信号伝送システム、送信装置、受信装置、電子機器、信号伝送方法
【課題】送信系や受信系の帯域幅を広げたり搬送周波数の使用帯域を変更したりせずに、高速データ伝送に対応できるようにする。
【解決手段】送受信間の伝送特性の帯域中心に対して搬送信号の周波数をずらして設定する。搬送信号の周波数をずらして設定する際には、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の何れか一方のみを搬送信号の周波数に対してずらして設定する第１の手法と、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の双方を搬送信号の周波数に対して同方向にずらして設定する第２の手法の何れを採用してもよい。
【解決手段】送受信間の伝送特性の帯域中心に対して搬送信号の周波数をずらして設定する。搬送信号の周波数をずらして設定する際には、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の何れか一方のみを搬送信号の周波数に対してずらして設定する第１の手法と、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の双方を搬送信号の周波数に対して同方向にずらして設定する第２の手法の何れを採用してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送システム、送信装置、受信装置、電子機器、信号伝送方法に関する。より詳細には、高速データ通信を実現する仕組みに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、比較的近距離（たとえば数センチ〜１０数センチ以内）に配置されている電子機器間や電子機器内での高速信号伝送を実現する手法として、たとえばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）が知られている。しかしながら、最近のさらなる伝送データの大容量高速化に伴い、消費電力の増加、反射などによる信号歪みの影響の増加、不要輻射の増加、などが問題となる。たとえば、映像信号（撮像信号を含む）やコンピュータ画像などの信号を機器内で高速（リアルタイム）に伝送する場合にＬＶＤＳでは限界に達してきている。
【０００３】
データの高速伝送に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化や半導体チップサイズの拡大などが求められる。また、高速・大容量のデータを配線で引き回すことでいわゆる電磁界障害が問題となる。
【０００４】
ＬＶＤＳや配線数を増やす手法における問題は、何れも、電気配線により信号を伝送することに起因している。そこで、電気配線により信号を伝送することに起因する問題を解決する手法として、電気配線を無線化して伝送する手法が提案されている（たとえば特許文献１〜４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０４２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３４１１号公報
【特許文献３】特開平１０−２５６４７８号公報
【特許文献４】米国特許第特５７５４９４８号明細書
【０００６】
特許文献１と特許文献２では、筐体内の信号伝送を無線で行なうとともに、ＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信方式を適用することが提案されている。特許文献３と特許文献４では、波長の短い（１〜１０ｍｍ）ミリ波帯の搬送周波数を使用する旨が示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１と特許文献２におけるＵＷＢ通信方式では、搬送周波数が低く、たとえば映像信号を伝送するような高速通信に向かないし、アンテナが大きくなるなど、サイズ上の問題がある。さらに、伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数に近いため、無線信号とベースバンド信号との間で干渉が起こり易いという問題点もある。また、搬送周波数が低い場合は、機器内の駆動系ノイズの影響を受け易く、その対処が必要になる。
【０００８】
これに対して、特許文献３や特許文献４のように、より波長の短いミリ波帯、あるいはさらに波長の短い（０．１〜１ｍｍ）サブミリ波帯の搬送周波数を使用すると、アンテナサイズや干渉の問題を解決し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
伝送データの高速化のために、送信系や受信系の帯域幅を広げたり搬送周波数の使用帯域をより波長のより短い帯域に設定することは、システム構成上限界がでてくる。
【００１０】
送信系や受信系の帯域幅を広げたり搬送周波数の使用帯域を変更したりせずに、伝送データの高速化を実現する手法が求められる所であるが、その要求に応えられていないのが実情である。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、伝送データの高速化を実現する新たな仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様においては、先ず、送信部において、搬送信号生成部では変調用の搬送信号を生成し、周波数変換部では伝送対象信号を変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する。受信部において、搬送信号生成部では復調用の搬送信号を生成し、周波数変換部では受信した伝送信号を復調用の搬送信号で周波数変換することで伝送対象信号を復調する。
【００１３】
この際に、本発明では、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して搬送信号の周波数をずらして設定する。
【００１４】
搬送信号の周波数を送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずらして設定する際には、変調用の搬送信号と復調用の搬送信号の少なくとも一方を、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずらせばよい。たとえば、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の何れか一方のみを搬送信号の周波数に対してずらして設定する第１の手法と、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の双方を搬送信号の周波数に対して同方向にずらして設定する第２の手法の何れを採用してもよい。
【００１５】
詳しくは実施形態で説明するが、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して搬送信号の周波数をずらして設定するので、搬送信号に対する伝送帯域の非対称性により広帯域伝送が可能になる。このとき、送信系統と受信系統のそれぞれは、実体的には伝送帯域が広がることはない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、送信系統と受信系統のそれぞれについては実体的な伝送帯域を広げずに広帯域伝送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の無線伝送システムの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【図２】変調機能部および復調機能部の第１例を説明する図である。
【図３】変調機能部（とその周辺回路）の第２例を説明する図である。
【図４】復調機能部（とその周辺回路）の第２例を説明する図である。
【図５】本実施形態の伝送データの高速化対応の基本原理を説明する図である。
【図６】送信チップと受信チップの総合周波数特性例を示す図である。
【図７】比較例のシミュレーション特性例を示す図である。
【図８】シミュレーション特性例を示す図（第１例の１）である。
【図９】シミュレーション特性例を示す図（第１例の２）である。
【図１０】シミュレーション特性例を示す図（第２例の１）である。
【図１１】シミュレーション特性例を示す図（第２例の２）である。
【図１２】電子機器と伝送路構造の第１例を説明する図である。
【図１３】電子機器と伝送路構造の第２例を説明する図である。
【図１４】電子機器と伝送路構造の第３例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
なお、説明は以下の順序で行なう。
１．通信処理系統：基本
２．変調および復調：第１例（同期検波の基本）
３．変調および復調：第２例（注入同期方式の適用）
４．伝送データの高速化対応の基本原理
５．シミュレーション解析
６．電子機器と伝送路構造（筐体内、装着・搭載された機器間）
【００２０】
＜通信処理系統：基本＞
図１は、本実施形態の無線伝送システム（信号伝送システム）の信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【００２１】
本実施形態の無線伝送システムで使用する搬送周波数としてはミリ波帯で説明する。本実施形態の無線伝送システムは、たとえば、デジタル記録再生装置、地上波テレビ受像装置、携帯電話装置、ゲーム装置、コンピュータなどにおいて使用される。
【００２２】
［機能構成］
図１に示すように、無線伝送システム１は、第１の無線機器の一例である第１通信装置１００と第２の無線機器の一例である第２通信装置２００がミリ波信号伝送路９を介して結合されミリ波帯で信号伝送を行なうように構成されている。ミリ波信号伝送路９は、無線信号伝送路の一例である。本構成では、伝送対象の信号を広帯域伝送に適したミリ波帯域に周波数変換して伝送するようにする。
【００２３】
第１の通信部（送信部：第１のミリ波伝送装置）と第２の通信部（受信部：第２のミリ波伝送装置）で、無線伝送装置（信号伝送システム）を構成する。そして、比較的近距離に配置された第１の通信部と第２の通信部の間では、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号をミリ波信号伝送路を介して伝送するようにする。本実施形態の「無線伝送」とは、伝送対象の信号を一般的な電気配線（単純なワイヤー配線）ではなく無線（この例ではミリ波）で伝送することを意味する。
【００２４】
「比較的近距離」とは、放送や一般的な無線通信で使用される野外（屋外）での通信装置間の距離に比べて距離が短いことを意味し、伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。「閉じられた空間」とは、その空間内部から外部への電波の漏れが少なく、逆に、外部から空間内部への電波の到来（侵入）が少ない状態の空間を意味し、典型的にはその空間全体が電波に対して遮蔽効果を持つ筐体（ケース）で囲まれた状態である。
【００２５】
たとえば、１つの電子機器の筐体内での基板間通信や同一基板上でのチップ間通信や、一方の電子機器に他方の電子機器が装着された状態のように複数の電子機器が一体となった状態での機器間の通信が該当する。「一体」は、装着によって両電子機器が完全に接触した状態が典型例であるが、両電子機器間の伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。たとえば数センチ〜１０数センチ以内など、比較的近距離で、両電子機器が多少離れた状態で定められた位置に配置されていて「実質的に」一体と見なせる場合も含む。要するに、両電子機器で構成される電波が伝搬し得る空間内部から外部への電波の漏れが少なく、逆に、外部からその空間内部への電波の到来（侵入）が少ない状態であればよい。
【００２６】
以下では、１つの電子機器の筐体内での信号伝送を筐体内信号伝送と称し、複数の電子機器が一体（以下、「実質的に一体」も含む）となった状態での信号伝送を機器間信号伝送と称する。筐体内信号伝送の場合は、送信側の通信装置（通信部：送信部）と受信側の通信装置（通信部：受信部）が同一筐体内に収容され、通信部（送信部と受信部）間に無線信号伝送路が形成された無線伝送システムが電子機器そのものとなる。一方、機器間信号伝送の場合、送信側の通信装置（通信部：送信部）と受信側の通信装置（通信部：受信部）がそれぞれ異なる電子機器の筐体内に収容され、両電子機器が定められた位置に配置され一体となったときに両電子機器内の通信部（送信部と受信部）間に無線信号伝送路が形成されて無線伝送システムが構築される。
【００２７】
ミリ波信号伝送路を挟んで設けられる各通信装置においては、送信系統と受信系統が対となって組み合わされて配置される。各通信装置に送信系統と受信系統を併存させることで双方向通信ができる。各通信装置に送信系統と受信系統を併存させる場合、一方の通信装置と他方の通信装置との間の信号伝送は片方向（一方向）のものでもよいし双方向のものでもよい。
【００２８】
図では、第１通信装置１００側に送信系統を設け、第２通信装置２００に受信系統を設けた場合で示している。
【００２９】
送信部は、たとえば、伝送対象の信号を信号処理してミリ波の信号を生成する送信側の信号生成部（伝送対象の電気信号をミリ波の信号に変換する信号変換部）と、ミリ波の信号を伝送する伝送路（ミリ波信号伝送路）に送信側の信号生成部で生成されたミリ波の信号を結合させる送信側の信号結合部を備えるものとする。好ましくは、送信側の信号生成部は、伝送対象の信号を生成する機能部と一体であるのがよい。
【００３０】
たとえば、送信側の信号生成部は変調回路を有し、変調回路が伝送対象の信号を変調する。送信側の信号生成部は変調回路によって変調された後の信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。原理的には、伝送対象の信号をダイレクトにミリ波の信号に変換することも考えられる。送信側の信号結合部は、送信側の信号生成部によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路に供給する。
【００３１】
受信部は、たとえば、ミリ波信号伝送路を介して伝送されてきたミリ波の信号を受信する受信側の信号結合部と、受信側の信号結合部により受信されたミリ波の信号（入力信号）を信号処理して通常の電気信号（伝送対象の信号）を生成する受信側の信号生成部（ミリ波の信号を伝送対象の電気信号に変換する信号変換部）を備えるものとする。好ましくは、受信側の信号生成部は、伝送対象の信号を受け取る機能部と一体であるのがよい。たとえば、受信側の信号生成部は復調回路を有し、ミリ波の信号を周波数変換して出力信号を生成し、その後、復調回路が出力信号を復調することで伝送対象の信号を生成する。原理的には、ミリ波の信号からダイレクトに伝送対象の信号に変換することも考えられる。
【００３２】
つまり、信号インタフェースをとるに当たり、伝送対象の信号に関して、ミリ波信号により接点レスやケーブルレスで伝送する（電気配線での伝送でない）ようにする。好ましくは、少なくとも信号伝送（特に高速伝送や大容量伝送が要求される映像信号や高速のクロック信号など）に関しては、ミリ波信号により伝送するようにする。要するに、従前は電気配線によって行なわれていた信号伝送を本実施形態ではミリ波信号により行なうものである。ミリ波帯で信号伝送を行なうことで、Ｇｂｐｓオーダーの高速信号伝送を実現することができるようになるし、ミリ波信号の及ぶ範囲を容易に制限でき、この性質に起因する効果も得られる。
【００３３】
ここで、各信号結合部は、第１の通信部と第２の通信部がミリ波信号伝送路を介してミリ波の信号が伝送可能となるようにするものであればよい。たとえばアンテナ構造（アンテナ結合部）を備えるものとしてもよいし、アンテナ構造を具備せずに結合をとるものであってもよい。
【００３４】
「ミリ波の信号を伝送するミリ波信号伝送路」は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つものがよい。その性質を積極的に利用することで、たとえば電気配線のようにミリ波信号伝送路の引回しを任意に確定することができる。
【００３５】
このような構造のものとしては、たとえば、典型的にはいわゆる導波管が考えられるが、これに限らない。たとえば、ミリ波信号伝送可能な誘電体素材で構成されたもの（誘電体伝送路やミリ波誘電体内伝送路と称する）や、伝送路を構成し、かつ、ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が伝送路を囲むように設けられその遮蔽材の内部が中空の中空導波路がよい。誘電体素材や遮蔽材に柔軟性を持たせることでミリ波信号伝送路の引回しが可能となる。
【００３６】
空気（自由空間）の場合、各信号結合部はアンテナ構造をとることになり、そのアンテナ構造によって近距離の空間中を信号伝送することになる。一方、誘電体素材で構成されたものとする場合は、アンテナ構造をとることもできるが、そのことは必須でない。
【００３７】
以下、本実施形態の無線伝送システム１の仕組みについて具体的に説明する。なお、最も好適な例として、各機能部が半導体集積回路（チップ）に形成されている例で説明するが、このことは必須でない。
【００３８】
第１通信装置１００にはミリ波帯送信に対応した半導体チップ１０３が設けられ、第２通信装置２００にはミリ波帯受信に対応した半導体チップ２０３が設けられている。
【００３９】
本実施形態では、ミリ波帯での通信の対象となる信号を、高速性や大容量性が求められる信号のみとし、その他の低速・小容量で十分なものや電源など直流と見なせる信号に関してはミリ波信号への変換対象としない。これらミリ波信号への変換対象としない信号（電源を含む）については、従前と同様の仕組みで基板間の信号の接続をとるようにする。ミリ波に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。
【００４０】
［第１通信装置］
第１通信装置１００は、基板１０２上に、ミリ波帯送信に対応した半導体チップ１０３と伝送路結合部１０８が搭載されている。半導体チップ１０３は、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。
【００４１】
半導体チップ１０３は伝送路結合部１０８と接続される。伝送路結合部１０８は、たとえば、アンテナ結合部やアンテナ端子やマイクロストリップ線路やアンテナなどを具備するアンテナ構造が適用される。
【００４２】
ＬＳＩ機能部１０４は、第１通信装置１００の主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路が含まれる。
【００４３】
信号生成部１０７（電気信号変換部）は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号送信制御を行なうための送信側信号生成部１１０を有する。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信系統（送信部：送信側の通信部）が構成される。
【００４４】
送信側信号生成部１１０は、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するために、多重化処理部１１３、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を有する。なお、変調部１１５と周波数変換部１１６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
【００４５】
パラレルシリアル変換部１１４は、本実施形態を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられ、シリアルインタフェース仕様のものである場合は不要である。
【００４６】
多重化処理部１１３は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎ１とする）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。たとえば、高速性や大容量性が求められる複数種の信号をミリ波での伝送の対象として、１系統の信号に纏める。
【００４７】
パラレルシリアル変換部１１４は、パラレルの信号をシリアルのデータ信号に変換して変調部１１５に供給する。変調部１１５は、伝送対象信号を変調して周波数変換部１１６に供給する。
【００４８】
変調部１１５としては、基本的には、振幅・周波数・位相の少なくとも１つを伝送対象信号で変調するものであればよく、これらの任意の組合せの方式も採用し得る。たとえば、アナログ変調方式であれば、たとえば、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation ）とベクトル変調がある。ベクトル変調として、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）と位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）がある。デジタル変調方式であれば、たとえば、振幅遷移変調（ＡＳＫ：Amplitude shift keying）、周波数遷移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、位相遷移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、振幅と位相を変調する振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase Shift Keying）がある。振幅位相変調としては直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation ）が代表的である。本実施形態では、特に、受信側で同期検波方式を採用し得る方式を採る。
【００４９】
周波数変換部１１６は、変調部１１５によって変調された後の伝送対象信号を周波数変換してミリ波の電気信号を生成して増幅部１１７に供給する。ミリ波の電気信号とは、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲のある周波数の電気信号をいう。「概ね」と称したのはミリ波通信による効果が得られる程度の周波数であればよく、下限は３０ＧＨｚに限定されず、上限は３００ＧＨｚに限定されないことに基づく。
【００５０】
周波数変換部１１６としては様々な回路構成を採り得るが、たとえば、周波数混合回路（ミキサー回路）と局部発振回路とを備えた構成を採用すればよい。局部発振回路は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送波）を生成する。周波数混合回路は、パラレルシリアル変換部１１４からの信号で局部発振回路が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の伝送信号を生成して増幅部１１７に供給する。
【００５１】
増幅部１１７は、周波数変換後のミリ波の電気信号を増幅して伝送路結合部１０８に供給する。増幅部１１７には図示しないアンテナ端子を介して双方向の伝送路結合部１０８に接続される。
【００５２】
伝送路結合部１０８は、送信側信号生成部１１０によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路９に送信する。
【００５３】
伝送路結合部１０８は、アンテナ結合部で構成される。アンテナ結合部は伝送路結合部１０８（信号結合部）の一例やその一部を構成する。アンテナ結合部とは、狭義的には半導体チップ内の電子回路と、チップ内またはチップ外に配置されるアンテナを結合する部分をいい、広義的には、半導体チップとミリ波信号伝送路９を信号結合する部分をいう。
【００５４】
たとえば、アンテナ結合部は、少なくともアンテナ構造を備える。アンテナ構造は、ミリ波信号伝送路９との結合部における構造をいい、ミリ波帯の電気信号をミリ波信号伝送路９に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。
【００５５】
ミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９は、たとえば、自由空間伝送路として、たとえば筐体内の空間を伝搬する構成にすることが考えられる。また、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などの導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を伝送路に閉じ込める構成にして、効率よく伝送させる特性を有するものとするのが望ましい。
【００５６】
たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａにするとよい。たとえば、筐体内の全体に誘電体素材を充填することで、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８の間には、自由空間伝送路ではなく誘電体伝送路９Ａが配されるようになる。また、伝送路結合部１０８のアンテナと伝送路結合部２０８のアンテナの間を誘電体素材で構成されたある線径を持つ線状部材である誘電体線路で接続することで誘電体伝送路９Ａを構成することも考えられる。なお、ミリ波信号を伝送路に閉じ込める構成のミリ波信号伝送路９としては、誘電体伝送路９Ａの他に、伝送路の周囲が遮蔽材で囲まれその内部が中空の中空導波路としてもよい。
【００５７】
［第２通信装置］
第２通信装置２００は、基板２０２上に、ミリ波帯受信に対応した半導体チップ２０３と伝送路結合部２０８が搭載されている。半導体チップ２０３は、ＬＳＩ機能部２０４と信号生成部２０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩである。図示しないが、第１通信装置１００と同様に、ＬＳＩ機能部２０４と信号生成部２０７を一体化しない構成にしてもよい。
【００５８】
半導体チップ２０３は伝送路結合部１０８と同様の伝送路結合部２０８と接続される。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９からミリ波の信号を受信して受信側信号生成部２２０に出力する。
【００５９】
信号生成部２０７（電気信号変換部）は、ミリ波信号伝送路９を介した信号受信制御を行なうための受信側信号生成部２２０を有する。受信側信号生成部２２０と伝送路結合部２０８で受信系統（受信部：受信側の通信部）が構成される。
【００６０】
受信側信号生成部２２０は、伝送路結合部２０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号を生成するために、増幅部２２４、周波数変換部２２５、復調部２２６、シリアルパラレル変換部２２７、単一化処理部２２８を有する。周波数変換部２２５と復調部２２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
【００６１】
伝送路結合部２０８には受信側信号生成部２２０が接続される。受信側の増幅部２２４は、伝送路結合部２０８に接続され、アンテナによって受信された後のミリ波の電気信号を増幅して周波数変換部２２５に供給する。周波数変換部２２５は、増幅後のミリ波の電気信号を周波数変換して周波数変換後の信号を復調部２２６に供給する。復調部２２６は、周波数変換後の信号を復調してベースバンドの信号を取得しシリアルパラレル変換部２２７に供給する。
【００６２】
シリアルパラレル変換部２２７は、シリアルの受信データをパラレルの出力データに変換して単一化処理部２２８に供給する。シリアルパラレル変換部２２７は、パラレルシリアル変換部１１４と同様に、本実施形態を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられる。
【００６３】
第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がパラレル形式の場合には、入力信号をパラレルシリアル変換して半導体チップ２０３側へ伝送し、また半導体チップ２０３側からの受信信号をシリアルパラレル変換することにより、ミリ波変換対象の信号数が削減される。
【００６４】
第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がシリアル形式の場合は、パラレルシリアル変換部１１４とリアルパラレル変換部２２７を設けなくてもよい。
【００６５】
単一化処理部２２８は、多重化処理部１１３と対応するもので、１系統に纏められている信号を複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ）に分離する。たとえば、１系統の信号に纏められている複数本のデータ信号を各別に分離してＬＳＩ機能部２０４に供給する。
【００６６】
ＬＳＩ機能部２０４は、第２通信装置２００の主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。
【００６７】
［双方向通信への対応］
信号生成部１０７と伝送路結合部１０８や信号生成部２０７と伝送路結合部２０８はデータの双方向性を持つ構成にすることで、双方向通信にも対応できる。たとえば、信号生成部１０７や信号生成部２０７には、それぞれ受信側の信号生成部、送信側の信号生成部を設ける。伝送路結合部１０８や伝送路結合部２０８は、送信側と受信側に各別に設けてもよいが、送受信に兼用されるものとすることもできる。
【００６８】
なお、ここで示す「双方向通信」は、ミリ波の伝送チャネルであるミリ波信号伝送路９が１系統（一芯）の一芯双方向伝送となる。この実現には、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を適用する半二重方式と、周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex ）などが適用される。
【００６９】
［接続と動作］
入力信号を周波数変換して信号伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、反射やマルチパスにどう対応するか、妨害や他チャンネルとの干渉をどう抑えるかなどの問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器などが用いられている。
【００７０】
これに対して、本実施形態で使用する信号生成部１０７と信号生成部２０７は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器などの使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍に配置された多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。
【００７１】
本実施形態では、従来の電気配線を利用した信号インタフェースとは異なり、前述のようにミリ波帯で信号伝送を行なうことで高速性と大容量に柔軟に対応できるようにしている。たとえば、高速性や大容量性が求められる信号のみをミリ波帯での通信の対象としており、システム構成によっては、第１通信装置１００と第２通信装置２００は、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の電気配線によるインタフェース（端子・コネクタによる接続）を一部に備えることになる。
【００７２】
信号生成部１０７は、ＬＳＩ機能部１０４から入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０７は、たとえば、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの伝送線路で伝送路結合部１０８に接続され、生成されたミリ波の信号が伝送路結合部１０８を介してミリ波信号伝送路９に供給される。
【００７３】
伝送路結合部１０８は、アンテナ構造を有し、伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、電磁波を送出する機能を有する。伝送路結合部１０８はミリ波信号伝送路９と結合されており、ミリ波信号伝送路９の一方の端部に伝送路結合部１０８で変換された電磁波が供給される。ミリ波信号伝送路９の他端には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。ミリ波信号伝送路９を第１通信装置１００側の伝送路結合部１０８と第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８の間に設けることにより、ミリ波信号伝送路９にはミリ波帯の電磁波が伝搬するようになる。
【００７４】
ミリ波信号伝送路９には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９の他端に伝送された電磁波を受信し、ミリ波の信号に変換して信号生成部２０７（ベースバンド信号生成部）に供給する。信号生成部２０７は、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号（ベースバンド信号）を生成しＬＳＩ機能部２０４へ供給する。
【００７５】
ここまでは第１通信装置１００から第２通信装置２００への信号伝送の場合で説明したが、第１通信装置１００と第２通信装置２００をともに双方向通信へ対応した構成にすることで、第２通信装置２００のＬＳＩ機能部２０４からの信号を第１通信装置１００へ伝送する場合も同様に考えればよく双方向にミリ波の信号を伝送できる。
【００７６】
＜変調および復調：第１例＞
図２は、変調機能部および復調機能部の第１例を説明する図である。
【００７７】
［変調機能部：第１例］
図２（１）には、送信側に設けられる第１例の変調機能部８３００Ａの構成が示されている。伝送対象の信号（ベースバンド信号：たとえば１２ビットの画像信号）はパラレルシリアル変換部８１１４（Ｐ−Ｓ：パラレルシリアル変換部１１４と対応）により、高速なシリアル・データ系列に変換され変調機能部８３００Ａに供給される。変調機能部８３００Ａは、パラレルシリアル変換部８１１４からの信号を変調信号として、予め定められた変調方式に従ってミリ波帯の信号に変調する。
【００７８】
変調機能部８３００Ａとしては、変調方式に応じて様々な回路構成を採り得るが、たとえば、振幅を変調する方式であれば、２入力型の周波数混合部８３０２（ミキサー回路、乗算器）と送信側局部発振部８３０４を備えた構成を採用すればよい。
【００７９】
送信側局部発振部８３０４（第１の搬送信号生成部）は、変調に用いる搬送信号（変調搬送信号）を生成する。周波数混合部８３０２（第１の周波数変換部）は、パラレルシリアル変換部８１１４からの信号で送信側局部発振部８３０４が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の伝送信号（被変調信号）を生成して増幅部８１１７（増幅部１１７と対応）に供給する。伝送信号は増幅部８１１７で増幅されアンテナ８１３６から放射される。
【００８０】
［復調機能部：第１例］
図２（２）には、受信側に設けられる第１例の復調機能部８４００Ａの構成が示されている。復調機能部８４００Ａは、送信側の変調方式に応じた範囲で様々な回路構成を採用し得るが、ここでは、変調機能部８３００Ａの前記の説明と対応するように、振幅が変調されている方式の場合で説明する。
【００８１】
第１例の復調機能部８４００Ａは、２入力型の周波数混合部８４０２（ミキサー回路、乗算器）と搬送波再生部８４０３とを備え、いわゆる同期検波方式により復調を行なう。同期検波方式では、受信信号に含まれる搬送波を周波数混合部８４０２とは別の搬送波再生部８４０３で再生し、再生搬送波を利用して復調を行なう。
【００８２】
搬送波再生部８４０３としては、種々の構成が考えられるが、第１例では、搬送周波数に一致した線スペクトルを発生させこれを共振回路や位相同期ループ(ＰＬＬ：Phase Locked Loop) 回路に入力して搬送波を再生する方式、周波数逓倍による方式、逆変調による方式の何れかを採用する。
【００８３】
搬送波再生部８４０３は、周波数および位相が送信側の搬送波と完全に同一の、つまり、周波数同期および位相同期した復調用の搬送信号（復調搬送信号：再生搬送信号と称する）を抽出し、周波数混合部８４０２に供給する。周波数混合部８４０２は、再生搬送波と受信信号とを乗算する。その乗算出力には伝送対象の信号成分である変調信号成分（ベースバンド信号）と高調波成分（場合によっては直流成分も）が含まれる。
【００８４】
図示した例では、周波数混合部８４０２の後段にフィルタ処理部８４１０とクロック再生部８４２０（ＣＤＲ：クロック・データ・リカバリ ／Clock Data Recovery）とシリアルパラレル変換部８２２７（Ｓ−Ｐ：シリアルパラレル変換部２２７と対応）が設けられている。フィルタ処理部８４１０には、たとえば低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が設けられ、乗算出力に含まれる高調波成分を除去する。
【００８５】
アンテナ８２３６で受信されたミリ波受信信号は可変ゲイン型でかつローノイズ型の増幅部８２２４（増幅部２２４と対応：ＬＮＡ）に入力され振幅調整が行なわれた後に復調機能部８４００Ａに供給される。振幅調整された受信信号は周波数混合部８４０２と搬送波再生部８４０３に入力され、前述のようにして同期検波により周波数混合部８４０２にて乗算信号が生成され、フィルタ処理部８４１０に供給される。周波数混合部８４０２で生成された乗算信号は、フィルタ処理部８４１０の低域通過フィルタで高域成分が除去されることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が生成され、クロック再生部８４２０に供給される。
【００８６】
クロック再生部８４２０（ＣＤＲ）は、このベースバンド信号を元にサンプリング・クロックを再生し、再生したサンプリング・クロックでベースバンド信号をサンプリングすることで受信データ系列を生成する。生成された受信データ系列はシリアルパラレル変換部８２２７（Ｓ−Ｐ）に供給され、パラレル信号（たとえば１２ビットの画像信号）が再生される。クロック再生の方式としては様々な方式があるがたとえばシンボル同期方式を採用する。
【００８７】
［第１例の問題点］
ここで、第１例の変調機能部８３００Ａと復調機能部８４００Ａで無線伝送システムを構成する場合、次のような難点がある。
【００８８】
先ず、発振回路については、次のような難点がある。たとえば、野外（屋外）通信においては、多チャンネル化を考慮する必要がある。この場合、搬送波の周波数変動成分の影響を受けるため、送信側の搬送波の安定度の要求仕様が厳しい。筐体内信号伝送や機器間信号伝送において、ミリ波でデータを伝送するに当たり、送信側と受信側に、屋外の無線通信で用いられているような通常の手法を用いようとすると、搬送波に安定度が要求され、周波数安定度数がｐｐｍ（parts per million ）オーダー程度の安定度の高いミリ波の発振回路が必要となる。
【００８９】
周波数安定度が高い搬送信号を実現するためには、たとえば、安定度の高いミリ波の発振回路をシリコン集積回路（ＣＭＯＳ：Complementary Metal-oxide Semiconductor ）上に実現することが考えられる。通常のＣＭＯＳプロセスで使用される典型的なＬＣ発振回路の場合、シリコン基板は絶縁性が低く、ディスクリート部品に比べてインダクタを構成する配線が薄い。したがって、容易にＱ値（Quality Factor）の高いタンク回路が形成できず、実現が容易でない。たとえば、ＣＭＯＳチップ上でインダクタンスを形成した場合、そのＱ値は３０〜４０程度になってしまう。
【００９０】
よって、安定度の高い発振回路を実現するには、たとえば、発振回路の本体部分が構成されているＣＭＯＳ外部に水晶振動子などで高いＱ値のタンク回路を設けて低い周波数で発振させ、その発振出力を逓倍してミリ波帯域へ上げるという手法を採ることが考えられる。しかし、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）などの配線による信号伝送をミリ波による信号伝送に置き換える機能を実現するのに、このような外部タンクを全てのチップに設けることは好ましくない。
【００９１】
周波数安定度数高い搬送信号を実現するための他の手法として、高い安定度の周波数逓倍回路やＰＬＬ回路などを使用することが考えられるが、回路規模が増大してしまう。
【００９２】
＜変調および復調：第２例＞
図３〜図４は、変調機能部および復調機能部の第２例を説明する図である。ここで、図３は、送信側に設けられる第２例の変調機能部８３００Ｂ（変調部１１５と周波数変換部１１６）とその周辺回路で構成される送信側信号生成部８１１０（送信側の通信部）の基本構成例を説明する図である。図４は、受信側に設けられる第２例の復調機能部８４００Ｂ（周波数変換部２２５と復調部２２６）とその周辺回路で構成される受信側信号生成部８２２０（受信側の通信部）の基本構成例を説明する図である。
【００９３】
前述の第１例における問題に対する対処として、第２例の復調機能部８４００Ｂは、注入同期（インジェクションロック）方式を採用する。搬送波の同期手段として、注入同期方式を用いることで、簡素かつ低消費電力な回路を構成できる。
【００９４】
注入同期方式にする場合には、好ましくは、受信側での注入同期がし易くなるように変調対象信号に対して予め適正な補正処理を施しておく。典型的には、変調対象信号に対して直流近傍成分を抑圧してから変調する、つまり、ＤＣ（直流）付近の低域成分を抑圧（カット）してから変調することで、搬送周波数fc近傍の変調信号成分ができるだけ少なくなるようにし、受信側での注入同期がし易くなるようにしておく。デジタル方式の場合、たとえば同符号の連続によってＤＣ成分が発生してしまうことを解消するべくＤＣフリー符号化を行なう。
【００９５】
また、受信側での注入同期の基準として使用するために、変調に使用した搬送信号と対応した基準搬送波周波数を、ミリ波帯に変調された伝送信号（被変調信号）に加えて送出することが望ましい。基準搬送信号は、送信側局部発振部８３０４から出力される変調に使用した搬送信号と対応する周波数と位相（さらに好ましくは振幅も）が常に一定（不変）の信号であり、典型的には変調に使用した搬送信号そのものであるが、少なくとも搬送信号に同期していればよく、これに限定されない。たとえば、変調に使用した搬送信号と同期した別周波数の信号（たとえば高調波信号）や同一周波数ではあるが別位相の信号（たとえば変調に使用した搬送信号と直交する直交搬送信号）でもよい。
【００９６】
変調方式や変調回路によっては、変調回路の出力信号そのものに搬送信号が含まれる場合（たとえば標準的な振幅変調やＡＳＫなど）と、搬送波を抑圧する場合（搬送波抑圧方式の振幅変調やＡＳＫやＰＳＫなど）がある。よって、送信側からミリ波帯に変調された信号と合わせて基準搬送信号も送出するための回路構成は、基準搬送信号の種類（変調に使用した搬送信号そのものを基準搬送信号として使用するか否か）や変調方式や変調回路に応じた回路構成を採ることになる。
【００９７】
［変調機能部：第２例］
図３には、変調機能部８３００Ｂとその周辺回路の第２例の構成例が示されている。変調機能部８３００Ｂ（周波数混合部８３０２）の前段に変調対象信号処理部８３０１が設けられている。図３に示す各例は、デジタル方式の場合に対応した構成例であり、変調対象信号処理部８３０１は、パラレルシリアル変換部８１１４から供給されたデータに対して、同符号の連続によってＤＣ成分が発生し得ることを解消するべく、８−９変換符号化（８Ｂ／９Ｂ符号化）や８−１０変換符号化（８Ｂ／１０Ｂ符号化）やスクランブル処理などのＤＣフリー符号化を行なう。図示しないが、アナログ変調方式では変調対象信号に対してハイパスフィルタ処理（またはバンドパスフィルタ処理）をしておくのがよい。
【００９８】
ここで、図３（１）に示す基本構成１は、基準搬送信号処理部８３０６と信号合成部８３０８を設けて、変調回路（第１の周波数変換部）の出力信号（伝送信号）と基準搬送信号を合成（混合）するという操作を行なう。基準搬送信号の種類や変調方式や変調回路に左右されない万能な方式と言える。ただし、基準搬送信号の位相によっては、合成された基準搬送信号が受信側での復調時に直流オフセット成分として検出されベースバンド信号の再現性に影響を与えることもある。その場合は、受信側で、その直流成分を抑制する対処をとるようにする。換言すると、復調時に直流オフセット成分を除去しなくても良い位相関係の基準搬送信号にするのがよい。
【００９９】
基準搬送信号処理部８３０６では、必要に応じて送信側局部発振部８３０４から供給された変調搬送信号に対して位相や振幅を調整し、その出力信号を基準搬送信号として信号合成部８３０８に供給する。たとえば、本質的には周波数混合部８３０２の出力信号そのものには周波数や位相が常に一定の搬送信号を含まない方式（周波数や位相を変調する方式）の場合や、変調に使用した搬送信号の高調波信号や直交搬送信号を基準搬送信号として使用する場合に、この基本構成１が採用される。
【０１００】
この場合、変調に使用した搬送信号の高調波信号や直交搬送信号を基準搬送信号に使用することができるし、伝送信号と基準搬送信号の振幅や位相を各別に調整できる。すなわち、増幅部８１１７では伝送信号の振幅に着目した利得調整を行ない、このときに同時に基準搬送信号の振幅も調整されるが、注入同期との関係で好ましい振幅となるように基準搬送信号処理部８３０６で基準搬送信号の振幅のみを調整できる。
【０１０１】
基本構成１では、信号合成部８３０８を設けて伝送信号と基準搬送信号を合成しているが、このことは必須ではない。図３（２）に示す基本構成２のように、伝送信号と基準搬送信号を各別のアンテナ８１３６_1，８１３６_2で、好ましくは干渉を起さないように各別のミリ波信号伝送路９で受信側に送ってもよい。基本構成２では、振幅も常に一定の基準搬送信号を受信側に送出でき、注入同期の取り易さの観点では最適の方式と言える。
【０１０２】
基本構成１と基本構成２の場合、変調に使用した搬送信号（換言すると送出される伝送信号）と基準搬送信号の振幅や位相を各別に調整できる利点がある。したがって、伝送対象情報を載せる変調軸と注入同期に使用される基準搬送信号の軸（基準搬送軸）を、同相ではなく、異なる位相にして復調出力に直流オフセットが発生しないようにするのに好適な構成と言える。
【０１０３】
周波数混合部８３０２の出力信号そのものに周波数や位相が常に一定の搬送信号が含まれ得る場合には、基準搬送信号処理部８３０６や信号合成部８３０８を具備しない図３（３）に示す基本構成３を採用し得る。周波数混合部８３０２によりミリ波帯に変調された伝送信号のみを受信側に送出し、伝送信号に含まれる搬送信号を基準搬送信号として扱えばよく、周波数混合部８３０２の出力信号にさらに別の基準搬送信号を加えて受信側に送る必要はない。たとえば、振幅を変調する方式（たとえばＡＳＫ方式）の場合に、基本構成３が採用され得る。この場合、好ましくは、ＤＣフリー処理を行なっておく。
【０１０４】
ただし、振幅変調やＡＳＫにおいても、周波数混合部８３０２を積極的に搬送波抑圧方式の回路（たとえば平衡変調回路や二重平衡変調回路）にして、基本構成１や基本構成２のように、その出力信号（伝送信号）と合わせて基準搬送信号も送るようにしてもよい。
【０１０５】
基本構成１〜基本構成３の何れも、図中に破線で示すように、受信側での注入同期検出結果に基づく情報を受信側から受け取り、変調搬送信号の周波数やミリ波（特に受信側で注入信号に使用されるもの：たとえば基準搬送信号や伝送信号）や基準搬送信号の位相を調整する仕組みを採ることができる。受信側から送信側への情報の伝送はミリ波で行なうことは必須ではなく、有線・無線を問わず任意の方式でよい。
【０１０６】
基本構成１〜基本構成３の何れも、送信側局部発振部８３０４を制御することで変調搬送信号（や基準搬送信号）の周波数が調整される。
【０１０７】
基本構成１と基本構成２では、基準搬送信号処理部８３０６や増幅部８１１７を制御することで基準搬送信号の振幅や位相が調整される。なお、基本構成１では、送信電力を調整する増幅部８１１７により基準搬送信号の振幅を調整することも考えられるが、その場合は伝送信号の振幅も一緒に調整されてしまう難点がある。
【０１０８】
振幅を変調する方式（アナログの振幅変調やデジタルのＡＳＫ）に好適な基本構成３では、変調対象信号に対する直流成分を調整するか、変調度（変調率）を制御することで、伝送信号中の搬送周波数成分（基準搬送信号の振幅に相当）が調整される。たとえば、伝送対象信号に直流成分を加えた信号を変調する場合を考える。この場合において、変調度を一定にする場合、直流成分を制御することで基準搬送信号の振幅が調整される。また、直流成分を一定にする場合、変調度を制御することで基準搬送信号の振幅が調整される。
【０１０９】
ただしこの場合、信号合成部８３０８を使用するまでもなく、周波数混合部８３０２から出力される伝送信号のみを受信側に送出するだけで、自動的に、搬送信号を伝送対象信号で変調した伝送信号と変調に使用した搬送信号とが混合された信号となって送出される。必然的に、伝送信号の伝送対象信号を載せる変調軸と同じ軸（変調軸と同相で）に基準搬送信号が載ることになる。受信側では、伝送信号中の搬送周波数成分が基準搬送信号として注入同期に使用されることになる。なお、位相平面で考えたとき、伝送対象情報を載せる変調軸と注入同期に使用される搬送周波数成分（基準搬送信号）の軸が同相となり、復調出力には搬送周波数成分（基準搬送信号）に起因する直流オフセットが発生する。
【０１１０】
［復調機能部：第２例］
図４には、復調機能部８４００Ｂとその周辺回路の第２例の構成例が示されている。第２例の復調機能部８４００Ｂは、受信側局部発振部８４０４を備え、注入信号を受信側局部発振部８４０４に供給することで、送信側で変調に使用した搬送信号に対応した出力信号を取得する。典型的には送信側で使用した搬送信号に同期した発振出力信号を取得する。そして、受信したミリ波伝送信号と受信側局部発振部８４０４の出力信号に基づく復調用の搬送信号（再生搬送信号）を周波数混合部８４０２で乗算する（同期検波する）ことで同期検波信号を取得する。この同期検波信号はフィルタ処理部８４１０で高域成分の除去が行なわれることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が得られる。以下、第１例と同様である。
【０１１１】
周波数混合部８４０２は、同期検波により周波数変換（ダウンコンバート・復調）を行なうことで、たとえばビット誤り率特性が優れる、直交検波に発展させることで位相変調や周波数変調を適用できるなどの利点が得られる。
【０１１２】
受信側局部発振部８４０４の出力信号に基づく再生搬送信号を周波数混合部８４０２に供給して復調するに当たっては、位相ずれを考慮する必要があり、同期検波系において位相調整回路を設けることが肝要となる。たとえば、受信した伝送信号と受信側局部発振部８４０４で注入同期により出力される発振出力信号には、位相差があるからである。
【０１１３】
この例では、その位相調整回路の機能だけでなく注入振幅を調整する機能も持つ位相振幅調整部８４０６を復調機能部８４００Ｂに設けている。位相調整回路は、受信側局部発振部８４０４への注入信号、受信側局部発振部８４０４の出力信号の何れに対して設けても良く、その両方に適用してもよい。受信側局部発振部８４０４と位相振幅調整部８４０６で、変調搬送信号と同期した復調搬送信号を生成して周波数混合部８４０２に供給する復調側（第２）の搬送信号生成部として機能する搬送波再生部８４０３が構成される。
【０１１４】
図中に破線で示すように、周波数混合部８４０２の後段には、伝送信号に合成された基準搬送信号の位相に応じて（具体的には変調信号と基準搬送信号が同相時）、同期検波信号に含まれ得る直流オフセット成分を除去する直流成分抑制部８４０７を設ける。
【０１１５】
受信側局部発振部８４０４に注入信号を供給するに当たっては、図４（１）に示す基本構成１のように、受信したミリ波信号を注入信号として受信側局部発振部８４０４に供給することが考えられる。送信側で予め、変調対象信号に対して低域成分を抑圧（ＤＣフリー符号化などを）してから変調することで、搬送周波数近傍に変調信号成分が存在しないようにしておけば基本構成１でも差し支えない。
【０１１６】
図４（２）に示す基本構成２のように、周波数分離部８４０１を設け、受信したミリ波信号から伝送信号と基準搬送信号を周波数分離し、分離した基準搬送信号成分を注入信号として受信側局部発振部８４０４に供給することも考えられる。注入同期に不要な周波数成分を予め抑制してから供給するので、注入同期が取り易くなる。
【０１１７】
図４（３）に示す基本構成３は、送信側が図３（２）に示す基本構成２を採っている場合に対応するものである。伝送信号と基準搬送信号を各別のアンテナ８２３６_1，８２３６_2で、好ましくは干渉を起さないように各別のミリ波信号伝送路９で受信する方式である。受信側の基本構成３では、振幅も常に一定の基準搬送信号を受信側局部発振部８４０４に供給でき、注入同期の取り易さの観点では最適の方式と言える。
【０１１８】
アンテナ８２３６で受信されたミリ波信号は図示を割愛した分配器（分波器）で周波数混合部８４０２と受信側局部発振部８４０４に供給される。受信側局部発振部８４０４は、注入同期が機能することで、送信側で変調に使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を出力する。
【０１１９】
受信側で注入同期がとれる（送信側で変調に使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を取得できる）か否かは、注入レベル（注入同期方式の発振回路に入力される基準搬送信号の振幅レベル）や変調方式やデータレートや搬送周波数なども関係する。また、伝送信号は注入同期可能な帯域内の成分を減らしておくことが肝要であり、そのためには送信側でＤＣフリー符号化をしておくことで、伝送信号の中心（平均的な）周波数が搬送周波数に概ね等しく、また、中心（平均的な）位相が概ねゼロ（位相平面上の原点）に等しくなるようにするのが望ましい。
【０１２０】
基本構成１〜基本構成３の何れにおいても、注入電圧Ｖｉや自走発振周波数ｆｏを制御することでロックレンジを制御するようにする。換言すると、注入同期がとれるように、注入電圧Ｖｉや自走発振周波数ｆｏを調整することが肝要となる。たとえば、周波数混合部８４０２の後段（図の例では直流成分抑制部８４０７の後段）に注入同期制御部８４４０を設ける。注入同期制御部８４４０は、搬送波再生部８４０３（受信側局部発振部８４０４）の注入同期状態を示す情報を検出する注入同期検出部の機能を持つ。
【０１２１】
周波数混合部８４０２で取得された同期検波信号（ベースバンド信号）に基づき注入同期制御部８４４０にて注入同期の状態を判定し、その判定結果に基づいて、注入同期がとれるように、調整対象の各部を制御する。
【０１２２】
その際には、受信側で対処する手法と、図中に破線で示すように、送信側に制御に資する情報（制御情報のみに限らず制御情報の元となる検知信号など）を供給して送信側で対処する手法の何れか一方またはその併用を採り得る。何れの場合も、受信側局部発振部８４０４で生成される復調用の搬送信号が、送信側局部発振部８３０４で生成された変調用の搬送信号と同期するように同期調整を行なう注入同期調整部を設ける。たとえば、基準搬送信号処理部８３０６や注入同期制御部８４４０が注入同期調整部の機能を担当する。
【０１２３】
受信側で対処する手法は、ミリ波信号（特に基準搬送信号成分）をある程度の強度で伝送しておかないと受信側で注入同期がとれないという事態に陥るので、消費電力や干渉耐性の面で難点があるが、受信側だけで対処できる利点がある。
【０１２４】
これに対して、送信側で対処する手法は、受信側から送信側への情報の伝送が必要になるものの、受信側で注入同期がとれる最低限の電力でミリ波信号を伝送でき消費電力を低減できる、干渉耐性が向上するなどの利点がある。
【０１２５】
筐体内信号伝送や機器間信号伝送において注入同期方式を適用することにより、次のような利点が得られる。送信側の送信側局部発振部８３０４は、変調に使用する搬送信号の周波数の安定度の要求仕様を緩めることができる。注入同期する側の受信側局部発振部８４０４は、送信側の周波数変動に追従できるような低いＱ値であることが必要である。詳細説明は割愛するが、注入同期方式では、Ｑ値がロックレンジに影響を与え、Ｑ値が低い方がロックレンジが広くなる。
【０１２６】
このことは、タンク回路（インダクタンス成分とキャパシタンス成分）を含む受信側局部発振部８４０４の全体をＣＭＯＳ上に形成する場合に都合がよい。受信側では、受信側局部発振部８４０４はＱ値の低いものでもよいが、この点は送信側の送信側局部発振部８３０４についても同様であり、送信側局部発振部８３０４は周波数安定度が低くてもよく、Ｑ値の低いものでもよい。
【０１２７】
ＣＭＯＳは微細化が今後さらに進み、その動作周波数はさらに上昇する。より広帯域で小型の伝送システムを実現するには、高い搬送周波を使うことが望まれる。本例の注入同期方式は、発振周波数安定度についての要求仕様を緩めることができるため、より高い周波数の搬送信号を容易に用いることができる。
【０１２８】
高い周波数ではあるが周波数安定度が低くてもよい（換言するとＱ値の低いものでもよい）ということは、高い周波数で安定度も高い搬送信号を実現するために、高い安定度の周波数逓倍回路やキャリア同期のためのＰＬＬ回路などを使用することが不要で、より高い搬送周波数でも、小さな回路規模で簡潔に通信機能を実現し得るようになる。
【０１２９】
受信側局部発振部８４０４により送信側で使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を取得して周波数混合部８４０２に供給し同期検波を行なうので周波数混合部８４０２の前段に波長選択用のバンドパスフィルタを設けなくてもよい。受信周波数の選択動作は、事実上、送受信の局部発振回路を完全に同期させる（注入同期がとれるようにする）制御を行なえばよく受信周波数の選択が容易である。ミリ波帯であれば注入同期に要する時間も低い周波数比べて短くて済み、受信周波数の選択動作を短時間で済ませることができる。
【０１３０】
送受信の局部発振回路が完全に同期するため、送信側の搬送周波数の変動成分が打ち消される。後述する本実施形態の周波数シフト方式では、位相ずれに弱くなるが、注入同期方式を適用することで、その難点が解消される。
【０１３１】
注入同期を適用すれば、同期検波との併用により、波長選択用のバンドパスフィルタを受信側で使用しなくても、多チャンネル化や全二重の双方向化を行なう場合などのように複数の送受信ペアが同時に独立な伝送をする場合でも干渉の問題の影響を受け難くなる。
【０１３２】
＜伝送データの高速化対応の基本原理＞
図５は、本実施形態の伝送データの高速化対応の基本原理を説明する図である。ここで、図５（１）は、本実施形態の仕組みを適用しない比較例を説明する図である。図５（２）は、本実施形態の仕組みの第１基本例を説明する図である。図５（３）は、本実施形態の仕組みの第２基本例を説明する図である。
【０１３３】
図５（１）に示すように、比較例は、通常の振幅を変調する場合（たとえば特表２００５−５１３８６６号公報を参照）と同様に、受信帯域（復調周波数特性の帯域）および送信帯域（変調周波数特性の帯域）に対して、中心に搬送波周波数を設定する例である。この場合、高速通信を行なうためには、広い周波数帯域が必要である。しかしながら、送信系統、伝送路（ミリ波信号伝送路９と対応）、受信系統の各周波数帯域を広くするには限度がある。ミリ波帯に代えてサブミリ波帯を使用するなど、搬送周波数の使用帯域を波長のより短い帯域に設定することで伝送データの高速化に対応しようとしても、無限に対応できるものではなく、システム構成上限界がでてくる。
【０１３４】
これに対して、本実施形態の仕組みでは、比較例と同じ帯域幅を持つ送受信間の伝送特性（総合通信特性）において、その帯域の中心に対して搬送波周波数をずらすことで、高速伝送を実現する。換言すると、搬送周波数に対する送受信間の伝送周波数特性の非対称性を利用して広帯域伝送に対応するのである。比較例と同じ帯域幅を持つ送信部と受信部の組合せに比べて、広い信号帯域を得ることができ、高速伝送が可能である。限られた帯域で高データレートを実現するための手法として極めて効果的な手法といえる。以下では、このような本実施形態の仕組みを単に「周波数シフト方式」とも称する。
【０１３５】
本実施形態の高速化対応の仕組みでは、受信側は同期検波方式を採用する。同期検波方式を基本とするものであればよく、注入同期を利用するものも含む。
【０１３６】
送受信間の伝送周波数特性の帯域中心に対して搬送波周波数をずらす手法としては、Ｔｘ（送信）帯域とＲｘ（受信）帯域の何れか一方のみを搬送波周波数に対してシフトする第１の手法と、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の双方を搬送波周波数に対して同じ方向にシフトする第２の手法とがある。何れにしても、Ｔｘ系統とＲｘ系統の周波数特性を搬送波（キャリア）に対してずらすことで、広帯域伝送が可能となる。
【０１３７】
たとえば、図５（２）に示す本実施形態の第１基本例は、第１の手法を適用したもので、Ｒｘ帯域の中心は搬送波周波数ωｃに一致させ、Ｔｘ帯域のみを搬送波周波数ωｃに対して上側にシフトした場合を示している。図示しないが、Ｒｘ帯域の中心は搬送波周波数ωｃに一致させ、Ｔｘ帯域のみを搬送波周波数ωｃに対して下側にシフトしてもよい。また、図示しないが、Ｔｘ帯域の中心は搬送波周波数ωｃに一致させ、Ｒｘ帯域のみを搬送波周波数ωｃに対して上側または下側にシフトしてもよい。
【０１３８】
実際の周波数配置の設定に当たっては、測定などで求めた送信帯域（変調周波数特性の帯域）の中心に対して、送信側局部発振部８３０４が使用する搬送周波数の設定をずらすことで実現する。
【０１３９】
図５（３）に示す本実施形態の第２基本例は、第２の手法を適用したもので、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の双方を搬送波周波数ωｃに対して上側にシフトした場合を示している。図示しないが、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の双方を搬送波周波数ωｃに対して下側にシフトしてもよい。なお、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の搬送波周波数ωｃに対するシフト方向は同一であることが必要であり、互いに逆方向にシフトさせたのでは（殆ど）効果がない。
【０１４０】
実際の周波数配置の設定に当たっては、測定などで求めた受信帯域（復調周波数特性の帯域）の中心に対して、受信側局部発振部８４０４が使用する再生搬送波の周波数（つまり送信側局部発振部８３０４が使用する搬送周波数）の設定をずらすことで実現する。
【０１４１】
ここで、本実施形態の第１の手法や第２の手法を適用して、Ｔｘ帯域やＲｘ帯域を搬送波周波数の中心に対してずらすことで広帯域伝送が可能となるのは、次のことに由来すると考えられる。詳しくは後述するが、本実施形態の周波数シフトを適用した場合、非対称性によって虚数軸成分が大きく復調されるが、同期検波によりベースバンド化すれば、この虚数軸成分の影響を抑制できる。
【０１４２】
周波数軸の関係で説明すると、いわゆる折返しにより、送信系統Ｔｘと受信系統Ｒｘのそれぞれは実体的な伝送帯域が広がることはないが、両者の合成による総合的な周波数帯域が見かけ上拡大されたようになる。インパルスレスポンスの関係で説明すれば、虚数軸成分のインパルスレスポンス（Impulse Responses at Different Phases ）は、パルス幅が狭くなるので、より高速の伝送ができるようになる。送信系統Ｔｘと受信系統Ｒｘの周波数特性を搬送波に対してずらすことで、送信系統Ｔｘと受信系統Ｒｘのそれぞれについては実体的な伝送帯域を広げずに広帯域伝送が可能になる。
【０１４３】
ただし、同期検波用の搬送周波数（局部発振周波数）に対する虚数軸成分が大きい。つまり、図５（２）に示す第１基本例や図５（３）に示す第２基本例のように、非対称な周波数特性で用いた方が、インパルスの幅は狭くなり、高速のデータが送れるが、同期検波用の局部発振器（搬送波再生部８４０３）から出力される再生搬送波の位相ずれには敏感になる。
【０１４４】
＜シミュレーション解析＞
図６〜図１１は、本実施形態を適用しない比較例と本実施形態をシミュレーションにより解析した例を説明する図である。ここで、図６は、送信チップと受信チップの周波数特性例を示す図である。図７は、比較例のシミュレーション特性例を示す図である。図８〜図１１は、本実施形態のシミュレーション特性例を示す図である。
【０１４５】
シミュレーションにおいては、先ず、送信チップ（送信側の半導体チップ１０３）と受信チップ（受信側の半導体チップ２０３）のそれぞれについて、振幅特性の測定データから周波数特性を求める。
【０１４６】
たとえば、送信チップの周波数特性としては変調周波数特性を測定する。具体的には、ミリ波信号伝送路９による影響を無視するべく、つまり送信チップ単体の特性を把握するべく、測定点を増幅部８１１７の出力端として、一意の搬送周波数の搬送波で変調信号を変調し、搬送波に対する出力信号の比（変換ゲイン＝出力信号／搬送波［ｄＢ］）の周波数特性を測定する。なお、変調信号（伝送対象信号）はＬＳＩ機能部１０４から供給すればよい。
【０１４７】
受信チップの周波数特性としては変換利得の周波数特性を測定する。具体的には、ミリ波信号伝送路９による影響を無視するべく、つまり受信チップ単体の特性を把握するべく、ミリ波信号（無変調波＝ＲＦ入力）の入力点を増幅部８２２４の入力端とし、一意の搬送周波数の再生搬送波でミリ波信号を復調し、ＲＦ入力に対する復調出力の比（変換ゲイン＝復調出力／ＲＦ入力［ｄＢ］）の周波数特性を測定する。なお、復調出力に含まれる直流成分や高調波成分の影響を排除し易くするために、測定点をフィルタ処理部８４１０の出力端などにしてもよい。
【０１４８】
そして、求めた両チップの各周波数特性の合成（Ｔx 値＊Ｒｘ値）によるデータ点を、２次関数や３次関数により、近似、外挿（補外：Extrapolation ）することで、総合周波数特性を求める（近似する）。ミリ波信号伝送路９の周波数特性が、伝送帯域範囲内では平坦かつ無損失と仮定すると、求めた総合周波数特性は、受信系の信号入力端（ＬＳＩ機能部１０４）から送信系の信号出力端（ＬＳＩ機能部２０４）までの総合的な周波数特定と考えることができる。
【０１４９】
その後、近似した総合周波数特性をベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移（シフト）する。この状態で、Ｉ軸成分（同相成分）とＱ軸成分（直交成分）のインパルス応答をシミュレーションし、その結果からデータ伝送能力を考察する。また、周波数特性の非対称性とインパルスレスポンスの関係から、伝送データの高速化の条件を考察する。
【０１５０】
［総合周波数特性］
図６（１）には、送信チップと受信チップの振幅特性の総合周波数特性例が示されている。なお、搬送周波数（局発周波数）を５５．５ＧＨｚとして測定した。搬送周波数を５５．５ＧＨｚ以外にする場合は、相対的にシフトして考えればよい。
【０１５１】
図示の□は送信チップの出力信号／搬送波の測定データであり、これらを結ぶライン（Ｔｘ）が送信チップの変調周波数特性である。図示の＋は受信チップの復調出力／ＲＦ入力の測定データであり、これらを結ぶライン（Ｒｘ）が受信チップの復調周波数特性である。図示の＊は送信チップの測定データと受信チップの測定データとの合成（Ｔｘ＊Ｒｘ）により求めたデータであり、これらに沿ったライン（polyfit ）が近似・外挿した総合周波数特性である。
【０１５２】
図から分かるように、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとしたときには総合周波数特性はほぼ対称に近い特性を呈するが、搬送周波数がそれよりも低く、たとえば５５．５ＧＨｚや５３．５ＧＨｚとなると非対称性を呈する。
【０１５３】
図６（２）は、図６（１）に示した総合周波数特性を、搬送周波数を５８．５ＧＨｚ、５５．５ＧＨｚ、５３．５ＧＨｚとしてベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移（シフト）した状態を示した図である。なお、位相特性は平坦（フラット）であると仮定する。
【０１５４】
図中の実線は、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとした比較例の場合であり、総合周波数特性はほぼ対称に近い特性を持つ。比較例では、ベースバンド領域でも、相対周波数＝０ＧＨｚを中心として、左右に対称に近い特性を持っている。
【０１５５】
図中の２つの破線は搬送周波数を５５．５ＧＨｚや５３．５ＧＨｚとした本実施形態の場合である。本実施形態の場合（５５．５ＧＨｚや５３．５ＧＨｚ）については、別途説明するが、相対周波数＝０ＧＨｚを中心としたときには、非対称性を呈している。
【０１５６】
本実施形態を適用しない従来（比較例）の場合、総合周波数特性がほぼ対称に近い特性となるように、帯域の中心（この例では５８．５ＧＨｚ）に搬送周波数を設定する。
【０１５７】
［比較例］
図７（１）は、比較例のインパルス応答をシミュレーションした結果である。図７（１）では、Ｉ軸成分（Real Part ）とＱ軸成分（Imaginary Part）を示している。図７（２）は、比較例のインパルス応答であって、搬送波再生部８４０３から周波数混合部８４０２に入力される再生搬送波（基準搬送信号成分）の位相を変化させた場合のＩ軸成分のシミュレーション特性例を示している。ここでは、Ｉ軸成分に対する相対位相（Different Phases）が０度、４５度、９０度、−４５度、−９０度のそれぞれの場合の特性例が示されている。０度の場合は図７（１）のＩ軸成分に対応し、９０度の場合は図７（１）のＱ軸成分に対応する。
【０１５８】
図７（１）と図７（２）から分かるように、比較例のインパルス応答は、Ｑ軸成分が小さく位相のずれに強く、Ｉ軸成分がゼロとなる相対時間が０．１５であり、後述する本実施形態の場合と比べるとパルス幅は広い。因みに、必要とされる帯域幅は１／０．１５ｎ＝６．７ＧＨｚである。
【０１５９】
［本実施形態：第１例］
図８は、搬送周波数を、対称性を呈する５８．５ＧＨｚから５５．５ＧＨｚにずらしたとき（本実施形態（第１例）とする）の、図６（１）に示した総合周波数特性をベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移した状態を説明する図である。実質的には図６（２）における５５．５ＧＨｚのときと同じである。図６（２）でも述べたが、搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした場合、相対周波数＝０ＧＨｚを中心として非対称性を呈している。
【０１６０】
図９（１）は、搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第１例）のインパルス応答をシミュレーションした結果である。図９（１）では、Ｉ軸成分とＱ軸成分を示している。図９（２）は、本実施形態（第１例）のインパルス応答であって、搬送波再生部８４０３から周波数混合部８４０２に入力される再生搬送波（基準搬送信号成分）の位相を変化させた場合のＩ軸成分のシミュレーション特性例を示している。ここでは、Ｉ軸成分に対する相対位相が０度、４５度、９０度、−４５度、−９０度のそれぞれの場合の特性例が示されている。０度の場合は図９（１）のＩ軸成分に対応し、９０度の場合は図９（１）のＱ軸成分に対応する。
【０１６１】
図９（１）と図９（２）から分かるように、本実施形態（第１例）のインパルス応答は、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとした場合（周波数シフトがない場合）よりも、Ｑ軸成分が大きく、位相のずれに弱くなる一方、Ｉ軸成分がゼロとなる相対時間が０．０７５であり、周波数シフトがない場合と比べるとパルス幅は狭くなっている。比較例に対して大きくなったＱ軸成分が、非対称性が作る部分であるといえる。
【０１６２】
因みに、搬送周波数を５８．５ＧＨｚから５５．５ＧＨｚにずらしただけであり、送信系統や受信系統はそれぞれ実体的な帯域幅に変化がないにも拘わらず、総合的な伝送特性としては、見かけ上の帯域幅が１／０．０７５ｎ＝１３．３ＧＨｚ（比較例に対して２倍）に広がっており、２倍近く高速通信が可能となる。換言すると、搬送周波数を、対称性を呈する周波数からずらすことで、実体的な帯域幅は変化させずに、伝送データの高速化に対応できる。
【０１６３】
［本実施形態：第２例］
図１０は、搬送周波数を対称性を呈する５８．ＧＨｚから５３．５ＧＨｚにずらしたとき（本実施形態（第２例）とする）の、図６（１）に示した総合周波数特性をベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移した状態を説明する図である。実線が本実施形態（第２例）であり、実質的には、図６（２）における５３．５ＧＨｚのときと同じである。参考のため、比較例と本実施形態（第１例）を破線で示している。図６（２）でも述べたが、搬送周波数を５３．５ＧＨｚにずらした場合、相対周波数＝０ＧＨｚを中心として、非対称性を呈しているし、非対称性の程度は、搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第１例）よりも強くなっている。
【０１６４】
図１１（１）は、搬送周波数を５３．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第２例）のインパルス応答をシミュレーションした結果である。図１１（１）では、Ｉ軸成分とＱ軸成分を示している。図１１（２）は、本実施形態（第２例）のインパルス応答であって、搬送波再生部８４０３から周波数混合部８４０２に入力される再生搬送波（基準搬送信号成分）の位相を変化させた場合のＩ軸成分のシミュレーション特性例を示している。ここでは、Ｉ軸成分に対する相対位相が０度、４５度、９０度、−４５度、−９０度のそれぞれの場合の特性例が示されている。０度の場合は図１１（１）のＩ軸成分に対応し、９０度の場合は図１１（１）のＱ軸成分に対応する。
【０１６５】
図１１（１）と図１１（２）から分かるように、本実施形態（第２例）のインパルス応答は、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとした場合（周波数シフトがない場合）よりも、Ｑ軸成分が大きく、位相のずれに弱くなる一方、Ｉ軸成分がゼロとなる相対時間が０．０４であり、周波数シフトがない場合と比べるとパルス幅は狭くなっている。比較例に対して大きくなったＱ軸成分が、非対称性が作る部分であるといえる。
【０１６６】
因みに、搬送周波数を５８．５ＧＨｚから５３．５ＧＨｚにずらしただけであり、送信系統や受信系統はそれぞれ実体的な帯域幅に変化がないにも拘わらず、総合的な伝送特性としては、見かけ上の帯域幅が１／０．０４ｎ＝２５．０ＧＨｚ（比較例に対して４倍）に広がっており、４倍近く高速通信が可能となる。搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第１例）と比べた場合、Ｑ軸成分の大きさの程度はより強くなっているので位相のずれにより弱くなるが、パルス幅はより狭くなっているので、データをより高速に伝送できる。
【０１６７】
以上のように、送信チップと受信チップの周波数特性およびインパルス応答を近似・外挿によりシミュレーション解析を行なった結果、非対称な周波数特性で用いた方がインパルスの幅は狭くなり、高速のデータを送れるようになるということが分かった。高速通信を行なうためには広い帯域が必要であるが、広い帯域を得ることが困難な場合もある。そのような場合でも、本実施形態の周波数シフトの仕組みは実体的には帯域幅を広げるものではないので、効果が高い。ただし、周波数混合部８４０２に供給する再生搬送波（いわゆる局部発振波、局発）の位相ずれには敏感になる。
【０１６８】
なお、前述のシミュレーション解析では、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を加味していないが、実際には、その特性も影響される。
【０１６９】
［参考例との比較］
無線通信の分野では、高速信号伝送とそのための占有周波数帯域（の低減）の両立を図ることが、効率的なシステム構築に必要な条件と考えられる。
【０１７０】
たとえば、振幅変調の周波数スペクトラムは、搬送波周波数を中心として、送信対象信号のスペクトラムが両方の側波帯に保存される。搬送波成分を抑圧しつつ、両側波帯をそのまま伝送する方式がＤＳＢ（Double Side Band-Suppressed Carrier ：両側波帯）伝送であり、上側波帯と下側波帯の何れか一方だけを伝送する方式がＳＳＢ（Single Side Band-Suppressed Carrier ：単側波帯）伝送である。
【０１７１】
ＤＳＢ伝送は搬送波を抑圧して伝送するものであり電力効率は良好である。しかし、ＤＳＢ伝送では搬送波を抑圧するための理想的な帯域通過フィルタが必要となり、直流成分や直流近傍の低周波成分の信号伝送が難しくなる。通常のＡＭ変調はこれに対応できるが広い占有周波数帯域が必要である。また、ＤＳＢ伝送は、通常のＡＭ変調と同様に、伝送対象信号の帯域幅に対して２倍の帯域幅が必要である。
【０１７２】
ＳＳＢ伝送は、ＤＳＢ伝送と同様に搬送波を抑圧して伝送するものであり電力効率は良好である。また、ＳＳＢ伝送は、伝送対象信号の帯域幅と同じ帯域幅でよいが、片側の側波帯のみとするための理想的な帯域通過フィルタが必要となる。
【０１７３】
一方、ＤＳＢ伝送とＳＳＢ伝送の中間に相当する方式として、ＶＳＢ（Vestigial SideBand）伝送がある。ＶＳＢ伝送では、ＳＳＢ伝送で必要とされるフィルタの遮断周波数特性を緩やかにして、搬送波周波数の付近でなだらかな遮断特性をもつフィルタを通してＡＭ変調された高周波信号における消去する側波帯のスペクトラムを少し残留させたＶＳＢ信号を伝送する。受信側では、搬送周波数の部分で点対称な遮断特性を呈するＶＳＢフィルタを用いて受信する。復調はＳＳＢ方式と同じように行なうが、ＶＳＢフィルタの位相特性が直線であれば、搬送波の左側の成分が右に折り返されて重なるので復調された信号は平坦な特性となり、受信信号から正しい信号を復元することができる。ＶＳＢ伝送は、直流成分の伝送と比較的狭い占有周波数帯域を両立させる方式であるといえる。
【０１７４】
ここで、本実施形態の周波数シフト方式における周波数配置は、一見すると、ＶＳＢ伝送での周波数配置に似通っている。しかしながら、ＶＳＢ伝送は、送信側および受信側の双方で特定のフィルタが必要であるのに対して、本実施形態の周波数シフト方式はこれらのフィルタに相当するものを使用しない点で異なる。これは、本実施形態では、ＶＳＢ伝送における送受信でのフィルタ処理と等価な処理を、送信側の増幅部８１１７や受信側の増幅部８２２４の使用帯域の設定（周波数シフト）により行なっていることに基づく。
【０１７５】
また、ＶＳＢ伝送は、周波数利用効率を高めつつ、直流付近の情報の伝送を確実にすることを目的として、搬送波に対して片側の側波帯の全部と他方の側波帯の一部（搬送波側）を使用するようにしている。これに対して、本実施形態の周波数シフト方式は、搬送周波数を帯域（詳しくは送受信間の伝送帯域：前例では総合周波数特性の帯域）の中心に対してずらすことで高速伝送を可能にするものであり、作用効果の相違もある。
【０１７６】
ＶＳＢ伝送と本実施形態の周波数シフト方式は、見かけ上、周波数配置が同じように見えるというだけであり、ＶＳＢ伝送には「送受信間の伝送帯域の中心に対して搬送周波数をずらす」という本実施形態の周波数シフト方式が採用している技術思想は存在しない。
【０１７７】
＜電子機器と伝送路構造＞
［第１例］
図１２は、本実施形態の電子機器および当該電子機器に適用される伝送路構造の第１例を説明する図である。第１例は、１つの電子機器の筐体内でミリ波により信号伝送を行なう場合での適用例である。電子機器としては固体撮像装置を搭載した撮像装置への適用例で示す。この種の撮像装置は、たとえばデジタルカメラやビデオカメラあるいはコンピュータ機器のカメラ（Ｗｅｂカメラ）などとして市場に流通される。
【０１７８】
第１通信装置１００が制御回路や画像処理回路などを搭載したメイン基板に搭載され、第２通信装置２００が固体撮像装置を搭載した撮像基板に搭載されているシステム構成となっている。図１２では、基板間のミリ波信号伝送に着目して、撮像装置５００の断面模式図を示しており、ミリ波信号伝送と関わりのない部品は適宜図示を省略している。
【０１７９】
撮像装置５００の筐体５９０内には、撮像基板５０２とメイン基板６０２が配置されている。撮像基板５０２には固体撮像装置５０５が搭載される。たとえば、固体撮像装置５０５はＣＣＤ（Charge Coupled Device ）で、その駆動部（水平ドライバや垂直ドライバ）も含めて撮像基板５０２に搭載する場合や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor ）センサの場合が該当する。
【０１８０】
固体撮像装置５０５を搭載した撮像基板５０２との間で信号伝送を行なうメイン基板６０２に第１通信装置１００（半導体チップ１０３）を搭載し、撮像基板５０２に第２通信装置２００（半導体チップ２０３）を搭載する。図示しないが、撮像基板５０２には、固体撮像装置５０５や撮像駆動部が搭載され、また、メイン基板６０２には画像処理エンジンや操作部や各種のセンサが接続される。
【０１８１】
固体撮像装置５０５や撮像駆動部は、無線伝送システム１におけるＬＳＩ機能部２０４のアプリケーション機能部に該当する。信号生成部２０７や伝送路結合部２０８は固体撮像装置５０５とは別の半導体チップ２０３に収容してあり撮像基板５０２に搭載される。
【０１８２】
画像処理エンジンは無線伝送システム１におけるＬＳＩ機能部１０４のアプリケーション機能部に該当し、固体撮像装置５０５で得られた撮像信号を処理する画像処理部が収容される。信号生成部１０７や伝送路結合部１０８は画像処理エンジンとは別の半導体チップ１０３に収容してありメイン基板６０２に搭載される。
【０１８３】
アンテナ１３６とアンテナ２３６との間でミリ波通信が行なわれることで、固体撮像装置５０５で取得される画像信号は、アンテナ間のミリ波信号伝送路９を介してミリ波にのせられてメイン基板６０２へと伝送される。なお、図１について説明したように、双方向通信に対応するように構成してもよい。たとえば、固体撮像装置５０５を制御する各種の制御信号は、アンテナ間のミリ波信号伝送路９を介してミリ波にのせられて撮像基板５０２へと伝送される。
【０１８４】
図１２（１）〜図１２（５）には、ミリ波信号伝送路９の各例が示されている。何れでも、筐体内信号伝送を適用した撮像装置５００では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係がある程度決まっているので、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を予め計算することが容易である。
【０１８５】
図１２（１）では、ミリ波信号伝送路９として自由空間伝送路９Ｂが使用されている。ミリ波信号伝送路９を近接して複数系統設けており、各系統のアンテナ対の間での干渉を抑えるために、電波伝搬を妨げる構造物（ミリ波遮蔽材MY）を系統間に配置している。
【０１８６】
図１２（２），（３）では、ミリ波信号伝送路９として誘電体伝送路９Ａが使用されている。図１２（２）では、誘電体伝送路９Ａとして、アンテナ１３６とアンテナ２３６の間を、たとえばシリコーン樹脂系のような柔らかい（柔軟性を持つ）誘電体素材で接続している。誘電体伝送路９Ａはその周囲を遮蔽材（たとえば導電体）で囲んでもよい。図１２（３）では、メイン基板６０２上のアンテナ１３６の上に誘電体伝送路９Ａが固定され、撮像基板５０２のアンテナ２３６が誘電体伝送路９Ａと接触する位置に配置されている。なお、逆に、誘電体伝送路９Ａを撮像基板５０２側に固定してもよい。
【０１８７】
図１２（４），（５）では、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の構造の中空導波路９Ｌがミリ波信号伝送路９として使用されている。図１２（４）では、メイン基板６０２上にアンテナ１３６を取り囲む形で、周囲が遮蔽材の一例である導電体MZで囲まれ内部が中空の構造の中空導波路９Ｌが設けられている。アンテナ１３６と対向する位置に撮像基板５０２側のアンテナ２３６の移動中心が配置されている。導電体MZの囲いは、メイン基板６０２側、撮像基板５０２側の何れに設けてもよい。図１２（５）では、比較的厚めの基板に貫通穴または非貫通穴を設けて、その穴の壁面を囲いに利用するように構成して中空導波路９Ｌが設けられている。この場合、基板が遮蔽材として機能する。穴は、撮像基板５０２およびメイン基板６０２の何れか一方であってもよいし双方であってもよい。
【０１８８】
１つの電気機器（この例では撮像装置５００）の筐体内に第１通信装置１００と第２通信装置２００を配置してミリ波信号伝送を行なう際に、ミリ波信号伝送路９を自由空間伝送路９Ｂとする場合、筐体内の部材による反射の影響が懸念される。特に、注入同期方式を適用する場合、同方式を適用しない場合よりも総じて送信電力が大きくなり、反射に起因する干渉やマルチパスの問題が顕在化することが予想される。これに対して、誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌなどのようなミリ波閉じ込め構造（導波路構造）のミリ波信号伝送路９にすれば、筐体内の部材による反射の影響を受けないので、その特性の特定が容易になる。また、アンテナ１３６から放出したミリ波信号をミリ波信号伝送路９に閉じ込めてアンテナ２３６側に伝送できるため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力（伝送パワー）を小さくできる。
【０１８９】
［第２例］
図１３は、本実施形態の電子機器および当該電子機器に適用される伝送路構造の第２例を説明する図である。第２例は、複数の電子機器が一体となった状態での電子機器間でミリ波により信号伝送を行なう場合での適用例である。特に、一方の電子機器が他方の電子機器に装着されたときの両電子機器間の信号伝送への適用である。
【０１９０】
たとえば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や不揮発性の記憶装置（たとえばフラッシュメモリ）などが内蔵されたいわゆるＩＣカードやメモリカードを代表例とするカード型の情報処理装置を本体側の電子機器に装着可能（着脱自在）にしたものがある。一方（第１）の電子機器の一例であるカード型の情報処理装置を以下では「カード型装置」とも称する。本体側となる他方（第２）の電子機器を以下では単に電子機器とも称する。
【０１９１】
電子機器１０１Ｂとメモリカード２０１Ｂの間のスロット構造４は、電子機器１０１Ｂに対して、メモリカード２０１Ｂの着脱を行なう構造であり、電子機器１０１Ｂとメモリカード２０１Ｂの固定手段の機能を持つ。
【０１９２】
メモリカード２０１Ｂの構造例（平面透視および断面透視）が図１３（１）に示されている。電子機器１０１Ｂの構造例（平面透視および断面透視）が図１３（２）に示されている。 電子機器１０１Ｂのスロット構造４（特に開口部１９２）にメモリカード２０１Ｂが挿入されたときの構造例（断面透視）が図１３（３）に示されている。
【０１９３】
スロット構造４は、電子機器１０１Ｂの筺体１９０にメモリカード２０１Ｂ（その筐体２９０）を開口部１９２から挿抜して固定可能な構成となっている。筺体１９０の開口部１９２とは反対側の一面に基板１０２が支持材１９１により取り付けられている。スロット構造４のメモリカード２０１Ｂの端子との接触位置には受け側のコネクタが設けられる。ミリ波伝送に置き換えた信号についてはコネクタ端子（コネクタピン）が不要である。
【０１９４】
図１３（１）に示すように、メモリカード２０１Ｂの筐体２９０に円筒状の凹形状構成２９８（窪み）を設け、図１３（２）に示すように、電子機器１０１Ｂの筺体１９０に円筒状の凸形状構成１９８（出っ張り）を設けている。
【０１９５】
メモリカード２０１Ｂは、基板２０２の一方の面上に信号生成部２０７を具備する半導体チップ２０３を有する。半導体チップ２０３には、ミリ波信号伝送路９と結合するためのミリ波送受信端子２３２が設けられている。基板２０２の一方の面上には、ミリ波送受信端子２３２と接続された基板パターンによるミリ波伝送路２３４とアンテナ２３６（図ではパッチアンテナ）が形成されている。ミリ波送受信端子２３２とミリ波伝送路２３４とアンテナ２３６で伝送路結合部２０８が構成される。筐体２９０は、アンテナ２３６と同一面に凹形状構成２９８が形成され、凹形状構成２９８の部分がミリ波信号伝送可能な誘電体素材を含む誘電体樹脂で構成される。
【０１９６】
基板２０２の一辺には、筐体２９０の決められた箇所で電子機器１０１Ｂと接続するための接続端子２８０が、筐体２９０の決められた位置に設けられている。メモリカード２０１Ｂは、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の端子構造を一部に備える。クロック信号や複数本のデータ信号は、ミリ波での信号伝送の対象となるので、図中に破線で示すように、端子を取り外している。
【０１９７】
図１３（２）に示すように、電子機器１０１Ｂは、基板１０２の開口部１９２側の面上に信号生成部１０７を具備する半導体チップ１０３を有する。半導体チップ１０３にはミリ波信号伝送路９と結合するためのミリ波送受信端子１３２が設けられている。基板１０２の一方の面上にミリ波送受信端子１３２と接続された基板パターンによるミリ波伝送路１３４とアンテナ１３６（図ではパッチアンテナ）が形成されている。ミリ波送受信端子１３２とミリ波伝送路１３４とアンテナ１３６で伝送路結合部１０８が構成される。
【０１９８】
筺体１９０は、スロット構造４として、メモリカード２０１Ｂが挿抜される開口部１９２が形成されている。筺体１９０には、メモリカード２０１Ｂが開口部１９２に挿入されたときに、凹形状構成２９８の位置に対応する部分に、ミリ波閉じ込め構造（導波路構造）を持つミリ波信号伝送路９を構成するように凸形状構成１９８が形成されている。凸形状構成１９８は、誘電素材が内部に充填された誘電体導波管１４２を筒型の導体１４４内に形成することで誘電体伝送路９Ａとなるように構成され、伝送路結合部１０８のアンテナ１３６に対して誘電体導波管１４２の中心が一致するように固定的に配置される。凹凸の嵌合構造に、アンテナ１３６とアンテナ２３６と間の結合を強化する構造として誘電体導波管１４２を設けている。
【０１９９】
導体１４４の径は、メモリカード２０１Ｂの凹形状構成２９８の径に対応するように構成される。導体１４４は、誘電体導波管１４２内に伝送されるミリ波の外部放射を抑える遮蔽材としての効果もある。
【０２００】
図１３（３）に示すように、スロット構造４の筺体１９０は開口部１９２からのメモリカード２０１Ｂの挿入に対し、凸形状構成１９８（誘電体伝送路９Ａ）と凹形状構成２９８が凹凸状に接触するようなメカ構造を有する。凹凸構造が嵌合するときに、アンテナ１３６とアンテナ２３６が対向するとともに、その間にミリ波信号伝送路９として誘電体伝送路９Ａが配置される。
【０２０１】
メモリカード２０１Ｂがスロット構造４に装着されたときに、メモリカード２０１Ｂとスロット構造４の固定が行なわれ、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８（特にアンテナ１３６とアンテナ２３６）との間に誘電体導波管１４２を具備する誘電体伝送路９Ａを介在させる構成を採用している。また、アンテナ１３６とアンテナ２３６との間で、ミリ波信号を効率よく伝送するように、ミリ波伝送の結合に対する誘電体伝送路９Ａの位置合わせが実現される。凹凸が合致したときに、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８の間のミリ波伝送特性が良好となるようになっており、ミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めることで高速信号伝送の効率向上を図ることができる。メモリカード２０１Ｂは、誘電体伝送路９Ａとアンテナ２３６の間に筐体２９０を挟むが、凹形状構成２９８の部分の素材が誘電体素材であるのでミリ波伝送に大きな影響を与えるものではない。
【０２０２】
スロット構造４を利用してミリ波閉じ込め構造の誘電体伝送路９Ａを構築しているので、筐体やその他の部材による反射の影響を受けないし、アンテナ１３６から放出したミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めてアンテナ２３６側に伝送できる。そのため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力（伝送パワー）を小さくできる。
【０２０３】
電子機器１０１Ｂにメモリカード２０１Ｂが装着され両者が一体となった状態での機器間信号伝送では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係が凹凸の嵌合構造により決まるので、誘電体伝送路９Ａの伝送特性を予め計算することが容易である。
【０２０４】
［第３例］
図１４は、本実施形態の電子機器および当該電子機器に適用される伝送路構造の第３例を説明する図であり、特に、電子機器の変形例を説明するものである。無線伝送システム１は、第１の電子機器の一例として携帯型の画像再生装置２０１Ｋを備えるとともに、画像再生装置２０１Ｋが搭載される第２（本体側）の電子機器の一例として画像取得装置１０１Ｋを備えている。画像取得装置１０１Ｋには、画像再生装置２０１Ｋが搭載される載置台５Ｋが筐体１９０の一部に設けられている。なお、載置台５Ｋに代えて、第２例のようにスロット構造４にしてもよい。一方の電子機器が他方の電子機器に装着されたときの両電子機器間において、ミリ波帯の無線で信号伝送を行なうという点では第２例と同じである。以下では、第２例との相違点に着目して説明する。
【０２０５】
画像取得装置１０１Ｋは概ね直方体（箱形）の形状をなしており、もはやカード型とは言えない。画像取得装置１０１Ｋとしては、たとえば動画データを取得するものであればよく、たとえばデジタル記録再生装置や地上波テレビ受像機が該当する。画像再生装置２０１Ｋには、アプリケーション機能部２０５として、画像取得装置１０１Ｋ側から伝送されてくる動画データを記憶する記憶装置や、記憶装置から動画データを読み出して表示部（たとえば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置）にて動画を再生する機能部が設けられる。構造的には、メモリカード２０１Ｂを画像再生装置２０１Ｋに置き換え、電子機器１０１Ｂを画像取得装置１０１Ｋに置き換えたと考えればよい。
【０２０６】
載置台５Ｋの下部の筺体１９０内には、たとえばミリ波伝送路構造の第２例（図１３）と同様に、半導体チップ１０３が収容されており、ある位置にはアンテナ１３６が設けられている。アンテナ１３６と対向する筺体１９０の部分には、内部の伝送路が誘電体素材で構成された誘電体伝送路９Ａとし、その外部が導体１４４で囲まれた誘電体導波管１４２が設けられている。
【０２０７】
載置台５Ｋに搭載される画像再生装置２０１Ｋの筺体２９０内には、たとえばミリ波伝送路構造の第２例（図１３）と同様に、半導体チップ２０３が収容されており、ある位置にはアンテナ２３６が設けられている。アンテナ２３６と対向する筺体２９０の部分は、誘電体素材によりミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）が構成されるようにしてある。これらの点は前述の第２例と同様である。
【０２０８】
このような構成により、載置台５Ｋに対する画像再生装置２０１Ｋの搭載（装着）時に、画像再生装置２０１Ｋのミリ波信号伝送に対する位置合せ行なうことが可能となる。アンテナ１３６とアンテナ２３６との間に筐体１９０と筐体２９０を挟むが、誘電体素材であるのでミリ波の伝送に大きな影響を与えるものではない。
【０２０９】
第３例は、嵌合構造という考え方ではなく壁面突当て方式を採り、載置台５Ｋの角１０１ａに画像取得装置１０１Ｋが突き当てられるように置かれたときにアンテナ１３６とアンテナ２３６が対向するようにしているので、位置ズレによる影響を確実に排除できる。
【０２１０】
画像再生装置２０１Ｋが載置台５Ｋの規定位置に装着されたときに、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８（特にアンテナ１３６とアンテナ２３６）と間に誘電体伝送路９Ａを介在させる構成を採用している。ミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めることで高速信号伝送の効率向上を図ることができる。筐体やその他の部材による反射の影響を受けないし、アンテナ１３６から放出したミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めてアンテナ２３６側に伝送できる。そのため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力（伝送パワー）を小さくできる。
【０２１１】
画像再生装置２０１Ｋに画像取得装置１０１Ｋが載置されて両者が一体となった状態での機器間信号伝送では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係がある程度決まっているので、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を予め計算することが容易である。
【０２１２】
［総合周波数特性との関係］
本実施形態の無線伝送システム１を適用した第１例〜第３例の電子機器では、電気配線ではなくミリ波で信号伝送を行なうようにしている。ＬＳＩ機能部１０４からＬＳＩ機能部２０４に対する信号は、ミリ波信号に変換され、ミリ波信号は伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８との間をミリ波信号伝送路９を介して伝送する。
【０２１３】
無線伝送のため、配線形状やコネクタの位置を気にする必要がないため、レイアウトに対する制限があまり発生しない。ミリ波による信号伝送に置き換えた信号については波長が短く、波長の長さの範囲も限られているため、ＥＭＣやＥＭＩの問題を容易に解消できる。一般に、第１通信装置１００や第２通信装置２００の内部で他にミリ波帯の周波数を使用している機能部は存在しないため、ＥＭＣやＥＭＩの対策が容易に実現できる。
【０２１４】
第１通信装置１００と第２通信装置２００を近接した状態での無線伝送であり、固定位置間や既知の位置関係の信号伝送であるため、次のような利点が得られる。
【０２１５】
１）送受信間の伝搬チャネル（導波構造）を適正に設計することが容易である。
【０２１６】
２）送受信間を封止する伝送路結合部の誘電体構造と伝搬チャネル（ミリ波信号伝送路９の導波構造）を併せて設計することで、自由空間伝送より、信頼性の高い良好な伝送が可能になる。
【０２１７】
３）無線伝送を管理するコントローラ（本例ではＬＳＩ機能部１０４やＬＳＩ機能部２０４）の制御も一般の無線通信のように動的にアダプティブに頻繁に行なう必要はないため、制御によるオーバーヘッドを一般の無線通信に比べて小さくすることができる。その結果、小型、低消費電力、高速化が可能になる。
【０２１８】
４）製造時や設計時に無線伝送環境を校正し、個体のばらつきなどを把握すれば、そのデータを参照して伝送することでより高品位の通信が可能になる。
【０２１９】
５）機器内や機器間で反射が存在していても、固定の反射であるので、小さい等化器で容易にその影響を受信側で除去できる。等化器の設定も、プリセットや静的な制御で可能であり、実現が容易である。
【０２２０】
また、波長の短いミリ波帯での無線通信であることで、次のような利点が得られる。
【０２２１】
ａ）ミリ波は帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。
【０２２２】
ｂ）伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難い。
【０２２３】
ｃ）ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じてきまるアンテナや導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
【０２２４】
ｄ）通常の野外での無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐため、厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やＰＬＬ（位相同期ループ回路）などが用いられ、回路規模が大きくなる。しかしながら、ミリ波では（特に固定位置間や既知の位置関係の信号伝送との併用時は）、ミリ波は容易に遮蔽でき、外部に漏れないようにでき、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。安定度を緩めた搬送波で伝送された信号を受信側で小さい回路で復調するのには、注入同期方式を採用するのが好適である。
【０２２５】
ここで、本実施形態の周波数シフト方式についての前述のシミュレーション解析の説明では、ミリ波信号伝送路９の周波数特性が、伝送帯域範囲内では平坦であるものと仮定していた。しかしながら、実際には、ミリ波信号伝送路９の周波数特性も影響する。その場合でも、前記の説明から理解されるように、筐体内信号伝送（たとえば電子機器の第１例）や複数の電子機器が一体となった状態での機器間信号伝送（たとえば電子機器の第２例や第３例）では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係がある程度決まっているので、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を予め特定（計算）することが容易である。
【０２２６】
したがって、ミリ波信号伝送路９の特性も加味した上で、送受信間の伝送特性（総合通信特性）において、その帯域の中心に対して搬送波周波数をずらす本実施形態の周波数シフト方式を適用することができる。場合によっては、ミリ波信号伝送路９を増幅部８１１７の出力側や増幅部８２２４の入力側の波形等化器としても機能させることで、送信系統や受信系統の帯域幅を広げ（あるいは狭め）、この効果との関係で、帯域の中心に対しての搬送波周波数のずらしの程度を調整することもできる。
【０２２７】
また、誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌなどのようなミリ波閉じ込め構造（導波路構造）のミリ波信号伝送路９にすれば、伝送パワーを下げることができるので、増幅部８１１７や増幅部８２２４の広帯域化（つまり高速伝送化）に寄与することができる。
【０２２８】
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２２９】
また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０２３０】
前記実施形態では、周波数シフト方式を、筐体内信号伝送（たとえば電子機器の第１例）や機器間信号伝送（たとえば電子機器の第２例や第３例）に適用したが、その適用範囲は、これらに限定されず、野外での無線通信にも適用できる。
【０２３１】
前記実施形態では、無線伝送システムの一例として、ミリ波帯で通信を行なうシステムを例示したが、その適用範囲はミリ波帯で通信を行なうものに限定されない。ミリ波帯よりも波長の長いセンチ波（好ましくはミリ波に近い側）や、逆にミリ波帯よりも波長の短いサブミリ波（好ましくはミリ波に近い側）を適用してもよい。
【０２３２】
電子機器の一例として、筐体内信号伝送を適用した撮像装置５００や、機器間信号伝送を適用した電子機器１０１Ｂとメモリカード２０１Ｂの組合せや画像取得装置１０１Ｋと画像再生装置２０１Ｋの組合せを例示したが、これらに限定されない。電子機器は、前記実施形態で説明した周波数シフトの機能を搭載していれば、特定の分野の機器には限定されない。たとえば、テレビジョン受像機や、携帯端末装置としてのオーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書などが想定される。
【符号の説明】
【０２３３】
１…無線伝送システム、９…ミリ波信号伝送路、１００…第１通信装置、１０１Ｂ…電子機器（本体側）、１０１Ｋ…画像取得装置（電子機器の一例）、１０２，２０２…基板、１０３，２０３…半導体チップ、１０４，２０４…ＬＳＩ機能部、１０７，２０７…信号生成部、１０８，２０８…伝送路結合部、１１０…送信側信号生成部、１１３…多重化処理部、１１４…パラレルシリアル変換部、１１５…変調部、１１６…周波数変換部、１１７…増幅部、２２０…受信側信号生成部、２２４…増幅部、２２５…周波数変換部、２２６…復調部、２２７…シリアルパラレル変換部、２２８…単一化処理部、１９０，２９０…筐体、２００…第２通信装置、２０１Ｂ…メモリカード（電子機器の一例）、２０１Ｋ…画像再生装置（電子機器の一例）、５００…撮像装置（電子機器の一例）、８１１０…送信側信号生成部、８２２０…受信側信号生成部、８３００…変調機能部、８３０１…変調対象信号処理部、８３０２…周波数混合部、８３０４…送信側局部発振部、８３０６…基準搬送信号処理部、８３０８…信号合成部、８４００…復調機能部、８４０１…周波数分離部、８４０２…周波数混合部、８４０４…受信側局部発振部、８４０６…位相振幅調整部、８４０７…直流成分抑制部、８４４０…注入同期制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送システム、送信装置、受信装置、電子機器、信号伝送方法に関する。より詳細には、高速データ通信を実現する仕組みに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、比較的近距離（たとえば数センチ〜１０数センチ以内）に配置されている電子機器間や電子機器内での高速信号伝送を実現する手法として、たとえばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）が知られている。しかしながら、最近のさらなる伝送データの大容量高速化に伴い、消費電力の増加、反射などによる信号歪みの影響の増加、不要輻射の増加、などが問題となる。たとえば、映像信号（撮像信号を含む）やコンピュータ画像などの信号を機器内で高速（リアルタイム）に伝送する場合にＬＶＤＳでは限界に達してきている。
【０００３】
データの高速伝送に対応するため、配線数を増やして、信号の並列化により一信号線当たりの伝送速度を落とすことが考えられる。しかしながら、この対処では、入出力端子の増大に繋がってしまう。その結果、プリント基板やケーブル配線の複雑化や半導体チップサイズの拡大などが求められる。また、高速・大容量のデータを配線で引き回すことでいわゆる電磁界障害が問題となる。
【０００４】
ＬＶＤＳや配線数を増やす手法における問題は、何れも、電気配線により信号を伝送することに起因している。そこで、電気配線により信号を伝送することに起因する問題を解決する手法として、電気配線を無線化して伝送する手法が提案されている（たとえば特許文献１〜４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０４２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３４１１号公報
【特許文献３】特開平１０−２５６４７８号公報
【特許文献４】米国特許第特５７５４９４８号明細書
【０００６】
特許文献１と特許文献２では、筐体内の信号伝送を無線で行なうとともに、ＵＷＢ（Ultra Wide Band ）通信方式を適用することが提案されている。特許文献３と特許文献４では、波長の短い（１〜１０ｍｍ）ミリ波帯の搬送周波数を使用する旨が示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１と特許文献２におけるＵＷＢ通信方式では、搬送周波数が低く、たとえば映像信号を伝送するような高速通信に向かないし、アンテナが大きくなるなど、サイズ上の問題がある。さらに、伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数に近いため、無線信号とベースバンド信号との間で干渉が起こり易いという問題点もある。また、搬送周波数が低い場合は、機器内の駆動系ノイズの影響を受け易く、その対処が必要になる。
【０００８】
これに対して、特許文献３や特許文献４のように、より波長の短いミリ波帯、あるいはさらに波長の短い（０．１〜１ｍｍ）サブミリ波帯の搬送周波数を使用すると、アンテナサイズや干渉の問題を解決し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
伝送データの高速化のために、送信系や受信系の帯域幅を広げたり搬送周波数の使用帯域をより波長のより短い帯域に設定することは、システム構成上限界がでてくる。
【００１０】
送信系や受信系の帯域幅を広げたり搬送周波数の使用帯域を変更したりせずに、伝送データの高速化を実現する手法が求められる所であるが、その要求に応えられていないのが実情である。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、伝送データの高速化を実現する新たな仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様においては、先ず、送信部において、搬送信号生成部では変調用の搬送信号を生成し、周波数変換部では伝送対象信号を変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する。受信部において、搬送信号生成部では復調用の搬送信号を生成し、周波数変換部では受信した伝送信号を復調用の搬送信号で周波数変換することで伝送対象信号を復調する。
【００１３】
この際に、本発明では、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して搬送信号の周波数をずらして設定する。
【００１４】
搬送信号の周波数を送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずらして設定する際には、変調用の搬送信号と復調用の搬送信号の少なくとも一方を、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずらせばよい。たとえば、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の何れか一方のみを搬送信号の周波数に対してずらして設定する第１の手法と、送信部の帯域中心と受信部の帯域中心の双方を搬送信号の周波数に対して同方向にずらして設定する第２の手法の何れを採用してもよい。
【００１５】
詳しくは実施形態で説明するが、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して搬送信号の周波数をずらして設定するので、搬送信号に対する伝送帯域の非対称性により広帯域伝送が可能になる。このとき、送信系統と受信系統のそれぞれは、実体的には伝送帯域が広がることはない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、送信系統と受信系統のそれぞれについては実体的な伝送帯域を広げずに広帯域伝送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の無線伝送システムの信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【図２】変調機能部および復調機能部の第１例を説明する図である。
【図３】変調機能部（とその周辺回路）の第２例を説明する図である。
【図４】復調機能部（とその周辺回路）の第２例を説明する図である。
【図５】本実施形態の伝送データの高速化対応の基本原理を説明する図である。
【図６】送信チップと受信チップの総合周波数特性例を示す図である。
【図７】比較例のシミュレーション特性例を示す図である。
【図８】シミュレーション特性例を示す図（第１例の１）である。
【図９】シミュレーション特性例を示す図（第１例の２）である。
【図１０】シミュレーション特性例を示す図（第２例の１）である。
【図１１】シミュレーション特性例を示す図（第２例の２）である。
【図１２】電子機器と伝送路構造の第１例を説明する図である。
【図１３】電子機器と伝送路構造の第２例を説明する図である。
【図１４】電子機器と伝送路構造の第３例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
なお、説明は以下の順序で行なう。
１．通信処理系統：基本
２．変調および復調：第１例（同期検波の基本）
３．変調および復調：第２例（注入同期方式の適用）
４．伝送データの高速化対応の基本原理
５．シミュレーション解析
６．電子機器と伝送路構造（筐体内、装着・搭載された機器間）
【００２０】
＜通信処理系統：基本＞
図１は、本実施形態の無線伝送システム（信号伝送システム）の信号インタフェースを機能構成面から説明する図である。
【００２１】
本実施形態の無線伝送システムで使用する搬送周波数としてはミリ波帯で説明する。本実施形態の無線伝送システムは、たとえば、デジタル記録再生装置、地上波テレビ受像装置、携帯電話装置、ゲーム装置、コンピュータなどにおいて使用される。
【００２２】
［機能構成］
図１に示すように、無線伝送システム１は、第１の無線機器の一例である第１通信装置１００と第２の無線機器の一例である第２通信装置２００がミリ波信号伝送路９を介して結合されミリ波帯で信号伝送を行なうように構成されている。ミリ波信号伝送路９は、無線信号伝送路の一例である。本構成では、伝送対象の信号を広帯域伝送に適したミリ波帯域に周波数変換して伝送するようにする。
【００２３】
第１の通信部（送信部：第１のミリ波伝送装置）と第２の通信部（受信部：第２のミリ波伝送装置）で、無線伝送装置（信号伝送システム）を構成する。そして、比較的近距離に配置された第１の通信部と第２の通信部の間では、伝送対象の信号をミリ波信号に変換してから、このミリ波信号をミリ波信号伝送路を介して伝送するようにする。本実施形態の「無線伝送」とは、伝送対象の信号を一般的な電気配線（単純なワイヤー配線）ではなく無線（この例ではミリ波）で伝送することを意味する。
【００２４】
「比較的近距離」とは、放送や一般的な無線通信で使用される野外（屋外）での通信装置間の距離に比べて距離が短いことを意味し、伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。「閉じられた空間」とは、その空間内部から外部への電波の漏れが少なく、逆に、外部から空間内部への電波の到来（侵入）が少ない状態の空間を意味し、典型的にはその空間全体が電波に対して遮蔽効果を持つ筐体（ケース）で囲まれた状態である。
【００２５】
たとえば、１つの電子機器の筐体内での基板間通信や同一基板上でのチップ間通信や、一方の電子機器に他方の電子機器が装着された状態のように複数の電子機器が一体となった状態での機器間の通信が該当する。「一体」は、装着によって両電子機器が完全に接触した状態が典型例であるが、両電子機器間の伝送範囲が閉じられた空間として実質的に特定できる程度のものであればよい。たとえば数センチ〜１０数センチ以内など、比較的近距離で、両電子機器が多少離れた状態で定められた位置に配置されていて「実質的に」一体と見なせる場合も含む。要するに、両電子機器で構成される電波が伝搬し得る空間内部から外部への電波の漏れが少なく、逆に、外部からその空間内部への電波の到来（侵入）が少ない状態であればよい。
【００２６】
以下では、１つの電子機器の筐体内での信号伝送を筐体内信号伝送と称し、複数の電子機器が一体（以下、「実質的に一体」も含む）となった状態での信号伝送を機器間信号伝送と称する。筐体内信号伝送の場合は、送信側の通信装置（通信部：送信部）と受信側の通信装置（通信部：受信部）が同一筐体内に収容され、通信部（送信部と受信部）間に無線信号伝送路が形成された無線伝送システムが電子機器そのものとなる。一方、機器間信号伝送の場合、送信側の通信装置（通信部：送信部）と受信側の通信装置（通信部：受信部）がそれぞれ異なる電子機器の筐体内に収容され、両電子機器が定められた位置に配置され一体となったときに両電子機器内の通信部（送信部と受信部）間に無線信号伝送路が形成されて無線伝送システムが構築される。
【００２７】
ミリ波信号伝送路を挟んで設けられる各通信装置においては、送信系統と受信系統が対となって組み合わされて配置される。各通信装置に送信系統と受信系統を併存させることで双方向通信ができる。各通信装置に送信系統と受信系統を併存させる場合、一方の通信装置と他方の通信装置との間の信号伝送は片方向（一方向）のものでもよいし双方向のものでもよい。
【００２８】
図では、第１通信装置１００側に送信系統を設け、第２通信装置２００に受信系統を設けた場合で示している。
【００２９】
送信部は、たとえば、伝送対象の信号を信号処理してミリ波の信号を生成する送信側の信号生成部（伝送対象の電気信号をミリ波の信号に変換する信号変換部）と、ミリ波の信号を伝送する伝送路（ミリ波信号伝送路）に送信側の信号生成部で生成されたミリ波の信号を結合させる送信側の信号結合部を備えるものとする。好ましくは、送信側の信号生成部は、伝送対象の信号を生成する機能部と一体であるのがよい。
【００３０】
たとえば、送信側の信号生成部は変調回路を有し、変調回路が伝送対象の信号を変調する。送信側の信号生成部は変調回路によって変調された後の信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。原理的には、伝送対象の信号をダイレクトにミリ波の信号に変換することも考えられる。送信側の信号結合部は、送信側の信号生成部によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路に供給する。
【００３１】
受信部は、たとえば、ミリ波信号伝送路を介して伝送されてきたミリ波の信号を受信する受信側の信号結合部と、受信側の信号結合部により受信されたミリ波の信号（入力信号）を信号処理して通常の電気信号（伝送対象の信号）を生成する受信側の信号生成部（ミリ波の信号を伝送対象の電気信号に変換する信号変換部）を備えるものとする。好ましくは、受信側の信号生成部は、伝送対象の信号を受け取る機能部と一体であるのがよい。たとえば、受信側の信号生成部は復調回路を有し、ミリ波の信号を周波数変換して出力信号を生成し、その後、復調回路が出力信号を復調することで伝送対象の信号を生成する。原理的には、ミリ波の信号からダイレクトに伝送対象の信号に変換することも考えられる。
【００３２】
つまり、信号インタフェースをとるに当たり、伝送対象の信号に関して、ミリ波信号により接点レスやケーブルレスで伝送する（電気配線での伝送でない）ようにする。好ましくは、少なくとも信号伝送（特に高速伝送や大容量伝送が要求される映像信号や高速のクロック信号など）に関しては、ミリ波信号により伝送するようにする。要するに、従前は電気配線によって行なわれていた信号伝送を本実施形態ではミリ波信号により行なうものである。ミリ波帯で信号伝送を行なうことで、Ｇｂｐｓオーダーの高速信号伝送を実現することができるようになるし、ミリ波信号の及ぶ範囲を容易に制限でき、この性質に起因する効果も得られる。
【００３３】
ここで、各信号結合部は、第１の通信部と第２の通信部がミリ波信号伝送路を介してミリ波の信号が伝送可能となるようにするものであればよい。たとえばアンテナ構造（アンテナ結合部）を備えるものとしてもよいし、アンテナ構造を具備せずに結合をとるものであってもよい。
【００３４】
「ミリ波の信号を伝送するミリ波信号伝送路」は、空気（いわゆる自由空間）であってもよいが、好ましくは、ミリ波信号を伝送路中に閉じ込めつつミリ波信号を伝送させる構造を持つものがよい。その性質を積極的に利用することで、たとえば電気配線のようにミリ波信号伝送路の引回しを任意に確定することができる。
【００３５】
このような構造のものとしては、たとえば、典型的にはいわゆる導波管が考えられるが、これに限らない。たとえば、ミリ波信号伝送可能な誘電体素材で構成されたもの（誘電体伝送路やミリ波誘電体内伝送路と称する）や、伝送路を構成し、かつ、ミリ波信号の外部放射を抑える遮蔽材が伝送路を囲むように設けられその遮蔽材の内部が中空の中空導波路がよい。誘電体素材や遮蔽材に柔軟性を持たせることでミリ波信号伝送路の引回しが可能となる。
【００３６】
空気（自由空間）の場合、各信号結合部はアンテナ構造をとることになり、そのアンテナ構造によって近距離の空間中を信号伝送することになる。一方、誘電体素材で構成されたものとする場合は、アンテナ構造をとることもできるが、そのことは必須でない。
【００３７】
以下、本実施形態の無線伝送システム１の仕組みについて具体的に説明する。なお、最も好適な例として、各機能部が半導体集積回路（チップ）に形成されている例で説明するが、このことは必須でない。
【００３８】
第１通信装置１００にはミリ波帯送信に対応した半導体チップ１０３が設けられ、第２通信装置２００にはミリ波帯受信に対応した半導体チップ２０３が設けられている。
【００３９】
本実施形態では、ミリ波帯での通信の対象となる信号を、高速性や大容量性が求められる信号のみとし、その他の低速・小容量で十分なものや電源など直流と見なせる信号に関してはミリ波信号への変換対象としない。これらミリ波信号への変換対象としない信号（電源を含む）については、従前と同様の仕組みで基板間の信号の接続をとるようにする。ミリ波に変換する前の元の伝送対象の電気信号を纏めてベースバンド信号と称する。
【００４０】
［第１通信装置］
第１通信装置１００は、基板１０２上に、ミリ波帯送信に対応した半導体チップ１０３と伝送路結合部１０８が搭載されている。半導体チップ１０３は、ＬＳＩ機能部１０４と信号生成部１０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。
【００４１】
半導体チップ１０３は伝送路結合部１０８と接続される。伝送路結合部１０８は、たとえば、アンテナ結合部やアンテナ端子やマイクロストリップ線路やアンテナなどを具備するアンテナ構造が適用される。
【００４２】
ＬＳＩ機能部１０４は、第１通信装置１００の主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方に送信したい各種の信号を処理する回路が含まれる。
【００４３】
信号生成部１０７（電気信号変換部）は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号をミリ波信号に変換し、ミリ波信号伝送路９を介した信号送信制御を行なうための送信側信号生成部１１０を有する。送信側信号生成部１１０と伝送路結合部１０８で送信系統（送信部：送信側の通信部）が構成される。
【００４４】
送信側信号生成部１１０は、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するために、多重化処理部１１３、パラレルシリアル変換部１１４、変調部１１５、周波数変換部１１６、増幅部１１７を有する。なお、変調部１１５と周波数変換部１１６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
【００４５】
パラレルシリアル変換部１１４は、本実施形態を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられ、シリアルインタフェース仕様のものである場合は不要である。
【００４６】
多重化処理部１１３は、ＬＳＩ機能部１０４からの信号の内で、ミリ波帯での通信の対象となる信号が複数種（Ｎ１とする）ある場合に、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重などの多重化処理を行なうことで、複数種の信号を１系統の信号に纏める。たとえば、高速性や大容量性が求められる複数種の信号をミリ波での伝送の対象として、１系統の信号に纏める。
【００４７】
パラレルシリアル変換部１１４は、パラレルの信号をシリアルのデータ信号に変換して変調部１１５に供給する。変調部１１５は、伝送対象信号を変調して周波数変換部１１６に供給する。
【００４８】
変調部１１５としては、基本的には、振幅・周波数・位相の少なくとも１つを伝送対象信号で変調するものであればよく、これらの任意の組合せの方式も採用し得る。たとえば、アナログ変調方式であれば、たとえば、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation ）とベクトル変調がある。ベクトル変調として、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）と位相変調（ＰＭ：Phase Modulation）がある。デジタル変調方式であれば、たとえば、振幅遷移変調（ＡＳＫ：Amplitude shift keying）、周波数遷移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）、位相遷移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）、振幅と位相を変調する振幅位相変調（ＡＰＳＫ：Amplitude Phase Shift Keying）がある。振幅位相変調としては直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation ）が代表的である。本実施形態では、特に、受信側で同期検波方式を採用し得る方式を採る。
【００４９】
周波数変換部１１６は、変調部１１５によって変調された後の伝送対象信号を周波数変換してミリ波の電気信号を生成して増幅部１１７に供給する。ミリ波の電気信号とは、概ね３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲のある周波数の電気信号をいう。「概ね」と称したのはミリ波通信による効果が得られる程度の周波数であればよく、下限は３０ＧＨｚに限定されず、上限は３００ＧＨｚに限定されないことに基づく。
【００５０】
周波数変換部１１６としては様々な回路構成を採り得るが、たとえば、周波数混合回路（ミキサー回路）と局部発振回路とを備えた構成を採用すればよい。局部発振回路は、変調に用いる搬送波（キャリア信号、基準搬送波）を生成する。周波数混合回路は、パラレルシリアル変換部１１４からの信号で局部発振回路が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の伝送信号を生成して増幅部１１７に供給する。
【００５１】
増幅部１１７は、周波数変換後のミリ波の電気信号を増幅して伝送路結合部１０８に供給する。増幅部１１７には図示しないアンテナ端子を介して双方向の伝送路結合部１０８に接続される。
【００５２】
伝送路結合部１０８は、送信側信号生成部１１０によって生成されたミリ波の信号をミリ波信号伝送路９に送信する。
【００５３】
伝送路結合部１０８は、アンテナ結合部で構成される。アンテナ結合部は伝送路結合部１０８（信号結合部）の一例やその一部を構成する。アンテナ結合部とは、狭義的には半導体チップ内の電子回路と、チップ内またはチップ外に配置されるアンテナを結合する部分をいい、広義的には、半導体チップとミリ波信号伝送路９を信号結合する部分をいう。
【００５４】
たとえば、アンテナ結合部は、少なくともアンテナ構造を備える。アンテナ構造は、ミリ波信号伝送路９との結合部における構造をいい、ミリ波帯の電気信号をミリ波信号伝送路９に結合させるものであればよく、アンテナそのもののみを意味するものではない。
【００５５】
ミリ波の伝搬路であるミリ波信号伝送路９は、たとえば、自由空間伝送路として、たとえば筐体内の空間を伝搬する構成にすることが考えられる。また、好ましくは、導波管、伝送線路、誘電体線路、誘電体内などの導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を伝送路に閉じ込める構成にして、効率よく伝送させる特性を有するものとするのが望ましい。
【００５６】
たとえば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体伝送路９Ａにするとよい。たとえば、筐体内の全体に誘電体素材を充填することで、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８の間には、自由空間伝送路ではなく誘電体伝送路９Ａが配されるようになる。また、伝送路結合部１０８のアンテナと伝送路結合部２０８のアンテナの間を誘電体素材で構成されたある線径を持つ線状部材である誘電体線路で接続することで誘電体伝送路９Ａを構成することも考えられる。なお、ミリ波信号を伝送路に閉じ込める構成のミリ波信号伝送路９としては、誘電体伝送路９Ａの他に、伝送路の周囲が遮蔽材で囲まれその内部が中空の中空導波路としてもよい。
【００５７】
［第２通信装置］
第２通信装置２００は、基板２０２上に、ミリ波帯受信に対応した半導体チップ２０３と伝送路結合部２０８が搭載されている。半導体チップ２０３は、ＬＳＩ機能部２０４と信号生成部２０７（ミリ波信号生成部）を一体化したシステムＬＳＩである。図示しないが、第１通信装置１００と同様に、ＬＳＩ機能部２０４と信号生成部２０７を一体化しない構成にしてもよい。
【００５８】
半導体チップ２０３は伝送路結合部１０８と同様の伝送路結合部２０８と接続される。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９からミリ波の信号を受信して受信側信号生成部２２０に出力する。
【００５９】
信号生成部２０７（電気信号変換部）は、ミリ波信号伝送路９を介した信号受信制御を行なうための受信側信号生成部２２０を有する。受信側信号生成部２２０と伝送路結合部２０８で受信系統（受信部：受信側の通信部）が構成される。
【００６０】
受信側信号生成部２２０は、伝送路結合部２０８によって受信したミリ波の電気信号を信号処理して出力信号を生成するために、増幅部２２４、周波数変換部２２５、復調部２２６、シリアルパラレル変換部２２７、単一化処理部２２８を有する。周波数変換部２２５と復調部２２６は纏めていわゆるダイレクトコンバーション方式のものにしてもよい。
【００６１】
伝送路結合部２０８には受信側信号生成部２２０が接続される。受信側の増幅部２２４は、伝送路結合部２０８に接続され、アンテナによって受信された後のミリ波の電気信号を増幅して周波数変換部２２５に供給する。周波数変換部２２５は、増幅後のミリ波の電気信号を周波数変換して周波数変換後の信号を復調部２２６に供給する。復調部２２６は、周波数変換後の信号を復調してベースバンドの信号を取得しシリアルパラレル変換部２２７に供給する。
【００６２】
シリアルパラレル変換部２２７は、シリアルの受信データをパラレルの出力データに変換して単一化処理部２２８に供給する。シリアルパラレル変換部２２７は、パラレルシリアル変換部１１４と同様に、本実施形態を適用しない場合に、パラレル伝送用の複数の信号を使用するパラレルインタフェース仕様のものである場合に備えられる。
【００６３】
第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がパラレル形式の場合には、入力信号をパラレルシリアル変換して半導体チップ２０３側へ伝送し、また半導体チップ２０３側からの受信信号をシリアルパラレル変換することにより、ミリ波変換対象の信号数が削減される。
【００６４】
第１通信装置１００と第２通信装置２００の間の元々の信号伝送がシリアル形式の場合は、パラレルシリアル変換部１１４とリアルパラレル変換部２２７を設けなくてもよい。
【００６５】
単一化処理部２２８は、多重化処理部１１３と対応するもので、１系統に纏められている信号を複数種の信号_@（＠は１〜Ｎ）に分離する。たとえば、１系統の信号に纏められている複数本のデータ信号を各別に分離してＬＳＩ機能部２０４に供給する。
【００６６】
ＬＳＩ機能部２０４は、第２通信装置２００の主要なアプリケーション制御を司るもので、たとえば、相手方から受信した種々の信号を処理する回路が含まれる。
【００６７】
［双方向通信への対応］
信号生成部１０７と伝送路結合部１０８や信号生成部２０７と伝送路結合部２０８はデータの双方向性を持つ構成にすることで、双方向通信にも対応できる。たとえば、信号生成部１０７や信号生成部２０７には、それぞれ受信側の信号生成部、送信側の信号生成部を設ける。伝送路結合部１０８や伝送路結合部２０８は、送信側と受信側に各別に設けてもよいが、送受信に兼用されるものとすることもできる。
【００６８】
なお、ここで示す「双方向通信」は、ミリ波の伝送チャネルであるミリ波信号伝送路９が１系統（一芯）の一芯双方向伝送となる。この実現には、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を適用する半二重方式と、周波数分割多重（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex ）などが適用される。
【００６９】
［接続と動作］
入力信号を周波数変換して信号伝送するという手法は、放送や無線通信で一般的に用いられている。これらの用途では、どこまで通信できるか（熱雑音に対してのＳ／Ｎの問題）、反射やマルチパスにどう対応するか、妨害や他チャンネルとの干渉をどう抑えるかなどの問題に対応できるような比較的複雑な送信器や受信器などが用いられている。
【００７０】
これに対して、本実施形態で使用する信号生成部１０７と信号生成部２０７は、放送や無線通信で一般的に用いられる複雑な送信器や受信器などの使用周波数に比べて、より高い周波数帯のミリ波帯で使用され、波長λが短いため、周波数の再利用がし易く、近傍に配置された多くのデバイス間での通信をするのに適したものが使用される。
【００７１】
本実施形態では、従来の電気配線を利用した信号インタフェースとは異なり、前述のようにミリ波帯で信号伝送を行なうことで高速性と大容量に柔軟に対応できるようにしている。たとえば、高速性や大容量性が求められる信号のみをミリ波帯での通信の対象としており、システム構成によっては、第１通信装置１００と第２通信装置２００は、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の電気配線によるインタフェース（端子・コネクタによる接続）を一部に備えることになる。
【００７２】
信号生成部１０７は、ＬＳＩ機能部１０４から入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０７は、たとえば、マイクロストリップライン、ストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの伝送線路で伝送路結合部１０８に接続され、生成されたミリ波の信号が伝送路結合部１０８を介してミリ波信号伝送路９に供給される。
【００７３】
伝送路結合部１０８は、アンテナ構造を有し、伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、電磁波を送出する機能を有する。伝送路結合部１０８はミリ波信号伝送路９と結合されており、ミリ波信号伝送路９の一方の端部に伝送路結合部１０８で変換された電磁波が供給される。ミリ波信号伝送路９の他端には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。ミリ波信号伝送路９を第１通信装置１００側の伝送路結合部１０８と第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８の間に設けることにより、ミリ波信号伝送路９にはミリ波帯の電磁波が伝搬するようになる。
【００７４】
ミリ波信号伝送路９には第２通信装置２００側の伝送路結合部２０８が結合されている。伝送路結合部２０８は、ミリ波信号伝送路９の他端に伝送された電磁波を受信し、ミリ波の信号に変換して信号生成部２０７（ベースバンド信号生成部）に供給する。信号生成部２０７は、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号（ベースバンド信号）を生成しＬＳＩ機能部２０４へ供給する。
【００７５】
ここまでは第１通信装置１００から第２通信装置２００への信号伝送の場合で説明したが、第１通信装置１００と第２通信装置２００をともに双方向通信へ対応した構成にすることで、第２通信装置２００のＬＳＩ機能部２０４からの信号を第１通信装置１００へ伝送する場合も同様に考えればよく双方向にミリ波の信号を伝送できる。
【００７６】
＜変調および復調：第１例＞
図２は、変調機能部および復調機能部の第１例を説明する図である。
【００７７】
［変調機能部：第１例］
図２（１）には、送信側に設けられる第１例の変調機能部８３００Ａの構成が示されている。伝送対象の信号（ベースバンド信号：たとえば１２ビットの画像信号）はパラレルシリアル変換部８１１４（Ｐ−Ｓ：パラレルシリアル変換部１１４と対応）により、高速なシリアル・データ系列に変換され変調機能部８３００Ａに供給される。変調機能部８３００Ａは、パラレルシリアル変換部８１１４からの信号を変調信号として、予め定められた変調方式に従ってミリ波帯の信号に変調する。
【００７８】
変調機能部８３００Ａとしては、変調方式に応じて様々な回路構成を採り得るが、たとえば、振幅を変調する方式であれば、２入力型の周波数混合部８３０２（ミキサー回路、乗算器）と送信側局部発振部８３０４を備えた構成を採用すればよい。
【００７９】
送信側局部発振部８３０４（第１の搬送信号生成部）は、変調に用いる搬送信号（変調搬送信号）を生成する。周波数混合部８３０２（第１の周波数変換部）は、パラレルシリアル変換部８１１４からの信号で送信側局部発振部８３０４が発生するミリ波帯の搬送波と乗算（変調）してミリ波帯の伝送信号（被変調信号）を生成して増幅部８１１７（増幅部１１７と対応）に供給する。伝送信号は増幅部８１１７で増幅されアンテナ８１３６から放射される。
【００８０】
［復調機能部：第１例］
図２（２）には、受信側に設けられる第１例の復調機能部８４００Ａの構成が示されている。復調機能部８４００Ａは、送信側の変調方式に応じた範囲で様々な回路構成を採用し得るが、ここでは、変調機能部８３００Ａの前記の説明と対応するように、振幅が変調されている方式の場合で説明する。
【００８１】
第１例の復調機能部８４００Ａは、２入力型の周波数混合部８４０２（ミキサー回路、乗算器）と搬送波再生部８４０３とを備え、いわゆる同期検波方式により復調を行なう。同期検波方式では、受信信号に含まれる搬送波を周波数混合部８４０２とは別の搬送波再生部８４０３で再生し、再生搬送波を利用して復調を行なう。
【００８２】
搬送波再生部８４０３としては、種々の構成が考えられるが、第１例では、搬送周波数に一致した線スペクトルを発生させこれを共振回路や位相同期ループ(ＰＬＬ：Phase Locked Loop) 回路に入力して搬送波を再生する方式、周波数逓倍による方式、逆変調による方式の何れかを採用する。
【００８３】
搬送波再生部８４０３は、周波数および位相が送信側の搬送波と完全に同一の、つまり、周波数同期および位相同期した復調用の搬送信号（復調搬送信号：再生搬送信号と称する）を抽出し、周波数混合部８４０２に供給する。周波数混合部８４０２は、再生搬送波と受信信号とを乗算する。その乗算出力には伝送対象の信号成分である変調信号成分（ベースバンド信号）と高調波成分（場合によっては直流成分も）が含まれる。
【００８４】
図示した例では、周波数混合部８４０２の後段にフィルタ処理部８４１０とクロック再生部８４２０（ＣＤＲ：クロック・データ・リカバリ ／Clock Data Recovery）とシリアルパラレル変換部８２２７（Ｓ−Ｐ：シリアルパラレル変換部２２７と対応）が設けられている。フィルタ処理部８４１０には、たとえば低域通過フィルタ（ＬＰＦ）が設けられ、乗算出力に含まれる高調波成分を除去する。
【００８５】
アンテナ８２３６で受信されたミリ波受信信号は可変ゲイン型でかつローノイズ型の増幅部８２２４（増幅部２２４と対応：ＬＮＡ）に入力され振幅調整が行なわれた後に復調機能部８４００Ａに供給される。振幅調整された受信信号は周波数混合部８４０２と搬送波再生部８４０３に入力され、前述のようにして同期検波により周波数混合部８４０２にて乗算信号が生成され、フィルタ処理部８４１０に供給される。周波数混合部８４０２で生成された乗算信号は、フィルタ処理部８４１０の低域通過フィルタで高域成分が除去されることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が生成され、クロック再生部８４２０に供給される。
【００８６】
クロック再生部８４２０（ＣＤＲ）は、このベースバンド信号を元にサンプリング・クロックを再生し、再生したサンプリング・クロックでベースバンド信号をサンプリングすることで受信データ系列を生成する。生成された受信データ系列はシリアルパラレル変換部８２２７（Ｓ−Ｐ）に供給され、パラレル信号（たとえば１２ビットの画像信号）が再生される。クロック再生の方式としては様々な方式があるがたとえばシンボル同期方式を採用する。
【００８７】
［第１例の問題点］
ここで、第１例の変調機能部８３００Ａと復調機能部８４００Ａで無線伝送システムを構成する場合、次のような難点がある。
【００８８】
先ず、発振回路については、次のような難点がある。たとえば、野外（屋外）通信においては、多チャンネル化を考慮する必要がある。この場合、搬送波の周波数変動成分の影響を受けるため、送信側の搬送波の安定度の要求仕様が厳しい。筐体内信号伝送や機器間信号伝送において、ミリ波でデータを伝送するに当たり、送信側と受信側に、屋外の無線通信で用いられているような通常の手法を用いようとすると、搬送波に安定度が要求され、周波数安定度数がｐｐｍ（parts per million ）オーダー程度の安定度の高いミリ波の発振回路が必要となる。
【００８９】
周波数安定度が高い搬送信号を実現するためには、たとえば、安定度の高いミリ波の発振回路をシリコン集積回路（ＣＭＯＳ：Complementary Metal-oxide Semiconductor ）上に実現することが考えられる。通常のＣＭＯＳプロセスで使用される典型的なＬＣ発振回路の場合、シリコン基板は絶縁性が低く、ディスクリート部品に比べてインダクタを構成する配線が薄い。したがって、容易にＱ値（Quality Factor）の高いタンク回路が形成できず、実現が容易でない。たとえば、ＣＭＯＳチップ上でインダクタンスを形成した場合、そのＱ値は３０〜４０程度になってしまう。
【００９０】
よって、安定度の高い発振回路を実現するには、たとえば、発振回路の本体部分が構成されているＣＭＯＳ外部に水晶振動子などで高いＱ値のタンク回路を設けて低い周波数で発振させ、その発振出力を逓倍してミリ波帯域へ上げるという手法を採ることが考えられる。しかし、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）などの配線による信号伝送をミリ波による信号伝送に置き換える機能を実現するのに、このような外部タンクを全てのチップに設けることは好ましくない。
【００９１】
周波数安定度数高い搬送信号を実現するための他の手法として、高い安定度の周波数逓倍回路やＰＬＬ回路などを使用することが考えられるが、回路規模が増大してしまう。
【００９２】
＜変調および復調：第２例＞
図３〜図４は、変調機能部および復調機能部の第２例を説明する図である。ここで、図３は、送信側に設けられる第２例の変調機能部８３００Ｂ（変調部１１５と周波数変換部１１６）とその周辺回路で構成される送信側信号生成部８１１０（送信側の通信部）の基本構成例を説明する図である。図４は、受信側に設けられる第２例の復調機能部８４００Ｂ（周波数変換部２２５と復調部２２６）とその周辺回路で構成される受信側信号生成部８２２０（受信側の通信部）の基本構成例を説明する図である。
【００９３】
前述の第１例における問題に対する対処として、第２例の復調機能部８４００Ｂは、注入同期（インジェクションロック）方式を採用する。搬送波の同期手段として、注入同期方式を用いることで、簡素かつ低消費電力な回路を構成できる。
【００９４】
注入同期方式にする場合には、好ましくは、受信側での注入同期がし易くなるように変調対象信号に対して予め適正な補正処理を施しておく。典型的には、変調対象信号に対して直流近傍成分を抑圧してから変調する、つまり、ＤＣ（直流）付近の低域成分を抑圧（カット）してから変調することで、搬送周波数fc近傍の変調信号成分ができるだけ少なくなるようにし、受信側での注入同期がし易くなるようにしておく。デジタル方式の場合、たとえば同符号の連続によってＤＣ成分が発生してしまうことを解消するべくＤＣフリー符号化を行なう。
【００９５】
また、受信側での注入同期の基準として使用するために、変調に使用した搬送信号と対応した基準搬送波周波数を、ミリ波帯に変調された伝送信号（被変調信号）に加えて送出することが望ましい。基準搬送信号は、送信側局部発振部８３０４から出力される変調に使用した搬送信号と対応する周波数と位相（さらに好ましくは振幅も）が常に一定（不変）の信号であり、典型的には変調に使用した搬送信号そのものであるが、少なくとも搬送信号に同期していればよく、これに限定されない。たとえば、変調に使用した搬送信号と同期した別周波数の信号（たとえば高調波信号）や同一周波数ではあるが別位相の信号（たとえば変調に使用した搬送信号と直交する直交搬送信号）でもよい。
【００９６】
変調方式や変調回路によっては、変調回路の出力信号そのものに搬送信号が含まれる場合（たとえば標準的な振幅変調やＡＳＫなど）と、搬送波を抑圧する場合（搬送波抑圧方式の振幅変調やＡＳＫやＰＳＫなど）がある。よって、送信側からミリ波帯に変調された信号と合わせて基準搬送信号も送出するための回路構成は、基準搬送信号の種類（変調に使用した搬送信号そのものを基準搬送信号として使用するか否か）や変調方式や変調回路に応じた回路構成を採ることになる。
【００９７】
［変調機能部：第２例］
図３には、変調機能部８３００Ｂとその周辺回路の第２例の構成例が示されている。変調機能部８３００Ｂ（周波数混合部８３０２）の前段に変調対象信号処理部８３０１が設けられている。図３に示す各例は、デジタル方式の場合に対応した構成例であり、変調対象信号処理部８３０１は、パラレルシリアル変換部８１１４から供給されたデータに対して、同符号の連続によってＤＣ成分が発生し得ることを解消するべく、８−９変換符号化（８Ｂ／９Ｂ符号化）や８−１０変換符号化（８Ｂ／１０Ｂ符号化）やスクランブル処理などのＤＣフリー符号化を行なう。図示しないが、アナログ変調方式では変調対象信号に対してハイパスフィルタ処理（またはバンドパスフィルタ処理）をしておくのがよい。
【００９８】
ここで、図３（１）に示す基本構成１は、基準搬送信号処理部８３０６と信号合成部８３０８を設けて、変調回路（第１の周波数変換部）の出力信号（伝送信号）と基準搬送信号を合成（混合）するという操作を行なう。基準搬送信号の種類や変調方式や変調回路に左右されない万能な方式と言える。ただし、基準搬送信号の位相によっては、合成された基準搬送信号が受信側での復調時に直流オフセット成分として検出されベースバンド信号の再現性に影響を与えることもある。その場合は、受信側で、その直流成分を抑制する対処をとるようにする。換言すると、復調時に直流オフセット成分を除去しなくても良い位相関係の基準搬送信号にするのがよい。
【００９９】
基準搬送信号処理部８３０６では、必要に応じて送信側局部発振部８３０４から供給された変調搬送信号に対して位相や振幅を調整し、その出力信号を基準搬送信号として信号合成部８３０８に供給する。たとえば、本質的には周波数混合部８３０２の出力信号そのものには周波数や位相が常に一定の搬送信号を含まない方式（周波数や位相を変調する方式）の場合や、変調に使用した搬送信号の高調波信号や直交搬送信号を基準搬送信号として使用する場合に、この基本構成１が採用される。
【０１００】
この場合、変調に使用した搬送信号の高調波信号や直交搬送信号を基準搬送信号に使用することができるし、伝送信号と基準搬送信号の振幅や位相を各別に調整できる。すなわち、増幅部８１１７では伝送信号の振幅に着目した利得調整を行ない、このときに同時に基準搬送信号の振幅も調整されるが、注入同期との関係で好ましい振幅となるように基準搬送信号処理部８３０６で基準搬送信号の振幅のみを調整できる。
【０１０１】
基本構成１では、信号合成部８３０８を設けて伝送信号と基準搬送信号を合成しているが、このことは必須ではない。図３（２）に示す基本構成２のように、伝送信号と基準搬送信号を各別のアンテナ８１３６_1，８１３６_2で、好ましくは干渉を起さないように各別のミリ波信号伝送路９で受信側に送ってもよい。基本構成２では、振幅も常に一定の基準搬送信号を受信側に送出でき、注入同期の取り易さの観点では最適の方式と言える。
【０１０２】
基本構成１と基本構成２の場合、変調に使用した搬送信号（換言すると送出される伝送信号）と基準搬送信号の振幅や位相を各別に調整できる利点がある。したがって、伝送対象情報を載せる変調軸と注入同期に使用される基準搬送信号の軸（基準搬送軸）を、同相ではなく、異なる位相にして復調出力に直流オフセットが発生しないようにするのに好適な構成と言える。
【０１０３】
周波数混合部８３０２の出力信号そのものに周波数や位相が常に一定の搬送信号が含まれ得る場合には、基準搬送信号処理部８３０６や信号合成部８３０８を具備しない図３（３）に示す基本構成３を採用し得る。周波数混合部８３０２によりミリ波帯に変調された伝送信号のみを受信側に送出し、伝送信号に含まれる搬送信号を基準搬送信号として扱えばよく、周波数混合部８３０２の出力信号にさらに別の基準搬送信号を加えて受信側に送る必要はない。たとえば、振幅を変調する方式（たとえばＡＳＫ方式）の場合に、基本構成３が採用され得る。この場合、好ましくは、ＤＣフリー処理を行なっておく。
【０１０４】
ただし、振幅変調やＡＳＫにおいても、周波数混合部８３０２を積極的に搬送波抑圧方式の回路（たとえば平衡変調回路や二重平衡変調回路）にして、基本構成１や基本構成２のように、その出力信号（伝送信号）と合わせて基準搬送信号も送るようにしてもよい。
【０１０５】
基本構成１〜基本構成３の何れも、図中に破線で示すように、受信側での注入同期検出結果に基づく情報を受信側から受け取り、変調搬送信号の周波数やミリ波（特に受信側で注入信号に使用されるもの：たとえば基準搬送信号や伝送信号）や基準搬送信号の位相を調整する仕組みを採ることができる。受信側から送信側への情報の伝送はミリ波で行なうことは必須ではなく、有線・無線を問わず任意の方式でよい。
【０１０６】
基本構成１〜基本構成３の何れも、送信側局部発振部８３０４を制御することで変調搬送信号（や基準搬送信号）の周波数が調整される。
【０１０７】
基本構成１と基本構成２では、基準搬送信号処理部８３０６や増幅部８１１７を制御することで基準搬送信号の振幅や位相が調整される。なお、基本構成１では、送信電力を調整する増幅部８１１７により基準搬送信号の振幅を調整することも考えられるが、その場合は伝送信号の振幅も一緒に調整されてしまう難点がある。
【０１０８】
振幅を変調する方式（アナログの振幅変調やデジタルのＡＳＫ）に好適な基本構成３では、変調対象信号に対する直流成分を調整するか、変調度（変調率）を制御することで、伝送信号中の搬送周波数成分（基準搬送信号の振幅に相当）が調整される。たとえば、伝送対象信号に直流成分を加えた信号を変調する場合を考える。この場合において、変調度を一定にする場合、直流成分を制御することで基準搬送信号の振幅が調整される。また、直流成分を一定にする場合、変調度を制御することで基準搬送信号の振幅が調整される。
【０１０９】
ただしこの場合、信号合成部８３０８を使用するまでもなく、周波数混合部８３０２から出力される伝送信号のみを受信側に送出するだけで、自動的に、搬送信号を伝送対象信号で変調した伝送信号と変調に使用した搬送信号とが混合された信号となって送出される。必然的に、伝送信号の伝送対象信号を載せる変調軸と同じ軸（変調軸と同相で）に基準搬送信号が載ることになる。受信側では、伝送信号中の搬送周波数成分が基準搬送信号として注入同期に使用されることになる。なお、位相平面で考えたとき、伝送対象情報を載せる変調軸と注入同期に使用される搬送周波数成分（基準搬送信号）の軸が同相となり、復調出力には搬送周波数成分（基準搬送信号）に起因する直流オフセットが発生する。
【０１１０】
［復調機能部：第２例］
図４には、復調機能部８４００Ｂとその周辺回路の第２例の構成例が示されている。第２例の復調機能部８４００Ｂは、受信側局部発振部８４０４を備え、注入信号を受信側局部発振部８４０４に供給することで、送信側で変調に使用した搬送信号に対応した出力信号を取得する。典型的には送信側で使用した搬送信号に同期した発振出力信号を取得する。そして、受信したミリ波伝送信号と受信側局部発振部８４０４の出力信号に基づく復調用の搬送信号（再生搬送信号）を周波数混合部８４０２で乗算する（同期検波する）ことで同期検波信号を取得する。この同期検波信号はフィルタ処理部８４１０で高域成分の除去が行なわれることで送信側から送られてきた入力信号の波形（ベースバンド信号）が得られる。以下、第１例と同様である。
【０１１１】
周波数混合部８４０２は、同期検波により周波数変換（ダウンコンバート・復調）を行なうことで、たとえばビット誤り率特性が優れる、直交検波に発展させることで位相変調や周波数変調を適用できるなどの利点が得られる。
【０１１２】
受信側局部発振部８４０４の出力信号に基づく再生搬送信号を周波数混合部８４０２に供給して復調するに当たっては、位相ずれを考慮する必要があり、同期検波系において位相調整回路を設けることが肝要となる。たとえば、受信した伝送信号と受信側局部発振部８４０４で注入同期により出力される発振出力信号には、位相差があるからである。
【０１１３】
この例では、その位相調整回路の機能だけでなく注入振幅を調整する機能も持つ位相振幅調整部８４０６を復調機能部８４００Ｂに設けている。位相調整回路は、受信側局部発振部８４０４への注入信号、受信側局部発振部８４０４の出力信号の何れに対して設けても良く、その両方に適用してもよい。受信側局部発振部８４０４と位相振幅調整部８４０６で、変調搬送信号と同期した復調搬送信号を生成して周波数混合部８４０２に供給する復調側（第２）の搬送信号生成部として機能する搬送波再生部８４０３が構成される。
【０１１４】
図中に破線で示すように、周波数混合部８４０２の後段には、伝送信号に合成された基準搬送信号の位相に応じて（具体的には変調信号と基準搬送信号が同相時）、同期検波信号に含まれ得る直流オフセット成分を除去する直流成分抑制部８４０７を設ける。
【０１１５】
受信側局部発振部８４０４に注入信号を供給するに当たっては、図４（１）に示す基本構成１のように、受信したミリ波信号を注入信号として受信側局部発振部８４０４に供給することが考えられる。送信側で予め、変調対象信号に対して低域成分を抑圧（ＤＣフリー符号化などを）してから変調することで、搬送周波数近傍に変調信号成分が存在しないようにしておけば基本構成１でも差し支えない。
【０１１６】
図４（２）に示す基本構成２のように、周波数分離部８４０１を設け、受信したミリ波信号から伝送信号と基準搬送信号を周波数分離し、分離した基準搬送信号成分を注入信号として受信側局部発振部８４０４に供給することも考えられる。注入同期に不要な周波数成分を予め抑制してから供給するので、注入同期が取り易くなる。
【０１１７】
図４（３）に示す基本構成３は、送信側が図３（２）に示す基本構成２を採っている場合に対応するものである。伝送信号と基準搬送信号を各別のアンテナ８２３６_1，８２３６_2で、好ましくは干渉を起さないように各別のミリ波信号伝送路９で受信する方式である。受信側の基本構成３では、振幅も常に一定の基準搬送信号を受信側局部発振部８４０４に供給でき、注入同期の取り易さの観点では最適の方式と言える。
【０１１８】
アンテナ８２３６で受信されたミリ波信号は図示を割愛した分配器（分波器）で周波数混合部８４０２と受信側局部発振部８４０４に供給される。受信側局部発振部８４０４は、注入同期が機能することで、送信側で変調に使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を出力する。
【０１１９】
受信側で注入同期がとれる（送信側で変調に使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を取得できる）か否かは、注入レベル（注入同期方式の発振回路に入力される基準搬送信号の振幅レベル）や変調方式やデータレートや搬送周波数なども関係する。また、伝送信号は注入同期可能な帯域内の成分を減らしておくことが肝要であり、そのためには送信側でＤＣフリー符号化をしておくことで、伝送信号の中心（平均的な）周波数が搬送周波数に概ね等しく、また、中心（平均的な）位相が概ねゼロ（位相平面上の原点）に等しくなるようにするのが望ましい。
【０１２０】
基本構成１〜基本構成３の何れにおいても、注入電圧Ｖｉや自走発振周波数ｆｏを制御することでロックレンジを制御するようにする。換言すると、注入同期がとれるように、注入電圧Ｖｉや自走発振周波数ｆｏを調整することが肝要となる。たとえば、周波数混合部８４０２の後段（図の例では直流成分抑制部８４０７の後段）に注入同期制御部８４４０を設ける。注入同期制御部８４４０は、搬送波再生部８４０３（受信側局部発振部８４０４）の注入同期状態を示す情報を検出する注入同期検出部の機能を持つ。
【０１２１】
周波数混合部８４０２で取得された同期検波信号（ベースバンド信号）に基づき注入同期制御部８４４０にて注入同期の状態を判定し、その判定結果に基づいて、注入同期がとれるように、調整対象の各部を制御する。
【０１２２】
その際には、受信側で対処する手法と、図中に破線で示すように、送信側に制御に資する情報（制御情報のみに限らず制御情報の元となる検知信号など）を供給して送信側で対処する手法の何れか一方またはその併用を採り得る。何れの場合も、受信側局部発振部８４０４で生成される復調用の搬送信号が、送信側局部発振部８３０４で生成された変調用の搬送信号と同期するように同期調整を行なう注入同期調整部を設ける。たとえば、基準搬送信号処理部８３０６や注入同期制御部８４４０が注入同期調整部の機能を担当する。
【０１２３】
受信側で対処する手法は、ミリ波信号（特に基準搬送信号成分）をある程度の強度で伝送しておかないと受信側で注入同期がとれないという事態に陥るので、消費電力や干渉耐性の面で難点があるが、受信側だけで対処できる利点がある。
【０１２４】
これに対して、送信側で対処する手法は、受信側から送信側への情報の伝送が必要になるものの、受信側で注入同期がとれる最低限の電力でミリ波信号を伝送でき消費電力を低減できる、干渉耐性が向上するなどの利点がある。
【０１２５】
筐体内信号伝送や機器間信号伝送において注入同期方式を適用することにより、次のような利点が得られる。送信側の送信側局部発振部８３０４は、変調に使用する搬送信号の周波数の安定度の要求仕様を緩めることができる。注入同期する側の受信側局部発振部８４０４は、送信側の周波数変動に追従できるような低いＱ値であることが必要である。詳細説明は割愛するが、注入同期方式では、Ｑ値がロックレンジに影響を与え、Ｑ値が低い方がロックレンジが広くなる。
【０１２６】
このことは、タンク回路（インダクタンス成分とキャパシタンス成分）を含む受信側局部発振部８４０４の全体をＣＭＯＳ上に形成する場合に都合がよい。受信側では、受信側局部発振部８４０４はＱ値の低いものでもよいが、この点は送信側の送信側局部発振部８３０４についても同様であり、送信側局部発振部８３０４は周波数安定度が低くてもよく、Ｑ値の低いものでもよい。
【０１２７】
ＣＭＯＳは微細化が今後さらに進み、その動作周波数はさらに上昇する。より広帯域で小型の伝送システムを実現するには、高い搬送周波を使うことが望まれる。本例の注入同期方式は、発振周波数安定度についての要求仕様を緩めることができるため、より高い周波数の搬送信号を容易に用いることができる。
【０１２８】
高い周波数ではあるが周波数安定度が低くてもよい（換言するとＱ値の低いものでもよい）ということは、高い周波数で安定度も高い搬送信号を実現するために、高い安定度の周波数逓倍回路やキャリア同期のためのＰＬＬ回路などを使用することが不要で、より高い搬送周波数でも、小さな回路規模で簡潔に通信機能を実現し得るようになる。
【０１２９】
受信側局部発振部８４０４により送信側で使用した搬送信号に同期した再生搬送信号を取得して周波数混合部８４０２に供給し同期検波を行なうので周波数混合部８４０２の前段に波長選択用のバンドパスフィルタを設けなくてもよい。受信周波数の選択動作は、事実上、送受信の局部発振回路を完全に同期させる（注入同期がとれるようにする）制御を行なえばよく受信周波数の選択が容易である。ミリ波帯であれば注入同期に要する時間も低い周波数比べて短くて済み、受信周波数の選択動作を短時間で済ませることができる。
【０１３０】
送受信の局部発振回路が完全に同期するため、送信側の搬送周波数の変動成分が打ち消される。後述する本実施形態の周波数シフト方式では、位相ずれに弱くなるが、注入同期方式を適用することで、その難点が解消される。
【０１３１】
注入同期を適用すれば、同期検波との併用により、波長選択用のバンドパスフィルタを受信側で使用しなくても、多チャンネル化や全二重の双方向化を行なう場合などのように複数の送受信ペアが同時に独立な伝送をする場合でも干渉の問題の影響を受け難くなる。
【０１３２】
＜伝送データの高速化対応の基本原理＞
図５は、本実施形態の伝送データの高速化対応の基本原理を説明する図である。ここで、図５（１）は、本実施形態の仕組みを適用しない比較例を説明する図である。図５（２）は、本実施形態の仕組みの第１基本例を説明する図である。図５（３）は、本実施形態の仕組みの第２基本例を説明する図である。
【０１３３】
図５（１）に示すように、比較例は、通常の振幅を変調する場合（たとえば特表２００５−５１３８６６号公報を参照）と同様に、受信帯域（復調周波数特性の帯域）および送信帯域（変調周波数特性の帯域）に対して、中心に搬送波周波数を設定する例である。この場合、高速通信を行なうためには、広い周波数帯域が必要である。しかしながら、送信系統、伝送路（ミリ波信号伝送路９と対応）、受信系統の各周波数帯域を広くするには限度がある。ミリ波帯に代えてサブミリ波帯を使用するなど、搬送周波数の使用帯域を波長のより短い帯域に設定することで伝送データの高速化に対応しようとしても、無限に対応できるものではなく、システム構成上限界がでてくる。
【０１３４】
これに対して、本実施形態の仕組みでは、比較例と同じ帯域幅を持つ送受信間の伝送特性（総合通信特性）において、その帯域の中心に対して搬送波周波数をずらすことで、高速伝送を実現する。換言すると、搬送周波数に対する送受信間の伝送周波数特性の非対称性を利用して広帯域伝送に対応するのである。比較例と同じ帯域幅を持つ送信部と受信部の組合せに比べて、広い信号帯域を得ることができ、高速伝送が可能である。限られた帯域で高データレートを実現するための手法として極めて効果的な手法といえる。以下では、このような本実施形態の仕組みを単に「周波数シフト方式」とも称する。
【０１３５】
本実施形態の高速化対応の仕組みでは、受信側は同期検波方式を採用する。同期検波方式を基本とするものであればよく、注入同期を利用するものも含む。
【０１３６】
送受信間の伝送周波数特性の帯域中心に対して搬送波周波数をずらす手法としては、Ｔｘ（送信）帯域とＲｘ（受信）帯域の何れか一方のみを搬送波周波数に対してシフトする第１の手法と、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の双方を搬送波周波数に対して同じ方向にシフトする第２の手法とがある。何れにしても、Ｔｘ系統とＲｘ系統の周波数特性を搬送波（キャリア）に対してずらすことで、広帯域伝送が可能となる。
【０１３７】
たとえば、図５（２）に示す本実施形態の第１基本例は、第１の手法を適用したもので、Ｒｘ帯域の中心は搬送波周波数ωｃに一致させ、Ｔｘ帯域のみを搬送波周波数ωｃに対して上側にシフトした場合を示している。図示しないが、Ｒｘ帯域の中心は搬送波周波数ωｃに一致させ、Ｔｘ帯域のみを搬送波周波数ωｃに対して下側にシフトしてもよい。また、図示しないが、Ｔｘ帯域の中心は搬送波周波数ωｃに一致させ、Ｒｘ帯域のみを搬送波周波数ωｃに対して上側または下側にシフトしてもよい。
【０１３８】
実際の周波数配置の設定に当たっては、測定などで求めた送信帯域（変調周波数特性の帯域）の中心に対して、送信側局部発振部８３０４が使用する搬送周波数の設定をずらすことで実現する。
【０１３９】
図５（３）に示す本実施形態の第２基本例は、第２の手法を適用したもので、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の双方を搬送波周波数ωｃに対して上側にシフトした場合を示している。図示しないが、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の双方を搬送波周波数ωｃに対して下側にシフトしてもよい。なお、Ｔｘ帯域とＲｘ帯域の搬送波周波数ωｃに対するシフト方向は同一であることが必要であり、互いに逆方向にシフトさせたのでは（殆ど）効果がない。
【０１４０】
実際の周波数配置の設定に当たっては、測定などで求めた受信帯域（復調周波数特性の帯域）の中心に対して、受信側局部発振部８４０４が使用する再生搬送波の周波数（つまり送信側局部発振部８３０４が使用する搬送周波数）の設定をずらすことで実現する。
【０１４１】
ここで、本実施形態の第１の手法や第２の手法を適用して、Ｔｘ帯域やＲｘ帯域を搬送波周波数の中心に対してずらすことで広帯域伝送が可能となるのは、次のことに由来すると考えられる。詳しくは後述するが、本実施形態の周波数シフトを適用した場合、非対称性によって虚数軸成分が大きく復調されるが、同期検波によりベースバンド化すれば、この虚数軸成分の影響を抑制できる。
【０１４２】
周波数軸の関係で説明すると、いわゆる折返しにより、送信系統Ｔｘと受信系統Ｒｘのそれぞれは実体的な伝送帯域が広がることはないが、両者の合成による総合的な周波数帯域が見かけ上拡大されたようになる。インパルスレスポンスの関係で説明すれば、虚数軸成分のインパルスレスポンス（Impulse Responses at Different Phases ）は、パルス幅が狭くなるので、より高速の伝送ができるようになる。送信系統Ｔｘと受信系統Ｒｘの周波数特性を搬送波に対してずらすことで、送信系統Ｔｘと受信系統Ｒｘのそれぞれについては実体的な伝送帯域を広げずに広帯域伝送が可能になる。
【０１４３】
ただし、同期検波用の搬送周波数（局部発振周波数）に対する虚数軸成分が大きい。つまり、図５（２）に示す第１基本例や図５（３）に示す第２基本例のように、非対称な周波数特性で用いた方が、インパルスの幅は狭くなり、高速のデータが送れるが、同期検波用の局部発振器（搬送波再生部８４０３）から出力される再生搬送波の位相ずれには敏感になる。
【０１４４】
＜シミュレーション解析＞
図６〜図１１は、本実施形態を適用しない比較例と本実施形態をシミュレーションにより解析した例を説明する図である。ここで、図６は、送信チップと受信チップの周波数特性例を示す図である。図７は、比較例のシミュレーション特性例を示す図である。図８〜図１１は、本実施形態のシミュレーション特性例を示す図である。
【０１４５】
シミュレーションにおいては、先ず、送信チップ（送信側の半導体チップ１０３）と受信チップ（受信側の半導体チップ２０３）のそれぞれについて、振幅特性の測定データから周波数特性を求める。
【０１４６】
たとえば、送信チップの周波数特性としては変調周波数特性を測定する。具体的には、ミリ波信号伝送路９による影響を無視するべく、つまり送信チップ単体の特性を把握するべく、測定点を増幅部８１１７の出力端として、一意の搬送周波数の搬送波で変調信号を変調し、搬送波に対する出力信号の比（変換ゲイン＝出力信号／搬送波［ｄＢ］）の周波数特性を測定する。なお、変調信号（伝送対象信号）はＬＳＩ機能部１０４から供給すればよい。
【０１４７】
受信チップの周波数特性としては変換利得の周波数特性を測定する。具体的には、ミリ波信号伝送路９による影響を無視するべく、つまり受信チップ単体の特性を把握するべく、ミリ波信号（無変調波＝ＲＦ入力）の入力点を増幅部８２２４の入力端とし、一意の搬送周波数の再生搬送波でミリ波信号を復調し、ＲＦ入力に対する復調出力の比（変換ゲイン＝復調出力／ＲＦ入力［ｄＢ］）の周波数特性を測定する。なお、復調出力に含まれる直流成分や高調波成分の影響を排除し易くするために、測定点をフィルタ処理部８４１０の出力端などにしてもよい。
【０１４８】
そして、求めた両チップの各周波数特性の合成（Ｔx 値＊Ｒｘ値）によるデータ点を、２次関数や３次関数により、近似、外挿（補外：Extrapolation ）することで、総合周波数特性を求める（近似する）。ミリ波信号伝送路９の周波数特性が、伝送帯域範囲内では平坦かつ無損失と仮定すると、求めた総合周波数特性は、受信系の信号入力端（ＬＳＩ機能部１０４）から送信系の信号出力端（ＬＳＩ機能部２０４）までの総合的な周波数特定と考えることができる。
【０１４９】
その後、近似した総合周波数特性をベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移（シフト）する。この状態で、Ｉ軸成分（同相成分）とＱ軸成分（直交成分）のインパルス応答をシミュレーションし、その結果からデータ伝送能力を考察する。また、周波数特性の非対称性とインパルスレスポンスの関係から、伝送データの高速化の条件を考察する。
【０１５０】
［総合周波数特性］
図６（１）には、送信チップと受信チップの振幅特性の総合周波数特性例が示されている。なお、搬送周波数（局発周波数）を５５．５ＧＨｚとして測定した。搬送周波数を５５．５ＧＨｚ以外にする場合は、相対的にシフトして考えればよい。
【０１５１】
図示の□は送信チップの出力信号／搬送波の測定データであり、これらを結ぶライン（Ｔｘ）が送信チップの変調周波数特性である。図示の＋は受信チップの復調出力／ＲＦ入力の測定データであり、これらを結ぶライン（Ｒｘ）が受信チップの復調周波数特性である。図示の＊は送信チップの測定データと受信チップの測定データとの合成（Ｔｘ＊Ｒｘ）により求めたデータであり、これらに沿ったライン（polyfit ）が近似・外挿した総合周波数特性である。
【０１５２】
図から分かるように、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとしたときには総合周波数特性はほぼ対称に近い特性を呈するが、搬送周波数がそれよりも低く、たとえば５５．５ＧＨｚや５３．５ＧＨｚとなると非対称性を呈する。
【０１５３】
図６（２）は、図６（１）に示した総合周波数特性を、搬送周波数を５８．５ＧＨｚ、５５．５ＧＨｚ、５３．５ＧＨｚとしてベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移（シフト）した状態を示した図である。なお、位相特性は平坦（フラット）であると仮定する。
【０１５４】
図中の実線は、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとした比較例の場合であり、総合周波数特性はほぼ対称に近い特性を持つ。比較例では、ベースバンド領域でも、相対周波数＝０ＧＨｚを中心として、左右に対称に近い特性を持っている。
【０１５５】
図中の２つの破線は搬送周波数を５５．５ＧＨｚや５３．５ＧＨｚとした本実施形態の場合である。本実施形態の場合（５５．５ＧＨｚや５３．５ＧＨｚ）については、別途説明するが、相対周波数＝０ＧＨｚを中心としたときには、非対称性を呈している。
【０１５６】
本実施形態を適用しない従来（比較例）の場合、総合周波数特性がほぼ対称に近い特性となるように、帯域の中心（この例では５８．５ＧＨｚ）に搬送周波数を設定する。
【０１５７】
［比較例］
図７（１）は、比較例のインパルス応答をシミュレーションした結果である。図７（１）では、Ｉ軸成分（Real Part ）とＱ軸成分（Imaginary Part）を示している。図７（２）は、比較例のインパルス応答であって、搬送波再生部８４０３から周波数混合部８４０２に入力される再生搬送波（基準搬送信号成分）の位相を変化させた場合のＩ軸成分のシミュレーション特性例を示している。ここでは、Ｉ軸成分に対する相対位相（Different Phases）が０度、４５度、９０度、−４５度、−９０度のそれぞれの場合の特性例が示されている。０度の場合は図７（１）のＩ軸成分に対応し、９０度の場合は図７（１）のＱ軸成分に対応する。
【０１５８】
図７（１）と図７（２）から分かるように、比較例のインパルス応答は、Ｑ軸成分が小さく位相のずれに強く、Ｉ軸成分がゼロとなる相対時間が０．１５であり、後述する本実施形態の場合と比べるとパルス幅は広い。因みに、必要とされる帯域幅は１／０．１５ｎ＝６．７ＧＨｚである。
【０１５９】
［本実施形態：第１例］
図８は、搬送周波数を、対称性を呈する５８．５ＧＨｚから５５．５ＧＨｚにずらしたとき（本実施形態（第１例）とする）の、図６（１）に示した総合周波数特性をベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移した状態を説明する図である。実質的には図６（２）における５５．５ＧＨｚのときと同じである。図６（２）でも述べたが、搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした場合、相対周波数＝０ＧＨｚを中心として非対称性を呈している。
【０１６０】
図９（１）は、搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第１例）のインパルス応答をシミュレーションした結果である。図９（１）では、Ｉ軸成分とＱ軸成分を示している。図９（２）は、本実施形態（第１例）のインパルス応答であって、搬送波再生部８４０３から周波数混合部８４０２に入力される再生搬送波（基準搬送信号成分）の位相を変化させた場合のＩ軸成分のシミュレーション特性例を示している。ここでは、Ｉ軸成分に対する相対位相が０度、４５度、９０度、−４５度、−９０度のそれぞれの場合の特性例が示されている。０度の場合は図９（１）のＩ軸成分に対応し、９０度の場合は図９（１）のＱ軸成分に対応する。
【０１６１】
図９（１）と図９（２）から分かるように、本実施形態（第１例）のインパルス応答は、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとした場合（周波数シフトがない場合）よりも、Ｑ軸成分が大きく、位相のずれに弱くなる一方、Ｉ軸成分がゼロとなる相対時間が０．０７５であり、周波数シフトがない場合と比べるとパルス幅は狭くなっている。比較例に対して大きくなったＱ軸成分が、非対称性が作る部分であるといえる。
【０１６２】
因みに、搬送周波数を５８．５ＧＨｚから５５．５ＧＨｚにずらしただけであり、送信系統や受信系統はそれぞれ実体的な帯域幅に変化がないにも拘わらず、総合的な伝送特性としては、見かけ上の帯域幅が１／０．０７５ｎ＝１３．３ＧＨｚ（比較例に対して２倍）に広がっており、２倍近く高速通信が可能となる。換言すると、搬送周波数を、対称性を呈する周波数からずらすことで、実体的な帯域幅は変化させずに、伝送データの高速化に対応できる。
【０１６３】
［本実施形態：第２例］
図１０は、搬送周波数を対称性を呈する５８．ＧＨｚから５３．５ＧＨｚにずらしたとき（本実施形態（第２例）とする）の、図６（１）に示した総合周波数特性をベースバンド側に搬送周波数の分だけ遷移した状態を説明する図である。実線が本実施形態（第２例）であり、実質的には、図６（２）における５３．５ＧＨｚのときと同じである。参考のため、比較例と本実施形態（第１例）を破線で示している。図６（２）でも述べたが、搬送周波数を５３．５ＧＨｚにずらした場合、相対周波数＝０ＧＨｚを中心として、非対称性を呈しているし、非対称性の程度は、搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第１例）よりも強くなっている。
【０１６４】
図１１（１）は、搬送周波数を５３．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第２例）のインパルス応答をシミュレーションした結果である。図１１（１）では、Ｉ軸成分とＱ軸成分を示している。図１１（２）は、本実施形態（第２例）のインパルス応答であって、搬送波再生部８４０３から周波数混合部８４０２に入力される再生搬送波（基準搬送信号成分）の位相を変化させた場合のＩ軸成分のシミュレーション特性例を示している。ここでは、Ｉ軸成分に対する相対位相が０度、４５度、９０度、−４５度、−９０度のそれぞれの場合の特性例が示されている。０度の場合は図１１（１）のＩ軸成分に対応し、９０度の場合は図１１（１）のＱ軸成分に対応する。
【０１６５】
図１１（１）と図１１（２）から分かるように、本実施形態（第２例）のインパルス応答は、搬送周波数を５８．５ＧＨｚとした場合（周波数シフトがない場合）よりも、Ｑ軸成分が大きく、位相のずれに弱くなる一方、Ｉ軸成分がゼロとなる相対時間が０．０４であり、周波数シフトがない場合と比べるとパルス幅は狭くなっている。比較例に対して大きくなったＱ軸成分が、非対称性が作る部分であるといえる。
【０１６６】
因みに、搬送周波数を５８．５ＧＨｚから５３．５ＧＨｚにずらしただけであり、送信系統や受信系統はそれぞれ実体的な帯域幅に変化がないにも拘わらず、総合的な伝送特性としては、見かけ上の帯域幅が１／０．０４ｎ＝２５．０ＧＨｚ（比較例に対して４倍）に広がっており、４倍近く高速通信が可能となる。搬送周波数を５５．５ＧＨｚにずらした本実施形態（第１例）と比べた場合、Ｑ軸成分の大きさの程度はより強くなっているので位相のずれにより弱くなるが、パルス幅はより狭くなっているので、データをより高速に伝送できる。
【０１６７】
以上のように、送信チップと受信チップの周波数特性およびインパルス応答を近似・外挿によりシミュレーション解析を行なった結果、非対称な周波数特性で用いた方がインパルスの幅は狭くなり、高速のデータを送れるようになるということが分かった。高速通信を行なうためには広い帯域が必要であるが、広い帯域を得ることが困難な場合もある。そのような場合でも、本実施形態の周波数シフトの仕組みは実体的には帯域幅を広げるものではないので、効果が高い。ただし、周波数混合部８４０２に供給する再生搬送波（いわゆる局部発振波、局発）の位相ずれには敏感になる。
【０１６８】
なお、前述のシミュレーション解析では、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を加味していないが、実際には、その特性も影響される。
【０１６９】
［参考例との比較］
無線通信の分野では、高速信号伝送とそのための占有周波数帯域（の低減）の両立を図ることが、効率的なシステム構築に必要な条件と考えられる。
【０１７０】
たとえば、振幅変調の周波数スペクトラムは、搬送波周波数を中心として、送信対象信号のスペクトラムが両方の側波帯に保存される。搬送波成分を抑圧しつつ、両側波帯をそのまま伝送する方式がＤＳＢ（Double Side Band-Suppressed Carrier ：両側波帯）伝送であり、上側波帯と下側波帯の何れか一方だけを伝送する方式がＳＳＢ（Single Side Band-Suppressed Carrier ：単側波帯）伝送である。
【０１７１】
ＤＳＢ伝送は搬送波を抑圧して伝送するものであり電力効率は良好である。しかし、ＤＳＢ伝送では搬送波を抑圧するための理想的な帯域通過フィルタが必要となり、直流成分や直流近傍の低周波成分の信号伝送が難しくなる。通常のＡＭ変調はこれに対応できるが広い占有周波数帯域が必要である。また、ＤＳＢ伝送は、通常のＡＭ変調と同様に、伝送対象信号の帯域幅に対して２倍の帯域幅が必要である。
【０１７２】
ＳＳＢ伝送は、ＤＳＢ伝送と同様に搬送波を抑圧して伝送するものであり電力効率は良好である。また、ＳＳＢ伝送は、伝送対象信号の帯域幅と同じ帯域幅でよいが、片側の側波帯のみとするための理想的な帯域通過フィルタが必要となる。
【０１７３】
一方、ＤＳＢ伝送とＳＳＢ伝送の中間に相当する方式として、ＶＳＢ（Vestigial SideBand）伝送がある。ＶＳＢ伝送では、ＳＳＢ伝送で必要とされるフィルタの遮断周波数特性を緩やかにして、搬送波周波数の付近でなだらかな遮断特性をもつフィルタを通してＡＭ変調された高周波信号における消去する側波帯のスペクトラムを少し残留させたＶＳＢ信号を伝送する。受信側では、搬送周波数の部分で点対称な遮断特性を呈するＶＳＢフィルタを用いて受信する。復調はＳＳＢ方式と同じように行なうが、ＶＳＢフィルタの位相特性が直線であれば、搬送波の左側の成分が右に折り返されて重なるので復調された信号は平坦な特性となり、受信信号から正しい信号を復元することができる。ＶＳＢ伝送は、直流成分の伝送と比較的狭い占有周波数帯域を両立させる方式であるといえる。
【０１７４】
ここで、本実施形態の周波数シフト方式における周波数配置は、一見すると、ＶＳＢ伝送での周波数配置に似通っている。しかしながら、ＶＳＢ伝送は、送信側および受信側の双方で特定のフィルタが必要であるのに対して、本実施形態の周波数シフト方式はこれらのフィルタに相当するものを使用しない点で異なる。これは、本実施形態では、ＶＳＢ伝送における送受信でのフィルタ処理と等価な処理を、送信側の増幅部８１１７や受信側の増幅部８２２４の使用帯域の設定（周波数シフト）により行なっていることに基づく。
【０１７５】
また、ＶＳＢ伝送は、周波数利用効率を高めつつ、直流付近の情報の伝送を確実にすることを目的として、搬送波に対して片側の側波帯の全部と他方の側波帯の一部（搬送波側）を使用するようにしている。これに対して、本実施形態の周波数シフト方式は、搬送周波数を帯域（詳しくは送受信間の伝送帯域：前例では総合周波数特性の帯域）の中心に対してずらすことで高速伝送を可能にするものであり、作用効果の相違もある。
【０１７６】
ＶＳＢ伝送と本実施形態の周波数シフト方式は、見かけ上、周波数配置が同じように見えるというだけであり、ＶＳＢ伝送には「送受信間の伝送帯域の中心に対して搬送周波数をずらす」という本実施形態の周波数シフト方式が採用している技術思想は存在しない。
【０１７７】
＜電子機器と伝送路構造＞
［第１例］
図１２は、本実施形態の電子機器および当該電子機器に適用される伝送路構造の第１例を説明する図である。第１例は、１つの電子機器の筐体内でミリ波により信号伝送を行なう場合での適用例である。電子機器としては固体撮像装置を搭載した撮像装置への適用例で示す。この種の撮像装置は、たとえばデジタルカメラやビデオカメラあるいはコンピュータ機器のカメラ（Ｗｅｂカメラ）などとして市場に流通される。
【０１７８】
第１通信装置１００が制御回路や画像処理回路などを搭載したメイン基板に搭載され、第２通信装置２００が固体撮像装置を搭載した撮像基板に搭載されているシステム構成となっている。図１２では、基板間のミリ波信号伝送に着目して、撮像装置５００の断面模式図を示しており、ミリ波信号伝送と関わりのない部品は適宜図示を省略している。
【０１７９】
撮像装置５００の筐体５９０内には、撮像基板５０２とメイン基板６０２が配置されている。撮像基板５０２には固体撮像装置５０５が搭載される。たとえば、固体撮像装置５０５はＣＣＤ（Charge Coupled Device ）で、その駆動部（水平ドライバや垂直ドライバ）も含めて撮像基板５０２に搭載する場合や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor ）センサの場合が該当する。
【０１８０】
固体撮像装置５０５を搭載した撮像基板５０２との間で信号伝送を行なうメイン基板６０２に第１通信装置１００（半導体チップ１０３）を搭載し、撮像基板５０２に第２通信装置２００（半導体チップ２０３）を搭載する。図示しないが、撮像基板５０２には、固体撮像装置５０５や撮像駆動部が搭載され、また、メイン基板６０２には画像処理エンジンや操作部や各種のセンサが接続される。
【０１８１】
固体撮像装置５０５や撮像駆動部は、無線伝送システム１におけるＬＳＩ機能部２０４のアプリケーション機能部に該当する。信号生成部２０７や伝送路結合部２０８は固体撮像装置５０５とは別の半導体チップ２０３に収容してあり撮像基板５０２に搭載される。
【０１８２】
画像処理エンジンは無線伝送システム１におけるＬＳＩ機能部１０４のアプリケーション機能部に該当し、固体撮像装置５０５で得られた撮像信号を処理する画像処理部が収容される。信号生成部１０７や伝送路結合部１０８は画像処理エンジンとは別の半導体チップ１０３に収容してありメイン基板６０２に搭載される。
【０１８３】
アンテナ１３６とアンテナ２３６との間でミリ波通信が行なわれることで、固体撮像装置５０５で取得される画像信号は、アンテナ間のミリ波信号伝送路９を介してミリ波にのせられてメイン基板６０２へと伝送される。なお、図１について説明したように、双方向通信に対応するように構成してもよい。たとえば、固体撮像装置５０５を制御する各種の制御信号は、アンテナ間のミリ波信号伝送路９を介してミリ波にのせられて撮像基板５０２へと伝送される。
【０１８４】
図１２（１）〜図１２（５）には、ミリ波信号伝送路９の各例が示されている。何れでも、筐体内信号伝送を適用した撮像装置５００では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係がある程度決まっているので、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を予め計算することが容易である。
【０１８５】
図１２（１）では、ミリ波信号伝送路９として自由空間伝送路９Ｂが使用されている。ミリ波信号伝送路９を近接して複数系統設けており、各系統のアンテナ対の間での干渉を抑えるために、電波伝搬を妨げる構造物（ミリ波遮蔽材MY）を系統間に配置している。
【０１８６】
図１２（２），（３）では、ミリ波信号伝送路９として誘電体伝送路９Ａが使用されている。図１２（２）では、誘電体伝送路９Ａとして、アンテナ１３６とアンテナ２３６の間を、たとえばシリコーン樹脂系のような柔らかい（柔軟性を持つ）誘電体素材で接続している。誘電体伝送路９Ａはその周囲を遮蔽材（たとえば導電体）で囲んでもよい。図１２（３）では、メイン基板６０２上のアンテナ１３６の上に誘電体伝送路９Ａが固定され、撮像基板５０２のアンテナ２３６が誘電体伝送路９Ａと接触する位置に配置されている。なお、逆に、誘電体伝送路９Ａを撮像基板５０２側に固定してもよい。
【０１８７】
図１２（４），（５）では、周囲が遮蔽材で囲まれ内部が中空の構造の中空導波路９Ｌがミリ波信号伝送路９として使用されている。図１２（４）では、メイン基板６０２上にアンテナ１３６を取り囲む形で、周囲が遮蔽材の一例である導電体MZで囲まれ内部が中空の構造の中空導波路９Ｌが設けられている。アンテナ１３６と対向する位置に撮像基板５０２側のアンテナ２３６の移動中心が配置されている。導電体MZの囲いは、メイン基板６０２側、撮像基板５０２側の何れに設けてもよい。図１２（５）では、比較的厚めの基板に貫通穴または非貫通穴を設けて、その穴の壁面を囲いに利用するように構成して中空導波路９Ｌが設けられている。この場合、基板が遮蔽材として機能する。穴は、撮像基板５０２およびメイン基板６０２の何れか一方であってもよいし双方であってもよい。
【０１８８】
１つの電気機器（この例では撮像装置５００）の筐体内に第１通信装置１００と第２通信装置２００を配置してミリ波信号伝送を行なう際に、ミリ波信号伝送路９を自由空間伝送路９Ｂとする場合、筐体内の部材による反射の影響が懸念される。特に、注入同期方式を適用する場合、同方式を適用しない場合よりも総じて送信電力が大きくなり、反射に起因する干渉やマルチパスの問題が顕在化することが予想される。これに対して、誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌなどのようなミリ波閉じ込め構造（導波路構造）のミリ波信号伝送路９にすれば、筐体内の部材による反射の影響を受けないので、その特性の特定が容易になる。また、アンテナ１３６から放出したミリ波信号をミリ波信号伝送路９に閉じ込めてアンテナ２３６側に伝送できるため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力（伝送パワー）を小さくできる。
【０１８９】
［第２例］
図１３は、本実施形態の電子機器および当該電子機器に適用される伝送路構造の第２例を説明する図である。第２例は、複数の電子機器が一体となった状態での電子機器間でミリ波により信号伝送を行なう場合での適用例である。特に、一方の電子機器が他方の電子機器に装着されたときの両電子機器間の信号伝送への適用である。
【０１９０】
たとえば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や不揮発性の記憶装置（たとえばフラッシュメモリ）などが内蔵されたいわゆるＩＣカードやメモリカードを代表例とするカード型の情報処理装置を本体側の電子機器に装着可能（着脱自在）にしたものがある。一方（第１）の電子機器の一例であるカード型の情報処理装置を以下では「カード型装置」とも称する。本体側となる他方（第２）の電子機器を以下では単に電子機器とも称する。
【０１９１】
電子機器１０１Ｂとメモリカード２０１Ｂの間のスロット構造４は、電子機器１０１Ｂに対して、メモリカード２０１Ｂの着脱を行なう構造であり、電子機器１０１Ｂとメモリカード２０１Ｂの固定手段の機能を持つ。
【０１９２】
メモリカード２０１Ｂの構造例（平面透視および断面透視）が図１３（１）に示されている。電子機器１０１Ｂの構造例（平面透視および断面透視）が図１３（２）に示されている。 電子機器１０１Ｂのスロット構造４（特に開口部１９２）にメモリカード２０１Ｂが挿入されたときの構造例（断面透視）が図１３（３）に示されている。
【０１９３】
スロット構造４は、電子機器１０１Ｂの筺体１９０にメモリカード２０１Ｂ（その筐体２９０）を開口部１９２から挿抜して固定可能な構成となっている。筺体１９０の開口部１９２とは反対側の一面に基板１０２が支持材１９１により取り付けられている。スロット構造４のメモリカード２０１Ｂの端子との接触位置には受け側のコネクタが設けられる。ミリ波伝送に置き換えた信号についてはコネクタ端子（コネクタピン）が不要である。
【０１９４】
図１３（１）に示すように、メモリカード２０１Ｂの筐体２９０に円筒状の凹形状構成２９８（窪み）を設け、図１３（２）に示すように、電子機器１０１Ｂの筺体１９０に円筒状の凸形状構成１９８（出っ張り）を設けている。
【０１９５】
メモリカード２０１Ｂは、基板２０２の一方の面上に信号生成部２０７を具備する半導体チップ２０３を有する。半導体チップ２０３には、ミリ波信号伝送路９と結合するためのミリ波送受信端子２３２が設けられている。基板２０２の一方の面上には、ミリ波送受信端子２３２と接続された基板パターンによるミリ波伝送路２３４とアンテナ２３６（図ではパッチアンテナ）が形成されている。ミリ波送受信端子２３２とミリ波伝送路２３４とアンテナ２３６で伝送路結合部２０８が構成される。筐体２９０は、アンテナ２３６と同一面に凹形状構成２９８が形成され、凹形状構成２９８の部分がミリ波信号伝送可能な誘電体素材を含む誘電体樹脂で構成される。
【０１９６】
基板２０２の一辺には、筐体２９０の決められた箇所で電子機器１０１Ｂと接続するための接続端子２８０が、筐体２９０の決められた位置に設けられている。メモリカード２０１Ｂは、低速・小容量の信号用や電源供給用に、従前の端子構造を一部に備える。クロック信号や複数本のデータ信号は、ミリ波での信号伝送の対象となるので、図中に破線で示すように、端子を取り外している。
【０１９７】
図１３（２）に示すように、電子機器１０１Ｂは、基板１０２の開口部１９２側の面上に信号生成部１０７を具備する半導体チップ１０３を有する。半導体チップ１０３にはミリ波信号伝送路９と結合するためのミリ波送受信端子１３２が設けられている。基板１０２の一方の面上にミリ波送受信端子１３２と接続された基板パターンによるミリ波伝送路１３４とアンテナ１３６（図ではパッチアンテナ）が形成されている。ミリ波送受信端子１３２とミリ波伝送路１３４とアンテナ１３６で伝送路結合部１０８が構成される。
【０１９８】
筺体１９０は、スロット構造４として、メモリカード２０１Ｂが挿抜される開口部１９２が形成されている。筺体１９０には、メモリカード２０１Ｂが開口部１９２に挿入されたときに、凹形状構成２９８の位置に対応する部分に、ミリ波閉じ込め構造（導波路構造）を持つミリ波信号伝送路９を構成するように凸形状構成１９８が形成されている。凸形状構成１９８は、誘電素材が内部に充填された誘電体導波管１４２を筒型の導体１４４内に形成することで誘電体伝送路９Ａとなるように構成され、伝送路結合部１０８のアンテナ１３６に対して誘電体導波管１４２の中心が一致するように固定的に配置される。凹凸の嵌合構造に、アンテナ１３６とアンテナ２３６と間の結合を強化する構造として誘電体導波管１４２を設けている。
【０１９９】
導体１４４の径は、メモリカード２０１Ｂの凹形状構成２９８の径に対応するように構成される。導体１４４は、誘電体導波管１４２内に伝送されるミリ波の外部放射を抑える遮蔽材としての効果もある。
【０２００】
図１３（３）に示すように、スロット構造４の筺体１９０は開口部１９２からのメモリカード２０１Ｂの挿入に対し、凸形状構成１９８（誘電体伝送路９Ａ）と凹形状構成２９８が凹凸状に接触するようなメカ構造を有する。凹凸構造が嵌合するときに、アンテナ１３６とアンテナ２３６が対向するとともに、その間にミリ波信号伝送路９として誘電体伝送路９Ａが配置される。
【０２０１】
メモリカード２０１Ｂがスロット構造４に装着されたときに、メモリカード２０１Ｂとスロット構造４の固定が行なわれ、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８（特にアンテナ１３６とアンテナ２３６）との間に誘電体導波管１４２を具備する誘電体伝送路９Ａを介在させる構成を採用している。また、アンテナ１３６とアンテナ２３６との間で、ミリ波信号を効率よく伝送するように、ミリ波伝送の結合に対する誘電体伝送路９Ａの位置合わせが実現される。凹凸が合致したときに、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８の間のミリ波伝送特性が良好となるようになっており、ミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めることで高速信号伝送の効率向上を図ることができる。メモリカード２０１Ｂは、誘電体伝送路９Ａとアンテナ２３６の間に筐体２９０を挟むが、凹形状構成２９８の部分の素材が誘電体素材であるのでミリ波伝送に大きな影響を与えるものではない。
【０２０２】
スロット構造４を利用してミリ波閉じ込め構造の誘電体伝送路９Ａを構築しているので、筐体やその他の部材による反射の影響を受けないし、アンテナ１３６から放出したミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めてアンテナ２３６側に伝送できる。そのため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力（伝送パワー）を小さくできる。
【０２０３】
電子機器１０１Ｂにメモリカード２０１Ｂが装着され両者が一体となった状態での機器間信号伝送では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係が凹凸の嵌合構造により決まるので、誘電体伝送路９Ａの伝送特性を予め計算することが容易である。
【０２０４】
［第３例］
図１４は、本実施形態の電子機器および当該電子機器に適用される伝送路構造の第３例を説明する図であり、特に、電子機器の変形例を説明するものである。無線伝送システム１は、第１の電子機器の一例として携帯型の画像再生装置２０１Ｋを備えるとともに、画像再生装置２０１Ｋが搭載される第２（本体側）の電子機器の一例として画像取得装置１０１Ｋを備えている。画像取得装置１０１Ｋには、画像再生装置２０１Ｋが搭載される載置台５Ｋが筐体１９０の一部に設けられている。なお、載置台５Ｋに代えて、第２例のようにスロット構造４にしてもよい。一方の電子機器が他方の電子機器に装着されたときの両電子機器間において、ミリ波帯の無線で信号伝送を行なうという点では第２例と同じである。以下では、第２例との相違点に着目して説明する。
【０２０５】
画像取得装置１０１Ｋは概ね直方体（箱形）の形状をなしており、もはやカード型とは言えない。画像取得装置１０１Ｋとしては、たとえば動画データを取得するものであればよく、たとえばデジタル記録再生装置や地上波テレビ受像機が該当する。画像再生装置２０１Ｋには、アプリケーション機能部２０５として、画像取得装置１０１Ｋ側から伝送されてくる動画データを記憶する記憶装置や、記憶装置から動画データを読み出して表示部（たとえば液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置）にて動画を再生する機能部が設けられる。構造的には、メモリカード２０１Ｂを画像再生装置２０１Ｋに置き換え、電子機器１０１Ｂを画像取得装置１０１Ｋに置き換えたと考えればよい。
【０２０６】
載置台５Ｋの下部の筺体１９０内には、たとえばミリ波伝送路構造の第２例（図１３）と同様に、半導体チップ１０３が収容されており、ある位置にはアンテナ１３６が設けられている。アンテナ１３６と対向する筺体１９０の部分には、内部の伝送路が誘電体素材で構成された誘電体伝送路９Ａとし、その外部が導体１４４で囲まれた誘電体導波管１４２が設けられている。
【０２０７】
載置台５Ｋに搭載される画像再生装置２０１Ｋの筺体２９０内には、たとえばミリ波伝送路構造の第２例（図１３）と同様に、半導体チップ２０３が収容されており、ある位置にはアンテナ２３６が設けられている。アンテナ２３６と対向する筺体２９０の部分は、誘電体素材によりミリ波信号伝送路９（誘電体伝送路９Ａ）が構成されるようにしてある。これらの点は前述の第２例と同様である。
【０２０８】
このような構成により、載置台５Ｋに対する画像再生装置２０１Ｋの搭載（装着）時に、画像再生装置２０１Ｋのミリ波信号伝送に対する位置合せ行なうことが可能となる。アンテナ１３６とアンテナ２３６との間に筐体１９０と筐体２９０を挟むが、誘電体素材であるのでミリ波の伝送に大きな影響を与えるものではない。
【０２０９】
第３例は、嵌合構造という考え方ではなく壁面突当て方式を採り、載置台５Ｋの角１０１ａに画像取得装置１０１Ｋが突き当てられるように置かれたときにアンテナ１３６とアンテナ２３６が対向するようにしているので、位置ズレによる影響を確実に排除できる。
【０２１０】
画像再生装置２０１Ｋが載置台５Ｋの規定位置に装着されたときに、伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８（特にアンテナ１３６とアンテナ２３６）と間に誘電体伝送路９Ａを介在させる構成を採用している。ミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めることで高速信号伝送の効率向上を図ることができる。筐体やその他の部材による反射の影響を受けないし、アンテナ１３６から放出したミリ波信号を誘電体伝送路９Ａに閉じ込めてアンテナ２３６側に伝送できる。そのため、放出電波の無駄が少なくなるので注入同期方式を適用する場合でも送信電力（伝送パワー）を小さくできる。
【０２１１】
画像再生装置２０１Ｋに画像取得装置１０１Ｋが載置されて両者が一体となった状態での機器間信号伝送では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係がある程度決まっているので、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を予め計算することが容易である。
【０２１２】
［総合周波数特性との関係］
本実施形態の無線伝送システム１を適用した第１例〜第３例の電子機器では、電気配線ではなくミリ波で信号伝送を行なうようにしている。ＬＳＩ機能部１０４からＬＳＩ機能部２０４に対する信号は、ミリ波信号に変換され、ミリ波信号は伝送路結合部１０８と伝送路結合部２０８との間をミリ波信号伝送路９を介して伝送する。
【０２１３】
無線伝送のため、配線形状やコネクタの位置を気にする必要がないため、レイアウトに対する制限があまり発生しない。ミリ波による信号伝送に置き換えた信号については波長が短く、波長の長さの範囲も限られているため、ＥＭＣやＥＭＩの問題を容易に解消できる。一般に、第１通信装置１００や第２通信装置２００の内部で他にミリ波帯の周波数を使用している機能部は存在しないため、ＥＭＣやＥＭＩの対策が容易に実現できる。
【０２１４】
第１通信装置１００と第２通信装置２００を近接した状態での無線伝送であり、固定位置間や既知の位置関係の信号伝送であるため、次のような利点が得られる。
【０２１５】
１）送受信間の伝搬チャネル（導波構造）を適正に設計することが容易である。
【０２１６】
２）送受信間を封止する伝送路結合部の誘電体構造と伝搬チャネル（ミリ波信号伝送路９の導波構造）を併せて設計することで、自由空間伝送より、信頼性の高い良好な伝送が可能になる。
【０２１７】
３）無線伝送を管理するコントローラ（本例ではＬＳＩ機能部１０４やＬＳＩ機能部２０４）の制御も一般の無線通信のように動的にアダプティブに頻繁に行なう必要はないため、制御によるオーバーヘッドを一般の無線通信に比べて小さくすることができる。その結果、小型、低消費電力、高速化が可能になる。
【０２１８】
４）製造時や設計時に無線伝送環境を校正し、個体のばらつきなどを把握すれば、そのデータを参照して伝送することでより高品位の通信が可能になる。
【０２１９】
５）機器内や機器間で反射が存在していても、固定の反射であるので、小さい等化器で容易にその影響を受信側で除去できる。等化器の設定も、プリセットや静的な制御で可能であり、実現が容易である。
【０２２０】
また、波長の短いミリ波帯での無線通信であることで、次のような利点が得られる。
【０２２１】
ａ）ミリ波は帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。
【０２２２】
ｂ）伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難い。
【０２２３】
ｃ）ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じてきまるアンテナや導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
【０２２４】
ｄ）通常の野外での無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐため、厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やＰＬＬ（位相同期ループ回路）などが用いられ、回路規模が大きくなる。しかしながら、ミリ波では（特に固定位置間や既知の位置関係の信号伝送との併用時は）、ミリ波は容易に遮蔽でき、外部に漏れないようにでき、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。安定度を緩めた搬送波で伝送された信号を受信側で小さい回路で復調するのには、注入同期方式を採用するのが好適である。
【０２２５】
ここで、本実施形態の周波数シフト方式についての前述のシミュレーション解析の説明では、ミリ波信号伝送路９の周波数特性が、伝送帯域範囲内では平坦であるものと仮定していた。しかしながら、実際には、ミリ波信号伝送路９の周波数特性も影響する。その場合でも、前記の説明から理解されるように、筐体内信号伝送（たとえば電子機器の第１例）や複数の電子機器が一体となった状態での機器間信号伝送（たとえば電子機器の第２例や第３例）では、野外での無線通信とは異なり、各部材の位置関係がある程度決まっているので、ミリ波信号伝送路９の伝送特性を予め特定（計算）することが容易である。
【０２２６】
したがって、ミリ波信号伝送路９の特性も加味した上で、送受信間の伝送特性（総合通信特性）において、その帯域の中心に対して搬送波周波数をずらす本実施形態の周波数シフト方式を適用することができる。場合によっては、ミリ波信号伝送路９を増幅部８１１７の出力側や増幅部８２２４の入力側の波形等化器としても機能させることで、送信系統や受信系統の帯域幅を広げ（あるいは狭め）、この効果との関係で、帯域の中心に対しての搬送波周波数のずらしの程度を調整することもできる。
【０２２７】
また、誘電体伝送路９Ａや中空導波路９Ｌなどのようなミリ波閉じ込め構造（導波路構造）のミリ波信号伝送路９にすれば、伝送パワーを下げることができるので、増幅部８１１７や増幅部８２２４の広帯域化（つまり高速伝送化）に寄与することができる。
【０２２８】
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２２９】
また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０２３０】
前記実施形態では、周波数シフト方式を、筐体内信号伝送（たとえば電子機器の第１例）や機器間信号伝送（たとえば電子機器の第２例や第３例）に適用したが、その適用範囲は、これらに限定されず、野外での無線通信にも適用できる。
【０２３１】
前記実施形態では、無線伝送システムの一例として、ミリ波帯で通信を行なうシステムを例示したが、その適用範囲はミリ波帯で通信を行なうものに限定されない。ミリ波帯よりも波長の長いセンチ波（好ましくはミリ波に近い側）や、逆にミリ波帯よりも波長の短いサブミリ波（好ましくはミリ波に近い側）を適用してもよい。
【０２３２】
電子機器の一例として、筐体内信号伝送を適用した撮像装置５００や、機器間信号伝送を適用した電子機器１０１Ｂとメモリカード２０１Ｂの組合せや画像取得装置１０１Ｋと画像再生装置２０１Ｋの組合せを例示したが、これらに限定されない。電子機器は、前記実施形態で説明した周波数シフトの機能を搭載していれば、特定の分野の機器には限定されない。たとえば、テレビジョン受像機や、携帯端末装置としてのオーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書などが想定される。
【符号の説明】
【０２３３】
１…無線伝送システム、９…ミリ波信号伝送路、１００…第１通信装置、１０１Ｂ…電子機器（本体側）、１０１Ｋ…画像取得装置（電子機器の一例）、１０２，２０２…基板、１０３，２０３…半導体チップ、１０４，２０４…ＬＳＩ機能部、１０７，２０７…信号生成部、１０８，２０８…伝送路結合部、１１０…送信側信号生成部、１１３…多重化処理部、１１４…パラレルシリアル変換部、１１５…変調部、１１６…周波数変換部、１１７…増幅部、２２０…受信側信号生成部、２２４…増幅部、２２５…周波数変換部、２２６…復調部、２２７…シリアルパラレル変換部、２２８…単一化処理部、１９０，２９０…筐体、２００…第２通信装置、２０１Ｂ…メモリカード（電子機器の一例）、２０１Ｋ…画像再生装置（電子機器の一例）、５００…撮像装置（電子機器の一例）、８１１０…送信側信号生成部、８２２０…受信側信号生成部、８３００…変調機能部、８３０１…変調対象信号処理部、８３０２…周波数混合部、８３０４…送信側局部発振部、８３０６…基準搬送信号処理部、８３０８…信号合成部、８４００…復調機能部、８４０１…周波数分離部、８４０２…周波数混合部、８４０４…受信側局部発振部、８４０６…位相振幅調整部、８４０７…直流成分抑制部、８４４０…注入同期制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調用の搬送信号を生成する第１の搬送信号生成部と、伝送対象信号を前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する第１の周波数変換部とを具備する送信部と、
復調用の搬送信号を生成する第２の搬送信号生成部と、受信した伝送信号を前記第２の搬送信号生成部で生成された復調用の搬送信号で周波数変換する第２の周波数変換部とを具備する受信部と、
を備え、
前記変調用の搬送信号と前記復調用の搬送信号の少なくとも一方は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずれて設定されている信号伝送システム。
【請求項２】
前記送信部の帯域中心と前記受信部の帯域中心の何れか一方のみが、前記搬送信号の周波数に対してずれて設定されている
請求項１に記載の信号伝送システム。
【請求項３】
前記送信部の帯域中心と前記受信部の帯域中心の双方が、前記搬送信号の周波数に対して同方向にずれて設定されている
請求項１に記載の信号伝送システム。
【請求項４】
前記第２の周波数変換部は、同期検波方式により前記周波数変換を行なうことで前記伝送対象信号を復調する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項５】
前記第２の搬送信号生成部は、受信した信号に基づく注入同期方式により前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号と同期した復調用の搬送信号を生成する
請求項４に記載の信号伝送システム。
【請求項６】
前記送信部は、変調される前記伝送対象情報の直流近傍成分を抑圧する変調対象信号処理部を有し、
前記第１の周波数変換部は、前記変調対象信号処理部で処理された処理済み信号を前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して前記伝送信号を生成する
請求項５に記載の信号伝送システム。
【請求項７】
前記変調対象信号処理部は、デジタルの前記伝送対象情報に対してＤＣフリー符号化を行なう
請求項６に記載の信号伝送システム。
【請求項８】
前記受信部は、前記第２の搬送信号生成部における注入同期の状態を示す情報を検出する注入同期検出部を備え、
前記送信部および前記受信部の少なくとも一方は、前記注入同期検出部が検出した前記注入同期の状態を示す情報に基づき、前記第２の搬送信号生成部で生成される前記復調用の搬送信号が、前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号と同期するように同期調整を行なう注入同期調整部を備える
請求項５から請求項７の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項９】
前記送信部と前記受信部は同一の電子機器の筐体内に収容され、前記筐体内に前記送信部と前記受信部の間で無線による情報伝送を可能にする無線信号伝送路が形成される
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項１０】
前記送信部が第１の電子機器の筐体内に収容され、前記受信部が第２の電子機器の筐体内に収容され、前記第１の電子機器と前記第２の電子機器が定められた位置に配置され一体となったとき前記第１の電子機器内の前記送信部と前記第２の電子機器内の前記受信部の間に、前記送信部と前記受信部の間で無線による情報伝送を可能にする無線信号伝送路が形成される
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項１１】
前記無線信号伝送路は、無線信号を伝送路中に閉じ込めつつ無線信号を伝送させる構造を持つ
請求項９または請求項１０に記載の無線伝送システム。
【請求項１２】
前記搬送信号の周波数は、ミリ波帯またはサブミリ波帯に設定されている
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項１３】
変調用の搬送信号を生成する搬送信号生成部と、
伝送対象信号を前記搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する周波数変換部と、
を備え、
前記搬送信号生成部は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して前記搬送信号の周波数をずらして設定する
送信装置。
【請求項１４】
復調用の搬送信号を生成する搬送信号生成部と、
受信した伝送信号を前記搬送信号生成部で生成された復調用の搬送信号で周波数変換する周波数変換部と、
を備え、
前記搬送信号生成部は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して前記搬送信号の周波数をずらして設定する
受信装置。
【請求項１５】
変調用の搬送信号を生成する第１の搬送信号生成部と、伝送対象信号を前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する第１の周波数変換部とを具備する送信部、および／または、
復調用の搬送信号を生成する第２の搬送信号生成部と、受信した伝送信号を前記第２の搬送信号生成部で生成された復調用の搬送信号で周波数変換する第２の周波数変換部とを具備する受信部、
を備え、
前記変調用の搬送信号と前記復調用の搬送信号の少なくとも一方は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずれて設定されている電子機器。
【請求項１６】
送信部において、変調用の搬送信号を生成し、伝送対象信号を変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成し、
受信部において、復調用の搬送信号を生成し、受信した前記伝送信号を前記復調用の搬送信号で周波数変換することで前記伝送対象信号を復調するに当たり、
前記変調用の搬送信号と前記復調用の搬送信号の少なくとも一方を、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずらして設定する信号伝送方法。
【請求項１】
変調用の搬送信号を生成する第１の搬送信号生成部と、伝送対象信号を前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する第１の周波数変換部とを具備する送信部と、
復調用の搬送信号を生成する第２の搬送信号生成部と、受信した伝送信号を前記第２の搬送信号生成部で生成された復調用の搬送信号で周波数変換する第２の周波数変換部とを具備する受信部と、
を備え、
前記変調用の搬送信号と前記復調用の搬送信号の少なくとも一方は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずれて設定されている信号伝送システム。
【請求項２】
前記送信部の帯域中心と前記受信部の帯域中心の何れか一方のみが、前記搬送信号の周波数に対してずれて設定されている
請求項１に記載の信号伝送システム。
【請求項３】
前記送信部の帯域中心と前記受信部の帯域中心の双方が、前記搬送信号の周波数に対して同方向にずれて設定されている
請求項１に記載の信号伝送システム。
【請求項４】
前記第２の周波数変換部は、同期検波方式により前記周波数変換を行なうことで前記伝送対象信号を復調する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項５】
前記第２の搬送信号生成部は、受信した信号に基づく注入同期方式により前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号と同期した復調用の搬送信号を生成する
請求項４に記載の信号伝送システム。
【請求項６】
前記送信部は、変調される前記伝送対象情報の直流近傍成分を抑圧する変調対象信号処理部を有し、
前記第１の周波数変換部は、前記変調対象信号処理部で処理された処理済み信号を前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して前記伝送信号を生成する
請求項５に記載の信号伝送システム。
【請求項７】
前記変調対象信号処理部は、デジタルの前記伝送対象情報に対してＤＣフリー符号化を行なう
請求項６に記載の信号伝送システム。
【請求項８】
前記受信部は、前記第２の搬送信号生成部における注入同期の状態を示す情報を検出する注入同期検出部を備え、
前記送信部および前記受信部の少なくとも一方は、前記注入同期検出部が検出した前記注入同期の状態を示す情報に基づき、前記第２の搬送信号生成部で生成される前記復調用の搬送信号が、前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号と同期するように同期調整を行なう注入同期調整部を備える
請求項５から請求項７の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項９】
前記送信部と前記受信部は同一の電子機器の筐体内に収容され、前記筐体内に前記送信部と前記受信部の間で無線による情報伝送を可能にする無線信号伝送路が形成される
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項１０】
前記送信部が第１の電子機器の筐体内に収容され、前記受信部が第２の電子機器の筐体内に収容され、前記第１の電子機器と前記第２の電子機器が定められた位置に配置され一体となったとき前記第１の電子機器内の前記送信部と前記第２の電子機器内の前記受信部の間に、前記送信部と前記受信部の間で無線による情報伝送を可能にする無線信号伝送路が形成される
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項１１】
前記無線信号伝送路は、無線信号を伝送路中に閉じ込めつつ無線信号を伝送させる構造を持つ
請求項９または請求項１０に記載の無線伝送システム。
【請求項１２】
前記搬送信号の周波数は、ミリ波帯またはサブミリ波帯に設定されている
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の信号伝送システム。
【請求項１３】
変調用の搬送信号を生成する搬送信号生成部と、
伝送対象信号を前記搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する周波数変換部と、
を備え、
前記搬送信号生成部は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して前記搬送信号の周波数をずらして設定する
送信装置。
【請求項１４】
復調用の搬送信号を生成する搬送信号生成部と、
受信した伝送信号を前記搬送信号生成部で生成された復調用の搬送信号で周波数変換する周波数変換部と、
を備え、
前記搬送信号生成部は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対して前記搬送信号の周波数をずらして設定する
受信装置。
【請求項１５】
変調用の搬送信号を生成する第１の搬送信号生成部と、伝送対象信号を前記第１の搬送信号生成部で生成された変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成する第１の周波数変換部とを具備する送信部、および／または、
復調用の搬送信号を生成する第２の搬送信号生成部と、受信した伝送信号を前記第２の搬送信号生成部で生成された復調用の搬送信号で周波数変換する第２の周波数変換部とを具備する受信部、
を備え、
前記変調用の搬送信号と前記復調用の搬送信号の少なくとも一方は、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずれて設定されている電子機器。
【請求項１６】
送信部において、変調用の搬送信号を生成し、伝送対象信号を変調用の搬送信号で周波数変換して伝送信号を生成し、
受信部において、復調用の搬送信号を生成し、受信した前記伝送信号を前記復調用の搬送信号で周波数変換することで前記伝送対象信号を復調するに当たり、
前記変調用の搬送信号と前記復調用の搬送信号の少なくとも一方を、送受信間の伝送特性の帯域中心に対してずらして設定する信号伝送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１６６４５９（Ｐ２０１１−１６６４５９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１３７（Ｐ２０１０−２７１３７）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]