JP5990436B2 - 無線通信システムおよび無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、例えば近接場での無線通信に好適に利用できるものである。

非接触カップリングを用いた近接場での無線通信技術が知られている。非接触カップリングは、例えば、誘導性カップリング又は容量性カップリングである。非接触カップリングを用いた近接場での無線通信技術は、限られた伝送可能距離（例えば、数十μｍ〜数ｃｍ）において高いビットレートを実現できる利点がある。非特許文献１〜３は、一対のインダクタの誘導性カップリングを用いてベースバンド信号を伝送する通信システムを開示している。また非特許文献１〜３は、同一方向又は双方向において同時に複数チャネル通信を行うために、複数のインダクタ対を配置することを開示している。

特許文献１は、一対の信号線（有線伝送路）に差動モード信号及び同相モード信号を同時に送信可能な有線通信システムを開示している。なお、特許文献１は、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）等を対象としている。すなわち、特許文献１では、一対の信号線を用いて送信される差動モード信号及び同相モード信号は共に、変調されていないベースバンド信号である。

特開２００２−２０４２７２号公報

N. Miura et al., "A High-Speed Inductive-Coupling Link With Burst Transmission", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 44, NO. 3, March 2009, pp. 947-955 T. Takeya et al., "A 12Gb/s Non-Contact Interface with Coupled Transmission Lines", IEEE International Solid-State Circuits Conference, Digest of Technical Papers, 2011, pp. 492-494 Y. Yoshida et al., "A 2 Gb/s Bi-Directional Inter-Chip Data Transceiver With Differential Inductors for High Density Inductive Channel Array", IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 43, NO. 11, November 2008, pp. 2363-2369

非特許文献１〜３に開示された近接場での無線通信システムは、同一方向又は双方向において同時に複数チャネル通信を行うために複数のインダクタ対を必要とするという問題がある。複数のインダクタ対を配置することは、例えば、実装面積の増大を招くおそれがある。

また、同一方向又は双方向において同時に複数チャネル通信を行うために、時分割多重または周波数分割多重等の多重化方式を利用することが考えられる。しかしながら、時間又は周波数などのリソースを複数のチャネル間で排他的に利用する多重化方式は、１つのチャネルが利用できるリソースが制限されるため、高いビットレートでの通信を妨げる要因となるおそれがある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施形態において、第１及び第２の通信機は、第１及び第２の結合素子の間の非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている。

上述した一実施形態によれば、結合素子対の非接触カップリングを用いた無線通信システムにおいて、複数の結合素子対の使用を必須とすることなく、かつ時分割多重又は周波数分割多重といったリソース分割を必須とすることなく、同一方向又は双方向での複数チャネル通信を行うことができる。

第１の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る一対の結合素子を介した差動モード伝送及び同相モード伝送を説明するための図である。 第１の実施形態に係る一対の結合素子を介した差動モード伝送及び同相モード伝送を説明するための図である。 第１の実施形態に係る結合素子の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る一対の結合素子の差動モード利得（Ｓｄｄ２１）及び同相モード利得（Ｓｃｃ２１）の一例を示すグラフである。 第１の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る同相モード送信機の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る同相モード送信機の他の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る同相モード受信機の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る同相モード受信機の他の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの応用例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの応用例を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信システムの応用例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る通信機の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る通信機の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る通信機の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る通信機の構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る送信電力制御手順の一例を示すシーケンス図である。 第４の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第４の実施形態に係る通信開始手順の一例を示すシーケンス図である。 第４の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第４の実施形態に係る通信開始手順の一例を示すシーケンス図である。 第４の実施形態に係る通信機の構成例を示す図である。 第５の実施形態に係る無線通信システムにおける差動モードの送信データと同相モードの搬送波の関係を示す図である。 第５の実施形態に係る無線通信システムにおける差動モードの送信データと同相モードの搬送波の関係を示す図である。 第５の実施形態に係る無線通信システムにおける差動モードの送信データと同相モードの搬送波の関係を示す図である。 第６の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 第６の実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。

以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の構成例を示している。無線通信システム１は、２つの通信機２及び３を含む。通信機２は、差動モード送信機（ＤＭＴＸ（Differential Mode Transmitter）２１、信号線対２２、結合素子２３、及び同相モード受信機（ＣＭＲＸ（Common Mode Receiver）２４を含む。また通信機３は、差動モード受信機（ＤＭＲＸ（Differential Mode Receiver）３１、信号線対３２、結合素子３３、及び同相モード送信機（ＣＭＴＸ（Common Mode Transmitter）３４を含む。信号線対２２は結合素子２３の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂに接続され、信号線対３２は結合素子３３の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂに接続される。なお、結合素子２３及び３３についての詳細は後述する。

通信機２及び３は、一対の結合素子２３及び３３の間に形成される非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている。一対の結合素子２３及び３３は、差動モード信号を送信するための送信及び受信カプラ（又はアンテナ）、並びに同相モード信号を送信するための送信及び受信カプラ（又はアンテナ）を兼ねる。差動モード信号及び同相モード信号の伝送方向は、同一方向でも良いし逆方向（双方向）であってもよい。したがって、無線通信システム１は、一対の結合素子２３及び３３の非接触カップリングを介して同一方向又は双方向において同時に複数チャネル通信を行うことができる。

図１の例では、差動モード信号及び同相モード信号の伝送方向が逆方向である。つまり、通信機２から通信機３に差動モード信号が送信され、通信機３から通信機２に同相モード信号が送信される。図１に示された差動モード送信機（ＤＭＴＸ（Differential Mode Transmitter）２１は、データ信号Ｄ１がエンコードされた差動モード信号によって信号線対２２及び結合素子２３を駆動する。差動モード受信機（ＤＭＲＸ（Differential Mode Receiver）３１は、結合素子３３及び信号線対３２を介して差動モード信号を受信し、データ信号Ｄ１を復元する。同相モード送信機（ＣＭＴＸ（Common Mode Transmitter）３４は、データ信号Ｄ２がエンコードされた同相モード信号によって信号線対３２及び結合素子３３を駆動する。同相モード受信機（ＣＭＲＸ（Common Mode Receiver）２４は、結合素子２３及び信号線対２２を介し同相モード信号を受信し、データ信号Ｄ２を復元する。図１に示された信号波形Ａ〜Ｄは、送信されるデータ信号Ｄ１、受信されたデータ信号Ｄ１、送信されるデータ信号Ｄ２、及び受信されたデータ信号Ｄ２の信号波形の具体例をそれぞれ示している。

しかしながら、図１の構成例は一例に過ぎず、既に述べたように差動モード信号及び同相モード信号の伝送方向は同一方向であってもよい。また、無線通信システム１は、差動モード伝送のためのＤＭＴＸ及びＤＭＲＸのペアを複数組有してもよいし、同相モード伝送のためのＣＭＴＸ及びＣＭＲＸのペアを複数組有してもよい。

続いて以下では、一対の結合素子２３及び３３による無線伝送の詳細、及び一対の結合素子２３及び３３の構成例について詳細に説明する。結合素子２３及び３３は、互いにＤＣ（Direct Current）分離されており、非接触カップリングによってエネルギー（信号）の伝達を行うことができる。言い換えると、結合素子２３及び３３は、ＡＣ（alternating current）カップリングされ、ＡＣカップリングによってエネルギーの伝達を行うことができる。結合素子２３及び３３の非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングの少なくとも一方を含み、好ましくは誘導性カップリング及び容量性カップリングの両方を含む。後述するように、結合素子２３及び３３を差動モード信号及び同相モード信号の両方によって同時に駆動する場合、結合素子２３及び３３の非接触カップリングは誘導性カップリング及び容量性カップリングの両方の特性を示すと考えられる。

誘導性カップリングを形成した結合素子間では、一方の結合素子（例えば、結合素子２３）を流れる電流の周りに生じる磁界（磁束密度）がエネルギーの伝達に寄与する。誘導性カップリングは、磁界カップリング又は磁気カップリングと呼ぶこともできる。具体的には、一方の結合素子（例えば、結合素子２３）が差動モード信号によって駆動されると、一方の結合素子（例えば、結合素子２３）に差動モード信号に応じて時間変動する電流が流れ、一方の結合素子（例えば、結合素子２３）の周囲に時間変動する磁界が発生する。そして、この時間変動する磁界内に他方の結合素子（例えば、結合素子３３）が配置されることにより、差動モード信号を反映した誘導起電力が他方の結合素子（例えば、結合素子３３）に発生する。これにより、一方の結合素子（例えば結合素子２３）から他方の結合素子（例えば結合素子３３）に差動モード信号が伝送される。例えば、送信される差動モード信号がＮＲＺ（Non Return Zero）信号又はＲＺ（Return Zero）信号等の差動ベースバンド信号（パルス波信号）である場合、一方の結合素子（例えば、結合素子２３）を流れる差動ベースバンド信号に基づく交流電流の時間微分に応じたパルス電圧変化が他方の結合素子（例えば、結合素子３３）に励起される。この場合、ＤＭＲＸ３１は、励起されたパルス電圧変化を検出することによって、送信されたベースバンド信号（例えば、ＮＲＺ信号）を復元すればよい。

一方、容量性カップリングを形成した結合素子間では、空間的に分離された２つの導電体の間（つまり２つの結合素子の間）に生じる電界がエネルギーの伝達に寄与する。容量性カップリングは、電界カップリングと呼ぶこともできる。具体的には、一方の結合素子（例えば、結合素子３３）が信号線対（例えば、信号線対３２）を介して同相モード信号によって駆動される。なお、同相モード信号が供給された信号線対（例えば、信号線対３２）は、１本の信号線のように振る舞うと考えられる。同相モード信号に応じた一方の結合素子（例えば、結合素子３３）の電位変動は、静電誘導によって他方の結合素子（例えば、結合素子２３）に交流電圧を誘起する。これにより、同相モード信号が他方の結合素子（例えば、結合素子２３）に伝達される。例えば、送信される同相モード信号が変調された搬送波信号である場合、他方の結合素子（例えば、結合素子２３）の同相モード電位は、変調された搬送波信号に従って変化する。この場合、ＣＭＲＸ２４は、他方の結合素子（例えば、結合素子２３）によって受信された同相モード電位を検出し、受信した搬送波信号に対する復調処理を行ってデータ信号を復元すればよい。

以上に述べた定性的な考察から理解されるように、差動モード信号は主に結合素子２３及び３３の間の誘導性カップリングによって伝送され、同相モード信号は主に結合素子２３及び３３の間の容量性カップリングによって伝送されると考えられる。したがって、結合素子２３及び３２の構造および配置は、差動モード伝送のための誘導性カップリングと同相モード伝送のための容量性カップリングを共に効果的に形成できるように決定されることが望ましい。本実施形態の無線通信システム１に好適な結合素子２３及び３２の構造および配置の具体例について以下に説明する。

一例において、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、結合素子２３及び３３の各々は、導電性ループを有するインダクタであってもよく、より具体的にはコイルであってもよい。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、差動モード信号及び同相モード信号が同一方向に伝送される例を示している。差動モード伝送の場合、図２（Ａ）に示されるように、結合素子２３及び３３によってトランス構造が形成される。具体的に述べると、差動モード信号を構成する互いに逆位相の２つの信号によって結合素子２３（つまり、導電性ループ又はコイル）の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂが駆動される。なお、ここでＰ１Ａ、Ｐ１ＢをミックスドポートとしたポートをＰ１と称する。図２（Ａ）に示された信号波形Ａ及びＢはポートＰ１に入力される差動モード信号を示している。これにより、導電性ループ又はコイルを貫く磁界Ｈ（磁束密度Ｂ）が発生し、差動モード信号に基づく電流に応じた磁界Ｈ（磁束）の変化を妨げるように結合素子３３（つまり、導電性ループ又はコイル）の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂの間に誘導起電力が生じる。なお、ここでＰ２Ａ、Ｐ２ＢをミックスドポートとしたポートをＰ２と称する。図２（Ａ）に示された信号波形Ｃ及びＤはポートＰ２から出力される差動モード信号を示している。

一方、同相モード伝送の場合、図２（Ｂ）に示されるように、同相モード信号を構成する互いに同位相の２つの信号によって結合素子２３の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂが駆動される。図２（Ｂ）に示された信号波形Ａ及びＢはポートＰ１に入力される同相モード信号を示している。これにより、結合素子２３の電位が同相モード信号に応じて変化し、結合素子３３の電位も同相モード信号に応じて変化する。図２（Ｂ）に示された信号波形Ｃ及びＤはポートＰ２から出力される同相モード信号を示している。したがって、結合素子３３の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂから同相モード信号を取り出すことができる。

他の一例において、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、結合素子２３及び３３の各々は、導電性ループを有するインダクタとされ、互いの導電性ループが対向するように配置されてもよい。図３（Ａ）及び（Ｂ）では、結合素子２３及び３３の各々は、１巻きのコイルとみなすことができる。２つの導電性ループの対向配置によって、図３（Ａ）から理解されるように、結合素子２３を流れる電流によって生じる磁界Ｈ（磁束）が効率よく結合素子３３の導電性ループを貫くため、結合素子２３から結合素子３３への差動モード利得（伝達係数）の向上に寄与することができる。さらに、図３（Ｂ）から理解されるように、結合素子２３及び３３を構成する２つの導電性ループが等距離で向かい合う配置によって、結合素子２３及び３３の容量性カップリング係数を高めることができる。

さらに、詳しく述べると、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、各導電性ループは、線対称な形状を有する。線対称な形状は、差動モード信号及び同相モード信号の伝送品質の向上に寄与する。すなわち、線対称な形状を採用することで、差動モード信号及び同相モード信号の対称性を向上することができる。したがって、例えば、高いビットレートでの通信を行う場合でも、精度良くデータを伝送することができる。

また、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、２つの導電性ループ（結合素子２３及び３３）は、一方の導電性ループの対称軸を含む平面と他方の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置されている。このような配置によって、特に差動伝送に寄与する磁気エネルギーを効率良く伝送できることができる。

さらにまた、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例では、２つの導電性ループ（結合素子２３及び３３）は、同一形状を有する。同一形状を採用することで、例えば、通信機２及び３の双方が送信及び受信機を持つ構成とした場合に、各々に同一仕様の送信機及び受信機を利用することができ、装置構成を共通化できる利点がある。これに対して、２つのカプラ（つまり、２つの導電性ループ）の形状が異なる場合、カプラの負荷が異なるために、異なるカプラを駆動するための互いに異なる送信機を通信機２及び３に設ける必要があり、異なる振幅又は異なるパルス波形の信号を受信するための互いに異なる送受信機を通信機２及び３に設ける必要がある。したがって、２つのカプラ（つまり、２つの導電性ループ）の形状が異なる場合には、通信機２及び３をそれぞれカスタム化して設計する必要が生じる。

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示したインダクタとしての結合素子２３及び３３は、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム（つまり、インナーフレーム）、又は半導体基板上の配線層によって形成されてもよい。配線基板は、リジッド配線基板でもよいし、フレキシブル配線基板でもよい。半導体パッケージ内のインナーフレームによって結合素子２３及び３３が形成される場合、結合素子２３及び３３は図４に示すように構成されてもよい。図４は、本件発明者等によって考案されたリードフレームカプラ（リードフレームインダクタ）を含む半導体パッケージの構造を示している。パッケージ内のリードフレーム形状を示すために、モールド樹脂７０の図示は省略されている。また、ダイパッド７７に搭載された半導体チップ７８とリード７９を接続するボンディングワイヤの図示も省略されている。図４の例では、モールド樹脂７０によってパッケージ内に封止されるフレーム部材７１〜７６によってリードフレームカプラ（つまり、導電性ループ）が形成されている。リードフレームカプラの両端のフレーム部材７１及び７６がボンディングワイヤによって半導体チップ７８と接続されている。フレーム部材７１上のボンディングワイヤの接続点が結合素子２３（又は結合素子３３）の一方のポートＰ１Ａ（又はポートＰ２Ａ）に相当し、フレーム部材７６上のボンディングワイヤの接続点が結合素子２３（又は結合素子３３）の他方のポートＰ１Ｂ（又はポートＰ２Ｂ）に相当する。半導体チップ７８は、ＤＭＴＸ及びＤＭＲＸの少なくとも一方とＣＭＴＸ及びＣＭＲＸの少なくとも一方を含み、フレーム部材７１〜７６によって形成されたリードフレームカプラを用いて差動モード信号及び同相モード信号の伝送を行う。図４に示された半導体パッケージ２つを近づけることで双方のリードフレームカプラの間で非接触カップリングが形成され、２つの半導体パッケージの間で差動モード信号及び同相モード信号を伝送できる。

図５は、結合素子２３及び３３が共に図４に示したリードフレームカプラ（リードフレームインダクタ）である場合において、差動モード利得（伝達係数）Ｓｄｄ２１及び同相モード利得（伝達係数）Ｓｃｃ２１のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。なお、図５は、差動モード利得（伝達係数）及び同相モード利得（伝達係数）をミックスモードＳパラメータ(Mixed-mode S-parameter)で示している。ここで、Ｓｄｄ２１は、図２及び図３で符号を付与した、カプラのミックスドポートＰ１からＰ２への差動モード信号、Ｓｃｃ２１は、カプラのミックスドポートＰ１からＰ２への同相モード信号の伝達特性を示している。すなわち、Ｓｄｄ２１は、ミックスドポートＰ１に差動信号を印加した場合にミックスドポートＰ２に伝達される差動信号の利得を示し、Ｓｃｃ２１は、ミックスドポートＰ１に同相信号を印加した場合にミックスドポートＰ２に伝達される同相信号の利得を示している。

図５を含むシミュレーション結果に基づいて、本件発明者等は、差動モード利得Ｓｄｄ２１は同相モード利得Ｓｃｃ２１に比べて０Ｈｚ近傍を含む広帯域で高い利得が得られるとの知見を得た。一方、同相モード利得Ｓｃｃ２１は、高周波帯域の一部（図５では、概ね２〜５ＧＨｚ）において高利得を示すものの、０Ｈｚ近傍を含む広帯域での利得は十分でないとの知見が得られた。

なお、図５には、Ｓｄｄ２１及びＳｃｃ２１に加え、差動モードと同相モード（コモンモード）間のモード変換量であるＳｄｃ２１及びＳｃｄ２１のシミュレーション結果も示されている。ここから明らかなように、リードフレームカプラが各々対称形状を有し、かつ対向配置されているため、モード変換に該当するＳｃｄ２１及びＳｄｃ２１の利得は無視できる程度に小さい。結合素子２３及び３３が共に図４に示したリードフレームカプラ（リードフレームインダクタ）である場合においては、Ｓｃｄ２１(同相信号を加えた時に差動信号に与える影響)及びＳｄｃ２１(差動信号を加えた時に同相信号に与える影響)の利得は無視できる程度に小さいことがわかる。

これらの知見に基づき、本件発明者等は、１つの好ましい態様として、ＮＲＺ信号等のベースバンド信号（パルス波信号）を差動モード信号として伝送し、変調された搬送波信号を同相モード信号として伝送する態様を考案した。言い換えると、差動モードではベースバンド伝送を行い、同相モードでは搬送波帯域伝送（carrier-band transmission 又は pass-band transmission）を行う。ここでの変調は、典型的には、正弦波を搬送波として用いる正弦波変調である。変調方式は、例えば、ＯＯＫ（On Off Keying）、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、又はＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）としてもよい。また、ベースバンド信号に適用される伝送路符号方式（line coding）は、例えば、ダイポーラＮＲＺ符号、ダイポーラＲＺ符号、バイポーラ（ＡＭＩ（Alternative Mark Inversion））ＮＲＺ符号、バイポーラＲＺ符号、又はバイフェーズ符号であってもよい。また、誘導性カップリングを介した差動モード伝送では送信側の電流変動が信号伝達に主に寄与する。このため、ＤＭＴＸは、所望の電流パルス波形（例えば、ガウシアンパルス）を得るための差動電圧信号（例えば、バイポーラパルス信号、マンチェスタ符号信号）を送信ベースバンド信号として生成してもよい。ベースバンド信号のスペクトルは、０Ｈｚ近傍の周波数成分を含む。一方、変調された搬送波信号のスペクトルでは、中心周波数が搬送波の周波数にシフトする。したがって、搬送波の周波数を同相モード利得が高い周波数領域に設定することで、インダクタとしての結合素子２３及び３３の間で同相モード伝送を効果的に行うことができる。

さらに、同相モードでの搬送波伝送では、搬送波の変調に用いるベースバンド信号を適切なローパスフィルタ（例えば、ナイキストフィルタ、コサインロールオフフィルタ、レイズドコサインフィルタ）によって帯域制限することが望ましい。これにより、正弦波変調された搬送波信号の占有帯域は、最大でもシンボルレートの２倍程度に制限される。このため、同相モード利得が高い周波数領域を有効に利用することができる。更には、各国の無線装置の放射電力に関わる法規制に適合させるため、前記搬送波の周波数帯域は、例えば、ＩＳＭ（industrial, scientific and medical）バンドと呼称される帯域に設定することが望ましい。ＩＳＭバンドの具体的な周波数としては、例えば、2.4GHz〜2.5GHzの帯域があげられる。

図２〜５を用いた説明から理解されるように、各々がインダクタである一対の結合素子２３及び３３を差動モード信号及び同相モード信号によって同時に駆動することにより、結合素子２３及び３３の非接触カップリングを介して差動モード信号及び同相モード信号を同時に伝送することができる。そして、好ましくは、同相モード信号は、変調された搬送波信号とするとよい。これにより、同相モード利得が高い周波数領域を同相モード伝送に有効利用できる。また、差動モード信号は、変調されていないベースバンド信号としてもよい。搬送波を用いないベースバンド伝送は、一般的に、搬送波伝送に比べて高いビットレートの確保が容易である。したがって、図１に示された信号波形Ａ〜Ｄのように、差動モード信号により送信されるデータ信号Ｄ１のビットレートを、同相モード信号により送信されるデータ信号Ｄ２のビットレートより高くしてもよい。

続いて以下では、差動ベースバンド伝送と、同相モードでの搬送波伝送を行う無線通信システム１の具体的な構成例について図６〜８を用いて説明する。図６は、図１に比べてより具体化された無線通信システム１の構成例を示している。図６の例では、ＤＭＴＸ２１は、差動ドライバ２１１を含む。差動ドライバ２１１は、データ信号（ベースバンド信号）Ｄ１を受信して差動ベースバンド信号を生成し、信号線対２２を介して結合素子２３を駆動する。なお、本実施形態では、差動モード信号と同相モード信号の同時伝送を想定しているため、差動ドライバ２１１に起因する同相モードノイズを抑制できることが望ましい。したがって、差動ドライバ２１１の最終段は、例えばカスコードアンプとされてもよい。

図６に示されたＤＭＲＸ３１は、差動増幅器３１１及びヒステリシスコンパレータ３１２を含む。差動増幅器３１１は、結合素子３３によって受信された差動モード信号とＣＭＴＸ３４によって信号線対３２に重畳された同相モード信号を受信し、差動モード信号を増幅して出力するとともに、同相モード信号を除去する。つまり、差動増幅器３１１は、同相モード信号除去回路であると言うことができる。ヒステリシスコンパレータ３１２は、差動ベースバンド信号（つまり、差動パルス信号）を受信し、差動パルス信号の２つの信号電圧の比較結果を出力する。ヒステリシスコンパレータ３１２の出力は、復元されたデータ信号Ｄ１を示す。

図６に示されたＣＭＴＸ３４は、変調回路３４１、シングルエンド・ドライバ３４２及び３４３、並びにＡＣカップリングキャパシタＣＣ１及びＣＣ２を含む。変調回路３４１は、送信されるデータ信号Ｄ２によって搬送波を変調し、変調された搬送波信号を生成する。変調回路３４１は、正弦波変調を行う。シングルエンド・ドライバ３４２及び３４３は、ＡＣカップリングキャパシタＣＣ１及びＣＣ２を介して、信号線対３２を構成する２つの信号線に変調された搬送波信号を供給する。つまり、シングルエンド・ドライバ３４２及び３４３によって、同相モード信号が信号線対３２及び結合素子３３に供給される。シングルエンド・ドライバ３４２及び３４３の各々は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide semiconductor）プッシュプル回路であってもよい。

図６に示されたＣＭＲＸ２４は、差動モード信号除去回路２４１および復調回路２４２を含む。差動モード信号除去回路２４１は、結合素子２３によって受信された同相モード信号とＤＭＴＸ２１によって信号線対２２に重畳された差動モード信号を受信し、差動モード信号を除去するとともに、同相モード信号を復調回路２４２に供給する。差動モード信号の除去は、信号線対２２を構成する２つの信号線の中点電位を取ることで実現できる。具体的には、図６に示されているように、信号線対２２の２つの信号線の各々に抵抗Ｒを並列接続し、２つの抵抗Ｒの中間電位点に復調回路２４２を接続すればよい。復調回路２４２は、受信された同相モード信号に対する復調処理を行い、データ信号Ｄ２を復元する。

なお、図６では、終端ネットワークの表示を省略しているが、ＤＭＴＸ２１の出力端、ＤＭＲＸ３１の入力端、ＣＭＴＸ３４の出力端、及びＣＭＲＸ２４の入力端に適切に終端素子を配置すればよい。例えば、ＣＭＴＸ３４の最終段をＣＭＬ（Current Mode Logic）とし、ＣＭＬの負荷抵抗を同相モード信号のマッチング回路として使用してもよい。また、信号線対２２及び３２のそれぞれに終端抵抗を並列接続してもよい。また、図６では、バイアス回路の表示を省略しているが、例えば、ＤＭＴＸ２１１がオフにした状態でＣＭＲＸ２４を駆動させる場合のために、ＣＭＲＸ２４に別途バイアスを供給するためのバイアス回路を設けてもよい。

図７は、図６に示したＣＭＴＸ３４の構成例を示すブロック図である。図７の例は、ＡＳＫ又はＯＯＫによって搬送波を変調する例を示している。すなわち、変調回路３４１は、ミキサ３４１１及び発振器３４１２を含む。発振器３４１２は、周波数Ｆｃの搬送波信号を生成する。ミキサ３４１１は、送信データ信号Ｄ２と搬送波をミキシングし、変調された搬送波信号を生成する。図７に示された信号波形Ａは、ミキサ３４１１に入力されるデータ信号Ｄ２の信号波形の具体例を示している。なお、図７では省略されているが、結合素子２３及び３３の非接触カップリングを介した狭帯域な同相モード伝送でのシンボル間干渉を抑制するために、データ信号（ベースバンド信号）Ｄ２を整形する帯域制限フィルタ（例えば、コサインロールオフフィルタ）を配置するとよい。変調された搬送波信号は、シングルエンド・ドライバ３４２及び３４３を介して結合素子３３に供給される。図７に示された信号波形Ｂは、結合素子３３に供給される変調された搬送波信号の信号波形の具体例を示している。

図７に示されたシングルエンド・ドライバ３４２及び３４３は、ドライバ及びキャパシタのサイズを変更することで、信号線対３２に供給される同相モード信号（変調された搬送波信号）の振幅を変更できるよう構成されている。具体的には、図７のシングルエンド・ドライバ３４２及び３４３は、増幅器ＡＭＰ０並びに増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ４を含む２段構成を有する。スイッチＳ１〜Ｓ４のオン・オフ動作によって、複数の増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ４並びにキャパシタＣ１〜Ｃ４が選択的に使用される。同相モード信号の振幅を必要十分なレベルに抑えることで、信号線対３２に乗る同相モードノイズを小さくすることができる。

図９は、図６に示したＣＭＲＸ２４の構成例を示すブロック図である。図９の例は、ＡＳＫ又はＯＯＫによって変調された搬送波を復調し、受信シンボル（受信データ）を復元する例を示している。すなわち、復調回路２４２は、包絡線検波器２４２１及びコンパレータ２４２２を含む。包絡線検波器２４２１は、例えば、整流素子およびローパスフィルタを含み、受信された同相モード信号の包絡線に追従する信号（包絡線信号）を出力する。コンパレータ２４２２は、包絡線信号を参照電圧ＶＲＥＦと比較し、データ信号Ｄ２を表す比較結果を出力する。図９に示された信号波形Ａ〜Ｃは、受信された同相モード信号、包絡線検波器２４２１から出力される包絡線信号、及びコンパレータ２４２２によって得られたデータ信号Ｄ２の信号波形の具体例をそれぞれ示している。

図１０は、ＣＭＲＸ２４のより詳細な構成例を示す回路図である。ＣＭＲＸ２４において任意にバイアスを設定できるようにするため、ＣＭＲＸ２４と結合素子２３の間はＡＣカップリングキャパシタＣＣ３及びＣＣ４を介して接続されている。図１０の構成例では、差動アンプ２４２３及び２４２４は、差動モード信号除去回路２４１から出力されるシングルエンド信号及び任意のバイアス電圧を受信して差動増幅する。そして、包絡線検波器２４２１は、差動アンプ２４２３及び２４２４によって生成された差動信号を受信する。図１０に示された包絡線検波器２４２１は、差動トランジスタ対を有し、当該トランジスタ対のソースと接地電位との間に並列に接続された電流源（図１０では、電流源として動作させるための適切なバイアスを与えたトランジスタとして図示）及びキャパシタを有する。これにより、包絡線信号が差動トランジスタ対のソースから出力される。さらに、図１０の構成例では、レプリカパス２４２５によって参照電圧ＶＲＥＦが生成される。包絡線検波器２４２１及びレプリカパス２４２５の出力は、ＲＣローパスフィルタ２４２６及び２４２７を介してコンパレータ２４２２に供給される。また、図１０に示されるように、ＣＭＲＸ２４は、電圧レベル調整機構としての可変電流源２４２８及び２４２９を含んでもよい。可変電流源２４２８及び２４２９は、包絡線検波器２４２１及びレプリカパス２４２５の出力に並列に接続されている。

上述したように、本実施形態の無線通信システム１は、誘導性カップリングによる差動モード信号の伝送に用いられる結合素子２３及び３３を、同相モード信号によってさらに駆動する。これにより、無線通信システム１は、一対の結合素子２３及び３３の非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に伝送することができる。これにより、無線通信システム１は、複数の結合素子対の使用を必須とすることなく、かつ時分割多重又は周波数分割多重といったリソース分割を必須とすることなく、同一方向又は双方向での複数チャネル通信を行うことができる。

また、本実施形態の１つの具体例においては、差動モード信号を変調されていないベースバンド信号とし、同相モード信号を変調された搬送波信号とする。これにより、結合素子２３及び３３の同相モード利得が高い周波数帯域を有効に利用することができる。また、差動ベースバンド伝送を行うことによって、高ビットレート通信を実現することができる。搬送波を用いる同相モード伝送のビットレートは、ベースバンド伝送を行う差動モード伝送に比べて低くなる可能性があるため、同相モード伝送と差動モード伝送のそれぞれの用途はビットレートに違いに応じて決定されてもよい。例えば、差動モード伝送において高ビットレートの映像信号を送信し、同相モード伝送において制御信号を送信してもよい。

なお、上述の説明では、正弦波変調の例を示した。しかしながら、同相モード伝送に適用される変調は、搬送波に矩形波を用いるパルス変調（矩形波変調）であってもよい。例えば、ＡＳＫ又はＯＯＫを利用し、データ信号によってパルス波の振幅を変調すればよい。図８は、ＯＯＫによるパルス変調を行うＣＭＴＸ３４の構成例を示すブロック図である。図８では、図７に示すＣＭＴＸ３４の変調回路３４１が、リング・オシレータ３４４及びインバータ３４５に置き換えられている。

図８のリング・オシレータ３４１は、１つのＮＡＮＤ回路３４１１及び２つのインバータ（ＮＯＴ回路）を含む。ＮＡＮＤ回路３４４１を含むリング・オシレータ３４４は、パルス波を発振すると共に、ＮＡＮＤ回路３４４１への入力信号に従ってパルス波の発振をオン・オフすることができる。ＮＡＮＤ回路３４４１の入力信号としてデータ信号Ｄ２（つまり、変調信号（modulating signal）を用いることによって、リング・オシレータ３４４はパルス信号をＯＯＫ変調することができる。発振器をリング・オシレータで形成することにより、オンチップ・インダクタ素子が不要となるため、ＬＣ−ＶＣＯと比較して回路面積を小さくできる利点がある。

インバータ３４５は、リング・オシレータ３４１の出力信号を反転してシングルエンド・ドライバ３４２及び３４３に供給する。図８に示されたシングルエンド・ドライバ３４２及び３４３は、インバータＩＮＶ０並びにインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４を含む２段構成を有する。図７の例と同様に、スイッチＳ１〜Ｓ４のオン・オフ動作によって、複数のインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４並びにキャパシタＣ１〜Ｃ４が選択的に使用される。これにより、同相モード信号の振幅を必要十分なレベルに抑えることができ、信号線対３２に乗る同相モードノイズを小さくすることができる。

図８の例のように発振器（例えば、リング・オシレータ３４４）が変調されたパルス波信号を生成する場合であっても、結合素子３３に供給される同相モード信号波形は結果的に正弦波に近い波形となる。リング・オシレータ３４４等によって生成されたパルス波によって結合素子３３を駆動しても、トランジスタの能力、並びに信号線３２及び結合素子３３を含む負荷等の要因によって信号波形が鈍り（帯域制限され）、結果的に結合素子３３に供給される信号の波形はパルス波よりも正弦波に近い波形となるためである。言い換えると、同相モード信号として伝送される正弦波信号は、リング・オシレータ等のパルス発生回路により生成された矩形波信号が帯域制限されたものでもよい。

なお、図８に示す例では、インバータ３４５は論理を整合させるために設けられている。したがって、たとえば、リング・オシレータ３４４の中にインバータ３４５を含める構成としてもよい。

また、図６〜図８に示す例では、ＡＣカップリングキャパシタＣＣ１及びＣＣ２をＣＭＴＸ３４に含める構成として説明したが、キャパシタＣＣ１及びＣＣ２はシングルエンド・ドライバ３４２及び３４３の出力と信号線対３２の間にあればよい。

続いて以下では、本実施形態に係る無線通信システム１のいくつかの応用例について説明する。図１１は、無線通信システム１が半導体パッケージ間（半導体チップ間）の通信に利用される例を示している。図１１の例では、通信機２及び３は、半導体パッケージ７００Ａ及び７００Ｂにそれぞれ実装されている。半導体パッケージ７００Ａ及び７００Ｂは、例えば、０〜１０ｍｍ程度の間隔で近接して配置される。半導体パッケージ７００Ａ及び７００Ｂが接触していても（０ｍｍ間隔）、通信機２及び３の結合素子２３及び３３がショートしなければそのように構成してもよい。

まず、通信機２の構成について説明する。ＤＭＴＸ２１及びＣＭＲＸ（ＣＭＴＸ）２４は、半導体パッケージ７００Ａ内に封止された半導体チップ７８Ａに形成されている。半導体チップ７８Ａは、データ信号Ｄ１を入力するためのパッド７０１Ａ、データ信号Ｄ２を出力又は入力するためのパッド７０２Ａを有する。さらに、半導体チップ７８Ａは、インダクタとしての結合素子２３に接続されるパッド７０３Ａ及び７０４Ａを有する。次に、通信機３について説明する。ＤＭＲＸ３１及びＣＭＴＸ（ＣＭＲＸ）３４は、半導体パッケージ７００Ｂ内に封止された半導体チップ７８Ｂに形成されている。半導体チップ７８Ｂは、データ信号Ｄ１を出力するためのパッド７０１Ｂ、データ信号Ｄ２を入力又は出力するためのパッド７０２Ｂを有する。半導体チップ７８Ｂは、インダクタとしての結合素子３３に接続されるパッド７０３Ｂ及び７０４Ｂを有する。

図１１では、データ信号Ｄ２のビットレートは、例えば、２００Ｍｂｉｔ／ｓであり、データ信号Ｄ１のビットレート（５Ｇｂｉｔ／ｓ）よりも低速である。図１１のＤＭＴＸ２１及びＤＭＲＸ３１は、５Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号Ｄ１をベースバンド信号のまま伝送する。一方、ＣＭＲＸ（ＣＭＴＸ）２４及びＣＭＴＸ（ＣＭＲＸ）３４は、２００Ｍｂｉｔ／ｓのデータ信号Ｄ２によって搬送波を変調し、変調された搬送波信号を伝送する。搬送波信号の中心周波数は、結合素子２３及び３３の同相モード利得が高い周波数領域に設定すればよい。なお、発明者の検討では、同相モード信号として伝送されるデータ信号Ｄ２のビットレートがおよそ５００Ｍｂｉｔ／ｓまで動作することがシミュレーション結果より得られている。つまり、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）２．０などの規格も満足できることとなり、これらへの応用が可能となる。

図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、無線通信システム１を電子機器間の通信に利用する例を示している。図１２（Ａ）及び（Ｂ）では、通信機２は電子機器１２に配置され、通信機３は電子機器１３に配置されている。電子機器１２は、例えば、画像伝送装置、又は自動車制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。電子機器１３は、例えば、画像表示装置である。

通信機２は、電子機器１２の筺体１２０によって形成されたキャビティ１２１に収容されている。同様に、通信機３は、電子機器１３の筺体１３０によって形成されたキャビティ１３１に収容されている。筺体１２０及び１３０の少なくとも一部は、通信機２及び３の間の無線通信のために電磁波を透過する材料、例えば樹脂等の誘電性材料、によって形成されている。図１２（Ａ）及び（Ｂ）の例では、筐体１２０及び１３０の一部に樹脂性の窓１２２及び１３２が設けられている。窓１２２及び１３２を除く筐体１２０及び１３０の他の部分は、例えば、金属材料により形成されてもよい。電子機器１２及び１３を近接して配置することにより、通信機２及び３は、一対の結合素子２３及び３３の間に形成される非接触カップリングを介して無線通信を行うことができる。

電子機器１３は、図１２（Ｂ）に示すように、可動機構によってその配置又は姿勢を変更できるように構成されてもよい。例えば、カーナビゲーションシステムのディスプレイユニットのように、電子機器１３は傾斜可能に構成されてもよい。例えば、結合素子２３及び３３が図３（Ａ）若しくは（Ｂ）又は図４に示したような導電性ループを有するインダクタである場合、通信機２及び３は、互いの導電性ループが対向するように配置された場合に最も高い通信品質が得られる。しかしながら、電子機器１２又は１３の配置を変更可能である場合、電子機器１２及び１３の位置関係によって通信品質が変化するおそれがある。例えば、図１２（Ｂ）に示す配置は、図１２（Ａ）の配置に比べて通信品質が低下する場合がある。結合素子２３及び３３が導電性ループを有するインダクタである場合に、２つの導電性ループ面が互いに平行でないためである。

図１２（Ｂ）に示す配置での通信品質の低下を抑制するために、窓１２２及び１３２の少なくとも一方を大きくしてもよい。これにより、筺体１２０又は１３０による電磁波の遮蔽を防ぐことができる。また、電子機器１２及び１３は、電子機器１２及び１３の位置関係の変更に応じて、通信機２及び３の少なくとも一方を可動できるように構成されてもよい。例えば、電子機器１２及び１３は、図１２（Ｂ）に示す配置においても通信機２及び３（つまり、結合素子２３及び３３の導電性ループ面）が互いに平行となるように、通信機２及び３の少なくとも一方を可動してもよい。

図１３も無線通信システム１を電子機器間の通信に利用する例を示している。図１３では、通信機２は電子機器１２に配置され、通信機３は電子機器１４に配置されている。電子機器１２及び１４は、例えば、自動車制御用のＥＣＵである。図１３において、通信機２は電子機器１２の筺体１２０によって形成されたキャビティ１２１に収容され、通信機３は電子機器１４の筺体１４０によって形成されたキャビティ１４１に収容されている。電子機器１２及び１４が近接して配置されることにより、通信機２及び３は、窓１２２及び１４２を介して向かい合う。筺体１２０及び１４０に設けられた窓１２２及び１４２は、樹脂等の誘電性材料によって形成されている。これにより、通信機２及び３は、一対の結合素子２３及び３３の間に形成される非接触カップリングを介して無線通信を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態では、同相モード信号を変調された搬送波信号とする例を示した。本実施形態では、差動モード信号及び同相モード信号を同一方向に送信するとともに、同相モード信号を"変調されていない正弦波信号"とする例について示す。この正弦波信号は、例えば、差動モード信号を受信するＤＭＲＸにおいてビット判定タイミングを決定するためのクロック信号として利用される。

図１４は、本実施形態に係る無線通信システム４の構成例を示すブロック図である。図１４の例では、通信機４２が差動モード信号及び同相モード信号を送信し、通信機４３が結合素子２３及び３３の非接触カップリングを介して差動モード信号及び同相モード信号を受信する。通信機４２は、信号線対２２、結合素子２３、ＤＭＴＸ４２１、ＣＭＴＸ４２４、及びＰＬＬ（Phase Locked Loop）４２５を含む。また通信機４３は、信号線対３２、結合素子３３、ＤＭＲＸ４３１、及びＣＭＲＸ４３４を含む。信号線対２２は結合素子２３の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂに接続され、信号線対３２は結合素子３３の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂに接続される。ＤＭＴＸ４２１及びＤＭＲＸ４３１の構成及び動作は、図１又は図６に示したＤＭＴＸ２１及びＤＭＲＸ３１と同様とすればよい。

ＰＬＬ４２５は、送信データ信号Ｄ１のエッジタイミングに応じてＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）の発振周波数および位相を調整し、送信データ信号Ｄ１の周波数及び位相に追従した正弦波クロック信号を生成する。図１４に示された信号波形Ｃは、正弦波クロック信号の具体例を示している。なお、ＰＬＬ４２５が生成する正弦波クロック信号の周波数は、データ信号Ｄ１（例えば、図１４に示された信号波形Ａ及びＢ）の基本周波数と同一でもよい。データ信号Ｄ１がＮＲＺ信号であるときのデータ信号Ｄ１の基本周波数は、データ信号Ｄ１のビットレートＲｂの２分の１（つまり、Ｒｂ／２［Ｈｚ］）である。しかしながら、正弦波クロック信号の周波数は、データ信号Ｄ１の基本周波数を逓倍または分周した周波数であってもよい。この場合、正弦波クロック信号の周波数は、結合素子２３及び３３の同相モード利得が高い周波数帯域内から選択されるとよい。これにより、同相モード伝送による正弦波クロック信号の劣化を抑制できる。

ＣＭＴＸ４２４は、ＰＬＬ４２５によって生成された正弦波クロック信号によって、信号線対２２の２本の信号線を駆動する。つまり、ＣＭＴＸ４２４は、正弦波クロック信号を同相モード信号として利用する。ＣＭＴＸ４２４は、変調機能を有していなくてもよい。ＣＭＲＸ４３４は、結合素子３３及び信号線対３２を介して同相モード信号を受信し、クロック信号を復元する。なお、図１４に示されるように、ＣＭＲＸ４３４は、正弦波クロックではなく矩形波クロックを復元してもよい。矩形波クロックは、同期型デジタル回路（例えば、Ｄラッチ、レジスタ）の動作に適しているためである。図１４に示された信号波形Ｄは、ＣＭＲＸ４３４によって復元された矩形波クロック信号の具体例を示している。また、ＣＭＲＸ４３４は、必要に応じて、復元したクロック信号を逓倍又は分周してもよい。

図１５は、本実施形態に係る無線通信システム４の他の構成例を示すブロック図である。図１５に示す無線通信システム４の他の構成例は、図１４に示す無線通信システム４に含まれるＰＬＬ４２５を発振器４２６に置き換えた構成である。また、図１５の例では、差動モード信号の周波数及び位相に追従するためのＰＩ（Phase Interpolator）が受信側に配置される。図１５に示されたその他の要素の構成及び動作は、図１４に示された同じ符号の要素と同様とすればよい。

発振器４２６は、正弦波信号を生成する。図１５に示された信号波形Ｃは、発振器４２６により生成される正弦波信号の具体例を示している。図１４に関する先の説明から理解されるように、発振器４２６により生成される正弦波信号の周波数は、データ信号Ｄ１（例えば、図１５に示された信号波形Ａ及びＢ）の基本周波数と同一でもよいし、異なっていてもよい。ＣＭＴＸ４２４は、発振器４２６によって生成された正弦波クロック信号によって、信号線対２２の２本の信号線を駆動する。ＣＭＲＸ４３４は、同相モード信号を受信し、正弦波クロック信号又は矩形波クロック信号を復元する。ＰＩ４３５は、ＣＭＲＸ４３４によって復元されたクロック信号から多相のクロック信号を生成するとともに、受信された差動モード信号（パルス電圧変化）のエッジタイミングに基づいて、最適なクロック位相を選択する。図１５に示された信号波形Ｄは、ＰＩ４３５から出力される矩形波クロック信号の具体例を示している。

図１６及び図１７は、本実施形態に係る無線通信システム４のさらに他の構成例を示すブロック図である。図１６及び図１７は、ＣＭＲＸ４３４によって受信されたクロック信号の用途の具体例を示している。図１６及び図１４の比較から明らかであるように、図１６の構成例は、ＣＭＲＸ４３４によって復元されたクロック信号がＤＭＲＸ４３１に配置されたＦＦＥ（Feed Forward Equalizer）４３６に供給される点が図１４の構成例と異なる。図１６中のＦＦＥ４３６を除く他の要素の構成及び動作は、図１４に示された同じ符号の要素と同様とすればよい。ＦＦＥ４３６は、遅延素子を含むＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタであり、差動モード信号の受信波形を整形する。クロック信号は、例えば、ＦＦＥ４３６内の遅延素子等の動作のために使用される。レジスタ４３７は、ＦＦＥ４３６にタップ係数を供給する。ＦＦＥ４３６のタップ係数は、適応的に調整されてもよい。

また、図１７の例では、ＣＭＲＸ４３４によって復元されたクロック信号がＤＭＲＸ４３１に配置されたＤＦＥ（Decision Feedback Equalizer）４３８に供給される点が図１４の構成例と異なる。図１７中のＤＦＥ４３８を除く他の要素の構成及び動作は、図１４に示された同じ符号の要素と同様とすればよい。ＤＦＥ４３８は、差動モード信号の受信波形を整形するためのＦＩＲフィルタ、整形後の受信波形をサンプリングするサンプリング回路、及びＦＩＲフィルタのタップ係数を決定する調整回路を含む。クロック信号は、例えば、ＤＦＥ４３８内のＦＩＲフィルタおよびサンプリング回路等の動作のために使用される。レジスタ４３９は、ＤＦＥ４３８にタップ係数を供給する。ＤＦＥ４３８のタップ係数は、適応的に調整されてもよい。

図１８Ａ〜図１８Ｄは、本実施形態に係る通信機４２のさらに他の構成例を示すブロック図である。図１８Ａ〜図１８Ｄに示された通信機４２の構成例は、図１５、図１６、及び図１７に示された通信機４２の変形例を示している。図１５、図１６、及び図１７に示された通信機４２は、ＰＬＬ４２５において差動モード信号（つまり、データ信号Ｄ１）からクロック信号を再生し、差動モード信号に同期させたクロック信号をＣＭＴＸ４２４から同相モード信号として送信する。これに対して、図１８Ａ〜図１８Ｄに示された通信機４２の構成例は、外部より供給されるリファレンスクロックＲＣＬＫにデータ信号Ｄ１を同期させ、同期されたリファレンスクロックＲＣＬＫ及びデータ信号Ｄ１を送信する。

図１８Ａに示された構成例は、図１５、図１６、及び図１７に示された通信機４２に含まれるＰＬＬ４２５が省略されている代わりに、フリップフロップ４２７を含む。図１８Ａの例では、リファレンスクロックＲＣＬＫがＣＭＴＸ４２４及びフリップフロップ４２７に供給される。フリップフロップ４２７は、データ信号Ｄ１を受信し、リファレンスクロックＲＣＬＫに同期してデータ信号Ｄ１を出力する。これにより、データ信号Ｄ１は、リファレンスクロックＲＣＬＫに同期する。図１８Ａに示されたその他の要素の構成及び動作は、図１５、図１６、又は図１７に示された同じ符号の要素と同様とすればよい。

図１８Ｂに示された構成例では、図１８Ａのデータ信号Ｄ１がシリアルデータからパラレルデータに変更されている。パラレルデータをシリアルデータに変換するために、図１８Ｂの構成例は、フリップフロップ４２７に代えてマルチプレクサ４２８を含む。図１８Ｂの構成例では、マルチプレクサ４２８は、リファレンスクロックＲＣＬＫを受信し、リファレンスクロックＲＣＬＫに同期してシリアライズされたデータ信号Ｄ１を出力する。これにより、シリアライズされたデータ信号Ｄ１は、リファレンスクロックＲＣＬＫに同期する。図１８Ｂに示されたその他の要素の構成及び動作は、図１５、図１６、又は図１７に示された同じ符号の要素と同様とすればよい。

図１８Ｃは、図１８Ａに示された構成例の変形を示しており、図１８Ａの構成例に加えてＰＬＬ４２９を含む。ＰＬＬ４２９は、リファレンスクロックＲＣＬＫを受信し、リファレンスクロックＲＣＬＫを逓倍したクロック信号を生成する。ＰＬＬ４２９により生成された逓倍クロック信号は、ＣＭＴＸ４２４及びフリップフロップ４２７に供給される。広く知られているように、半導体装置において高速クロックを発生させる場合、低速のクロック信号を半導体装置に供給し、半導体装置内のＰＬＬにより逓倍された高速クロック信号を生成することが一般的である。図１８Ｃは、かかる構成を示している。

図１８Ｄは、図１８Ｂに示された構成例の変形を示しており、図１８Ｃと同様に逓倍クロック信号を生成するためのＰＬＬ４２９を含む。図１８Ｄに示されたＰＬＬ４２９により生成された逓倍クロック信号は、ＣＭＴＸ４２４及びマルチプレクサ４２８に供給される。

以上に述べたように、図１８Ａ〜図１８Ｄの構成例は、リファレンスクロックＲＣＬＫ又はその逓倍クロックにデータ信号Ｄ１を同期させる。従って、図１８Ａ〜図１８Ｄに示された送信機４２から同相モード信号として送信されるクロック信号は、図１６及び図１７に示したように、ＦＦＥ４３６やＤＦＥ４３８の動作のためのクロック信号として用いることができる。

なお、第１の実施形態で述べた正弦波変調に変えてパルス変調（矩形波変調）を用いる例と同様に、本実施形態においても、クロック信号は、厳密な正弦波信号ではなく、リング・オシレータ等のパルス発生回路により発生された矩形波信号が帯域制限されたものでもよい。言い換えると、同相モード信号として伝送される正弦波クロック信号は、リング・オシレータ等のパルス発生回路により発生された矩形波クロック信号が帯域制限されたものでもよい。

＜第３の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１の実施形態の変形例について説明する。具体的には、本実施形態では、差動モード信号と同相モード信号の双方向通信を利用した差動モード信号の送信電力制御シーケンスについて説明する。図１９は、本実施形態に係る無線通信システム５の構成例を示すブロック図である。図１９の例では、通信機５２は、信号線対２２、結合素子２３、ＤＭＴＸ５２１、ＣＭＲＸ５２４、及びコントロールロジック５２５を含む。また通信機５３は、信号線対３２、結合素子３３、ＤＭＲＸ５３１、ＣＭＴＸ５３４、及びコントロールロジック５３５を含む。信号線対２２は結合素子２３の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂに接続され、信号線対３２は結合素子３３の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂに接続される。ＤＭＴＸ５２１、ＣＭＲＸ５２４、ＤＭＲＸ５３１、及びＣＭＴＸ５３４の構成及び動作は、第１の実施形態に係るＤＭＴＸ２１、ＣＭＲＸ２４、ＤＭＲＸ３１、及びＣＭＴＸ３４と同様とすればよい。

通信機５３は、通信機５２における差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データＣを同相モード信号を用いて送信するよう構成されている。そして、通信機５２は、通信機５３からの制御データＣを用いて、ＤＭＴＸ５２１による差動モード信号の送信電力を調整するよう構成されている。例えば、消費電力低減の観点から、通信機５２及び５３は、差動モード信号の送信電力をなるべく小さくする制御を行ってもよい。また、差動モード信号の受信品質維持の観点から、通信機５２及び５３は、ＤＭＲＸ５３１における受信レベルが所定範囲内となるようにＤＭＴＸ５２１の送信電力を増減する制御を行ってもよい。

図１９の例では、ＤＭＴＸ５２１の送信電力を調整するために、コントロールロジック５２５及び５３５が設けられている。通信機５３に配置されたコントロールロジック５３５は、ＤＭＲＸ５３１における差動モード信号の受信電力レベル（受信振幅）に基づいて制御データを生成し、当該制御データＣをＣＭＴＸ５３４を介して通信機５２に送信する。通信機５２に配置されたコントロールロジック５２５は、通信機５３からの制御データＣをＣＭＲＸ５２４を介して受信し、制御データＣに基づいてＤＭＴＸ５２１の送信電力を調整する。制御データＣは、送信電力調整の指標として利用可能な情報を含んでいればよい。例えば、制御データＣは、ＤＭＴＸ５２１の送信電力を示す制御情報でもよいし、ＤＭＲＸ５３１の受信電力レベルを示す計測情報でもよい。また、いわゆるインナーループ送信電力制御を行う場合、制御データＣは、送信電力の増加要求又は減少要求を示す制御情報であってもよい。

図２０は、本実施形態に係る送信電力制御シーケンスの一例を示している。ステップＳ５１では、通信機５２は、差動モード信号を送信する。ステップＳ５２では、通信機５３は、ＤＭＲＸ５３１において受信された差動モード信号の受信電力を取得する。ステップＳ５３では、通信機５３は、差動モード信号の受信電力に基づいて制御データＣを生成し、制御データＣがエンコードされた同相モード信号を送信する。ステップＳ５４では、通信機５２は、通信機５３からの同相モード信号を受信し、制御データＣに従ってＤＭＴＸ５２１による差動モード信号の送信電力を調整する。ステップＳ５５では、通信機５２は、送信電力が調整された差動モード信号を送信する。

以上に述べたように、本実施形態に係る無線通信システム５は、差動モード信号及び同相モード信号の双方向伝送が可能であることを利用して、ＤＭＴＸ５２１による差動モード信号の送信電力を調整することができる。これにより、差動モード信号の過剰な送信電力による消費電力の増加、通信品質の劣化、又は漏洩電磁界の増加などを抑制できる。

また、差動モード伝送の制御（例えば、送信電力の調整）のために同相モード信号を用いることは、同相モード信号と差動モード信号の伝送可能距離の観点からも有効である。既に述べたように、差動モード信号は、主として結合素子２３及び３３の誘導性カップリング（磁界カップリング）によって伝送されると考えられる。誘導性カップリング（磁界カップリング）は送信側の結合素子を流れる電流の周りに生じる渦状（回転性）の磁場を利用した結合であるから、その結合の強さは送信側の結合素子からの距離が長くなるにつれて指数関数的に減少する。したがって、差動モード信号の伝送可能距離は非常に短い。これに対して、同相モード信号は、主として結合素子２３及び３３の容量性カップリング（電界カップリング）によって伝送されると考えられる。容量性カップリング（電界カップリング）は帯電した送信側の結合素子から発散する電場を利用した結合であるから、その結合の強さは送信側の結合素子からの距離に比例して減少するのみである。したがって、結合素子２３及び３３の構造、並びに同相モード及び差動モード信号の各々の送信電力を適切に設定することにより、同相モード信号の伝送可能距離を差動モード信号の伝送可能距離にくらべて長くすることができる。このため、通信機５２及び５３の間の距離が遠いために差動モード信号の伝送を十分に行えない場合にも、通信機５２及び５３は、同相モード信号を用いた差動モード伝送の制御を行うことができる。

なお、通信機５３（コントロールロジック５３５）は、ＤＭＲＸ５３１における差動モード信号の受信電力レベルに基づいて、ＣＭＴＸ５３４の送信電力の調整を併せて行なってもよい。これにより、過剰な同相モード信号の送信電力による消費電力の増加、通信品質の劣化、又は漏洩電磁界の増加などを抑制できる。

また、本実施形態で述べた差動モード信号と同相モード信号の役割を入れ替えてもよい。すなわち、通信機５２は、ＣＭＲＸ５２４における同相モード信号の受信電力レベルに基づく制御データを、差動モード信号を用いて通信機５３にフィードバックしてもよい。そして、通信機５３は、ＤＭＲＸ５３１において受信された制御データに従ってＣＭＴＸ５３４の送信電力を調整してもよい。

＜第４の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１又は第３の実施形態の変形例について説明する。具体的には、本実施形態では、通信相手の存在の検出と当該検出に応じたＤＭＲＸ又はＤＭＴＸのウェイクアップのために同相モード伝送を利用する例について説明する。図２１は、本実施形態に係る無線通信システム６の構成例を示すブロック図である。図２１の例では、通信機６２は、信号線対２２、結合素子２３、ＤＭＴＸ６２１、ＣＭＲＸ６２４、及びコントロールロジック６２６を含む。また通信機６３は、信号線対３２、結合素子３３、ＤＭＲＸ６３１、及びＣＭＴＸ６３４を含む。信号線対２２は結合素子２３の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂに接続され、信号線対３２は結合素子３３の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂに接続される。ＤＭＴＸ６２１、ＣＭＲＸ６２４、ＤＭＲＸ６３１、及びＣＭＴＸ６３４の構成及び動作は、第１の実施形態に係るＤＭＴＸ２１、ＣＭＲＸ２４、ＤＭＲＸ３１、及びＣＭＴＸ３４と同様とすればよい。

通信機６２は、通信機６３からの同相モード信号の受信に成功したことに応答して、差動モード信号の送信ためのＤＭＴＸ６２１を起動するよう構成されている。コントローラ６２６は、ＣＭＲＸ６２４による同相モード信号の受信に応答して、ＤＭＴＸ６２１を起動する。

図２２は、本実施形態に係るＤＭＴＸ６２１の起動シーケンスの一例を示している。ステップＳ６１では、通信機６２は、ＤＭＴＸ６２１の動作を休止（例えば、電力供給を停止）し、ＣＭＲＸ６２４を連続的又は間欠的に動作させる。ステップＳ６２では、通信機６２は、通信機６３からの同相モード信号をＣＭＲＸ６２４において受信する。ステップＳ６３では、通信機６２は、同相モード信号の受信に応答して、ＤＭＴＸ６２１に電力を供給しＤＭＴＸ６２１の動作を開始する。ステップＳ６４では、通信機６２は、起動されたＤＭＴＸ６２１から差動モード信号を送信する。

図２２に示されているように、ＤＭＴＸ６２１の起動後に、第３の実施形態（図２０）で説明したのと同様の手順で差動モード信号の送信電力調整を行なってもよい。なお、図２２のステップＳ５２〜Ｓ５５は、本実施形態におけるオプションの１つに過ぎない。また、本実施形態において、通信機６２及び６３は、ＤＭＴＸ６２１の起動後に同相モード信号の送信電力調整を行なってもよい。

以上の説明では、通信機６２におけるＤＭＴＸ６２１の起動について説明した。これと同様に、同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、通信機６３におけるＤＭＲＸ６３１の起動を行なってもよい。そのためには、図２３に示されているように、通信機６３にコントローラ６３６を配置すればよい。また、通信機６２から通信機６３に同相モード信号を送信するために、第２のＣＭＴＸ６２５を通信機６２に配置し、第２のＣＭＲＸ６３５を通信機６３に配置すればよい。コントローラ６３６は、第２のＣＭＲＸ６３５による同相モード信号の受信に応答して、ＤＭＲＸ６３１を起動する。図２３に示されたその他の要素の構成及び動作は、図２１に示された同じ符号の要素と同様とすればよい。

図２４は、同相モード信号の伝送成功に応答してＤＭＴＸ６２１及びＤＭＲＸ６３１の両方を起動するシーケンスの一例を示している。図２４のステップＳ６１〜Ｓ６３における動作は、図２２に示されたステップＳ６１〜Ｓ６３における動作と同様である。ステップＳ７４では、通信機６２は、第２のＣＭＴＸ６２５から同相モード信号を送信する。この同相モード信号は、通信機６３におけるＤＭＲＸ６３１の起動を促すトリガー信号である。ステップＳ７５では、通信機６３は、第２のＣＭＲＸ６３５における同相モード信号の受信に応答して、ＤＭＲＸ６３１を起動する。ステップＳ７６では、通信機６２及び６３は、起動されたＤＭＴＸ６２１及びＤＭＲＸ６３１を用いて差動モード信号を送受信する。

本実施形態によれば、同相モード信号の伝送が成功するまでＤＭＴＸ又はＤＭＲＸの動作を停止できるため、ＤＭＴＸ又はＤＭＲＸの動作に伴う消費電力を低減できる。また、第３の実施形態で述べたように、結合素子２３及び３３の構造、並びに同相モード及び差動モード信号の各々の送信電力を適切に設定することにより、同相モード信号の伝送可能距離を差動モード信号の伝送可能距離に比べて長くすることができる。したがって、同相モード信号を用いることによって、通信相手の存在をいち早く検出してＤＭＴＸ又はＤＭＲＸの起動を行うことができる。このことは、通信機６２と通信機６３の配置、機器間の距離が変動するアプリケーションにおいて有効である。例えば、携帯機器とクレードル間の通信、携帯機器と店頭ステーション（キオスク端末）間の通信などに無線通信システム６が適用される場合が考えられる。本実施形態によれば、通信機６２と通信機６３の距離が徐々に近づき、通信機６２と通信機６３の間で同相モード伝送が成功したことに応答して差動モード伝送のためのＤＭＴＸ又はＤＭＲＸが起動される。したがって、本実施形態によれば、通信機６２及び通信機６３が差動モード伝送を行える距離までさらに近づいたときに、速やかに差動モード伝送を開始することができる。

更に本実施形態では、通信機６２及び６３の少なくとも一方は、差動モード信号による通信の可否に関する表示を行なってもよい。例えば、同相モード信号の受信品質が十分でない場合（例えば、受信品質が所定の閾値を下回る場合）、言い換えると、同相モード信号の受信品質に基づいて差動モード信号の受信品質が十分でないと推定される場合に、通信機６２及び６３の少なくとも一方は、通信機の配置調整を使用者に促すための表示を行なってもよい。また、通信機６２及び６３の少なくとも一方は、差動モード信号の送受を開始した後に差動モード信号の受信品質が十分でないこと（例えば、受信品質が所定の閾値を下回ること）が検出されたことに応じて、通信機の配置調整を使用者に促すための表示を行なってもよい。このとき、通信機６３は、差動モード信号の受信品質が十分でないことを示す通知を通信機６２に同相モード信号を用いて送信してもよい。これらの表示は、一方の通信機（例えば、携帯機器）を他方の通信機（例えば、クレードル又は店頭ステーション）に近づけるように促す画像又は文字を含んでもよい。また、当該表示のために、通信機６２及び６３の少なくとも一方は、図２５に示すように表示装置を有してもよい。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイ、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を用いた表示デバイスであってもよい。

＜第５の実施形態＞
本実施形態では、差動モード伝送においてベースバンド信号を送信し、同相モード伝送において変調された搬送波信号を送信する形態において、差動モードのベースバンド信号のビットレートＲｂ（又はベースバンド信号の基本周波数）と同相モードの搬送波周波数の関係について説明する。なお、ＮＲＺ信号の場合、ベースバンド信号の基本周波数はビットレートＲｂの２分の１（つまり、Ｒｂ／２［Ｈｚ］）である。

図２６は、差動モードのベースバンド信号のビットレートＲｂ（又はベースバンド信号の基本周波数）と同相モードの搬送波周波数の好ましい関係の１つを示している。図２６の例では、同相モードの搬送波周波数は、差動モードのベースバンド信号のビットレートＲｂの２分の１（つまり、Ｒｂ／２［Ｈｚ］）である。同相モードの搬送波周波数が任意の周波数である場合、同相モード信号が差動モード信号に与えるジッタ量が変動する。これに対して、図２６の例では、同相モード信号が差動モード信号に与えるジッタ量が一定となるため、差動モード伝送の通信品質の確保が容易となる。

なお、同相モードの搬送波周波数がＲｂ／２［Ｈｚ］であればよいため、ベースバンド信号と搬送波信号の位相関係は任意であってもよい。ベースバンド信号と搬送波信号の位相関係は、例えば図２７のように設定されてもよい。図２６では、同相モードの搬送波の位相は、差動モードのベースバンド信号の位相に対して９０度ずれている。これに対して、図２７では、同相モードの搬送波の位相は、差動モードのベースバンド信号の位相と同一である。しかしながら、ベースバンド信号と搬送波信号の位相関係は、図２６の例が好ましい。なぜなら、差動モード信号のエッジ位置において、同相モード信号が大きく変動すると、差動モード信号に重畳される同相モード信号に起因したノイズが大きくなってしまい、差動モード信号のジッタ要因となってしまうからである。これを避けるためには、同相モード信号の変化量が最も小さいポイント、すなわち、同相モードの搬送波の微分係数が最も小さいポイントを、差動モード信号のエッジポイントに合わせることが、最も好ましい。一方で、図２７においては、差動モード信号のエッジ位置と、同相モード信号のエッジ位置とが重なっている。この場合、図２６の例と比較して、同相モード信号に起因した差動モード信号のジッタは増加してしまうが、通信品質が確保できる程度のジッタ量であるならば、図２７のような位相関係を用いてもよい。この場合でも、差動モード信号と同相モード信号の位相関係が既知であるので、設計者は差動モード信号のジッタ量を予測することができる。

また、同相モードの搬送波周波数は、Ｒｂ／２［Ｈｚ］の整数倍であってもよい。図２８は、同相モードの搬送波周波数がＲｂ［Ｈｚ］である場合を示している。この場合も、同相モード信号が差動モード信号に与えるジッタ量が一定となるため、差動モード伝送の通信品質の確保が容易となる。

＜第６の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１又は第２の実施形態の変形例について説明する。具体的には、本実施形態では、電力伝送のために同相モード伝送を利用する例について説明する。ＤＭＲＸは、受信した同相モード信号を整流して電力として取り出す。ＤＭＲＸにおいて取り出された電力は、負荷（例えば、他の回路ブロック、蓄電池）に供給される。

図２９は、本実施形態に係る無線通信システム７の構成例を示すブロック図である。図２９の例では、通信機７２が差動モード信号及び同相モード信号を送信し、通信機７３が結合素子２３及び３３の非接触カップリングを介して差動モード信号及び同相モード信号を受信する。通信機７２は、信号線対２２、結合素子２３、ＤＭＴＸ７２１、ＣＭＴＸ７２４、ＰＬＬ７２５を含む。また通信機７３は、信号線対３２、結合素子３３、ＤＭＲＸ７３１、ＣＭＲＸ７３４、及び負荷７３７を含む。信号線対２２は結合素子２３の両端のポートＰ１Ａ及びＰ１Ｂに接続され、信号線対３２は結合素子３３の両端のポートＰ２Ａ及びＰ２Ｂに接続される。

ＤＭＴＸ７２１及びＤＭＲＸ７３１の構成及び動作は、図１又は図６に示したＤＭＴＸ２１及びＤＭＲＸ３１と同様とすればよい。ＣＭＴＸ７２４及びＰＬＬ７２５の構成及び動作は、図１４に示したＣＭＴＸ４２４及びＰＬＬ４２５と同様とすればよい。用途を電力伝送に限定した場合、ＣＭＴＸ７２４は、変調機能を有していなくてもよい。例えば、ＣＭＴＸ７２４は、図２９に示すように、シングルエンド・ドライバ７２６及び７２７、並びにＡＣカップリングキャパシタＣＣ１及びＣＣ２を含んでもよい。シングルエンド・ドライバ３４２及び３４３は、ＡＣカップリングキャパシタＣＣ１及びＣＣ２を介して、信号線対３２を構成する２つの信号線にＰＬＬ７２５の出力信号を供給する。

図２９に示されたＣＭＲＸ７３４は、差動モード信号除去回路７３５および整流回路７３６を含む。差動モード信号除去回路７３５は、結合素子３３による受信信号から差動モード信号を除去し、同相モード信号のみを整流回路７３６に供給する。差動モード信号除去回路７３５は、図６に示された差動モード信号除去回路２４１と同様に、信号線対３２を構成する２つの信号線の中点電位を取ることで実現されてもよい。整流回路７３６は、同相モード信号を整流し、直流電力を負荷７３７に供給する。負荷７３７は、例えば、他の回路ブロック、又は蓄電池である。

なお、図２９では省略されているが、負荷７３７に適した電圧に変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータ（つまり、電圧レギュレータ）が整流回路７３６と負荷７３７の間に配置されてもよい。また、図２９の構成例は、同相モード信号及び差動モード信号を同一方向に伝送する例を示しているが、同相モード信号及び差動モード信号の伝送方向は逆方向であってもよい。

また、図２９では、電力信号としての同相モード信号が正弦波信号である場合を示しているが、同相モード信号は、厳密な正弦波信号でなくてもよい。例えば、同相モード信号は、リング・オシレータ等のパルス発生回路により発生された矩形波信号が帯域制限されたものでもよい。

また、図２９は、図１４に示したクロック信号伝送に用いる構成を電力伝送に用いるためＰＬＬ７２５を備えている。図２９のＰＬＬ７２５を用いる構成によれば、データ信号Ｄ１と電力信号の同期をとることが容易であるため、第５の実施形態で述べたジッタ低減の効果を得ることができる。しかしながら、電力伝送においては必ずしもデータ信号Ｄ１と電力信号の同期をとる必要はないため、ＰＬＬ７２５は省略されてもよい。したがって、本実施形態に係る通信システム７は、図３０のように変形されてもよい。図３０の例では、ＰＬＬ７２５に代えて発振器７２８が設けられている。発振器７２８により生成される正弦波信号は、ＣＭＴＸ７２４を介して同相モード信号として信号線対２２に供給される。なお、発振器７２８の出力信号は、厳密な正弦波信号でなくてもよい。例えば、発振器７２８は、リング・オシレータ等のパルス発生回路でもよい。つまり、信号線２２及び結合素子２３に供給される電力信号は、帯域制限された矩形波信号であってもよく、より具体的にはデータ信号Ｄ１（ベースバンド信号）に比べて帯域制限された矩形波信号であってもよい。

本実施形態では、交流信号としての同相モード信号の周波数は、結合素子２３及び３３の同相モード利得が高い周波数帯域内から選択されるとよい。これにより、同相モード信号の電力を効率良く伝送することができる。

＜その他の実施形態＞
上述した第１〜第６の実施形態は、適宜組み合わせて実施されてもよい。

さらに、上述した実施形態は本件発明者により得られた技術思想の適用に関する例に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、本件発明者等により得られた技術思想は、以下に示す実施形態Ａ１〜Ａ４６を含む。
実施形態Ａ１〜Ａ２、Ａ６〜Ａ１２、Ａ１７〜Ａ１８、Ａ２２〜Ａ２８、Ａ３３〜Ａ３４、並びにＡ３８〜Ａ４２は、例えば、上述した第１の実施形態に対応する。
実施形態Ａ３、Ａ１９、及びＡ３５は、例えば、上述した第２の実施形態に対応する。
実施形態Ａ１４、Ａ３０、及びＡ４４は、例えば、上述した第３の実施形態に対応する。
実施形態Ａ１３、Ａ１５、Ａ２９、Ａ３１、Ａ４３、及びＡ４５は、例えば、上述した第４の実施形態に対応する。
実施形態Ａ４〜Ａ５、Ａ２０〜Ａ２１、Ａ３６〜Ａ３７は、例えば、上述した第５の実施形態に対応する。
実施形態Ａ１６、Ａ３２、及びＡ４６は、例えば、上述した第６の実施形態に対応する。

（実施形態Ａ１）
第１及び第２の通信機と、
第１の信号線対を介して前記第１の通信機に接続された第１の結合素子と、
第２の信号線対を介して前記第２の通信機に接続された第２の結合素子と、
を備え、
前記第１及び第２の通信機は、前記第１及び第２の結合素子の間の非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
無線通信システム。
（実施形態Ａ２）
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、実施形態Ａ１に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ３）
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、実施形態Ａ１に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ４）
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの２分の１と同一又はその整数倍である、実施形態Ａ２又はＡ３に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ５）
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して９０度ずれている、実施形態Ａ４に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ６）
前記第１の通信機は、前記第１の信号線対に前記差動モード信号を供給する差動モード送信機を含み、
前記第２の通信機は、前記第１及び第２の結合素子を介して前記差動モード信号を受信する差動モード受信機を含み、
前記第１及び第２の通信機の一方は、前記第１又は第２の信号線対に前記同相モード信号を供給する同相モード送信機を含み、
前記第１及び第２の通信機の他方は、前記第１及び第２の結合素子を介して前記同相モード信号を受信する同相モード受信機を含む、
実施形態Ａ１〜Ａ５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ７）
前記第１の結合素子は、第１の導電性ループを有する第１のインダクタを含み、
前記第２の結合素子は、第２の導電性ループを有する第２のインダクタを含み、
前記第１及び第２の結合素子は、前記第１及び第２の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
実施形態Ａ１〜Ａ６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ８）
前記第１の通信機は、前記差動モード信号を構成する互いに逆位相の２つの信号によって前記第１の導電性ループの両端を駆動するよう構成され、
前記第１又は第２の通信機は、前記同相モード信号を構成する互いに同位相の２つの信号によって前記第１又は第２の導電性ループの両端を駆動するよう構成されている、
実施形態Ａ７に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ９）
前記第１及び第２のインダクタは、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム、又は半導体基板上の配線層によって形成される、実施形態Ａ７又はＡ８に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１０）
前記第１及び第２の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記第１及び第２のインダクタは、前記第１の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第２の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置される、
実施形態Ａ７〜Ａ９のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１１）
前記第１の導電性ループは、前記第２の導電性ループと同一形状を有する、実施形態Ａ１０に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１２）
前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
実施形態Ａ１〜Ａ１１のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１３）
前記第１及び第２の通信機の少なくとも一方は、前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動するよう構成されている、実施形態Ａ１〜Ａ１２のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１４）
前記第２の通信機は、第１の通信機における前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを前記同相モード信号を用いて送信するよう構成されている、実施形態Ａ１〜Ａ１３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１５）
前記第１及び第２の通信機の少なくとも一方は、前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記第１の通信機及び前記第１の結合素子、又は前記第２の通信機及び前記第２の結合素子の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力するよう構成されている、実施形態Ａ１〜Ａ１４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１６）
前記同相モード受信機は、受信された前記同相モード信号を整流する整流回路を含む、実施形態Ａ６に記載の無線通信システム。
（実施形態Ａ１７）
第１の通信機と、
第１の信号線対を介して前記第１の通信機に接続された第１の結合素子と、
を備え、
前記第１の通信機は、他の無線通信装置に設けられた第２の結合素子と前記第１の結合素子の非接触カップリングを介して、前記他の無線通信装置との間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
無線通信装置。
（実施形態Ａ１８）
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、実施形態Ａ１７に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ１９）
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、実施形態Ａ１７に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２０）
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの２分の１と同一又はその整数倍である、実施形態Ａ１８又はＡ１９に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２１）
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して９０度ずれている、実施形態Ａ２０に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２２）
前記第１の通信機は、
前記第１の信号線対に差動モード信号を供給する差動モード送信機、及び前記第１の信号線対から前記差動モード信号を受信する差動モード受信機のうち少なくとも１つと、
前記第１の信号線対に同相モード信号を供給する同相モード送信機、及び前記第１の信号線対から前記同相モード信号を受信する同相モード受信機のうち少なくとも１つと、
を含む、
実施形態Ａ１７〜Ａ２１のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２３）
前記第１の結合素子は、第１の導電性ループを有する第１のインダクタを含み、
前記第２の結合素子は、第２の導電性ループを有する第２のインダクタを含み、
前記第１の結合素子は、前記第１及び第２の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
実施形態Ａ１７〜Ａ２２のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２４）
前記第１の通信機は、
前記差動モード信号を構成する互いに逆位相の２つの信号によって前記第１の導電性ループの両端を駆動するか、前記第１の導電性ループの両端から前記差動モード信号を受信するよう構成され、
前記同相モード信号を構成する互いに同位相の２つの信号によって第１の導電性ループの両端を駆動するか、前記第１の導電性ループの両端から前記同相モード信号を受信するよう構成されている、
実施形態Ａ２３に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２５）
前記第１のインダクタは、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム、又は半導体基板上の配線層によって形成される、実施形態Ａ２３又は２４に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２６）
前記第１及び第２の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記第１のインダクタは、前記第１の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第２の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置される、
実施形態Ａ２３〜Ａ２５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２７）
前記第１の導電性ループは、前記第２の導電性ループと同一形状を有する、実施形態Ａ２６に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２８）
前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
実施形態Ａ１７〜Ａ２７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ２９）
前記第１の通信機は、前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動するよう構成されている、実施形態Ａ１７〜Ａ２８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ３０）
前記第１の通信機は、前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを前記同相モード信号を用いて送信又は受信するよう構成されている、実施形態Ａ１７〜Ａ２９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ３１）
前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記無線通信装置又は前記他の無線通信装置の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力するよう構成されている、実施形態Ａ１７〜Ａ３０のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ３２）
前記同相モード受信機は、受信された前記同相モード信号を整流する整流回路を含む、実施形態Ａ２２に記載の無線通信装置。
（実施形態Ａ３３）
第１の無線通信装置が有する第１の結合素子と第２の無線通信装置が有する第２の結合素子が非接触カップリングを形成するように、前記第１及び第２の無線通信装置を配置すること、及び
前記非接触カップリングを介して、前記第１及び第２の無線通信装置の間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送すること、
を備える無線通信方法。
（実施形態Ａ３４）
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、実施形態Ａ３３に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ３５）
前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、実施形態Ａ３３に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ３６）
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの２分の１と同一又はその整数倍である、実施形態Ａ３４又はＡ３５に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ３７）
前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して９０度ずれている、実施形態Ａ３６に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ３８）
前記第１の結合素子は、第１の導電性ループを有する第１のインダクタを含み、
前記第２の結合素子は、第２の導電性ループを有する第２のインダクタを含み、
前記配置することは、前記第１及び第２の導電性ループが対向するように前記第１及び第２の無線通信装置を配置することを含む、
実施形態Ａ３３〜Ａ３７のいずれか１項に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ３９）
前記無線伝送することは、
前記第１の通信機から前記第１のインダクタの２つのポートに前記差動モード信号を供給すること、及び
前記第１又は第２の通信機から、前記第１又は第２のインダクタの２つのポートに前記同相モード信号を供給すること、
を含む、
実施形態Ａ３３〜Ａ３８のいずれか１項に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４０）
前記第１及び第２の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
前記配置することは、前記第１の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第２の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように前記第１及び第２の無線通信装置を配置することを含む、
実施形態Ａ３８又はＡ３９に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４１）
前記第１の導電性ループは、前記第２の導電性ループと同一形状を有する、実施形態Ａ４０に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４２）
前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量カップリングを含み、
前記差動モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
前記同相モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
実施形態Ａ３３〜Ａ４１のいずれか１項に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４３）
前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記第１及び第２の通信機の少なくとも一方において、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動することをさらに備える、実施形態Ａ３３〜Ａ４２のいずれか１項に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４４）
前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを、前記同相モード信号を用いて前記第１及び第２の通信機の間で転送することをさらに備える、実施形態Ａ３３〜Ａ４３のいずれか１項に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４５）
前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記第１の通信機及び前記第１の結合素子、又は前記第２の通信機及び前記第２の結合素子の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力することをさらに備える、実施形態Ａ３３〜Ａ４４のいずれか１項に記載の無線通信方法。
（実施形態Ａ４６）
前記同相モード信号を受信した前記第１又は第２の無線通信装置受信において、整流回路を用いて前記同相モード信号を整流することをさらに備える、実施形態Ａ３３〜Ａ４５のいずれか１項に記載の無線通信方法。

１、４、５、６、７ 無線通信システム
１２、１３、１４ 電子機器
２、３、４２、４３、５２、５３、６２、６３、７２、７３ 通信機
２１、４２１、５２１、６２１、７２１ 差動モード送信機（ＤＭＴＸ）
２２、３２ 信号線対
２３、３３ 結合素子
２４、４３４、５２４、６２４、６３５、７３４ 同相モード受信機（ＣＭＲＸ）
３１、４３１、５３１、６３１、７３１ 差動モード受信機（ＤＭＲＸ）
３４、４２４、５３４、６２５、６３４、７２４ 同相モード送信機（ＣＭＴＸ）
７０ モールド樹脂
７１〜７６ フレーム部材
７７ ダイパッド
７８、７８Ａ、７８Ｂ 半導体チップ（ダイ）
７９ リード
１２０、１３０、１４０ 筺体
１２１、１３１、１４１ キャビティ
１２２、１３２、１４２ 窓
２１１ 差動ドライバ
２４１、７３５ 差動モード信号除去回路
２４２ 復調回路
３１１ 差動増幅器
３１２ ヒステリシスコンパレータ
３４１ 変調回路
３４２、３４３、７２６、７２７ シングルエンド・ドライバ
３４４ リング・オシレータ
４２５、４２９、７２５ ＰＬＬ（Phase Locked Loop）
４２６、７２８ 発振器
４２７ フリップフロップ
４２８ マルチプレクサ
４３０ 差動レシーバ
４３５ ＰＩ（Phase Interpolator）
４３６ ＦＦＥ（Feed Forward Equalizer）
４３７ レジスタ
４３８ ＤＦＥ（Decision Feedback Equalizer）
４３９ レジスタ
５２５、５３５ コントロールロジック
６２６、６３６ コントローラ
７００Ａ、７００Ｂ 半導体パッケージ
７０１Ａ〜７０４Ａ、７０１Ｂ〜７０４Ｂ パッド
７３６ 整流回路
７３７ 負荷
２４２１ 包絡線検波器
２４２２ コンパレータ
３４１１ ミキサ
３４１２ 発振器

Claims (20)

1. 第１及び第２の通信機と、
   第１の信号線対を介して前記第１の通信機に接続された第１の結合素子と、
   第２の信号線対を介して前記第２の通信機に接続された第２の結合素子と、
   を備え、
   前記第１及び第２の通信機は、前記第１及び第２の結合素子の間の誘導性カップリング及び容量性カップリングの少なくとも一方を含む非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
   無線通信システム。
2. 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
   前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
   前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記第１の結合素子は、第１の導電性ループを有する第１のインダクタを含み、
   前記第２の結合素子は、第２の導電性ループを有する第２のインダクタを含み、
   前記第１及び第２の結合素子は、前記第１及び第２の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 第１の通信機と、
   第１の信号線対を介して前記第１の通信機に接続された第１の結合素子と、
   を備え、
   前記第１の通信機は、他の無線通信装置に設けられた第２の結合素子と前記第１の結合素子の間の誘導性カップリング及び容量性カップリングの少なくとも一方を含む非接触カップリングを介して、前記他の無線通信装置との間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送できるよう構成されている、
   無線通信装置。
6. 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
   前記同相モード信号は、変調された搬送波信号である、請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記差動モード信号は、ベースバンド信号であり、
   前記同相モード信号は、正弦波信号、又は前記ベースバンド信号に比べて帯域制限された矩形波信号である、請求項５に記載の無線通信装置。
8. 前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の中心周波数は、前記ベースバンド信号のビットレートの２分の１と同一又はその整数倍である、請求項６又は７に記載の無線通信装置。
9. 前記搬送波信号、正弦波信号、又は前記帯域制限された矩形波信号の位相は、前記ベースバンド信号の位相に対して９０度ずれている、請求項８に記載の無線通信装置。
10. 前記第１の通信機は、
    前記第１の信号線対に差動モード信号を供給する差動モード送信機、及び前記第１の信号線対から前記差動モード信号を受信する差動モード受信機のうち少なくとも１つと、
    前記第１の信号線対に同相モード信号を供給する同相モード送信機、及び前記第１の信号線対から前記同相モード信号を受信する同相モード受信機のうち少なくとも１つと、
    を含む、
    請求項５〜７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
11. 前記第１の結合素子は、第１の導電性ループを有する第１のインダクタを含み、
    前記第２の結合素子は、第２の導電性ループを有する第２のインダクタを含み、
    前記第１の結合素子は、前記第１及び第２の導電性ループが対向するように配置されることにより、前記非接触カップリングを形成する、
    請求項５〜７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
12. 前記第１の通信機は、
    前記差動モード信号を構成する互いに逆位相の２つの信号によって前記第１の導電性ループの両端を駆動するか、前記第１の導電性ループの両端から前記差動モード信号を受信するよう構成され、
    前記同相モード信号を構成する互いに同位相の２つの信号によって第１の導電性ループの両端を駆動するか、前記第１の導電性ループの両端から前記同相モード信号を受信するよう構成されている、
    請求項１１に記載の無線通信装置。
13. 前記第１のインダクタは、配線基板上のプリント配線、半導体パッケージ内のリードフレーム、又は半導体基板上の配線層によって形成される、請求項１１に記載の無線通信装置。
14. 前記第１及び第２の導電性ループの各々は、線対称な形状を有し、
    前記第１のインダクタは、前記第１の導電性ループの対称軸を含む平面と前記第２の導電性ループの対称軸を含む平面が平行となるように配置される、
    請求項１１に記載の無線通信装置。
15. 前記第１の導電性ループは、前記第２の導電性ループと同一形状を有する、請求項１４に記載の無線通信装置。
16. 前記非接触カップリングは、誘導性カップリング及び容量性カップリングを含み、
    前記差動モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の誘導性カップリングにより伝送され、
    前記同相モード信号は、主として前記第１及び第２の結合素子の容量性カップリングにより伝送される、
    請求項５〜７のいずれか１項に記載の無線通信装置。
17. 前記第１の通信機は、前記同相モード信号の伝送が成功したことに応答して、前記差動モード信号の送信又は受信のための回路を起動するよう構成されている、請求項５に記載の無線通信装置。
18. 前記第１の通信機は、前記差動モード信号の送信電力調整に使用される制御データを前記同相モード信号を用いて送信又は受信するよう構成されている、請求項５に記載の無線通信装置。
19. 前記同相モード信号又は前記差動モード信号の受信品質が十分でないことに応答して、前記無線通信装置又は前記他の無線通信装置の配置調整を使用者に促すための表示を表示装置に出力するよう構成されている、請求項１７又は１８に記載の無線通信装置。
20. 前記同相モード受信機は、受信された前記同相モード信号を整流する整流回路を含む、請求項１０に記載の無線通信装置。

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