通信装置及び電子機器
【課題】筐体間の非接触による信号伝送を可能にする通信装置及び該通信装置を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】磁界を発生及び検出する第１の送受信素子と、第１の送受信素子で発生した磁界を検出すると共に、第１の送受信素子で検出可能な磁界を発生する第２の送受信素子とを有し、第１の送受信素子と第２の送受信素子とが、互いの端部で磁界結合することで信号を送受信する。
【解決手段】磁界を発生及び検出する第１の送受信素子と、第１の送受信素子で発生した磁界を検出すると共に、第１の送受信素子で検出可能な磁界を発生する第２の送受信素子とを有し、第１の送受信素子と第２の送受信素子とが、互いの端部で磁界結合することで信号を送受信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁界結合型の送受信素子により信号を送受信する通信装置及び該通信装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的規模が大きい電子機器では、機能別にモジュール化されることがある。そのような複数のモジュールから構成される電子機器では、通常、各モジュールがコネクタ及びケーブルを用いて接続される。ここで、例えば衛星通信用の通信機器のように屋外に設置される電子機器では、各モジュール間を接続するコネクタやケーブルを防水仕様にする必要がある。防水仕様のコネクタは、密封用のガスケット等を備えるため、その多くは大型になる。また、屋外に設置される電子機器では、落下物等から保護するために、コネクタやケーブルをカバー等で覆う保護対策が必要な場合もある。したがって、屋外に設置される電子機器は、大型のコネクタやカバー等を設けるために各モジュールの筐体が大型化する傾向にある。そのため、これらの筐体を小さくするにはコネクタやケーブル数を低減しなければならない。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、コネクタやケーブルを用いた有線接続ではなく、無線技術を利用して各モジュール間を接続する構成が考えられる。そのような技術としては、例えば磁界により非接触で信号を伝送する非接触コネクタ方式が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記屋外に設置する電子機器が金属製の筐体であると、磁界を利用する非接触コネクタでは、金属から成る筐体の壁面で磁界が遮断されるため、信号を伝送するのに十分な磁束を筐体の壁面を通してやり取りすることができない。そのため、筐体に穴を開ける、または送受信素子を露出させて互いに近接させる等の対策が必要になる。その結果、非接触コネクタ方式であっても、コンタクトどうしを機械的に接触させる上記コネクタと同様に、防水対策や保護対策が必要になってしまう。
【０００５】
そこで、金属で覆われていても電磁波による通信を可能にする技術が、例えば特許文献１で提案されている。特許文献１に記載された技術では、金属層を電磁誘導作用による電磁波通信が可能になるまで薄く形成することで、機械的保護性能を確保しつつ電磁波による通信を可能にしている。
【０００６】
しかしながら、上記衛星通信用の通信機器のように、比較的大型の電子機器では、十分な強度を確保するために数ミリメートルから数センチメートル程度の厚みを有する金属板を筐体に用いる必要がある。そのため、特許文献１に記載の技術のように薄い金属板で筐体を形成することは困難である。さらに、厚い金属板では、磁界が印加されることで発生する渦電流等による損失も無視できない程度に大きくなり、送受信素子間の距離も比較的大きくなる。したがって、信号の伝送に必要な磁界を発生するための電流も大きくなり、電子機器の消費電力が増大してしまう。
【０００７】
また、モジュール間の非接触通信には、電波を利用して信号を送受信する無線タグ等の近距離無線通信を利用することも考えられる。しかしながら、そのような近距離無線通信では、筐体の外部に無線通信用のアンテナを設置する必要があるため、各モジュールの筐体が大型になる。また、電波による信号伝送では、電磁干渉等により通信環境が悪化していることがあるため、信号が誤って伝送される問題や伝送速度が低下する問題も発生する。したがって、そのための対策（誤り訂正の強化、伝送速度の低下防止等）が必要になり、信号を送受信するための処理が複雑になる。また、伝送効率が低下する等の影響もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、屋外等に設置する電子機器では、筐体を小型化するために電気信号の伝送方式を改善する必要がある。特に、非接触で通信が可能であり、筐体の内部に送受信素子を設置しても筐体の外部と通信できる方式が有用である。筐体の内部に送受信素子を設置できれば、送受信素子に対する防水対策や保護対策が軽減され、また不要とすることもできる。さらに、外部の電子機器からの電磁干渉等も軽減できる。また、筐体の外壁に比較的大きなコネクタやカバー等を設ける必要がなく、筐体内部の余剰空間に送受信素子を設置すれば、筐体を小型化することも可能である。
【００１０】
本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、筐体間の非接触による信号伝送を可能にする通信装置及び該通信装置を備えた電子機器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】
【００１１】
上記目定を達成するため本発明の通信装置は、磁界を発生及び検出する第１の送受信素子と、
前記第１の送受信素子で発生した磁界を検出すると共に、前記第１の送受信素子で検出可能な磁界を発生する第２の送受信素子と、
を有し、
前記第１の送受信素子と前記第２の送受信素子とが、互いの端部で磁界結合することで信号を送受信する構成である。
【００１２】
一方、本発明の電子機器は、上記第１の送受信素子を備え、前記第１の送受信素子が金属板から成る筐体内壁に設置された第１のモジュールと、
上記第２の送受信素子を備え、前記第２の送受信素子が、金属板から成る筐体内壁の前記第１の送受信素子と対向する位置に設置された第２のモジュールと、
を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、筐体間の非接触による信号伝送を可能にする通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の通信装置を備えた電子機器の一構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図３】第２の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図４】第２の実施の形態の通信装置の変形例を示す模式図である。
【図５】第３の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図６】第４の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図７ａ】図６に示した磁束収束部を拡大した様子を示す平面図である。
【図７ｂ】図６に示した磁束収束部に電流が流れる様子を示す平面図である。
【図７ｃ】図７ｂに示した磁束収束部に流れる電流により発生する磁界の分布例を示すグラフである。
【図８ａ】図７ａに示した磁束収束部の変形例を示す平面図である。
【図８ｂ】図７ａに示した磁束収束部の変形例を示す平面図である。
【図９】第５の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の通信装置を備えた電子機器の一構成例を示すブロック図である。図１は、屋外に設置される、衛星通信等に用いられるマイクロ波パワーモジュール（ＭＰＭ：Microwave Power Module）の一構成例を示している。
【００１６】
図１に示すように、マイクロ波パワーモジュールは、電源モジュール筐体１及び増幅モジュール筐体２を備え、電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２とが連結される構成である。図１に示すようなマイクロ波パワーモジュールは、主として準マイクロ波帯からサブミリ波帯の高周波信号の増幅に利用される。このような電子機器は、インフラストラクチャーとして位置付けられることがあり、故障した場合には迅速な復旧が求められる。図１に示す構成では、故障が発生した電源モジュール筐体１または増幅モジュール筐体２を交換することで、迅速に復旧させることが可能である。このような迅速性は、特に大規模な自然災害により被害を受けたときなどの緊急時に重要となる。
【００１７】
増幅モジュール筐体２は、ＲＦ制御モジュール５、進行波管６及び導波管７を備え、外部から入力される高周波信号（入力信号）を、例えば１００ワットから１キロワット程度の大きな電力の高周波信号に増幅して出力する。
【００１８】
ＲＦ制御モジュール５は、入力信号の位相特性や振幅特性を平坦化して進行波管６に出力する。ＲＦ制御モジュール５には、増幅モジュール筐体２から出力される高周波信号のモニター機能等も備えている。
【００１９】
進行波管６は、ＲＦ制御モジュール５から供給された高周波信号を所要の電力まで増幅する。進行波管６で増幅された高周波信号は、導波管７を介して外部へ出力される。
【００２０】
電源モジュール筐体１は、電源制御モジュール８及び電源モジュール９を備え、増幅モジュール筐体２に所要の電力を供給する。
【００２１】
電源モジュール９は、不図示のコネクタ及びケーブルを介して外部から電力（交流または直流）が供給され、所定の直流電圧を生成して増幅モジュール筐体２が備える進行波管６やＲＦ制御モジュール５に供給する。
【００２２】
電源制御モジュール８は、電源モジュール９から増幅モジュール筐体２に供給する電圧値やその供給・停止を制御する。
【００２３】
電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２とは、コネクタ４４、電源ケーブル１０及びコネクタ４６を介して接続される。コネクタ４４、電源ケーブル１０及びコネクタ４６は、主として電源モジュール９から増幅モジュール筐体２に電源電圧を供給するために用いられる。電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２を接続するコネクタ４４及び４６、並びに電源ケーブル１０には、例えば防水・保護用のカバー４５が装着されている。
【００２４】
また、図１に示すように、電源モジュール筐体１及び増幅モジュール筐体２には、非接触で信号を伝送する送受信素子３，４が、筐体内壁面の互いに対向する位置にそれぞれ取り付けられている。送受信素子３，４は、一方の送受信素子で発生している磁界を他方の送受信素子で検出することで信号の伝送が可能な磁界結合型の素子である。図１は、送受信素子３，４をそれぞれ２つ備えることで、信号の伝送系統を２つ備えた例を示している。伝送系統は、２つに限らず、１系統でもよく、３系統以上であってもよい。
【００２５】
送受信素子３はＲＦ制御モジュール５と接続され、送受信素子４は電源制御モジュール８と接続されているため、ＲＦ制御モジュール５と電源制御モジュール８とは送受信素子３，４を介して互いに信号の送受信が可能である。
【００２６】
ＲＦ制御モジュール５は、例えば進行波管６の動作状態（電圧、電流、温度等）や進行波管６による増幅後の信号品質（出力電力、位相等）を監視し、その監視結果を、送受信素子３，４を介して電源制御モジュール８に通知する。
【００２７】
電源制御モジュール９は、ＲＦ制御モジュール５の監視結果に基づき、ＲＦ制御モジュール５や電源モジュール９を制御することで、例えば入力信号の位相や振幅を調整したり、進行波管６の起動シーケンスや停止シーケンス等を変更したりする。
【００２８】
図２は、第１の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００２９】
図２に示すように、第１の実施の形態の通信装置は、送受信素子３，４が、金属板から成る筐体１５を挟んで対向する位置に配置された構成である。送受信素子３，４は、例えばソレノイドコイル１３とソレノイドコイル１３内に挿入される強磁性体１２とを備えている。このような構成では、ソレノイドコイル１３に信号電流が流れると、該信号電流に対応した磁界（磁束）を発生する。また、対向する送受信素子で磁界が発生すると、電磁誘導によりソレノイドコイル１３に該磁界に応じた誘導電流が流れる。そのため、互いに信号を送受信する通信装置として動作する。
【００３０】
筐体１５には、通常、軽量化のためにアルミニウム等の常磁性体が用いられる。そのため、例えば送受信素子３で発生した磁束１４は、その強磁性体１２の一方の端部から出射されて筐体１５を透過し、送受信素子４の強磁性体１２の一方の端部へ入射する。送受信素子４の強磁性体１２の一方の端部から入射された磁束は、他方の端部から出射されて筐体１５を透過し、送受信素子３の強磁性体１２の他方の端部へ入射する。送受信素子４で磁束が発生した場合も同様である。すなわち、図２に示すように送受信素子３，４を対向して配置することで、２つの送受信素子３，４を、効率よく磁界結合することが可能である。なお、図２では、強磁性体１２の端部で磁界を結合させるために、送受信素子３，４の各強磁性体１２が平行になるように配置されている。なお、図２の矢印は送受信素子３，４内を透過する磁束線の様子を示している。
【００３１】
送受信素子３，４は、図１に示した増幅モジュール筐体２と電源モジュール筐体１とを所定の位置で連結したとき、互いに対向するように各々の筐体に取り付ければよい。
【００３２】
図２に示す送受信素子３，４は、電源モジュール筐体１及び増幅モジュール筐体２から外部に露出させる必要がないため、破損等を考慮した保護対策が不要である。特に、屋外に設置する電子機器に用いた場合は、コネクタ等の防水対策も不要になる。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば、筐体間の非接触による信号伝送に有用な通信装置が得られる。
【００３４】
なお、図２では、筐体１５間が離れている（ギャップがある）例を示しているが、筐体１５どうしは接触していてもよい。また、図２では、送受信素子３，４として、ソレノイドコイル１３及び強磁性体１２を備えた構成例を示しているが、送受信素子３，４には、信号電流に応じて磁界を発生すると共に、発生している磁界を検出できれば、ソレノイドコイル１３以外の素子を用いてもよい。高感度で磁界を検出できる素子を使用すれば、磁界の発生に要する電力を低減できる。
【００３５】
例えば、信号の伝送方向が一方向でよければ、一方の送受信素子に信号電流に応じて磁界を発生する素子を用い、他方の送受信素子に磁界を検出する素子を用いればよい。磁界を検出する素子としては、ループ素子、巨大磁気抵抗効果を使った素子、磁気インピーダンス効果を使った素子等がある。
【００３６】
さらに、図１では、それぞれが独立した電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２間で、図２に示した送受信素子３，４を用いて信号を送受信する例を示しているが、図２に示した送受信素子３，４は、例えば筐体内部の金属板で仕切られた部位とその外部とで信号を送受信する場合にも適用可能である。例えば、電磁シールドケースで覆われた回路とその外部の回路間で信号を送受信する場合が考えられる。一般に、電磁シールドケースは、シールド効果を保つために、開口を設けないことが好ましい。電磁シールドケースで覆われた回路とその外部の回路間の信号通信に、本実施形態で示した送受信素子３，４を用いれば、開口を無くすことが（または縮小することが）できる。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態で示した送受信素子３，４では、強磁性体１２が棒状であるため（図２参照）、一方の送受信素子で発生した磁束が強磁性体１２の端部から拡散して出射し、その一部が対向して配置された他方の送受信素子に入射されない。この他方の送受信素子に入射されない磁束は、信号伝送に利用されないため、信号伝送に要する電力の損失を招く。第２の実施の形態では、このような損失を低減するための送受信素子の構成例を示す。
【００３７】
図３は、第２の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００３８】
図３に示すように、第２の実施の形態の通信装置は、送受信素子３ａ，４ａの強磁性体１６が略コの字状に形成され、送受信素子３ａが備える強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａが備える強磁性体１６の端部とが互いに対向するように配置された構成である。
【００３９】
このような構成では、一方の送受信素子で発生した磁束１４ａが、強磁性体１６の形状に応じて誘導され、その端部から他方の送受信素子の強磁性体１６の端部へ向けて出射される。また、強磁性体１６の端部どうしの距離も短縮するため、送信側から受信側へ入射されない磁束量が低減する。そのため、信号伝送に要する電力損失が低減し、伝送効率を向上させることができる。
【００４０】
送受信素子としてソレノイドコイル及び強磁性体１６を用いた構成では、主として強磁性体１６の両端で、２つの送受信素子が磁界結合する。そのため、本実施形態のように強磁性体１６の形状を工夫することで、磁束の流れを制御することが可能であり、信号伝送に利用されない磁束量を低減できる。
【００４１】
図４は、第２の実施の形態の通信装置の変形例を示す模式図である。図４は、図３に示した送受信素子３ａが備える強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａが備える強磁性体１６の端部との間に、樹脂等の非磁性材料１７が埋設された様子を示している。
【００４２】
一般に、樹脂等の非磁性体材料１７は、入射した磁束の強度を低下させる作用が少ないことが知られている。そのため、図４に示すように、送受信素子の強磁性体１６端部で挟まれる筐体１５の部位を、樹脂等の非磁性材料１７に置き換えれば、筐体１５に磁束が入射することで生じる損失を低減することが可能であり、送受信素子３ａ，４ａ間の磁界による結合力を強めることができる。
【００４３】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の通信装置よりも、信号伝送に利用されない磁束量を低減することが可能であるため、伝送効率を向上させることができる。
（第３の実施の形態）
一般に、磁界結合型の送受信素子では、送信側の素子と受信側の素子とが離れていると、その間隔が数ミリメートル程度であっても、端部から出射された磁束が拡散して受信側の素子に到達しない磁束量が増大する。また、筐体が金属である場合、該筐体に磁束が入射することで発生する渦電流も、送受信素子間の磁界による結合力を弱める原因となる。渦電流とは、入射された磁束を打ち消す向きの磁束を発生するように、金属表面に流れる電流である。そのため、送信側の送受信素子へより大きな電力を供給しなければならない。
【００４４】
筐体１５にアルミニウム等の非磁性金属を用いている場合、アルミニウムの比透磁率はほぼ「１」であるため、図４に示した樹脂等の非磁性材料１７を埋め込んだ部位では、その内側と外側とで透磁率が大きく変化することはない。そのため、送受信素子３ａ，４ａの端部から出射される磁束は、非磁性材料によって集束されることなく、拡散する傾向にある。したがって、一方の送受信素子の端部から出射された磁束を集束させて、他方の送受信素子へ到達するように誘導できれば、伝送効率を向上させることができる。
【００４５】
そこで、第３の実施の形態では、図５に示すように、筐体１５の、送受信素子３ａが備える強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａが備える強磁性体１６の端部との間の部位に、強磁性体１８を埋設する。図５は、第３の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００４６】
一般に、強磁性体１８は磁束を集束する性質があることが知られている。そのため、図５に示すような構成では、一方の送受信素子の端部から出射された磁束１４ａが筐体１５に設けられた強磁性体１８で集束し、他方の送受信素子へ到達する。
【００４７】
第３の実施の形態によれば、筐体１５に磁束線を誘導する部位（強磁性体１８）を備えることで、信号の伝送に利用されない磁束量を第２の実施の形態よりもさらに低減できる。
【００４８】
また、本実施形態のように、筐体１５に磁束線を誘導する部位（強磁性体１８）を備えることで、送受信素子３ａ，４ａが備える強磁性体１６と筐体１５が備える強磁性体１８とにより閉磁路構造に近い磁気回路を形成できる。そのため、筐体１５に入射する磁束量が低減し、筐体１５に渦電流が流れることによる損失（渦電流損）も低減できる。したがって、通信装置による信号の伝送効率をより向上させることができる。
（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００４９】
図６に示すように、第４の実施の形態では、送受信素子３ａの強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａの強磁性体１６の端部との間の部位に、磁束収束部２１を埋設する。
【００５０】
磁束収束部２１は、一方の送受信素子から出射された磁束を渦電流に変換し、該渦電流を筐体の他方の送受信素子側へ誘導し、さらに誘導された電流により他方の送受信素子側の筐体表面に磁束を形成することで、２つの送受信素子間を磁界結合する。
【００５１】
図７ａに示すように、磁束収束部２１は、例えば幅の広い略Ｃ字状の円板２４で形成され、図６に示した筐体１９，２０にそれぞれ埋設される。磁束収束部２１は、筐体１９，２０と同様にアルミニウム等の金属で形成され、筐体１９，２０との隙間は樹脂２５が充填されて防水性が確保されつつ、筐体１９，２０に固定される。図７ａは、図６に示した磁束収束部２１をＡ方向から見て拡大した様子を示している。
【００５２】
図６に示すように、筐体１９と筐体２０とが接触している場合、それぞれが備える磁束収束部２１も接触することで電気的に導通する。但し、筐体１９及び筐体２０に固定された磁束収束部２１どうしが導通していなくても同様の効果は得られる。磁束収束部２１は、円板である必要はなく、楕円形や長方形等の板でもよい。図７ａは、送受信素子３ａ，４ａの強磁性体１６の断面形状が円状であるため、磁束収束部２１にも略Ｃ字状の円板を用いた例を示している。磁束収束部２１の外形は、送受信素子の強磁性体１６の断面形状に合わせて決定すればよい。
【００５３】
このような構成において、図６に示す一方の送受信素子で磁束１４ａが発生すると、発生した磁束１４ａは強磁性体１６の端部から磁束収束部２１に入射される。このとき、金属である磁束収束部２１の表面には、電磁誘導によりＣ字の形状に沿って渦電流２９が流れる。磁束収束部２１は、幅の広いＣ字状であるため、幅方向（半径方向）によって流れる電流の大きさ向きが異なる。具体的には、円周の外側よりも内側で電流密度が高くなる。筐体１９と筐体２０とが導通している場合、筐体１９、２０が備える磁束収束部２１は一つの閉回路を形成するため、上記渦電流２９は他方の送受信素子側の磁束収束部２１の表面３１にも到達する。
【００５４】
他方の送受信素子側の磁束収束部２１の表面３１では、図７ｂに示すようにＣ字の形状に沿って電流３０が流れ、該電流３０により磁界が発生する。このとき発生する磁界の強度は、上述したようにＣ字の内側の電流密度が高いため、中央部付近にピークを有する、図７ｃの分布Ａで示すようになる。
【００５５】
すなわち、図７ａに示した磁束収束部２１は、図５に示した強磁性体１８と同様に、送受信素子の強磁性体端部から出射された磁束を集束させる作用がある。このような略Ｃ字状の導体により磁束を集束できることは、例えば、非特許文献１（前田哲彦、山田外史、岩原政吉、「磁束収束作用を用いた渦電流探傷プローブ」、日本ＡＥＭ学会誌、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．１、２７〜３２頁、２００１年３月１０日）にも記載されている。本願発明によれば、磁束収束素子を用いて金属製の筐体壁面間で通信するための送受信素子の具体的な構成や構造が提供される。
【００５６】
なお、図７ｃに示す磁界分布Ａは、磁束収束部２１で発生する磁界の概略の形状を示しており、正確な磁界強度を示すものではない。筐体１９，２０に、磁束収束部２１のような磁束を集める手段が無い場合、図７ｃの磁界分布Ｂで示すように、送受信素子３ａ，４ａの端部から出射された磁束は拡散する。
【００５７】
図８ａおよび図８ｂは、図７ａに示した磁束収束部２１の変形例である。
【００５８】
図８ａは、筐体１９，２０に、円形の貫通孔３２，３３と、直線上の貫通孔３４とを設けることで、図７ａに示した磁束集束部２１と同様の機能を、筐体１９，２０に形成した例である。各貫通孔には樹脂が充填され、防水性が確保されている。このように複数の貫通孔により磁束収束部２１を形成すると、筐体１９，２０の強度を保つことが可能であり、また磁束集束部２１を簡易に作成できる。
【００５９】
図８ｂは、筐体１９，２０に、半円状の貫通孔３５と、円形の貫通孔３６と、直線状の貫通孔３７とを設けることで、図７ａに示した磁束集束部２１と同様の機能を、筐体１９，２０に形成した例である。各貫通孔には樹脂が充填され、防水性が確保されている。このような構成では、Ｃ字状の金属板とその外部の金属板とが３箇所で接続されているため、筐体１９，２０の強度を保つことが可能であり、また貫通孔の数も少なくて済むため、磁束集束部２１をより簡易に作成できる。
【００６０】
第４の実施の形態によれば、筐体１９，２０に磁束を集める磁束集束部２１を備えることで、第３の実施の形態と同様に、信号の伝送に利用されない磁束量を低減できる。したがって、通信装置による信号の伝送効率をより向上させることができる。
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、２つの送受信素子４１，４２間に配置される筐体３８，３９が比較的厚い金属板である場合の構成例である。
【００６１】
図９は、第５の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００６２】
図９に示すように、第５の実施の形態では、筐体３８，３９にそれぞれ凹部４０を設け、強磁性体４３の端部が凹部４０内に位置するように送受信素子４１，４２を配置する。図９に示す第５の実施の形態の構成は、第２の実施の形態〜第５の実施の形態で示した通信装置と組み合わせることも可能である。
【００６３】
第５の実施の形態によれば、筐体３８，３９が比較的厚い金属板であっても、送受信素子４１、４２を、それぞれの強磁性体４３の端部を接近させて配置できる。そのため、一方の送受信素子から出射された磁束が他方の送受信素子に到達しないことによる伝送損失を低減できる。
【００６４】
なお、上述した第１の実施の形態〜第５の実施の形態では、送受信素子３，４を信号伝送に用いる例を示したが、送受信素子３，４は近接センサとして用いることも可能である。
【００６５】
第１の実施の形態〜第５の実施の形態で示した送受信素子３，４は、互いに接近したときにのみ正常に信号を送受信することができる。例えば、図１に示した電源モジュール筐体１を交換する場合、交換後の電源モジュール筐体１が増幅モジュール筐体２と正しく連結されているか否かを確認する必要がある。増幅モジュール筐体２が備える進行波管６には、大きな電力が供給されるため、２つの筐体が不完全に連結されていると破損する可能性がある。
【００６６】
そこで、送受信素子３，４を用いて電源制御モジュール８とＲＦ制御モジュール５間の信号伝送が成功すれば、電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２とが、正しい位置で設置されていることが確認できる。よって、進行波管６に対する電力供給の開始準備が整っているか否かを、電源制御モジュール８で判定できる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電源モジュール筐体
２ 増幅モジュール筐体
３、４、３ａ、４ａ、４１，４２ 送受信素子
５ ＲＦ制御モジュール
６ 進行波管
７ 導波管
８ 電源制御モジュール
９ 電源モジュール
１０、４７ 電源ケーブル
１２、１６、１８、４３ 強磁性体
１３ ソレノイドコイル
１４、１４ａ 磁束
１５、１９、２０、３８、３９ 筐体
１７ 非磁性材料
２１ 磁束収束部
２４ 円板
２５ 樹脂
２９ 渦電流
３０ 電流
３１ 表面
３２、３３、３４、３５、３６、３７ 貫通孔
４４、４６ コネクタ
４５ カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁界結合型の送受信素子により信号を送受信する通信装置及び該通信装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的規模が大きい電子機器では、機能別にモジュール化されることがある。そのような複数のモジュールから構成される電子機器では、通常、各モジュールがコネクタ及びケーブルを用いて接続される。ここで、例えば衛星通信用の通信機器のように屋外に設置される電子機器では、各モジュール間を接続するコネクタやケーブルを防水仕様にする必要がある。防水仕様のコネクタは、密封用のガスケット等を備えるため、その多くは大型になる。また、屋外に設置される電子機器では、落下物等から保護するために、コネクタやケーブルをカバー等で覆う保護対策が必要な場合もある。したがって、屋外に設置される電子機器は、大型のコネクタやカバー等を設けるために各モジュールの筐体が大型化する傾向にある。そのため、これらの筐体を小さくするにはコネクタやケーブル数を低減しなければならない。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、コネクタやケーブルを用いた有線接続ではなく、無線技術を利用して各モジュール間を接続する構成が考えられる。そのような技術としては、例えば磁界により非接触で信号を伝送する非接触コネクタ方式が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記屋外に設置する電子機器が金属製の筐体であると、磁界を利用する非接触コネクタでは、金属から成る筐体の壁面で磁界が遮断されるため、信号を伝送するのに十分な磁束を筐体の壁面を通してやり取りすることができない。そのため、筐体に穴を開ける、または送受信素子を露出させて互いに近接させる等の対策が必要になる。その結果、非接触コネクタ方式であっても、コンタクトどうしを機械的に接触させる上記コネクタと同様に、防水対策や保護対策が必要になってしまう。
【０００５】
そこで、金属で覆われていても電磁波による通信を可能にする技術が、例えば特許文献１で提案されている。特許文献１に記載された技術では、金属層を電磁誘導作用による電磁波通信が可能になるまで薄く形成することで、機械的保護性能を確保しつつ電磁波による通信を可能にしている。
【０００６】
しかしながら、上記衛星通信用の通信機器のように、比較的大型の電子機器では、十分な強度を確保するために数ミリメートルから数センチメートル程度の厚みを有する金属板を筐体に用いる必要がある。そのため、特許文献１に記載の技術のように薄い金属板で筐体を形成することは困難である。さらに、厚い金属板では、磁界が印加されることで発生する渦電流等による損失も無視できない程度に大きくなり、送受信素子間の距離も比較的大きくなる。したがって、信号の伝送に必要な磁界を発生するための電流も大きくなり、電子機器の消費電力が増大してしまう。
【０００７】
また、モジュール間の非接触通信には、電波を利用して信号を送受信する無線タグ等の近距離無線通信を利用することも考えられる。しかしながら、そのような近距離無線通信では、筐体の外部に無線通信用のアンテナを設置する必要があるため、各モジュールの筐体が大型になる。また、電波による信号伝送では、電磁干渉等により通信環境が悪化していることがあるため、信号が誤って伝送される問題や伝送速度が低下する問題も発生する。したがって、そのための対策（誤り訂正の強化、伝送速度の低下防止等）が必要になり、信号を送受信するための処理が複雑になる。また、伝送効率が低下する等の影響もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、屋外等に設置する電子機器では、筐体を小型化するために電気信号の伝送方式を改善する必要がある。特に、非接触で通信が可能であり、筐体の内部に送受信素子を設置しても筐体の外部と通信できる方式が有用である。筐体の内部に送受信素子を設置できれば、送受信素子に対する防水対策や保護対策が軽減され、また不要とすることもできる。さらに、外部の電子機器からの電磁干渉等も軽減できる。また、筐体の外壁に比較的大きなコネクタやカバー等を設ける必要がなく、筐体内部の余剰空間に送受信素子を設置すれば、筐体を小型化することも可能である。
【００１０】
本発明は上述したような背景技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、筐体間の非接触による信号伝送を可能にする通信装置及び該通信装置を備えた電子機器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】
【００１１】
上記目定を達成するため本発明の通信装置は、磁界を発生及び検出する第１の送受信素子と、
前記第１の送受信素子で発生した磁界を検出すると共に、前記第１の送受信素子で検出可能な磁界を発生する第２の送受信素子と、
を有し、
前記第１の送受信素子と前記第２の送受信素子とが、互いの端部で磁界結合することで信号を送受信する構成である。
【００１２】
一方、本発明の電子機器は、上記第１の送受信素子を備え、前記第１の送受信素子が金属板から成る筐体内壁に設置された第１のモジュールと、
上記第２の送受信素子を備え、前記第２の送受信素子が、金属板から成る筐体内壁の前記第１の送受信素子と対向する位置に設置された第２のモジュールと、
を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、筐体間の非接触による信号伝送を可能にする通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の通信装置を備えた電子機器の一構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図３】第２の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図４】第２の実施の形態の通信装置の変形例を示す模式図である。
【図５】第３の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図６】第４の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【図７ａ】図６に示した磁束収束部を拡大した様子を示す平面図である。
【図７ｂ】図６に示した磁束収束部に電流が流れる様子を示す平面図である。
【図７ｃ】図７ｂに示した磁束収束部に流れる電流により発生する磁界の分布例を示すグラフである。
【図８ａ】図７ａに示した磁束収束部の変形例を示す平面図である。
【図８ｂ】図７ａに示した磁束収束部の変形例を示す平面図である。
【図９】第５の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の通信装置を備えた電子機器の一構成例を示すブロック図である。図１は、屋外に設置される、衛星通信等に用いられるマイクロ波パワーモジュール（ＭＰＭ：Microwave Power Module）の一構成例を示している。
【００１６】
図１に示すように、マイクロ波パワーモジュールは、電源モジュール筐体１及び増幅モジュール筐体２を備え、電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２とが連結される構成である。図１に示すようなマイクロ波パワーモジュールは、主として準マイクロ波帯からサブミリ波帯の高周波信号の増幅に利用される。このような電子機器は、インフラストラクチャーとして位置付けられることがあり、故障した場合には迅速な復旧が求められる。図１に示す構成では、故障が発生した電源モジュール筐体１または増幅モジュール筐体２を交換することで、迅速に復旧させることが可能である。このような迅速性は、特に大規模な自然災害により被害を受けたときなどの緊急時に重要となる。
【００１７】
増幅モジュール筐体２は、ＲＦ制御モジュール５、進行波管６及び導波管７を備え、外部から入力される高周波信号（入力信号）を、例えば１００ワットから１キロワット程度の大きな電力の高周波信号に増幅して出力する。
【００１８】
ＲＦ制御モジュール５は、入力信号の位相特性や振幅特性を平坦化して進行波管６に出力する。ＲＦ制御モジュール５には、増幅モジュール筐体２から出力される高周波信号のモニター機能等も備えている。
【００１９】
進行波管６は、ＲＦ制御モジュール５から供給された高周波信号を所要の電力まで増幅する。進行波管６で増幅された高周波信号は、導波管７を介して外部へ出力される。
【００２０】
電源モジュール筐体１は、電源制御モジュール８及び電源モジュール９を備え、増幅モジュール筐体２に所要の電力を供給する。
【００２１】
電源モジュール９は、不図示のコネクタ及びケーブルを介して外部から電力（交流または直流）が供給され、所定の直流電圧を生成して増幅モジュール筐体２が備える進行波管６やＲＦ制御モジュール５に供給する。
【００２２】
電源制御モジュール８は、電源モジュール９から増幅モジュール筐体２に供給する電圧値やその供給・停止を制御する。
【００２３】
電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２とは、コネクタ４４、電源ケーブル１０及びコネクタ４６を介して接続される。コネクタ４４、電源ケーブル１０及びコネクタ４６は、主として電源モジュール９から増幅モジュール筐体２に電源電圧を供給するために用いられる。電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２を接続するコネクタ４４及び４６、並びに電源ケーブル１０には、例えば防水・保護用のカバー４５が装着されている。
【００２４】
また、図１に示すように、電源モジュール筐体１及び増幅モジュール筐体２には、非接触で信号を伝送する送受信素子３，４が、筐体内壁面の互いに対向する位置にそれぞれ取り付けられている。送受信素子３，４は、一方の送受信素子で発生している磁界を他方の送受信素子で検出することで信号の伝送が可能な磁界結合型の素子である。図１は、送受信素子３，４をそれぞれ２つ備えることで、信号の伝送系統を２つ備えた例を示している。伝送系統は、２つに限らず、１系統でもよく、３系統以上であってもよい。
【００２５】
送受信素子３はＲＦ制御モジュール５と接続され、送受信素子４は電源制御モジュール８と接続されているため、ＲＦ制御モジュール５と電源制御モジュール８とは送受信素子３，４を介して互いに信号の送受信が可能である。
【００２６】
ＲＦ制御モジュール５は、例えば進行波管６の動作状態（電圧、電流、温度等）や進行波管６による増幅後の信号品質（出力電力、位相等）を監視し、その監視結果を、送受信素子３，４を介して電源制御モジュール８に通知する。
【００２７】
電源制御モジュール９は、ＲＦ制御モジュール５の監視結果に基づき、ＲＦ制御モジュール５や電源モジュール９を制御することで、例えば入力信号の位相や振幅を調整したり、進行波管６の起動シーケンスや停止シーケンス等を変更したりする。
【００２８】
図２は、第１の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００２９】
図２に示すように、第１の実施の形態の通信装置は、送受信素子３，４が、金属板から成る筐体１５を挟んで対向する位置に配置された構成である。送受信素子３，４は、例えばソレノイドコイル１３とソレノイドコイル１３内に挿入される強磁性体１２とを備えている。このような構成では、ソレノイドコイル１３に信号電流が流れると、該信号電流に対応した磁界（磁束）を発生する。また、対向する送受信素子で磁界が発生すると、電磁誘導によりソレノイドコイル１３に該磁界に応じた誘導電流が流れる。そのため、互いに信号を送受信する通信装置として動作する。
【００３０】
筐体１５には、通常、軽量化のためにアルミニウム等の常磁性体が用いられる。そのため、例えば送受信素子３で発生した磁束１４は、その強磁性体１２の一方の端部から出射されて筐体１５を透過し、送受信素子４の強磁性体１２の一方の端部へ入射する。送受信素子４の強磁性体１２の一方の端部から入射された磁束は、他方の端部から出射されて筐体１５を透過し、送受信素子３の強磁性体１２の他方の端部へ入射する。送受信素子４で磁束が発生した場合も同様である。すなわち、図２に示すように送受信素子３，４を対向して配置することで、２つの送受信素子３，４を、効率よく磁界結合することが可能である。なお、図２では、強磁性体１２の端部で磁界を結合させるために、送受信素子３，４の各強磁性体１２が平行になるように配置されている。なお、図２の矢印は送受信素子３，４内を透過する磁束線の様子を示している。
【００３１】
送受信素子３，４は、図１に示した増幅モジュール筐体２と電源モジュール筐体１とを所定の位置で連結したとき、互いに対向するように各々の筐体に取り付ければよい。
【００３２】
図２に示す送受信素子３，４は、電源モジュール筐体１及び増幅モジュール筐体２から外部に露出させる必要がないため、破損等を考慮した保護対策が不要である。特に、屋外に設置する電子機器に用いた場合は、コネクタ等の防水対策も不要になる。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば、筐体間の非接触による信号伝送に有用な通信装置が得られる。
【００３４】
なお、図２では、筐体１５間が離れている（ギャップがある）例を示しているが、筐体１５どうしは接触していてもよい。また、図２では、送受信素子３，４として、ソレノイドコイル１３及び強磁性体１２を備えた構成例を示しているが、送受信素子３，４には、信号電流に応じて磁界を発生すると共に、発生している磁界を検出できれば、ソレノイドコイル１３以外の素子を用いてもよい。高感度で磁界を検出できる素子を使用すれば、磁界の発生に要する電力を低減できる。
【００３５】
例えば、信号の伝送方向が一方向でよければ、一方の送受信素子に信号電流に応じて磁界を発生する素子を用い、他方の送受信素子に磁界を検出する素子を用いればよい。磁界を検出する素子としては、ループ素子、巨大磁気抵抗効果を使った素子、磁気インピーダンス効果を使った素子等がある。
【００３６】
さらに、図１では、それぞれが独立した電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２間で、図２に示した送受信素子３，４を用いて信号を送受信する例を示しているが、図２に示した送受信素子３，４は、例えば筐体内部の金属板で仕切られた部位とその外部とで信号を送受信する場合にも適用可能である。例えば、電磁シールドケースで覆われた回路とその外部の回路間で信号を送受信する場合が考えられる。一般に、電磁シールドケースは、シールド効果を保つために、開口を設けないことが好ましい。電磁シールドケースで覆われた回路とその外部の回路間の信号通信に、本実施形態で示した送受信素子３，４を用いれば、開口を無くすことが（または縮小することが）できる。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態で示した送受信素子３，４では、強磁性体１２が棒状であるため（図２参照）、一方の送受信素子で発生した磁束が強磁性体１２の端部から拡散して出射し、その一部が対向して配置された他方の送受信素子に入射されない。この他方の送受信素子に入射されない磁束は、信号伝送に利用されないため、信号伝送に要する電力の損失を招く。第２の実施の形態では、このような損失を低減するための送受信素子の構成例を示す。
【００３７】
図３は、第２の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００３８】
図３に示すように、第２の実施の形態の通信装置は、送受信素子３ａ，４ａの強磁性体１６が略コの字状に形成され、送受信素子３ａが備える強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａが備える強磁性体１６の端部とが互いに対向するように配置された構成である。
【００３９】
このような構成では、一方の送受信素子で発生した磁束１４ａが、強磁性体１６の形状に応じて誘導され、その端部から他方の送受信素子の強磁性体１６の端部へ向けて出射される。また、強磁性体１６の端部どうしの距離も短縮するため、送信側から受信側へ入射されない磁束量が低減する。そのため、信号伝送に要する電力損失が低減し、伝送効率を向上させることができる。
【００４０】
送受信素子としてソレノイドコイル及び強磁性体１６を用いた構成では、主として強磁性体１６の両端で、２つの送受信素子が磁界結合する。そのため、本実施形態のように強磁性体１６の形状を工夫することで、磁束の流れを制御することが可能であり、信号伝送に利用されない磁束量を低減できる。
【００４１】
図４は、第２の実施の形態の通信装置の変形例を示す模式図である。図４は、図３に示した送受信素子３ａが備える強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａが備える強磁性体１６の端部との間に、樹脂等の非磁性材料１７が埋設された様子を示している。
【００４２】
一般に、樹脂等の非磁性体材料１７は、入射した磁束の強度を低下させる作用が少ないことが知られている。そのため、図４に示すように、送受信素子の強磁性体１６端部で挟まれる筐体１５の部位を、樹脂等の非磁性材料１７に置き換えれば、筐体１５に磁束が入射することで生じる損失を低減することが可能であり、送受信素子３ａ，４ａ間の磁界による結合力を強めることができる。
【００４３】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の通信装置よりも、信号伝送に利用されない磁束量を低減することが可能であるため、伝送効率を向上させることができる。
（第３の実施の形態）
一般に、磁界結合型の送受信素子では、送信側の素子と受信側の素子とが離れていると、その間隔が数ミリメートル程度であっても、端部から出射された磁束が拡散して受信側の素子に到達しない磁束量が増大する。また、筐体が金属である場合、該筐体に磁束が入射することで発生する渦電流も、送受信素子間の磁界による結合力を弱める原因となる。渦電流とは、入射された磁束を打ち消す向きの磁束を発生するように、金属表面に流れる電流である。そのため、送信側の送受信素子へより大きな電力を供給しなければならない。
【００４４】
筐体１５にアルミニウム等の非磁性金属を用いている場合、アルミニウムの比透磁率はほぼ「１」であるため、図４に示した樹脂等の非磁性材料１７を埋め込んだ部位では、その内側と外側とで透磁率が大きく変化することはない。そのため、送受信素子３ａ，４ａの端部から出射される磁束は、非磁性材料によって集束されることなく、拡散する傾向にある。したがって、一方の送受信素子の端部から出射された磁束を集束させて、他方の送受信素子へ到達するように誘導できれば、伝送効率を向上させることができる。
【００４５】
そこで、第３の実施の形態では、図５に示すように、筐体１５の、送受信素子３ａが備える強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａが備える強磁性体１６の端部との間の部位に、強磁性体１８を埋設する。図５は、第３の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００４６】
一般に、強磁性体１８は磁束を集束する性質があることが知られている。そのため、図５に示すような構成では、一方の送受信素子の端部から出射された磁束１４ａが筐体１５に設けられた強磁性体１８で集束し、他方の送受信素子へ到達する。
【００４７】
第３の実施の形態によれば、筐体１５に磁束線を誘導する部位（強磁性体１８）を備えることで、信号の伝送に利用されない磁束量を第２の実施の形態よりもさらに低減できる。
【００４８】
また、本実施形態のように、筐体１５に磁束線を誘導する部位（強磁性体１８）を備えることで、送受信素子３ａ，４ａが備える強磁性体１６と筐体１５が備える強磁性体１８とにより閉磁路構造に近い磁気回路を形成できる。そのため、筐体１５に入射する磁束量が低減し、筐体１５に渦電流が流れることによる損失（渦電流損）も低減できる。したがって、通信装置による信号の伝送効率をより向上させることができる。
（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００４９】
図６に示すように、第４の実施の形態では、送受信素子３ａの強磁性体１６の端部と、送受信素子４ａの強磁性体１６の端部との間の部位に、磁束収束部２１を埋設する。
【００５０】
磁束収束部２１は、一方の送受信素子から出射された磁束を渦電流に変換し、該渦電流を筐体の他方の送受信素子側へ誘導し、さらに誘導された電流により他方の送受信素子側の筐体表面に磁束を形成することで、２つの送受信素子間を磁界結合する。
【００５１】
図７ａに示すように、磁束収束部２１は、例えば幅の広い略Ｃ字状の円板２４で形成され、図６に示した筐体１９，２０にそれぞれ埋設される。磁束収束部２１は、筐体１９，２０と同様にアルミニウム等の金属で形成され、筐体１９，２０との隙間は樹脂２５が充填されて防水性が確保されつつ、筐体１９，２０に固定される。図７ａは、図６に示した磁束収束部２１をＡ方向から見て拡大した様子を示している。
【００５２】
図６に示すように、筐体１９と筐体２０とが接触している場合、それぞれが備える磁束収束部２１も接触することで電気的に導通する。但し、筐体１９及び筐体２０に固定された磁束収束部２１どうしが導通していなくても同様の効果は得られる。磁束収束部２１は、円板である必要はなく、楕円形や長方形等の板でもよい。図７ａは、送受信素子３ａ，４ａの強磁性体１６の断面形状が円状であるため、磁束収束部２１にも略Ｃ字状の円板を用いた例を示している。磁束収束部２１の外形は、送受信素子の強磁性体１６の断面形状に合わせて決定すればよい。
【００５３】
このような構成において、図６に示す一方の送受信素子で磁束１４ａが発生すると、発生した磁束１４ａは強磁性体１６の端部から磁束収束部２１に入射される。このとき、金属である磁束収束部２１の表面には、電磁誘導によりＣ字の形状に沿って渦電流２９が流れる。磁束収束部２１は、幅の広いＣ字状であるため、幅方向（半径方向）によって流れる電流の大きさ向きが異なる。具体的には、円周の外側よりも内側で電流密度が高くなる。筐体１９と筐体２０とが導通している場合、筐体１９、２０が備える磁束収束部２１は一つの閉回路を形成するため、上記渦電流２９は他方の送受信素子側の磁束収束部２１の表面３１にも到達する。
【００５４】
他方の送受信素子側の磁束収束部２１の表面３１では、図７ｂに示すようにＣ字の形状に沿って電流３０が流れ、該電流３０により磁界が発生する。このとき発生する磁界の強度は、上述したようにＣ字の内側の電流密度が高いため、中央部付近にピークを有する、図７ｃの分布Ａで示すようになる。
【００５５】
すなわち、図７ａに示した磁束収束部２１は、図５に示した強磁性体１８と同様に、送受信素子の強磁性体端部から出射された磁束を集束させる作用がある。このような略Ｃ字状の導体により磁束を集束できることは、例えば、非特許文献１（前田哲彦、山田外史、岩原政吉、「磁束収束作用を用いた渦電流探傷プローブ」、日本ＡＥＭ学会誌、Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．１、２７〜３２頁、２００１年３月１０日）にも記載されている。本願発明によれば、磁束収束素子を用いて金属製の筐体壁面間で通信するための送受信素子の具体的な構成や構造が提供される。
【００５６】
なお、図７ｃに示す磁界分布Ａは、磁束収束部２１で発生する磁界の概略の形状を示しており、正確な磁界強度を示すものではない。筐体１９，２０に、磁束収束部２１のような磁束を集める手段が無い場合、図７ｃの磁界分布Ｂで示すように、送受信素子３ａ，４ａの端部から出射された磁束は拡散する。
【００５７】
図８ａおよび図８ｂは、図７ａに示した磁束収束部２１の変形例である。
【００５８】
図８ａは、筐体１９，２０に、円形の貫通孔３２，３３と、直線上の貫通孔３４とを設けることで、図７ａに示した磁束集束部２１と同様の機能を、筐体１９，２０に形成した例である。各貫通孔には樹脂が充填され、防水性が確保されている。このように複数の貫通孔により磁束収束部２１を形成すると、筐体１９，２０の強度を保つことが可能であり、また磁束集束部２１を簡易に作成できる。
【００５９】
図８ｂは、筐体１９，２０に、半円状の貫通孔３５と、円形の貫通孔３６と、直線状の貫通孔３７とを設けることで、図７ａに示した磁束集束部２１と同様の機能を、筐体１９，２０に形成した例である。各貫通孔には樹脂が充填され、防水性が確保されている。このような構成では、Ｃ字状の金属板とその外部の金属板とが３箇所で接続されているため、筐体１９，２０の強度を保つことが可能であり、また貫通孔の数も少なくて済むため、磁束集束部２１をより簡易に作成できる。
【００６０】
第４の実施の形態によれば、筐体１９，２０に磁束を集める磁束集束部２１を備えることで、第３の実施の形態と同様に、信号の伝送に利用されない磁束量を低減できる。したがって、通信装置による信号の伝送効率をより向上させることができる。
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、２つの送受信素子４１，４２間に配置される筐体３８，３９が比較的厚い金属板である場合の構成例である。
【００６１】
図９は、第５の実施の形態の通信装置の構成例を示す模式図である。
【００６２】
図９に示すように、第５の実施の形態では、筐体３８，３９にそれぞれ凹部４０を設け、強磁性体４３の端部が凹部４０内に位置するように送受信素子４１，４２を配置する。図９に示す第５の実施の形態の構成は、第２の実施の形態〜第５の実施の形態で示した通信装置と組み合わせることも可能である。
【００６３】
第５の実施の形態によれば、筐体３８，３９が比較的厚い金属板であっても、送受信素子４１、４２を、それぞれの強磁性体４３の端部を接近させて配置できる。そのため、一方の送受信素子から出射された磁束が他方の送受信素子に到達しないことによる伝送損失を低減できる。
【００６４】
なお、上述した第１の実施の形態〜第５の実施の形態では、送受信素子３，４を信号伝送に用いる例を示したが、送受信素子３，４は近接センサとして用いることも可能である。
【００６５】
第１の実施の形態〜第５の実施の形態で示した送受信素子３，４は、互いに接近したときにのみ正常に信号を送受信することができる。例えば、図１に示した電源モジュール筐体１を交換する場合、交換後の電源モジュール筐体１が増幅モジュール筐体２と正しく連結されているか否かを確認する必要がある。増幅モジュール筐体２が備える進行波管６には、大きな電力が供給されるため、２つの筐体が不完全に連結されていると破損する可能性がある。
【００６６】
そこで、送受信素子３，４を用いて電源制御モジュール８とＲＦ制御モジュール５間の信号伝送が成功すれば、電源モジュール筐体１と増幅モジュール筐体２とが、正しい位置で設置されていることが確認できる。よって、進行波管６に対する電力供給の開始準備が整っているか否かを、電源制御モジュール８で判定できる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電源モジュール筐体
２ 増幅モジュール筐体
３、４、３ａ、４ａ、４１，４２ 送受信素子
５ ＲＦ制御モジュール
６ 進行波管
７ 導波管
８ 電源制御モジュール
９ 電源モジュール
１０、４７ 電源ケーブル
１２、１６、１８、４３ 強磁性体
１３ ソレノイドコイル
１４、１４ａ 磁束
１５、１９、２０、３８、３９ 筐体
１７ 非磁性材料
２１ 磁束収束部
２４ 円板
２５ 樹脂
２９ 渦電流
３０ 電流
３１ 表面
３２、３３、３４、３５、３６、３７ 貫通孔
４４、４６ コネクタ
４５ カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生及び検出する第１の送受信素子と、
前記第１の送受信素子で発生した磁界を検出すると共に、前記第１の送受信素子で検出可能な磁界を発生する第２の送受信素子と、
を有し、
前記第１の送受信素子と前記第２の送受信素子とが、互いの端部で磁界結合することで信号を送受信する通信装置。
【請求項２】
前記第１の送受信素子及び前記第２の送受信素子は、
ソレノイドコイルと、
前記ソレノイドコイル内に挿入されたコの字状の強磁性体と、
を備え、
前記第１の送受信素子が備える強磁性体の端部と、前記第２の送受信素子が備える強磁性体の端部とが、互いに対向するように配置された請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記第１の送受信素子が備える強磁性体の端部と、前記第２の送受信素子が備える強磁性体の端部との間に、磁束を集める磁束収束部を有する請求項１または２記載の通信装置。
【請求項４】
前記磁束収束部は、
Ｃ字状の金属から成る円板である請求項３記載の通信装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の第１の送受信素子を備え、前記第１の送受信素子が金属板から成る筐体内壁に設置された第１のモジュールと、
請求項１から４のいずれか１項記載の第２の送受信素子を備え、前記第２の送受信素子が、金属板から成る筐体内壁の前記第１の送受信素子と対向する位置に設置された第２のモジュールと、
を有する電子機器。
【請求項１】
磁界を発生及び検出する第１の送受信素子と、
前記第１の送受信素子で発生した磁界を検出すると共に、前記第１の送受信素子で検出可能な磁界を発生する第２の送受信素子と、
を有し、
前記第１の送受信素子と前記第２の送受信素子とが、互いの端部で磁界結合することで信号を送受信する通信装置。
【請求項２】
前記第１の送受信素子及び前記第２の送受信素子は、
ソレノイドコイルと、
前記ソレノイドコイル内に挿入されたコの字状の強磁性体と、
を備え、
前記第１の送受信素子が備える強磁性体の端部と、前記第２の送受信素子が備える強磁性体の端部とが、互いに対向するように配置された請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記第１の送受信素子が備える強磁性体の端部と、前記第２の送受信素子が備える強磁性体の端部との間に、磁束を集める磁束収束部を有する請求項１または２記載の通信装置。
【請求項４】
前記磁束収束部は、
Ｃ字状の金属から成る円板である請求項３記載の通信装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の第１の送受信素子を備え、前記第１の送受信素子が金属板から成る筐体内壁に設置された第１のモジュールと、
請求項１から４のいずれか１項記載の第２の送受信素子を備え、前記第２の送受信素子が、金属板から成る筐体内壁の前記第１の送受信素子と対向する位置に設置された第２のモジュールと、
を有する電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９９８８９（Ｐ２０１２−１９９８８９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４１６７（Ｐ２０１１−６４１６７）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（３９６００７９８２）株式会社ネットコムセック (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（３９６００７９８２）株式会社ネットコムセック (13)
【Ｆターム（参考）】
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