JP2014195217A - 通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送受信器の低消費電力化、小型化を実現し、広い周波数成分を持つ短パルス信号をそのまま送受信する。
【解決手段】通信システムは、短パルス信号を誘電体導波路５に送出する送信器と、誘電体導波路５を伝搬した短パルス信号を受信してデータ信号を復元する受信器とを有する。送信器は、入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期した短パルス信号を生成するインパルス発生器１と、インパルス発生器１によって生成された短パルス信号を誘電体導波路５に送出する送信用アンテナ２とを備える。受信器は、誘電体導波路５を伝搬した短パルス信号を受信する受信用アンテナ３と、受信用アンテナ３によって取り込まれた短パルス信号をＲＺデータ信号またはＮＲＺデータ信号に変換するパルス検出器４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘電体導波路を伝送路とする信号伝送技術に関し、特に用いる送受信器の小型化、低消費電力化、低コスト化を実現することができる通信システムおよび通信方法に関するものである。

高速な信号伝送を行う手法として、誘電体導波路を伝送媒体として用いた伝送方式が検討されている（非特許文献１）。誘電体導波路を伝送媒体とした伝送方式では、金属配線を伝送媒体とした伝送方式に比べて、伝送信号の高周波帯域成分の信号損失が小さく出来る点で優れており、光ファイバや光導波路を用いた光インターコネクション技術に必要なμｍオーダの微細な調心精度が不要の為、簡易な実装が可能な方式として期待されている。その一方で、無線通信用のシンプルな送受信器として、インパルス無線方式の送受信器構成が提案されている（非特許文献２）。

S.Fukuda et al.，"A 12.5+12.5Gb/s Full-Duplex Plastic Waveguide Interconnect"，IEEE International Solid-State Circuits Conference 2011，pp.150-151，2011 Y.Nakasha et al.，"A 12.5-Gb/s Pulse Modulator with 6.5-ps FWHM Using 0.1-μm InP HEMTs for Ultra-Wideband Impulse Radio Communications"，IEEE Compound Semiconductor IC Symposium Homepage 2008，pp.1-4，2008

非特許文献１に開示された従来技術では、図１４に示すように送信器は局部発振器（ＬＯ）１００とミキサ１０１とアンプ１０２と送受信アンテナ１０３等の構成要素が必要であり、受信器は送受信アンテナ１０４とＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１０５とＬＯ１０６と可変アンプ１０７とミキサ１０８と広帯域アンプ１０９といった多くの構成要素が必要である。このため、低消費電力化、小型化が難しいという問題があった。

一方、非特許文献２に開示された従来技術では、図１５に示すように送信器はインパルス発生器２００とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０１とアンプ２０２と送受信アンテナ２０３とから構成され、受信器は送受信アンテナ２０４とＬＮＡ２０５とＢＰＦ２０６と検出器２０７とから構成されている。図１６はインパルス発生器２００の構成を示す回路図である。インパルス発生器２００は、トランジスタＱ１００〜Ｑ１１０と、ダイオードＤ１００，Ｄ１０１と、抵抗Ｒ１００〜Ｒ１０２とから構成される。図１６において、ＩＮとバーＩＮは入力信号、ＰＯとバーＰＯはパルス出力信号、ＣＬＫとバーＣＬＫはクロック、ｆｉｘＨはＨｉｇｈレベルの電圧、ｆｉｘＬはＬｏｗレベルの電圧を示している。

このように図１５に示す送受信器の構成は、図１４と比較して簡単な構成になっている。しかしながら、インパルス発生器２００やＢＰＦ２０１，２０６などの各要素回路のサイズが大きく、またインパルス発生器２００のコア回路が図１６に示すように多くのトランジスタ素子を用いた構成で且つ定常的に電流を流す構成になっているため、図１５、図１６に示した構成を、誘電体導波路を用いた伝送方式に適用するだけでは、消費電力が大きく、やはり低消費電力化、小型化が難しいという問題が生じる。

また、一般的に短パルス信号には非常に広い周波数成分が含まれる。そのため、金属配線を伝送媒体として短パルス信号を送受信しようとすると、高周波成分の減衰が大きいため、実現が難しいという問題があった。また、短パルス信号を無線で送受信する場合、電波法等の法規制に基づいた出力に制限されるため、非常に広い周波数成分を持つ短パルス信号をそのまま送受信することが難しいという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、誘電体導波路を伝送媒体とした伝送方式において、送受信器の低消費電力化、小型化が可能で、広い周波数成分を持つ短パルス信号をそのまま送受信することができる通信システムおよび通信方法を提供することを目的とする。

本発明の通信システムは、短パルス信号を伝送媒体である誘電体導波路に送出する送信器と、前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信してデータ信号を復元する受信器とを有し、前記送信器は、入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期した短パルス信号を生成するインパルス発生器と、このインパルス発生器によって生成された短パルス信号を前記誘電体導波路に送出する送信用アンテナとを備え、前記受信器は、前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信する受信用アンテナと、この受信用アンテナによって取り込まれた短パルス信号をＲＺデータ信号またはＮＲＺデータ信号に変換するパルス検出器とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の通信システムの１構成例において、前記送信器のインパルス発生器は、ゲート端子がインパルス発生器の信号入力端子に接続され、ソース端子が正側電源電圧に接続されたＰＭＯＳトランジスタと、ゲート端子が前記信号入力端子に接続され、ドレイン端子が前記ＰＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続されたＮＭＯＳトランジスタと、このＮＭＯＳトランジスタのソース端子とインパルス発生器の信号出力端子との間に設けられた整合回路とから構成され、前記信号入力端子に入力されたＲＺデータ信号の立ち下がりのタイミングで前記信号出力端子から短パルス信号を出力することを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムの１構成例において、前記送信器のインパルス発生器は、ゲート端子がインパルス発生器の信号入力端子に接続されたＰＭＯＳトランジスタと、ゲート端子が前記信号入力端子に接続され、ドレイン端子が前記ＰＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が負側電源電圧に接続されたＮＭＯＳトランジスタと、前記ＰＭＯＳトランジスタのソース端子とインパルス発生器の信号出力端子との間に設けられた整合回路とから構成され、前記信号入力端子に入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりのタイミングで前記信号出力端子から短パルス信号を出力することを特徴とするものである。

また、本発明の通信システムの１構成例において、前記受信器のパルス検出器は、カソード端子がパルス検出器の信号入力端子に接続されたダイオードと、一端が前記ダイオードのアノード端子に接続され、他端が所定のバイアス電位の電源電圧に接続された抵抗と、一端が前記ダイオードのアノード端子に接続され、他端が前記所定のバイアス電位の電源電圧に接続された容量と、入力端子が前記ダイオードのアノード端子に接続され、出力端子がパルス検出器の信号出力端子に接続されたコンパレータとから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムの１構成例において、前記受信器のパルス検出器は、アノード端子がパルス検出器の信号入力端子に接続されたダイオードと、一端が前記ダイオードのカソード端子に接続され、他端が所定のバイアス電位の電源電圧に接続された抵抗と、一端が前記ダイオードのカソード端子に接続され、他端が前記所定のバイアス電位の電源電圧に接続された容量と、入力端子が前記ダイオードのカソード端子に接続され、出力端子がパルス検出器の信号出力端子に接続されたコンパレータとから構成されることを特徴とするものである。

また、本発明の通信システムの１構成例は、さらに、前記インパルス発生器の信号出力端子と前記送信用アンテナとの間、前記受信用アンテナと前記パルス検出器の信号入力端子との間のうち少なくとも一方にアンプを設けることを特徴とするものである。
また、本発明の通信システムの１構成例は、さらに、ＮＲＺデータ信号をＲＺデータ信号に変換するデータ変換器を、前記インパルス発生器の前段に設けることを特徴とするものである。

また、本発明の通信方法は、短パルス信号を伝送媒体である誘電体導波路に送出する送信ステップと、前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信してデータ信号を復元する受信ステップとを含み、前記送信ステップは、入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期した短パルス信号を生成するインパルス発生ステップと、このインパルス発生ステップで生成した短パルス信号を前記誘電体導波路に送出する短パルス信号送出ステップとを含み、前記受信ステップは、前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信する短パルス信号取込ステップと、この短パルス信号取込ステップで取り込んだ短パルス信号をＲＺデータ信号またはＮＲＺデータ信号に変換するパルス検出ステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、従来よりも小型化、低消費電力化、低コスト化が可能な送受信器を実現することができる。また、本発明では、誘電体導波路を伝送媒体としているため、金属配線を伝送媒体とする場合よりも高周波信号における信号損失を小さくすることができ、また伝送媒体（導波路）中に信号を閉じ込めて通信を行うため、無線通信のように電波法の規制に基づいた出力に制限する必要が無く、短パルス信号をそのまま送受信する通信方式を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る通信システムの各部の信号波形の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る送信器のインパルス発生器の構成例を示す回路図である。 図３のインパルス発生器の入力信号および出力信号の波形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る送信器のインパルス発生器の別の構成例を示す回路図である。 図５のインパルス発生器の入力信号および出力信号の波形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る受信器のパルス検出器の構成例を示す回路図である。 図７のパルス検出器の入力信号および出力信号の波形例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る受信器のパルス検出器の別の構成例を示す回路図である。 図９のパルス検出器の入力信号および出力信号の波形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る通信システムの各部の信号波形の例を示す図である。 従来技術で提案される送受信器の構成を示すブロック図である。 従来技術で提案される別の送受信器の構成を示すブロック図である。 図１５のインパルス発生器のコア回路の構成を示す回路図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態の通信システムの送信器は、入力されたＲＺ（Return to Zero）データ信号ＰＩＮの立ち上がりあるいは立ち下がりのタイミングと同期した短パルス信号ＰＯＵＴを生成するインパルス発生器１と、インパルス発生器１によって生成された短パルス信号ＰＯＵＴを伝送媒体である誘電体導波路５に送出する送信用アンテナ２とから構成される。受信器は、誘電体導波路５を伝搬した短パルス信号を受信器に取り込むための受信用アンテナ３と、受信用アンテナ３によって取り込まれた短パルス信号ＲＩＮをＮＲＺ（Non-Return to Zero）データ信号ＲＯＵＴに変換するパルス検出器４とから構成される。

図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に、インパルス発生器１に入力されるＲＺデータ信号ＰＩＮ、インパルス発生器１によって生成される短パルス信号ＰＯＵＴ、受信用アンテナ３で受信される短パルス信号ＲＩＮ、パルス検出器４から出力されるＮＲＺデータ信号ＲＯＵＴの例を示す。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の縦軸は電圧である。なお、図２以降の信号波形の図においても、同様に縦軸は電圧とする。

本実施の形態の送信器のインパルス発生器１は、入力されたＲＺデータ信号ＰＩＮ中の１サイクルの矩形波を１つの短パルスに変換した短パルス信号ＰＯＵＴを生成する。そして、インパルス発生器１によって生成された短パルス信号ＰＯＵＴを送信用アンテナ２を通じて誘電体導波路５に伝搬させる。
受信器では、誘電体導波路５を伝搬した短パルス信号を受信用アンテナ３によって受信する。受信器のパルス検出器４は、受信用アンテナ３によって取り込まれた短パルス信号ＲＩＮをＮＲＺデータ信号ＲＯＵＴに復調して出力する。パルス検出器４の後ろに設けられた図示しない後段回路は、送信信号に同期したクロック信号によりＮＲＺデータ信号ＲＯＵＴの論理同期を確立させる。

インパルス発生器１の構成例を図３に示し、図３のインパルス発生器１に入力されるＲＺデータ信号ＰＩＮを図４（Ａ）に示し、図３のインパルス発生器１によって生成される短パルス信号ＰＯＵＴを図４（Ｂ）に示す。
図３のインパルス発生器１は、ゲート端子がインパルス発生器１の信号入力端子に接続され、ソース端子が電源電圧ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＱ１０と、ゲート端子がインパルス発生器１の信号入力端子に接続され、ドレイン端子がＰＭＯＳトランジスタＱ１０のドレイン端子に接続され、ソース端子がインパルス発生器１の信号出力端子に接続されたＮＭＯＳトランジスタＱ１１と、一端がインパルス発生器１の信号出力端子に接続され、他端が電源電圧ＶＳＳ（ＶＳＳ＜ＶＤＤ）に接続された抵抗Ｒ１０とから構成される。

このようにインパルス発生器１は、ＰＭＯＳトランジスタＱ１０およびＮＭＯＳトランジスタＱ１１からなるＣＭＯＳインバータ回路と、抵抗Ｒ１０からなる整合回路９によって構成されている。図３に示すインパルス発生器１では、入力信号ＰＩＮ中の立ち下がりに同期したタイミングで信号出力端子から短パルス信号ＰＯＵＴが出力される（図４（Ｂ））。つまり、図３に示すインパルス発生器１では、信号入力端子に図４（Ａ）に示すような立ち下がり信号が入力された時に、ＮＭＯＳトランジスタＱ１１のソース端子からＮＭＯＳトランジスタＱ１１の寄生容量Ｃ_gsを介してインパルス発生器１の信号入力端子の方向に流れる電流と、電源電圧ＶＤＤからトランジスタＱ１０，Ｑ１１を介して電源電圧ＶＳＳの方向に流れる貫通電流との総和によって、インパルス発生器１の信号出力端子に流れる瞬間的な電流を短パルス信号ＰＯＵＴとして用いる。

インパルス発生器１の別の構成例を図５に示し、図５のインパルス発生器１に入力されるＲＺデータ信号ＰＩＮを図６（Ａ）に示し、図５のインパルス発生器１によって生成される短パルス信号ＰＯＵＴを図６（Ｂ）に示す。
図５のインパルス発生器１は、ゲート端子がインパルス発生器１の信号入力端子に接続され、ソース端子がインパルス発生器１の信号出力端子に接続されたＰＭＯＳトランジスタＱ１２と、ゲート端子がインパルス発生器１の信号入力端子に接続され、ドレイン端子がＰＭＯＳトランジスタＱ１２のドレイン端子に接続され、ソース端子が電源電圧ＶＳＳに接続されたＮＭＯＳトランジスタＱ１３と、一端が電源電圧ＶＤＤ（ＶＤＤ＞ＶＳＳ）に接続され、他端がインパルス発生器１の信号出力端子に接続された抵抗Ｒ１１とから構成される。

このように図５に示すインパルス発生器１は、ＰＭＯＳトランジスタＱ１２およびＮＭＯＳトランジスタＱ１３からなるＣＭＯＳインバータ回路と、抵抗Ｒ１１からなる整合回路１０によって構成されている。図５に示すインパルス発生器１では、入力信号ＰＩＮ中の立ち上がりに同期したタイミングで信号出力端子から短パルス信号ＰＯＵＴが出力される（図６（Ｂ））。つまり、図５に示すインパルス発生器１では、信号入力端子に図６（Ａ）に示すような立ち上がり信号が入力された時に、インパルス発生器１の信号入力端子からＰＭＯＳトランジスタＱ１２の寄生容量Ｃ_gsを介してＰＭＯＳトランジスタＱ１２のソース端子の方向に流れる電流と、電源電圧ＶＤＤからトランジスタＱ１２，Ｑ１３を介して電源電圧ＶＳＳの方向に流れる貫通電流との総和によって、インパルス発生器１の信号出力端子に流れる瞬間的な電流を短パルス信号ＰＯＵＴとして用いる。

図３、図５に示すインパルス発生器１で生成される短パルス信号ＰＯＵＴのパルス時間幅は入力信号ＰＩＮの立ち上がり時間あるいは立ち下がり時間と同程度となるため、入力されるＲＺデータ信号ＰＩＮの波形よりも時間的にパルス幅が小さい短パルス信号ＰＯＵＴを生成することができる。こうして、本実施の形態では、低消費電力で非常に簡易な構成のインパルス発生器１を利用することで、従来技術と比較して低消費電力かつ小型の送信器を実現することができる。

尚、図３、図５では整合回路９，１０として抵抗を用いた構成例を説明したが、インパルス発生器１の後段に設置されるアンテナやアンプなどと整合が取れる回路構成であれば良いため、整合回路９，１０の構成は図３、図５に示した構成に限らない。

パルス検出器４の構成例を図７に示し、図７のパルス検出器４に入力される短パルス信号ＲＩＮを図８（Ａ）に示し、後述するコンパレータに入力される信号Ｖ_Aを図８（Ｂ）に示し、図７のパルス検出器４から出力されるＮＲＺデータ信号ＲＯＵＴを図８（Ｃ）に示す。
図７のパルス検出器４は、カソード端子がパルス検出器４の信号入力端子に接続されたダイオードＤ４０と、一端がダイオードＤ４０のアノード端子に接続され、他端が接地された抵抗Ｒ４０と、一端がダイオードＤ４０のアノード端子に接続され、他端が接地された容量Ｃ４０と、非反転入力端子に比較基準電位Ｖ_refが入力され、反転入力端子がダイオードＤ４０のアノード端子に接続され、出力端子がパルス検出器４の信号出力端子に接続されたコンパレータＩＣ４０とから構成される。

図７に示すパルス検出器４では、まず図８（Ａ）に示すような短パルス信号ＲＩＮによって容量Ｃ４０の電荷が放電され、コンパレータＩＣ４０の反転入力端子の電位Ｖ_AはＧＮＤレベルまで下がる（図８（Ｂ））。その後、容量Ｃ４０の値と抵抗Ｒ４０の値によって決まる時定数で電位Ｖ_Aは徐々に上昇する。コンパレータＩＣ４０は、反転入力端子の電位Ｖ_Aが非反転入力端子の比較基準電位Ｖ_refより低いとき、ｈｉｇｈレベルの信号ＲＯＵＴを出力し、電位Ｖ_Aが比較基準電位Ｖ_ref以上のとき、Ｌｏｗレベルの信号ＲＯＵＴを出力する。こうして、コンパレータＩＣ４０の出力端子の電位は、電位Ｖ_Aが比較基準電位Ｖ_refより高いか否かで反転する。抵抗Ｒ４０の値および容量Ｃ４０の値を適切な時定数を持つ値に調整し、かつ比較基準電位Ｖ_refを適当な電位に設定することにより、短パルス信号ＲＩＮから元のデータ信号ＲＯＵＴを復元することができる。

パルス検出器４の別の構成例を図９に示し、図９のパルス検出器４に入力される短パルス信号ＲＩＮを図１０（Ａ）に示し、後述するコンパレータに入力される信号Ｖ_Bを図１０（Ｂ）に示し、図９のパルス検出器４から出力されるＮＲＺデータ信号ＲＯＵＴを図１０（Ｃ）に示す。
図９のパルス検出器４は、アノード端子がパルス検出器４の信号入力端子に接続されたダイオードＤ４１と、一端がダイオードＤ４１のカソード端子に接続され、他端が接地された抵抗Ｒ４１と、一端がダイオードＤ４１のカソード端子に接続され、他端が接地された容量Ｃ４１と、反転入力端子に比較基準電位Ｖ_refが入力され、非反転入力端子がダイオードＤ４１のカソード端子に接続され、出力端子がパルス検出器４の信号出力端子に接続されたコンパレータＩＣ４１とから構成される。

図９に示すパルス検出器４では、まず図１０（Ａ）に示すような短パルス信号ＲＩＮによって容量Ｃ４１に電荷が蓄積され、コンパレータＩＣ４１の非反転入力端子の電位Ｖ_BはＧＮＤレベルより上がる（図１０（Ｂ））。その後、容量Ｃ４１の値と抵抗Ｒ４１の値によって決まる時定数で電位Ｖ_BはＧＮＤレベルまで徐々に低下する。コンパレータＩＣ４１は、非反転入力端子の電位Ｖ_Bが反転入力端子の比較基準電位Ｖ_refより高いとき、ｈｉｇｈレベルの信号ＲＯＵＴを出力し、電位Ｖ_Bが比較基準電位Ｖ_ref以下のとき、Ｌｏｗレベルの信号ＲＯＵＴを出力する。こうして、コンパレータＩＣ４１の出力端子の電位は、電位Ｖ_Bが比較基準電位Ｖ_refより高いか否かで反転する。抵抗Ｒ４１の値および容量Ｃ４１の値を適切な時定数を持つ値に調整し、かつ比較基準電位Ｖ_refを適当な電位に設定することにより、短パルス信号ＲＩＮから元のデータ信号ＲＯＵＴを復元することができる。

こうして、本実施の形態では、低消費電力で非常に簡易な構成のパルス検出器４を利用することで、従来技術と比較して低消費電力かつ小型の受信器を実現することができる。
尚、本実施の形態ではパルス検出器４から出力されるデータ信号ＲＯＵＴをＮＲＺデータ信号としているが、パルス検出器４の構成によってはＲＺデータ信号等への復調も可能である。つまり、図７、図９に記載のパルス検出器４では、用いる抵抗Ｒ４０，Ｒ４１の値および容量Ｃ４０，Ｃ４１の値によって、電位Ｖ_Aが比較基準電位Ｖ_refよりも低くなる時間あるいは電位Ｖ_Bが比較基準電位Ｖ_refよりも高くなる時間を調節できるため、ＮＲＺデータ信号に限らず、ＲＺデータ信号等も出力可能である。

以上のようにして、本実施の形態では、従来よりも小型化、低消費電力化、低コスト化が可能な送受信器を実現することができる。また、本実施の形態は、誘電体導波路を伝送媒体としているため、金属配線を伝送媒体とする場合よりも高周波信号における信号損失を小さくすることができ、また伝送媒体（導波路）中に信号を閉じ込めて通信を行うため、無線通信のように電波法の規制に基づいた出力に制限する必要が無く、短パルス信号をそのまま送受信する通信方式を実現することができる。

尚、図７、図９の構成では、抵抗Ｒ４０，Ｒ４１の他端および容量Ｃ４０，Ｃ４１の他端を接地（ＧＮＤ）しているが、これに限るものではない。これらの端子は、比較基準電位Ｖ_refよりも低い所定のバイアス電位の電源電圧に接続すればよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１は本実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、送信器のインパルス発生器１の信号出力端子と送信用アンテナ２との間に送信アンプ６を挿入し、受信器の受信用アンテナ３とパルス検出器４の信号入力端子との間に受信アンプ７を挿入している点である。

これにより、本実施の形態では、アンテナ２，３や誘電体導波路５による信号減衰が大きな場合においても、インパルス発生器１から出力される短パルス信号ＰＯＵＴをパルス検出器４にて検出してデータ信号ＲＯＵＴを復元することができる。第１の実施の形態で説明したとおり、パルス検出器４からはデータ信号ＲＯＵＴとしてＮＲＺデータ信号を出力することもできるし、ＲＺデータ信号等の他の形式のデータ信号も出力可能である。
また、本実施の形態では、送信アンプ６と受信アンプ７の両方を挿入した形態について説明したが、いずれか一方のアンプのみを挿入した形態でも良い。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は本実施の形態に係る通信システムの構成を示すブロック図であり、図１、図１１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１、第２の実施の形態との違いは、ＮＲＺデータ信号ＤＩＮとクロック信号ＣＬＫとからＲＺデータ信号ＰＩＮを生成するデータ変換器８をインパルス発生器１の前段に設けている点である。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）に、データ変換器８に入力されるＮＲＺデータ信号ＤＩＮ、データ変換器８に入力されるクロック信号ＣＬＫ、データ変換器８からインパルス発生器１に入力されるＲＺデータ信号ＰＩＮ、インパルス発生器１によって生成される短パルス信号ＰＯＵＴ、受信用アンテナ３で受信される短パルス信号ＲＩＮ、パルス検出器４から出力されるＮＲＺデータ信号ＲＯＵＴの例を示す。

第１、第２の実施の形態では、インパルス発生器１において、データ信号ＰＩＮ中の立ち上がり部分あるいは立ち下がり部分に同期して短パルスを出力するため、送信器への入力信号がＲＺデータ信号である必要があった。これに対して、本実施の形態では、インパルス発生器１の前段にＮＲＺ→ＲＺ変換を行うデータ変換器８を挿入することで、送信器をＮＲＺデータ形式の入力信号に対応させることができる。

ＮＲＺ→ＲＺ変換を行うデータ変換器８の最も簡易な構成としては、ＮＲＺデータ信号ＤＩＮとクロック信号ＣＬＫとの論理積演算（ＡＮＤ）の結果を出力する論理積回路等が例に挙げられる。

本発明は、誘電体導波路を伝送路とする信号伝送技術に適用することができる。

１…インパルス発生器、２…送信用アンテナ、３…受信用アンテナ、４…パルス検出器、５…誘電体導波路、６…送信アンプ、７…受信アンプ、８…データ変換器、９，１０…整合回路、ＩＣ４０，ＩＣ４１…コンパレータ、Ｑ１０，Ｑ１２…ＰＭＯＳトランジスタ、Ｑ１１，Ｑ１３…ＮＭＯＳトランジスタ、Ｄ４０，Ｄ４１…ダイオード、Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ４０，Ｒ４１…抵抗、Ｃ４０，Ｃ４１…容量。

Claims (8)

1. 短パルス信号を伝送媒体である誘電体導波路に送出する送信器と、
   前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信してデータ信号を復元する受信器とを有し、
   前記送信器は、
   入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期した短パルス信号を生成するインパルス発生器と、
   このインパルス発生器によって生成された短パルス信号を前記誘電体導波路に送出する送信用アンテナとを備え、
   前記受信器は、
   前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信する受信用アンテナと、
   この受信用アンテナによって取り込まれた短パルス信号をＲＺデータ信号またはＮＲＺデータ信号に変換するパルス検出器とを備えることを特徴とする通信システム。
2. 請求項１記載の通信システムにおいて、
   前記送信器のインパルス発生器は、
   ゲート端子がインパルス発生器の信号入力端子に接続され、ソース端子が正側電源電圧に接続されたＰＭＯＳトランジスタと、
   ゲート端子が前記信号入力端子に接続され、ドレイン端子が前記ＰＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続されたＮＭＯＳトランジスタと、
   このＮＭＯＳトランジスタのソース端子とインパルス発生器の信号出力端子との間に設けられた整合回路とから構成され、
   前記信号入力端子に入力されたＲＺデータ信号の立ち下がりのタイミングで前記信号出力端子から短パルス信号を出力することを特徴とする通信システム。
3. 請求項１記載の通信システムにおいて、
   前記送信器のインパルス発生器は、
   ゲート端子がインパルス発生器の信号入力端子に接続されたＰＭＯＳトランジスタと、
   ゲート端子が前記信号入力端子に接続され、ドレイン端子が前記ＰＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が負側電源電圧に接続されたＮＭＯＳトランジスタと、
   前記ＰＭＯＳトランジスタのソース端子とインパルス発生器の信号出力端子との間に設けられた整合回路とから構成され、
   前記信号入力端子に入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりのタイミングで前記信号出力端子から短パルス信号を出力することを特徴とする通信システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
   前記受信器のパルス検出器は、
   カソード端子がパルス検出器の信号入力端子に接続されたダイオードと、
   一端が前記ダイオードのアノード端子に接続され、他端が所定のバイアス電位の電源電圧に接続された抵抗と、
   一端が前記ダイオードのアノード端子に接続され、他端が前記所定のバイアス電位の電源電圧に接続された容量と、
   入力端子が前記ダイオードのアノード端子に接続され、出力端子がパルス検出器の信号出力端子に接続されたコンパレータとから構成されることを特徴とする通信システム。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
   前記受信器のパルス検出器は、
   アノード端子がパルス検出器の信号入力端子に接続されたダイオードと、
   一端が前記ダイオードのカソード端子に接続され、他端が所定のバイアス電位の電源電圧に接続された抵抗と、
   一端が前記ダイオードのカソード端子に接続され、他端が前記所定のバイアス電位の電源電圧に接続された容量と、
   入力端子が前記ダイオードのカソード端子に接続され、出力端子がパルス検出器の信号出力端子に接続されたコンパレータとから構成されることを特徴とする通信システム。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
   さらに、前記インパルス発生器の信号出力端子と前記送信用アンテナとの間、前記受信用アンテナと前記パルス検出器の信号入力端子との間のうち少なくとも一方にアンプを設けることを特徴とする通信システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、
   さらに、ＮＲＺデータ信号をＲＺデータ信号に変換するデータ変換器を、前記インパルス発生器の前段に設けることを特徴とする通信システム。
8. 短パルス信号を伝送媒体である誘電体導波路に送出する送信ステップと、
   前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信してデータ信号を復元する受信ステップとを含み、
   前記送信ステップは、
   入力されたＲＺデータ信号の立ち上がりまたは立ち下がりに同期した短パルス信号を生成するインパルス発生ステップと、
   このインパルス発生ステップで生成した短パルス信号を前記誘電体導波路に送出する短パルス信号送出ステップとを含み、
   前記受信ステップは、
   前記誘電体導波路を伝搬した短パルス信号を受信する短パルス信号取込ステップと、
   この短パルス信号取込ステップで取り込んだ短パルス信号をＲＺデータ信号またはＮＲＺデータ信号に変換するパルス検出ステップとを含むことを特徴とする通信方法。

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