單元(301)中形成并聯(lián)諧振電路的電感器(315)；以及與所述電感器(315)并聯(lián)連接、且為了控制所述并聯(lián)諧振電路中的所述諧振狀態(tài)而串聯(lián)連接的多個(gè)可變電容的可變電容單元(308、312、358、359、368、370、371、373、505、506、507、508、523、524、671)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器(335)，其特征在于，所述可變電容單元，是具有陽極和陰極兩極的兩個(gè)可變電容二極管(308、312；368、370；371、373；523、524；505、506；507、508)，一方的所述可變電容二極管(308、312；368、370；371、373；523、524；505、506；507、508)的所述陽極、與另一所述可變電容二極管(308、312；368、370；371、373；523、524；505、506；507、508)的所述陰極，經(jīng)電容器(310、369、372、509、510、525)串聯(lián)連接，對(duì)于所述信息的發(fā)送有關(guān)的高頻信號(hào)，所述電容器(310、369、372、509、510、525)短路，作為由所述電感器(315)和所述可變電容二極管(308、312；368、370；371、373；523、524；505、506；507、508)構(gòu)成的所述并聯(lián)諧振電路而進(jìn)行動(dòng)作，對(duì)于所述控制有關(guān)的低頻信號(hào)，所述可變電容二極管(308、312；368、370；371、373；523、524；505、506；507、508)通過所述電容器(310、369、372、509、510、525)被絕緣，而對(duì)于所述低頻信號(hào)的信號(hào)源則成為并聯(lián)連接，對(duì)所述可變電容二極管(308、312；368、370；371、373；523、524；505、506；507、508)的電容進(jìn)行可變控制。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述可變電容單元，對(duì)于具有相同結(jié)構(gòu)的可變電容單元(370、371；506、507)，在彼此的所述陽極之間不經(jīng)所述電容器(310、369、372、509、510、525)地串聯(lián)連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或者25所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述可變電容二極管(308、312、358、359、368、370、371、373、505、506、507、508、523、524、671)至少被串聯(lián)連接3個(gè)以上。
27.一種電場(chǎng)通信收發(fā)器(403)，其用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)中感生基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)，使用該感生的電場(chǎng)進(jìn)行信息發(fā)送，另一方面經(jīng)在所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)中所感生的基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)，進(jìn)行信息接收，其特征在于，具有交流信號(hào)輸出單元(414)，用于輸出具有第一頻率的交流信號(hào)；收發(fā)電極(418)，用于感生基于所述應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)來發(fā)送所述信息，并檢測(cè)基于所述應(yīng)接收信息的電場(chǎng)來接收所述信息；設(shè)置在所述交流信號(hào)輸出單元(414)的輸出與所述收發(fā)電極(418)之間的第一電抗單元(408、420)，用于所述收發(fā)電極(418)和大地接地(404)間的寄生電容、和以及所述收發(fā)電極(418)鄰近的所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)在與大地接地(404)之間具有的阻抗進(jìn)行諧振；在所述交流信號(hào)輸出單元(414)的輸出與大地接地之間或者所述收發(fā)電極(418)與大地接地(404)之間設(shè)置的第二電抗單元(409、421)，用于所述收發(fā)電極(418)和大地接地(404)間的寄生電容、和以及與收發(fā)電極(418)鄰近的所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)在與大地接地(404)之間具有的阻抗進(jìn)行諧振；接收單元(424)，用于檢測(cè)具有與所述第一頻率不同的第二頻率的交流信號(hào)的電場(chǎng)，并變換成電信號(hào)后解調(diào)；第一濾波器單元(425)，用于使具有所述第一頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有所述第二頻率的交流信號(hào)；以及第二濾波器單元(426)，用于使具有所述第二頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有所述第一頻率的交流信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第一電抗單元(408、420)和所述第二電抗單元(409、421)中的某一方為電抗值可變的可變電抗單元，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器，具備電抗控制單元(422)，其用于控制所述可變電抗單元的電抗值使得施加到所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)的所述發(fā)送電壓為最大。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述第一電抗單元(408、420)和所述第二電抗單元(409、421)兩者的電抗值都為可變，分別作為第一可變電抗單元(408、420)和第二可變電抗單元(409、421)，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器，具備電抗控制單元(422)，其用于控制所述第一可變電抗單元(408、420)和所述第二可變電抗單元(409、421)各自的電抗值使得施加到所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)的所述發(fā)送電壓為最大。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或者29所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述電抗控制單元(422)，具有運(yùn)算控制存儲(chǔ)部(435)，按所述第一可變電抗單元(408、420)和所述第二可變電抗單元(409、421)各自的電抗值，存儲(chǔ)施加到所述電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)的所述發(fā)送電壓的振幅，在提取所述振幅的最大值后設(shè)定所述第一可變電抗單元(408、420)以及所述第二可變電抗單元(409、421)各自的電抗值；以及振幅檢測(cè)單元(437)，用于檢測(cè)發(fā)送電壓的振幅。
31.根據(jù)權(quán)利要求28或者29所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，所述電抗控制單元(422)具有調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元(440)，用于調(diào)整所述第一可變電抗單元(408、420)以及所述第二可變電抗單元(409、421)各自的電抗值；振幅檢測(cè)單元(437)，用于使用從所述調(diào)整用信號(hào)發(fā)生單元(440)輸出的調(diào)整用信號(hào)來檢測(cè)發(fā)送電壓的振幅；第一控制信號(hào)發(fā)生單元(442)，用于輸出根據(jù)用所述振幅檢測(cè)單元(437)檢測(cè)到的振幅控制所述第一可變電抗單元(408、420)的電抗值的信號(hào)；第二控制信號(hào)發(fā)生單元(443)，用于輸出根據(jù)用所述振幅檢測(cè)單元(437)檢測(cè)到的振幅控制所述第二可變電抗單元(409、421)的電抗值的信號(hào)；以及第三連接單元(441)，用于在控制所述第一可變電抗單元(408、420)的電抗值時(shí)至少連接所述振幅檢測(cè)單元(437)和所述第一控制信號(hào)發(fā)生單元(442)，在控制所述第二可變電抗單元(409、421)的電抗值時(shí)至少連接所述振幅檢測(cè)單元(437)和所述第二控制信號(hào)發(fā)生單元(443)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，在所述第一電抗單元(408、420)或者所述第二電抗單元(409、421)的某一方中，使用自調(diào)整可變電抗單元(445)，所述電抗控制單元(422)控制不是所述自調(diào)整電抗單元(445)的那一方的可變電抗單元(452)的電抗值以使施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)的發(fā)送電壓為最大，所述自調(diào)整可變電抗單元(445)，包括諧振電路，該諧振電路具有電感器(447)、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管(448)，用于與所述寄生電容進(jìn)行諧振；以及電阻器(449)，其根據(jù)用所述可變電容二極管(448)對(duì)被輸入到所述諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流后得到的直流電流產(chǎn)生電位差，并向所述可變電容二極管(448)的陽極和陰極間施加該電位差。
33.根據(jù)權(quán)利要求29～31中任意一項(xiàng)所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器，其特征在于，在所述第一電抗單元(408、420)或者所述第二電抗單元(409、421)兩者，使用自調(diào)整可變電抗單元(445)，所述電抗控制單元(422)，控制不是所述自調(diào)整電抗單元(445)的那一方的可變電抗單元(452)的電抗值以使施加到電場(chǎng)傳播介質(zhì)(401)的發(fā)送電壓為最大，所述自調(diào)整可變電抗單元(445)包括諧振電路，該諧振電路具有電感器(447)、根據(jù)所施加的電壓改變靜電容量的可變電容二極管(448)，用于與所述寄生電容進(jìn)行諧振；以及電阻器(449)，根據(jù)用所述可變電容二極管(448)對(duì)輸入到所述諧振電路的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行整流后得到的直流電流產(chǎn)生電位差，并向所述可變電容二極管(448)的陽極和陰極間施加該電位差。
34.一種電場(chǎng)通信系統(tǒng)(400)，是將第二電場(chǎng)通信收發(fā)器(402)組合到所述權(quán)利要求27至32中任意一項(xiàng)所述的電場(chǎng)通信收發(fā)器(403)中而形成的電場(chǎng)通信系統(tǒng)，所述第二電場(chǎng)通信收發(fā)器(402)具有收發(fā)電極(416)，用于進(jìn)行基于應(yīng)發(fā)送信息的電場(chǎng)的感生、以及基于應(yīng)接收信息的電場(chǎng)的接收；整流電存儲(chǔ)單元(430)，用于對(duì)從所述電場(chǎng)通信收發(fā)器(403)發(fā)送的所述第一頻率的交流信號(hào)進(jìn)行整流，生成直流電并存儲(chǔ)輸出；發(fā)送單元(431)，用于通過與所述第一頻率不同的所述第二頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制、生成調(diào)制信號(hào)并發(fā)送；控制信息存儲(chǔ)單元(432)，用于進(jìn)行應(yīng)發(fā)送信息的存儲(chǔ)、所述應(yīng)發(fā)送信息向所述發(fā)送單元的輸出、所述電場(chǎng)通信收發(fā)器的控制；第一濾波器單元(428)，用于使具有所述第一頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有所述第二頻率的交流信號(hào)；以及第二濾波器單元(426)，用于使具有所述第二頻率的交流信號(hào)通過、而切斷具有所述第一頻率的交流信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電場(chǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述電場(chǎng)通信收發(fā)器(403)的交流信號(hào)輸出單元(423)，由發(fā)送單元(434)構(gòu)成，該發(fā)送單元(434)用于通過所述第一頻率的交流信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送信息進(jìn)行調(diào)制、生成調(diào)制信號(hào)并發(fā)送，所述第二電場(chǎng)通信收發(fā)器(402)，具有接收單元(433)，該接收單元(433)根據(jù)所述應(yīng)接收信息，檢測(cè)具有所述第二頻率的交流電場(chǎng)、變換成電信號(hào)并解調(diào)。
全文摘要
發(fā)送器包括用于發(fā)送調(diào)制后的調(diào)制信號(hào)的發(fā)送單元(3)；用于在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)中感生基于調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)的發(fā)送電極(8)；設(shè)置在發(fā)送單元(3)的輸出與發(fā)送電極(8)之間的第一電抗單元(2)，其用于與在發(fā)送單元(3)的接地(6)與大地接地(14)之間產(chǎn)生的寄生電容、在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)與發(fā)送單元(3)的接地(6)之間產(chǎn)生的寄生電容、在電場(chǎng)傳播介質(zhì)(20)與大地接地(14)之間產(chǎn)生的寄生電容進(jìn)行諧振；為了與各寄生電容諧振，在發(fā)送單元(3)的輸出與發(fā)送單元(3)的接地(6)之間、或者發(fā)送電極(8)與發(fā)送單元(3)的接地(6)之間的某一個(gè)中所設(shè)置的第二電抗單元(1)。
文檔編號(hào)H04B13/00GK1938971SQ20058001007
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者美濃谷直志, 柴田信太郎, 品川滿 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社