随着减小尺寸并改良便携式终端性能的发展，能够穿在身体上的可 穿着计算机引起关注。
照惯例，为了在此类可穿着计算机之间实现数据通信，已经有建议 通过把收发信机连接到计算机并且通过传播在作为电场传播媒体的身体 内的这些收发信机所感应的电场来实现数据发射(例如，参见日本专利 申请公开号2001-352298)。
图1示出了一个传统收发信机的结构。如图1所示的收发信机5通 过一个实现信号输入和输出的I/O电路501而被连接到一个可穿着计算 机7，并且具有通过绝缘体513提供于身体9附近的发射接收电极 511。从可穿着计算机7发射的数据调制由振荡器507产生的作为调制 器505中载波的交流信号。调制信号通过绝缘体513从发射接收电极 511感应身体9中的电场，并且这些电场在身体9内传播，以便把从可 穿着计算机7发射的数据传播给在身体9其它部分上提供的收发信机5 或者通过接点与身体9电连接的收发信机5。
当另一收发信机5接收到通过收发信机5传播的电场时，由发射接 收电极511通过绝缘体513接收的电场被电场检测光单元515转换成电 信号，然后电信号被提供给信号处理电路517。信号处理电路517把诸 如滤波和放大之类的一个信号处理应用到来自电场检测光单元515的电 信号上。在信号处理之后，分别由解调电路523和波形整形电路525对 数据执行解调和波形整形，然后被应用了该系列处理的信号作为可穿着 计算机7的接收数据从I/O电路501被发射。
用这种方式，用于可穿着计算机7之间数据通信的收发信机5基于 将被发射的数据在作为电场传播媒体的身体9中感应电场并且通过利用 这些感应电场实现数据发射，同时在接收数据的时刻使用在身体9中的 感应电场接收信号。
图2示出了通过把此类可穿着计算机穿在人身上来使用它们的示范 情况，人身体是身体9的一个示例。如图2所示，可穿着计算机7a、 7b和7c通过分别连接的收发信机5a、5b和5c被放在人体的手臂、双 肩、躯干等等上来执行相互的数据发射和接收。另外，当手和腿尖接触 到通过电缆90连接到外部终端80上的收发信机5a′和5b′时，则在可穿 着计算机7a、7b和7c与外部终端80之间实现数据发射和接收是可能 的。
如图3所示，不必使用上述收发信机5中的AC交流电源就可激励 的发射电路503与大地接地51分离，因此在发射电路41的接地和大地 接地51之间出现一个寄生电容43。同样，在身体9和大地接地51之 间存在寄生电容53，并且从调制电路505的观察点看，(含有的虚拟电 容)这两个寄生电容表现为串联连接。
由于这个原因，在发射电路503和发射电路41的接地之间的电压 Vs通过这两个寄生电容43和53分开应用。在这里，通过分别把寄生 电容43和53的值表示为Cg和Cb，应用到身体9的电压Vb可以由下 列方程式(1)表示：
$\mathrm{Vb}=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}}{\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}}}=\mathrm{Vs}·\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}+\mathrm{Cg}}---\left(1\right)$
其中，j是虚数单位(-1)1/2，ω是外加电压的角频率。
在利用交流电源的情况下，寄生电容43可以被认为是无穷的，所以 从等式(1)很明显变成Vb＝Vs并且信号将被应用到身体9而没有任何衰 减。另一方面，在不利用AC交流电源的情况下，根据等式(1)变成 Vb＜Vs，因而出现一个问题，即：应用到身体9的信号将被衰减。

因此，本发明的一个目的是提供一种通过防止应用到电场传播媒体 的电压减少而改良通信质量的收发信机。
根据本发明的另一目的是提供一种根据被发射的数据在电场传播媒 体中感应电场并通过使用感应电场至少实现数据发射的收发信机，该收 发信机包括：一个发射单元，用于通过产生具有规定频率的交流信号来 调制要被发射的数据，并且发射通过调制要被发射的数据而获得的调制 信号；和一个谐振产生单元，用于与在所述发射单元的接地与大地接地 之间出现的寄生电容和在电场传播媒体与大地接地之间出现的寄生电容 引起串联谐振。
结合附图和以下详细说明，本发明的其它特征和优点变得显而易 见。

图1是示出传统收发信机结构的框图；
图2是示出通过收发信机由人穿着的可穿着计算机的示范方法图 表；
图3是示出传统收发信机的示意框图，用于解释应用到身体的电 压；
图4是示出根据本发明第一实施例的收发信机基本结构的示意框 图；
图5是更详细地示出根据本发明第一实施例的收发信机基本结构的 示意框图；
图6是在一个数据发射时刻根据本发明第一实施例的收发信机第一 特定结构的框图；
图7是示出图6所示的收发信机的更详细结构的框图；
图8是在一个增益调整时刻根据本发明第一实施例的收发信机第二 特定结构的框图；
图9是示出在一个数据发射时刻图8所示的收发信机结构的框图；
图10是示出在一个数据接收时刻图8所示的收发信机结构的框 图；
图11是在一个数据发射时刻根据本发明第一实施例的收发信机第 三特定结构的框图；
图12是示出图11收发信机的更详细结构的框图；
图13是示出在一个数据发射时刻图12所示的收发信机结构的框 图；
图14A和14B是示出在一个增益调整时刻按照本发明第一实施例 的收发信机中的振幅监视单元的各个组份单元和控制信号产生单元中输 出的信号的信号波形图；
图15是在一个数据发射时刻根据本发明第一实施例的收发信机的 第四特定结构框图；
图16是在一个数据发射时刻根据本发明第一实施例的收发信机的 第五特定结构框图；
图17是在一个数据发射时刻根据本发明第二实施例的收发信机的第 一特定结构框图；
图18是在一个数据发射时刻根据本发明第二实施例的收发信机的 第二特定结构框图；
图19是在一个数据发射时刻根据本发明第二实施例的收发信机的 第三特定结构框图；
图20是在一个数据发射时刻根据本发明第二实施例的收发信机的 第四特定结构框图；
图21A和21B是示出对于执行相位调整的情况和不执行相位调整 的情况按照本发明第二实施例的收发信机中的振幅监视单元各个组份单 元中输出的信号的信号波形图；
图22A和22B是示出在一个数据发射时刻按照本发明第二实施例 在收发信机中的振幅监视单元的各个组份单元和积分器中输出的信号的 信号波形图；
图23是在一个数据发射时刻根据本发明第三实施例的收发信机的 第一特定结构框图；
图24是在一个数据发射时刻根据本发明第三实施例的收发信机的 第二特定结构框图；
图25是在一个基准信号调整时刻根据本发明第三实施例的收发信 机的第三特定结构框图；
图26是在一个数据发射时刻根据本发明第三实施例的收发信机的第 三特定结构框图；
图27是在一个数据接收时刻根据本发明第三实施例的收发信机的 第三特定结构框图；
图28是在一个基准信号调整时刻根据本发明第三实施例的收发信机 的第四特定结构框图；
图29是在一个数据发射时刻根据本发明第三实施例的收发信机的 第四特定结构框图；
图30A和30B是示出按照本发明第三实施例在收发信机中的信号 处理电路、振幅监视单元的各个组份单元和积分器中输出的信号的信号 波形图；
图31是示出根据本发明第四实施例的收发信机基本结构的示意框 图；
图32是更详细示出根据本发明第四实施例的收发信机基本结构的示 意框图；
图33是在一个阻抗调整时刻根据本发明第四实施例的收发信机的 第一特定结构框图；
图34是在一个数据发射时刻根据本发明第四实施例的收发信机的 第一特定结构框图；
图35是在一个数据接收时刻根据本发明第四实施例的收发信机的 第一特定结构框图；
图36是示出电压振幅作为阻抗的一个函数的图形，用于解释在按 照本发明第四实施例的第一特定结构中收发信机中的可变阻抗单元的阻 抗值调整；
图37是示出在一个阻抗调整时刻按照本发明第四实施例在收发信 机中的振幅监视单元的各个组份单元和控制信号产生单元中输出的信号 的信号波形的一个示例图；
图38是示出在阻抗调整时刻按照本发明第四实施例在收发信机中 的振幅监视单元的各个组份单元和控制信号产生单元中输出的信号的信 号波形的另一示例图；
图39是在一个振荡频率调整时刻根据本发明第四实施例的收发信 机的第二特定结构框图；
图40是示出电压振幅作为振荡频率的一个函数的图形，用于解释 在按照本发明第四实施例的第二特定结构中收发信机中的可变频率振荡 器的振荡频率的调整；
图41是在一个阻抗调整时刻根据本发明第四实施例的收发信机的 第三特定结构框图；
图42是在一个振荡频率调整时刻根据本发明第四实施例的收发信 机的第四特定结构框图；

现在将参见图4到图16详细描述根据本发明的收发信机的第一实 施例。
在下列说明中，可穿着计算机通过一个收发信机由身体中的感应电 场发射数据的这种情况将被称为”数据发射时间”，而可穿着计算机通过 一个收发信机接收从身体中的感应电场检测到的数据的情况将被称为” 数据接收时间”。
图4示出了根据第一实施例的收发信机主要部分的结构。注意：图 4只是示出根据第一实施例的收发信机所有实现所公共的结构，而各个 实现中整个收发信机的更详细结构将在下面描述。
如图4所示的收发信机具有：至少一个I/O电路11，用于在接收到 接收信号时输出从可穿着计算机7中收到的数据；一个发射电路13， 用于发射调制信号的信号；一个发射接收电极21，它由传导材料形成 用于感应作为电场传播媒体的身体9中的电场；和提供于发射接收电极 21与身体9之间的一个绝缘体23，用于防止电流流过身体9并且消除 由于发射接收电极21而由身体9引起的金属反感(metal allergy)的可能 性。
在这里，发射电路13包括：一个振荡器17，用于产生规定频率的 交流信号；和一个调制电路15，用于通过使用振荡器17产生的作为载 波的交流信号来调制来自I/O电路11中的信号。
此实施例的收发信机的特征是：引起谐振的一个阻抗单元19被插 入在发射电路13与发射接收电极21之间。注意：“阻抗单元”在这里表 示通过连接诸如电感(线圈)、电容等之类的多个电路元件所形成的一个 电路网络。从调制电路15的观察点看，这个阻抗单元19是串联连接， 从而，这个阻抗单元19形成一个串联谐振电路并且在发射电路41的接 地和大地接地51之间出现寄生电容43，因此防止由于寄生电容43的 变化而使应用到身体9的电压衰减变成可能。
接下来，将描述此实施例收发信机的操作。从可穿着计算机7中发 射并从I/O11电路中输出的数据在调制电路15中对交流信号进行调 制，该交流信号作为载波由振荡器17产生并通过阻抗单元19被提供给 发射接收电极21，然后作为身体9中感应的电场通过绝缘体23被传 播。
由于阻抗单元19，从调制电路15的观察点看，在身体9和大地接 地51之间出现的寄生电容43和寄生电容53是串联连接，寄生电容43 和53的值分别被表示为Cg和Cb，调制电路15的输出电压被表示为 Vs，而阻抗单元19的阻抗被表示为：阻抗单元19的阻抗虚数部分为 X，所以提供到身体9的电压Vb可以由下列方程式(2)来表示：
$\mathrm{Vb}=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}}{\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}}+\mathrm{jX}}$
$=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}}{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1-\mathrm{\omega XCg}}$
$=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{1}{\mathrm{Cb}}}{\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}-\mathrm{\omega X}}---\left(2\right)$
在此，j是虚数单位(-1)1/2，ω是外加电压的角频率。
从这个方程式(2)中，当阻抗单元19的阻抗X满足下列方程式(3)时 它接着变成Vb＝Vs：
$X=\frac{1}{\mathrm{\omega Cg}}=\frac{1}{2\mathrm{\pi fCg}}---\left(3\right)$
在此，f是振荡器17的振荡频率，π是圆周率，因此信号将无任 何衰减地被提供到身体上。
注意：也可单独从一个电感器中形成阻抗单元19。在这种情况下 通过把电感器的电感(阻抗)表示为L，应用到身体9的电压Vb可以被 下列方程式(4)表示。
$\mathrm{Vb}=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}}{\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}}+\mathrm{j\omega L}}$
$=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}}{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1-{\omega }^2\mathrm{LCg}}$
$=\mathrm{Vs}·\frac{\frac{1}{\mathrm{Cb}}}{\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}-{\omega }^{2}L}---\left(4\right)$
从这个方程式(4)中，当阻抗单元19的电感L满足下列方程式(5)时 它接着变成Vb＝Vs：
$X=\frac{1}{{\omega }^2\mathrm{Cg}}=\frac{1}{{\left(2\mathrm{\pi f}\right)}^2\mathrm{Cg}}---\left(5\right)$
如此信号将毫无衰减地被应用到身体9。
进一步详细地，如图5所示，由于阻抗单元19，从调制电路15的 观察点看，在身体9和大地接地51之间出现的寄生电容43和寄生电容 53是串联连接，把应用到身体9的电压表示为Vb，寄生电容43和53 的值分别表示为Cg和Cb，调制电路15的输出电压表示为Vs，阻抗单 元19的阻抗，它是阻抗单元19的阻抗的虚数部分，表示为X，流过阻 抗单元19的电流表示为I1而流过寄生电容53的电流表示为I2，下列 方程式(6)的关系成立。
$\mathrm{Vs}=\mathrm{jXI}1+\mathrm{Vb}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}}I2---\left(6\right)$
因为电流I2＝jωCbVb，通过把它代入方程式(6)，可以获得下列方 程式(7)的关系。
$\mathrm{Vs}=\mathrm{jXI}1+\mathrm{Vb}+\frac{\mathrm{j\omega Cb}}{\mathrm{j\omega Cg}}\mathrm{Vb}=\mathrm{jXI}1+(1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}})\mathrm{Vb}---\left(7\right)$
同样，因为应用到寄生电容43和寄生电容53的总电压等于应用到 在发射电路41的接地和身体9之间的寄生电容Csb33的电压，把流过 寄生电容33的电流表示为I3，则可以获得下列方程式(8)和(9)的关系。
$\frac{1}{\mathrm{j\omega Csb}}I3=(\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}})I2---\left(8\right)$
$\frac{1}{\mathrm{Csb}}I3=(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}})I2---\left(9\right)$
同样，因为电流I1等于电流I2和I3的总和，所以电流I1可以通 过下列方程式(10)来表示。
$I1=I2+I3=I2+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}})I2$
$=\mathrm{j\omega CbVb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))---\left(10\right)$
通过把等式(10)代入等式(7)，可以获得下列等式(11)的关系。
$\mathrm{Vs}=-\mathrm{X\omega CbVb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))+(1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}})\mathrm{Vb}---\left(11\right)$
从这个等式(11)中，应用到身体9的电压Vb可以由如下等式(12)来 表示。
$\mathrm{Vb}=\frac{1}{1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}}-\mathrm{\omega XCb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}\mathrm{Vs}$
$=\frac{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}}{\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}}+1-\mathrm{\omega XCg}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}\mathrm{Vs}---\left(12\right)$
从这个等式(12)中，当阻抗单元19的阻抗X满足如下等式(13)时它 接着变成Vb＝Vs：
$X=\frac{1}{\mathrm{\omega Cg}(1+\mathrm{Csb}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}$
$=\frac{1}{2\mathrm{\pi fCg}(1+\mathrm{Csb}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}---\left(13\right)$
从而，信号将毫无衰减地被应用到身体9。
在单独从一个电感器中形成阻抗单元19的情况下，把电感器的电 感(阻抗)表示为L，则应用到身体9的电压Vb可以由如下等式(14)来表 示
$\mathrm{Vb}=\frac{1}{1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}}-{\omega }^2\mathrm{LCb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}\mathrm{Vs}$
$=\frac{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}}{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1-{\omega }^2\mathrm{LCg}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}\mathrm{Vs}---\left(14\right)$
从这个等式(14)中，当阻抗单元19的电感L满足如下等式(15)时， 它接着变成Vb＝Vs：
$X=\frac{1}{{\omega }^2\mathrm{Cg}(1+\mathrm{Csb}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}$
$=\frac{1}{{\left(2\mathrm{\pi f}\right)}^2\mathrm{Cg}(1+\mathrm{Csb}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}---\left(15\right)$
从而，信号将毫无衰减地被应用到身体9。
如上所述，通过使此实施例的基本结构中的振荡频率f或阻抗X变 化，则可能实现适当的控制，从而由阻抗单元19和寄生电容43引起串 联谐振，因此，通过防止应用到身体9上的电压降低来改善通信质量。
接下来，将描述第一实施例的收发信机的第一特定结构。
图6示出了第一实施例的收发信机的第一特定结构。在图6的收发 信机1中，I/O电路101、发射电路103、调制电路105、振荡器107、 发射接收电极111以及绝缘体113具有与上面参考图4描述的相应元件 相同的功能。相同的描述同样适用于在下面描述的全部特定结构。注 意：也可把发射接收电极111分开成为一个发射电极和一个接收电极。 在这种情况下，与分别的电极对应，将提供两个绝缘体。同样，期望从 振荡器107中产生的交流信号的频率取值范围为大约10kHz到 100MHz，并且取值为大约10MHz是更好，在此1kHz＝103Hz而 1MHz＝106Hz。
用于引起谐振的阻抗单元被提供于收发信机1中，它是一个能够改 变阻抗以便保持谐振的可变阻抗单元109。在这个可变阻抗单元109和 发射电路103之间有一个开关SW1，用于在通过身体9接收数据时防 止信号引入到发射端电路。在图6中，开关SW1具有连在一起的两端 a1和a2，这样开关闭合时，它是从可穿着计算机7发射数据的时刻。
另外，收发信机1具有：一个电场检测光单元515，用于接收身体 9中感应的电场，光学地检测这些电场，并且把它们转换成为电信号； 和一个信号处理电路117，用于执行诸如低噪声放大、降噪和波形整形 之类的处理。这些单元构成一个电场检测单元。
电场检测光单元515通过电光方法使用激光和电光晶体来检测电 场，并且至少具有一个构成激光源的激光二极管(未示出)和由诸如 LiNbO3、LiTaO3等这类电光晶体形成的电光元件(未示出)。这个电光元 件可以如此以使它只对在与激光二极管中发射的激光传播方向垂直的方 向上的电场分量敏感，并且它具有由电场强度改变的光学特性，即它的 双折射性，如此以使激光的极化随着双折射的变化而变化。极化变化还 可以包含由于相反压电效应引起的极化变化，由此，在某些情况下电光 元件的电光晶体被电场失真。
当激光经过这样一个电光元件时它的极化被改变，因此使用一个波 板来使该激光受到一个极化状态调整，然后把它射入极化射束分离器如 此以使它被分开成P波和S波以便把它转换成光强度改变。分开的激 光被瞄准仪(聚光透镜)瞄准，然后被提供到分别提供的两个光二极管以 便把光转换成为电信号。然后，它们之间的一个差值被差分放大器放大 并例如作为与接收电场相关的一个电信号被输出。
注意：上述的电场检测光单元515的结构和操作只是一个例子，而 不一定是实际情况，使用于此实施例的收发信机1中的电场检测光单元 只是在此示范情况中具有特殊效果。相同的描述也适用于在下面描述的 其它特定结构。
从信号处理电路117输出的信号根据紧跟在信号处理电路117之后 提供的开关SW2的连接状态而被发送给不同电路。在如图6所示的数 据发射时间情况下，在开关SW2的三个端子之中的端子b1和端子b3 被连接在一起，因此来自信号处理电路117的输出信号被发送给一个振 幅监视单元119，用于监视来自信号处理电路117的输出信号。在振幅 监视单元119处，信号处理电路117的输出信号和从发射电路103中发 射的一个基准信号之间的一个差值被提取，并且它的提取结果被发送给 控制信号产生单元121。控制信号产生单元121产生一个控制信号，用 于根据振幅监视单元119的输出信号来控制可变阻抗单元109的阻抗。 用这种方式，在数据发射时间，通过使用振幅监视单元119和控制信号 产生单元121形成一个负反馈电路。
另一方面，在数据接收时间，开关SW2中的端子b2和端子b3被 连接。在这种情况下，来自信号处理电路117的输出信号在解调电路 123中被解调，并且在波形整形电路125中被应用波形整形。然后它到 达I/O电路101，从I/O电路101把数据发送给可穿着计算机7。在此 数据接收时刻，开关SW1中端子a1和a2之间的连接被切断，使得防 止把数据引入发射电路103。
注意：在上述的数据发射时刻和数据接收时刻，开关SW1和SW2 中的端子之间的连接协调切换。图6示出了一个结构，其中，用于控制 此切换的一个控制电路141被连接到I/O电路101如此以使控制信号被 发送给每个开关。在图6中，圆圈中的A表示的位置由导线连接在一 起。由控制电路141发出的用于切换的控制信号可以从可穿着计算机7 中发射或者可以从收发信机1中提供的输入装置中发射，但是应当指 出，开关和控制电路的结构不一定局限为上面所描述的。
图7示出了图6的振幅监视单元119的示范性详细结构。除了振幅 监视单元119的详细结构被包括并且积分器121被使用作为控制信号产 生单元之外，图7的收发信机1具有与图6相同的结构。因此，如图7 所示的收发信机1示出了在从可穿着计算机7发射数据时的连接状态。
振幅监视单元119包括：一个放大器127，用于放大并在数据发射 时刻输出信号处理电路117的输出信号；一个差分放大器129，用于提 取并输出从发射电路103产生的基准信号与放大器127的输出信号之间 的差值；一个乘法器131，用于把差分放大器129的输出信号与基准信 号相乘并输出相乘结果；以及一个滤波器133，用于从乘法器131的输 出信号中消除高次谐波分量。
在消除高次谐波分量之后来自滤波器133中的输出信号被输入到提 供作为控制信号产生单元的积分器121中。在积分器121处，滤波器 133的输出信号被积分并且控制信号被输出到可变阻抗单元109。更明 确地，通过控制信号向可变阻抗单元109补偿已经随着寄生电容Cg43 的改变而改变的一个部分，则可在振荡频率f处保持阻抗X和在发射电 路41的接地与大地接地51之间出现的寄生电容Cg43的串联谐振状 态。
因此，这些振幅监视单元119和控制信号产生单元(积分器)121构成 一个控制机构，用于控制阻抗，该阻抗是可变阻抗单元109所具有的特 性。
接下来，将详细描述具有上述结构的收发信机1的操作。从I/O电 路101输出的数据在调制电路105处被调制，并通过可变阻抗单元109 和发射接收电极111而被应用到身体9。从调制电路105的观察点看， 可变阻抗单元109和寄生电容43和53被串联连接，因此被应用到身体 9的电压Vb通过调制电路105的输出电压Vs以及可变阻抗单元109的 阻抗X由等式(2)表示。因此，用于调整可变阻抗单元109的阻抗X的 控制信号(参见等式(3))被发送以便按照等式(2)保持Vb＝Vs的关系。
图14A和14B示范性地示出了直到在数据发射时刻产生控制信号 以前从振幅监视单元119和积分器121的每一个各个组份单元中输出的 信号波形。
图14A示出了当发射电路和大地接地之间的寄生电容43减少时的 信号波形改变。根据等式(2)，应用到身体9的电压Vb也减少，因此， 差分放大器129的输出信号61与从发射电路103中发射的基准信号63 同相。因此，通过把它们相乘而获得的乘法器131的输出信号65的波 形只在正方向上具有数值。通过滤波器133消除高次谐波分量，则从此 输出信号65中获得信号67。从滤波器133中输出的信号67被积分器 121积分，并且从等式(3)很显然，用于增加可变阻抗单元109阻抗X 的控制信号69从积分器121输出到可变阻抗单元109以使它变成 Vb＝Vs，结果，Vb＝Vs的状态被保持。
图14B示出了当寄生电容43增加时信号波形的改变。在这里，应 用到身体9的电压Vb也随着寄生电容43的增加而增加，因此，差分 放大器129的输出信号71与基准信号73不同相。因此，通过把它们相 乘而获得的乘法器131的输出信号75的波形只在反方向上具有数值。 通过滤波器133消除高次谐波分量，则从此输出信号75中获得信号 77。从滤波器133中输出的信号77被积分器121积分，并且用于减少 可变阻抗单元109阻抗X的控制信号79从积分器121输出到可变阻抗 单元109，以使它变成Vb＝Vs。
注意：在这个第一特定结构中，假设放大器127的增益被预先调整 如此以使当Vb＝Vs时放大器127的输出变成Vs。
按照上述的第一特定结构，从信号处理电路117输出并被放大器 127放大的信号与来自发射电路103中的基准信号之间的一个差值被获 得，并且依据这差值发射用于控制可变阻抗单元109的阻抗的控制信 号，并且保持串联谐振的一个负反馈电路由振幅监视单元119和控制信 号产生单元121形成，如此以使阻止应用到身体9的电压降低并从而改 善通信质量成为可能。
很显然，实际上可以按照与在上面参考图2描述的传统收发信机类 似的方式来利用根据此实施例的收发信机1。
接下来，将描述第一实施例的收发信机的第二特定结构。
在上述第一特定结构中，假设提供于收发信机1中的放大器127的 增益已经被预先调整。可是，也可使这个放大器127的增益可变并提供 一个自动控制增益的功能。
图8示出了在调整增益的时刻按照第一实施例的收发信机的第二特 定结构，它是第一特定结构的一个修改。除了振幅监视单元119的详细 结构被修改、用于直接连接调制电路105和电场检测光单元115的在增 益调整时刻不经过可变阻抗单元109的导线被提供、以及在此导线上提 供一个新的开关SW3之外，图8的收发信机1类似于图7的收发信机 1。换句话说，在增益调整时刻开关SW3的端子c1和端子c2被连接如 此以使调制电路105和电场检测光单元115直接连接而不经过可变阻抗 单元109，如此以使调制电路105的输出电压Vs可以被应用到电场检 测光单元115而没有任何衰减。在这种情况下，很显然，开关SW1中 端子a1和a2连接。
振幅监视单元119另外具有：一个可变增益放大器127；一个积分 器135，用于向该可变增益放大器127输出控制此增益的一个控制信 号；和一个恒压电源137，用于输出一个信号，该信号使积分器135的 输出固定以便在增益调整之后在数据发射或接收时刻保持固定的增益。 恒压电源137通常输出一个零信号。差分放大器129、乘法器131和滤 波器133与图7中的功能相同。
振幅监视单元119还被提供两个新的开关SW4和SW5，它们构成 第四连接。在如图8所示的增益调整时刻，开关SW4中的端子d1和 d2连接而开关SW5中的端子e1和e2连接。结果，通过在乘法器131 处把基准信号获得的信号和差分放大器129的输出信号相乘并在滤波器 133中消除高次谐波分量而获得的信号，在积分器135中被积分，以产 生可变增益放大器127的控制信号，从而使增益可以改变。在这一点上 的增益被如此调整以使在电压Vs被应用到电场检测光单元115时可变 增益放大器127的输出变成Vs。注意：数据信号被设置为恒定以使来 自振荡器107中的信号在增益调整时刻将不被调制。
接下来，将参考图14A和14B描述在增益调整时刻的操作。在增 益很小的情况下，基准信号和差分放大器129的输出信号同相，因此作 为对从乘法器131中输出并被滤波器133消除高次谐波分量的信号进行 积分的结果，从积分器135中输出用于增加可变增益放大器127的增益 的控制信号(增益控制信号)。因此，在这种情况下，振幅监视单元119 的组成单元的输出波形本质上类似于如图14A所示输出波形。在这 里，控制信号69是用于增加增益的一个信号直到从差分放大器129中 输出的输出信号(基准信号63和可变增益放大器127的输出信号之间的 差值)变成零为止。
另一方面，如图14B所示的信号波形对应于增益很大的情况下从 振幅监视单元119的组份单元中输出的信号波形。在这种情况下，基准 信号73和差分放大器129的输出信号71不同相，因此从积分器135中 输出用于在来自差分放大器129中的输出信号变成零以前减少增益的控 制信号79。
接下来，将描述在增益调整之后在数据发射或接收时刻开关的连接 状态。
图9示出了在数据发射时刻开关的连接状态。在开关SW1中，端 子a2和a3连接如此以使来自发射电路103中的输出通过可变阻抗单元 109被应用到身体9，类似于上述的第一特定结构。通过连接端子b1和 b3，开关SW2连接到可变增益放大器127侧来形成一个负反馈电路， 类似于增益调整时刻。通过连接端子c2和c3，开关SW3连接到发射 接收电极111侧以便接收来自身体9的信号。通过连接端子d1和d3， 开关SW4连接到积分器121侧以便通过对来自滤波器133中的信号进 行积分来控制可变阻抗单元109的阻抗。通过连接端子e2和e3，开关 SW5连接积分器135和恒压电源137。
另一方面，图10示出了在数据接收时刻开关的连接状态。如图10 所示，开关SW1被切断以免在数据接收时刻向发射电路103回流，类 似于第一特定结构中的情形。在开关SW2中，端子b2和b3连接如此 以使从信号处理电路117中输出的信号被发射给解调电路123。其他的 开关SW3、SW4和SW5的连接与上述的数据发射时刻中的相同。
注意：与第一特定结构中的类似，取决于是否是增益调整时刻、数 据发射时刻或数据接收时刻，由来自控制电路141中的切换控制信号协 调切换这些开关的连接。
很显然，上述依据第二特定结构具有增益调整功能的收发信机1具 有与第一特定结构的收发信机1相同的效果。另外，依据第二特定结 构，通过自动调整提供于振幅监视单元119中的可变增益放大器127的 增益来设置按照该情形的最佳增益，以便能够实现电压更稳定应用到身 体9上。
接下来，将描述第一实施例的收发信机的第三特定结构。
通过使振荡器的振荡频率f可变代替提供在发射电路和发射接收电 极111之间的阻抗单元的阻抗可变，收发信机的第三特定结构能够防止 应用到身体9的电压降低。
从等式(2)中很显然，通过改变振荡器的振荡频率f代替上述第一特 定结构中的使阻抗单元的阻抗X可变，则按照寄生电容Cg43的变化而 变化的应用到身体9的电压Vb还可以被设置成等于来自发射电路的输 出电压Vs。
图11示出了第一实施例的收发信机的第三特定结构。在图11的收 发信机2中，具有恒定阻抗的一个阻抗单元209被提供在发射电路203 与发射接收电极211之间，而能够改变将被产生的交流信号频率的一个 可变频率振荡器207被提供于发射电路203中。会同这些，用于根据从 振幅监视单元119中输出的信号来产生控制信号的一个控制信号产生单 元211被连接到可变频率振荡器207。即，在这里控制信号用于控制可 变频率振荡器207的频率。剩余部分的功能结构与上述的第一特定结构 中的相应部分相同。
图11示出了在数据发射时刻收发信机2中的开关的连接状态。在 图11中，从信号处理电路217中输出的信号通过振幅监视单元219被 发射给控制信号产生单元221，然后依据这个信号的控制信号被发送给 可变频率振荡器207，如此以使应用到身体9的电压Vb被控制为等于 发射电路203的输出电压Vs。更明确地，开关的连接状态如此以使开 关SW1中的端子a1和a2连接而在开关SW2中端子b1和b3连接。
虽然这张图中未示出，但是在数据接收时刻开关的连接状态如此以 使当开关SW2中的连接被切换为端子b2和b3之间的连接时开关SW1 中端子a1和a2被切断，类似于第一特定结构中的情况。通过来自控制 电路241中的切换控制信号来执行这两个开关的切换，也类似于第一特 定结构中的情况。
振幅监视单元219的详细结构与图7中振幅监视单元119的结构相 同。即，来自信号处理电路217中的输出信号被输出到提供于振幅监视 单元219中的放大器227，并且来自放大器227中的输出信号和来自调 制电路205中的基准信号被差别放大并在乘法器231中一起相乘，而在 滤波器233中消除了高次谐波分量的相乘信号被作为控制信号产生单元 的积分器221积分，如此以便产生用于控制可变频率振荡器207频率的 控制信号。
在这里，还要假定放大器227的增益已经被预先调整，但是也可使 用这样一个结构：在其中，放大器227被制成具有自动调整增益功能的 一个可变增益放大器。图12示出了在增益调整时刻振幅监视单元219 的详细结构和开关的连接状态，该图使用了具有调整增益功能的可变增 益放大器227。
构成振幅监视单元219的组份单元和用于不经过阻抗单元209就直 接连接发射电路203和电场检测光单元215的一条导线与图8的第二特 定结构的相同。同样，附在每一开关SW1、SW2、SW3、SW4和SW5 中的端子上的符号与使用于第二特定结构中的那些相同。更明确地，为 了把输出信号从发射电路203直接发射到电场检测光单元215而不经过 阻抗单元209，开关SW1中的端子a1和a2连接，并且开关SW3中的 端子c1和c2连接。在开关SW2中，端子b1和b3连接以便把来自信 号处理电路217中的输出发送到可变增益放大器227。在开关SW4和 SW5中，端子d1和d2连接同时端子e1和e2连接，以便把来自消除 高次谐波分量的滤波器233中的输出发射到积分器235。
结果，从组份单元中输出的信号波形类似于图14A和14B中示出 的那些。可是，在这里很显然，在此第三特定结构中，来自作为控制信 号产生单元的积分器221中的控制信号被输出到可变频率振荡器207如 此以便频率改变为与阻抗单元209的串联谐振出现的那个频率。
图13示出了在数据发射时刻收发信机2中的开关的连接状态。在 开关SW1中，端子a2和a3连接以便把来自发射电路203中的输出发 射到阻抗单元209。在开关SW3中，端子c2和c3连接以便接收来自 发射接收电极211中的信号。开关SW2与增益调整时刻中的相同。在 开关SW4中，端子d1和d3连接以便把来自滤波器233的输出发送到 积分器221。在开关SW5中，端子e2和e3连接以便把来自恒压电源 237的信号发送到积分器235以便在增益调整之后在可变增益放大器 227中保持恒定的增益。
虽然在这张图中未示出，但是在数据接收时刻，在开关SW1中的 端子之间的连接被切断以免回流。在开关SW2和SW3中，端子b2和 b3连接同时端子c2和c3连接以便把从身体9中感应的电场中转换的 电信号作为接收数据发射到可穿着计算机7。开关SW4和SW5与数据 发射时刻中的相同。
按照上述的第三特定结构，通过使振荡器的频率可变代替第一特定 结构中使阻抗单元的阻抗可变，则可以获得与第一特定结构相同的效 果。
同时很明显，在使用可变增益放大器并且增加增益调整功能的情况 下，可以获得与第二特定结构相同的效果。
接下来，将描述第一实施例的收发信机的第四特定结构。
图15示出了第一实施例的收发信机的第四特定结构。在图15的收 发信机3中，一个转换器319被串联连在调制电路305与发射接收电极 311之间，而一个可变阻抗单元309被并联连接到此转换器319。这个 可变阻抗单元309的一端连接到大地接地51。由于这个原因，在阻抗 值是X＝1/(ωCg)＝1/(2πfCg)的情况下，变成Vb＝Vs，所以节点A处电势 变成零。通过监视这个节点A并改变阻抗X以形成一个负反馈电路用 于把节点A处电势保持为零，则可保持Vb＝Vs的状态。注意：通过提 供转换器319，还可在发射时刻获得增加身体9中感应的电场强度的效 果。
接下来，将描述提供于收发信机3中的三个开关的连接状态。在如 图15所示的数据发射时刻，开关SW1中的端子a1和a2连接。通过连 接端子b1和b3则开关SW2被连接到乘法器331侧以便形成一个负反 馈电路。在开关SW3中端子c1和c2连接以便直接连接转换器319和 电场检测光单元315。
另一方面，虽然在这张图中未示出，但是在数据接收时刻，开关 SW1中的端子之间的连接被切断以免从身体9中回流。通过连接端子 c2和c3则开关SW3被连接到发射接收电极311以便接收来自身体9 中的信号，并且通过连接端子b2和b3则开关SW2被连接到解调电路 323侧以便接收来自电场检测光单元315中的信号，通过信号处理电路 317在可穿着计算机7处被接收作为接收数据。
除了指示差分放大器输出的输出信号61和71被认为是信号处理电 路317中的输出波形之外，从组份单元中输出的直到控制信号产生的信 号波形本质上与图14A和14B所示的那些相同。即，如图14A所示的 情况是在发射电路和大地接地51之间的寄生电容Cg43降低的情况。 在这种情况下，按照等式(2)变成Vb＜Vs，并且节点A处的电势变得低 于零。结果，来自转换器319中通过电场检测光单元315和信号处理电 路317被输入到乘法器331中的输出信号61引起与基准信号63同相的 阻尼振荡。因此，乘法器331的输出变成正。在滤波器333中消除输出 信号65的高次谐波分量，而从滤波器67中输出的信号67被积分器 321积分，从而，用于使阻抗X满足Vb＝Vs的控制信号(用于增加阻抗 X的信号)在可变阻抗单元309中被产生并被发射到可变阻抗单元309。
图14B示出了在寄生电容43增加的情况下从组份单元中输出直到 控制信号产生的信号波形。在图14B的情况下，情形与图14A的情况 相反。换句话说，来自转换器319中通过电场检测光单元315和信号处 理电路317被输入到乘法器331中的输出信号71引起与基准信号73不 同相的阻尼振荡。结果，输出信号75、信号77以及来自后续组份中的 控制信号79将具有与如图14A所示那些相反的标记。从积分器321中 输出的控制信号79是用于使可变阻抗单元309中的阻抗X满足Vb＝Vs 的一个信号(用于减少阻抗X的信号)。
用这种方式，在第四特定结构中，第一到第三特定结构中的差分放 大器角色基本上由转换器扮演。同样，在第一到第三特定结构中使差分 放大器的输出为零的增益调整对应于在节点A处电势的监视以及使那 个电势为零的阻抗X的调整。因此，当节点A处的电势变成零时满足 Vb＝Vs，不需要调整在使用差分放大器情况下与基准信号相比较的放大 器增益。
很显然，收发信机3的剩余部分的功能基本上与上述第一到第三特 定结构中的相应部分相同，所以将在这里省略对它们的说明。
根据如上所述第一实施例的第四特定结构，能够获得与第一到第三 特定结构中相同的效果，并且另外，与第一到第三特定结构中相比较， 简化收发信机内的电路变成可能。
同样，根据第四特定结构，不需要增益调整，所以在利用收发信机 的时刻一个准备操作变得不必要，所以还可获得更便于使用收发信机的 这样一个效果。
接下来，将描述第一实施例的收发信机的第五特定结构。
图16示出了第一实施例的收发信机的第五特定结构。在图16的收 发信机4中，一个转换器16被串联连接在发射电路403与发射接收电 极411之间，并且具有恒定阻抗的一个阻抗单元409被并联连接到此转 换器419，而作为振荡器的一个能够改变载波频率的可变频率振荡器 407被提供在发射电路403中，所述载波(交流信号)用于携带来自可穿 着计算机7中的数据。由于这个原因，为了产生用于控制可变频率振荡 器407的频率的控制信号，用于把基准信号和从信号处理电路417中输 出的信号相乘的乘法器431、用于消除乘法器431输出信号的高次谐波 分量的滤波器433、以及用于对滤波器433的输出信号进行积分以便产 生控制信号的积分器421，被连接到可变频率振荡器407。收发信机4 的剩余结构与第四特定结构中的相同。
第五特定结构的收发信机4的操作本质上与第四特定结构的收发信 机3相同。即，通过调整作为载波的交流信号的频率以使阻抗单元409 中节点A处的电势变成零，用于控制频率的控制信号由积分器421产 生如此以使应用到身体9的电压Vb变得等于调制电路405的输出电压 Vs。因此，组份单元的输出信号波形与第四特定结构中的相同，除了 实际的控制信号被输出到可变频率振荡器407来把频率改变为发生串联 谐振的频率。
注意：在数据发射时刻和数据接收时刻，三个开关SW1、SW2和 SW3的连接状态都与第四特定结构中的相同。即，如图16所示，在数 据发射时刻，开关SW1中的端子a1和a2连接，开关SW2中的端子 b1和b3连接，开关SW3中的端子c1和c2连接。同样，虽然在这张 图中未示出，但是在数据接收时刻，在开关SW1中的端子之间的连接 被切断，开关SW2中的端子b2和b3连接，开关SW3中的端子c2和 c3连接，如此以使在身体9中感应的电场被检测到然后数据被发送给 可穿着计算机7。
很显然，第五特定结构具有与第四特定结构相同的效果。
注意：在上面对于使用身体作为电场传播媒体已经描述了第一实施 例，但是在第一实施例的收发信机发射或接收时刻用于产生并传播电场 的电场传播媒体不一定限制为身体。
根据上述的第一实施例，可提供一种能够避免应用到电场传播媒体 的电压减少并从而改良通信质量的收发信机。
作为结果，此收发信机能够使可穿着计算机的实现更加合理。
现在将参见图17到图22A和22B详细描述根据本发明的收发信机 的第二实施例。
第一实施例的收发信机假定从发射电路输出的基准信号的相位与信 号处理电路的输出信号的相位一致。可是，在与载波周期比较时由电场 检测光单元或信号处理电路引起的延迟不可忽略的情况下，存在可能会 在基准信号和信号处理电路的输出信号之间引起相位差。实际上，在载 波频率变高并导致不可忽略的影响的情况下，这个相位差问题有可能变 得明显。
由于这个原因，这个第二实施例提供一种甚至在使用高频载波的情 况下也能够避免应用到电场传播介质的电压降低并从而保持优良通信质 量的收发信机。
图17示出了第二实施例的收发信机1001的第一特定结构。如图 17所示的收发信机1001具有：一个I/O电路1101，用于输出从可穿着 计算机7中收到的数据并且接收通过作为电场传播媒体的身体9的信 号；一个发射电路1102，用于发射通过对从I/O电路1101中输出的数 据进行调制的信号；一个由传导材料形成的发射接收电极1105，用于 感应作为电场传播媒体的身体9中的电场；和一个提供在发射接收电极 1105与身体9之间的绝缘体1106，用于防止电流流过身体9并且消除 由于发射接收电极1105引起的身体9的金属反感可能性。
在这里，发射电路1102包括：一个振荡器1103，用于产生规定频 率的交流信号；和一个调制电路1104，用于通过使用振荡器1103产生 的作为载波的交流信号来调制来自I/O电路1101中的信号。
一个引起谐振的可变阻抗单元1111被提供在发射电路1102与发射 接收电极1105之间。在这里，可变阻抗单元1111是通过连接诸如电感 器(线圈)、电容等之类的多个电路元件所形成的一个电路网络，它被设 计以在即使寄生电容Cg变化时还保持寄生电容Cg和阻抗X在振荡频 率f处的串联谐振。
一个开关SW1被提供在可变阻抗单元1111和发射电路1102之 间，并且在数据发射时刻和数据接收时刻，端子之间的连接状态被改 变。更明确地，如图17所示，在数据发射时刻，两个端子1a和1b连 接，而在数据接收时刻，端子之间的连接被切断以免来自身体9的信号 被引入发射电路1102。
注意：也可把发射接收电极1105分开成为一个发射电极和一个接 收电极。在这种情况下，与分别的电极对应，将提供两个绝缘体。
另外，收发信机1001具有：一个电场检测光单元1107，用于光学 地检测通过绝缘体1106与发射接收电极1105从身体9中收到的电场， 并且把它们转换成为电信号；和一个信号处理电路1108，用于执行诸 如低噪声放大、降噪和波形整形之类的处理。这些单元构成一个电场检 测单元。电场检测单元由电场检测光单元和信号处理电路形成的这一点 还应用到下面描述的其他特定结构中。
电场检测光单元1107例如通过电光方法使用激光和电光晶体来检 测电场。在这种情况下，由构成激光源、诸如LiNbO3、LiTaO3等之类 的电光晶体的激光二极管形成电场检测光单元1107，并且它还可以通 过使用至少一个电光元件、一个波板和一个光二极管来形成，其中电光 元件的双折射根据接收到的电场强度而变化，波板用于调整激光极化状 态(当激光经过电光元件时极化状态被改变)，光二极管把经过波板的 激光强度转换成为电信号。
信号处理电路1108在一侧被连接到电场检测光单元1107，而在另 外一侧被连接到开关SW2。在这个开关SW2中，在数据接收时刻端子 2b和2c连接。在这种情况下，来自信号处理电路1108的信号输出在 解调电路1109中被解调，并且在波形整形电路1110中被应用波形整 形。然后它到达I/O电路1101，从I/O电路1101把数据发送给可穿着 计算机7。另一方面，在数据发射时刻，如图17所示，SW2中的端子 2a和端子2c被连接。
另外，第一特定结构中的收发信机1001还具有：一个相位调整单 元1115，用于比较从发射电路1102中输出的基准信号与从信号处理电 路1108中输出的信号的相位并且调整两个信号之间的相位差；一个振 幅监视单元1121，用于提取两个信号(从发射电路1102中输出的基准 信号和从信号处理电路1108中输出的信号)之间的差值，它们的相位差 已被相位调整单元1151调整；作为控制信号产生单元的一个积分器 1131，用于根据来自振幅监视单元1121中的输出信号来产生控制信 号，控制信号用于控制可变阻抗单元1111的阻抗X。
相位调整单元1151具有：一个相位比较器1152，用于把从发射电 路1102中发射的基准信号的相位与从振幅监视单元1121中输出的相位 比较信号进行比较，并且当这两个信号相位不同时(当存在一个相位差 时)产生一个用于对准相位的调整信号；和一个移相器1153(a phase shifter)，用于根据来自相位比较器1152中的调整信号来实际调整基 准信号的相位如此以使它与相位比较信号的相位对准，并且输出基准信 号到振幅监视单元1121。
振幅监视单元1121包括：一个放大器1122，用于放大来自信号处 理电路1108中的信号；一个差分放大器1123，用于获得来自发射电路 1102通过相位调整单元1151输入的基准信号和放大器1122放大的输 出信号之间的一个差值，并放大此差值；一个乘法器1124，用于把差 分放大器1123的输出信号与基准信号相乘；以及一个滤波器1125，用 于通过消除乘法器1124的输出信号中的高次谐波分量来平滑乘法器 1124的输出信号。
在这里，假定放大器1122的放大系数(增益)被预先调整如此以使 当应用到身体9的电压等于发射电路1102的输出电压时放大器1122的 输出变成等于发射电路1102的输出电压。
积分器1131通过对来自振幅监视单元1121的滤波器1125中的输 出信号进行积分来产生用于控制可变阻抗单元1111阻抗X的控制信 号。更明确地，由于由在发射电路41的接地和大地接地51之间出现的 寄生电容Cg43的变化而引起的一个改变部分被可变阻抗单元1111的 控制信号补偿，则可在振荡频率f处保持阻抗X和在发射电路41的接 地和大地接地51之间出现的寄生电容Cg43的串联谐振。
通过使用这些振幅监视单元1121和积分器1131在数据发射时刻形 成负反馈电路的一个结构，提供一种机构，用于控制阻抗X的数值， 该阻抗X的数值是可变阻抗单元1111所拥有的特性。
注意：上述的振幅监视单元1121和相位调整单元1151的详细结构 只是一个示例，并且可以在不偏离本发明本质的范围内适当修改。
注意：开关SW1和SW2中的端子之间的连接协调切换。图17示 出了一个结构，其中，用于控制此切换的一个控制电路1141被连接到 I/O电路1101如此以使控制信号被发送给每个开关。在图17中，圆圈 A表示的位置由导线连接在一起。由控制电路1141发出的用于切换的 控制信号可以从可穿着计算机7中发射或者可以从收发信机1001中提 供的输入装置中发射，但是应当指出，开关和控制电路的结构不一定局 限为上面所描述的。
接下来，将详细描述具有上述结构的收发信机1001的操作。
首先，将描述由相位调整单元1151执行的相位差调整处理。在这 里，为了集中说明调整相位差的处理，侧假设应用到身体9的电压Vb 不变化。
从发射电路1102中输出的信号和从放大器1122中输出的信号都被 输入相位比较器1152中，并且比较这两个信号的相位。作为比较结 果，当在它们之间有相位差时，则用于通过消除那个相位差而对准它们 相位的调整信号被输出到移相器1153。
在移相器1153中，根据调整信号把来自发射电路1102的输出信号 的相位与来自放大器1122的输出信号的相位对准，并且这个相位调整 了的信号作为基准信号被输出到振幅监视单元1121。
注意：上述的相位差调整处理被有规则地执行。
图21A示出了当执行相位调整时从振幅监视单元1121的各个组份 单元和积分器1131中输出的输出信号波形。在图21A中，还假定应用 到身体9的电压等于发射电路1102的输出电压(Vb＝Vs)。
在这种情况下，放大器1122的输出信号1061的相位和基准信号 1063对准，所以来自差分放大器1123中的输出信号1065变成零。因 此，通过把输出信号1065与基准信号1063相乘并平滑该相乘结果而获 得的滤波器1125的输出信号1067也变成零。因此，从积分器1131中 只产生恒值的输出信号1069而不产生用于改变阻抗X的控制信号。
相反，图21B示出了当不执行相位调整时从振幅监视单元1121的 各个组份单元和积分器1131中输出的输出信号波形。在这种情况下， 在放大器1122的输出信号1071和基准信号1073之间的相位差未被消 除所以差分放大器的输出信号1075将不变成零，并且通过平滑输出信 号1075相乘结果而获得的滤波器1125的输出信号1077和基准信号 1073也将不变成零。因此，来自积分器1131中的输出信号1079也将 不变成零，并且用于改变阻抗X的控制信号将被输出。结果，在不执 行相位调整的情况下，出现一个需要：即使当寄生电容43中没有变化 时也执行控制。
从上面的说明从很显然，在这个实施例中，因为提供于收发信机 1001中的相位调整单元1151执行相位调整，所以可变阻抗单元1111 的阻抗X变成恒量并且可实现正常的控制，只要应用到身体9的电压 等于发射电路1102的输出电压。
接下来，将描述当应用到身体9的电压Vb变化时收发信机1001 中的振幅监视单元1121和积分器1131的控制。在这里，由于在相位调 整单元1151由相位差调整处理来调整相位，所以假定输入到差分放大 器1123和乘法器1124中的基准信号具有与放大器1122的输出信号相 位对准的相位。
图22A和22B示范性地示出了直到在数据发射时刻产生控制信号 以前从振幅监视单元1121的每一个各个组份单元中和积分器1131输出 的信号波形。
图22A示出了当发射电路和大地接地之间的寄生电容43减少时的 信号波形改变。在这种情况下，应用到身体9的电压Vb根据等式(2)也 减少，所以差分放大器1123的输出信号1081与从发射电路1102发射 的基准信号1083同相。由于这个原因，通过把它们相乘而获得的乘法 器1124的输出信号1085的波形只在正方向上具有数值。通过滤波器 1125消除高次谐波分量，则从此输出信号1085中获得信号1087。从滤 波器1125中输出的信号1087被积分器1131积分，并且用于增加可变 阻抗单元1111的阻抗X的控制信号1089从积分器1131中输出到可变 阻抗单元1111如此以使变成Vb＝Vs，结果，Vb＝Vs的状态被保持。
图22B示出了当寄生电容43增加时信号波形的改变。在这种情况 下，应用到身体9的电压Vb也随着寄生电容43的增加而增加，因 此，差分放大器1123的输出信号1091与基准信号1093不同相。由于 这个原因，通过把它们相乘而获得的乘法器1124的输出信号1095的波 形只在反方向上具有数值。通过滤波器1125消除高次谐波分量，则从 此输出信号1095中获得信号1097。从滤波器1125中输出的信号1097 被积分器1131积分，并且用于减少可变阻抗单元1111阻抗X的控制 信号1099从积分器1131输出到可变阻抗单元1111以使它变成 Vb＝Vs。
通过执行这样一种控制，防止由于寄生电容43的变化引起应用到 身体9的电压Vb的降低成为可能。
根据如上所述的第一特定结构，通过执行相位调整来调整在电场检 测光单元或信号处理电路处的延迟相对于载波周期而不可忽略的情况下 出现的相位差，从而，即使当使用高频载波时也可感应身体中的强烈电 场，并且因此可保持优良的通信质量。
注意：期望此实施例相位差调整功能具有特别明显效果的高频带宽 是比大约100MHz更高的频带宽度(1MHz＝106Hz)。这一点通常适用于 这个实施例的全部特定结构。
很显然，实际上可以按照与在上面参考图2描述的传统收发信机类 似的方式来利用根据此实施例的收发信机1001。这一点通常也适用于 这个实施例的全部特定结构。
接下来，将描述第二实施例的收发信机的第二特定结构。
第二特定结构中的收发信机具有这样一个特征：即，通过调整从信 号处理电路中输出的信号的相位，则信号处理电路的输出信号和基准信 号的相位被设置为一致。
图18示出了在数据发射时刻第二实施例的收发信机1002的第二特 定结构。在图18的收发信机1002中，相位调整单元1151被提供在开 关SW2和振幅监视单元1121之间。
在这种情况下，来自相位比较器1252中的调整信号被输出到移相 器1253用于调整信号处理电路1208的输出信号的相位，如此以使此输 出信号的相位被调整为与从发射电路1202中输出的基准信号的相位一 致。换句话说，与上述的第一特定结构不同，相位调整不被应用到基准 信号。
移相器1253的输出信号被输出到振幅监视单元1121的放大器 1222。从放大器1222输出的信号被发送给差分放大器1223，并且作为 相位比较信号被输出到相位比较器1252。
除了放大器的输出信号之外，从发射电路1202中发送的基准信号 被输入到差分放大器1223中并且在这些信号之间的差值被提取之后， 这个差值提取结果和基准信号在乘法器1224中一起相乘然后在滤波器 1225处平滑并输出到积分器1231。这个积分器1231产生用于控制可变 阻抗单元1211的阻抗X的控制信号。在这种意义上讲，积分器1231 和振幅监视单元1121构成与第一特定结构中类似的一种控制机构。
收发信机1002剩余部分的结构和操作与第一特定结构中的相应部 分相同。
从各个组份单元中输出的信号波形与如图21A(对于这种情况，应 用到身体9的电压没有由于寄生电容43的变化而变化)、图22A和图 22B(对于在相位调整之后当应用到身体9的电压改变时产生控制信号的 情况)所示的相同。
很显然，这个第二特定结构具有与上述的第一特定结构相同的效 果。
接下来，将描述第二实施例的收发信机的第三特定结构。
第三特定结构中的收发信机有这样一个特征：即，通过使振荡器的 振荡频率f可变同时使提供在发射电路与发射接收电极之间的阻抗单元 的阻抗X恒定来防止应用到身体9的电压降低。
从等式(2)中很显然，通过改变产生交流信号的振荡器的振荡频率f 代替上述第一和第二特定结构中的使阻抗单元的阻抗X可变，则按照 寄生电容Cg43的变化而变化的应用到身体9的电压Vb还可以被设置 等于来自发射电路的输出电压Vs。
图19示出了第二实施例的收发信机1003的第三特定结构。在图 19的收发信机1003中，具有恒定阻抗X的一个阻抗单元1311被提供 在发射电路1302与发射接收电极1305之间，而一个能够改变将被产生 的交流信号频率的可变频率振荡器1303被连接到调制电路1304。
会同这些，用于根据从振幅监视单元1321中输出的信号来产生控 制信号的一个积分器1331被连接到可变频率振荡器1303。即，在这里 控制信号用于控制可变频率振荡器1303的频率。
从信号处理电路1308中输出的信号通过振幅监视单元1321被发射 给积分器1331，然后依据这个信号的控制信号被发送给可变频率振荡 器1303，如此以使应用到身体9的电压Vb被控制为等于发射电路 1302的输出电压Vs。更明确地，在数据发射时刻开关连接状态如此以 使开关SW1中的端子1a和1b连接而开关SW2中的端子2a和2c连 接。
虽然这张图中未示出，但是在数据接收时刻开关的连接状态如此以 使开关SW1中的端子1a和1b之间的连接被切断同时开关SW2中的连 接被切换为端子2b和2c之间的连接。通过来自控制电路1341中的切 换控制信号来执行这两个开关的切换，类似于上述的第一和第二特定结 构中的情况。
相位调整单元1351和振幅监视单元1321的详细结构与图17的相 位调整单元1151和振幅监视单元1121的结构相同，但是不一定限制为 这个结构。
在上述结构中的相位调整单元1351和振幅监视单元1321的操作在 相位调整时刻与第一特定结构中的相同。即，来自信号处理电路1308 中的输出信号被输出到提供于振幅监视单元1321中的放大器1322，在 那里被放大然后被发送给差分放大器1323以及相位调整单元1351中的 相位比较器1352。
相位比较器1352比较从放大器1322中收到的信号和从调制电路 1304中收到的信号的相位，并且把用于对准这些信号相位的调整信号 输出到移相器1353。移相器1353调整从调制电路1304中收到的信号 的相位并把它输出到振幅监视单元1321。
振幅监视单元1321使用从相位调整单元1351中收到的相位调整了 的信号作为基准信号来执行与第一特定结构中类似的处理，并把信号输 出到积分器1331。在这里，还假定提供于振幅监视单元1321中的放大 器1322的放大系数被预先调整。
积分器1331通过对振幅监视单元1321的输出信号进行积分来产生 用于控制交流信号频率的控制信号，该交流信号被用作可变频率振荡器 1303的载波。
结果，从以整体而言构成控制机构的振幅监视单元1321的各个组 份单元和积分器1331中输出的信号波形与如图21A(对于由于寄生电容 43的变化应用到身体9的电压没有变化的情况)与图22A和22B(对于当 在相位调整之后应用到身体9的电压变化时产生控制信号的情况)所示 的那些相同。可是，在这个第三特定结构中，积分器1331产生的控制 信号被输出到可变频率振荡器1303如此以使频率被改变为出现与阻抗 单元1311串联谐振的那个频率f。
收发信机1003剩余部分的结构和操作与第一和第二特定结构中的 相应部分相同。
按照上述的第三特定结构，通过使从振荡器中输出的交流信号频率 可变同时使阻抗单元的阻抗恒定，则可以获得与第一特定结构相同的效 果。
接下来，将描述第二实施例的收发信机的第四特定结构。
第四特定结构中的收发信机具有这样一个特征：即，信号处理电路 的输出信号的相位被调整以便执行有关可变频率振荡器的控制。
图20示出了在数据发射时刻第二实施例的收发信机1004的第四特 定结构。在图20的收发信机1004中，相位调整单元1451被提供在开 关SW2和振幅监视单元1421之间，并且类似于上述的第二特定结构， 输出到提供于振幅监视单元1421中的放大器1422去的输出信号的相位 被调整为与从调制电路1404中产生的基准信号的相位一致，并且相位 调整不被应用到基准信号。
放大器1422的输出信号和基准信号被输入到差分放大器1423中， 并且提取在这些信号之间的差值之后，这个差值提取结果和基准信号在 乘法器1424中一起相乘然后在滤波器1425处平滑，并且被输出到积分 器1431。这个积分器1431产生用于控制可变频率振荡器1403的频率f 的控制信号如此以使与阻抗单元1411的谐振出现。
在这个第四特定结构中，从以整体而言构成控制机构的振幅监视单 元1421的各个组份单元和积分器143 1中输出的信号波形与如图 21A(对于由于寄生电容43的变化应用到身体9的电压没有变化的情况) 与图22A和22B(对于当在相位调整之后应用到身体9的电压变化时产 生控制信号的情况)所示的那些相同。可是，在这个第四特定结构中， 类似于第三特定结构中的情况，控制信号控制可变频率振荡器1403的 振荡频率。
同时，在数据接收时刻开关SW1和开关SW2的连接状态与上述的 第一到第三特定结构中的相同。
通过来自控制电路1441中的切换控制信号来执行这两个开关的切 换，类似于上述的第一到第三特定结构中的情况。
收发信机1004剩余部分的结构和操作与第三特定结构中的相应部 分相同。
很显然，这个第四特定结构具有与上述的第一到第三特定结构相同 的效果。
在上述的第一到第四特定结构中，假定提供于收发信机中的放大器 的放大系数(增益)已经预先被调整，但是也可使放大器的这个放大系数 可变，并且增加一个用于自动调整放大系数的功能。
也可通过使用两个电极板来形成提供于收发信机中的电场检测光单 元，这两个电极板通过导线、激光和磁光晶体连接以便成为短路状态。
注意：在上面对于使用身体作为电场传播媒体已经描述了第二实施 例，但是在第二实施例的收发信机发射或接收时刻用于产生并传播电场 的电场传播媒体不一定限制为身体。
根据上述的第二实施例，可提供一种即使在使用高频载波的情况下 也能够避免应用到电场传播媒体的电压减少并从而保持良好通信质量的 收发信机。
作为结果，此收发信机能够使可穿着计算机的实现更加合理。
现在将参见图23到图30A和30B，详细描述根据本发明的收发信 机的第三实施例。
在第一实施例的收发信机中，把发射电路的输出电压Vs和应用到 身体9的电压Vb二者的瞬时值进行比较以便能够应用任何调制方案， 但是这种比较方法存在一个问题：即，易受到可能在电路中发生的延迟 或信号失真的影响。由于这个原因，为了执行没有信号延迟或波形失真 的处理，不仅振幅监视单元需要而且使用于信号处理电路中的放大器等 也需要宽带宽和高线性，并且这些电路接着需要昂贵的组件。
由于这个原因，这个第三实施例提供一种可以廉价实现的能够避免 应用到电场传播媒体的电压减少并从而改良通信质量的收发信机。
图23示出了第三实施例的收发信机2001的第一特定结构。如图 23所示的收发信机2001具有：一个I/O电路2101，用于输出从可穿着 计算机7中收到的数据并且接收通过作为电场传播媒体的身体9的信 号；一个发射电路2102，用于发射通过对从I/O电路2101中输出的数 据进行调制的信号；一个由传导材料形成的发射接收电极2105，用于 感应作为电场传播媒体的身体9中的电场；和一个提供在发射接收电极 2105与身体9之间的绝缘体2106，用于防止电流流过身体9并且消除 由于发射接收电极2105引起的身体9的金属反感可能性。
在这里，发射电路2102包括：一个振荡器2103，用于产生规定频 率的交流信号；和一个调制电路2104，用于通过使用振荡器2103产生 的作为载波的交流信号来调制来自I/O电路2101中的信号。
期望从振荡器2103中产生的交流信号取值范围为大约10kHz到 100MHz，并且取值为大约10MHz是更好。可是，这只是一个例子， 它也可产生比100MHz更高的高频或比3GHz更高的超高频的信号。在 这里，1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz，而1GHz＝109Hz。
一个引起谐振的可变阻抗单元2111被提供在发射电路2102与发射 接收电极2105之间。在这里，可变阻抗单元2111是通过连接诸如电感 器(线圈)、电容等等之类的多个电路元件所形成的一个电路网络，它被 设计以在即使寄生电容Cg变化时还保持寄生电容Cg和阻抗X在振荡 频率f处的串联谐振。
一个开关SW11被提供在可变阻抗单元2111和发射电路2102之 间，并且在数据发射时刻和数据接收时刻，端子之间的连接状态被改 变。更明确地，如图23所示，在数据发射时刻，两个端子11a和11b 连接，而在数据接收时刻端子之间的连接被切断以免来自身体9的信号 被引入发射电路2102。
注意：也可把发射接收电极2105分开成为一个发射电极和一个接 收电极。在这种情况下，与分别的电极对应，将提供两个绝缘体。
另外，收发信机2001具有：一个电场检测光单元2107，用于光学 地检测通过绝缘体2106与发射接收电极2105从身体9中收到的电场， 并且把它们转换成为电信号；和一个信号处理电路2109，用于执行诸 如低噪声放大、降噪和波形整形之类的处理。这些单元构成一个电场检 测单元。电场检测单元由电场检测光单元和信号处理电路形成的这一点 还应用到下面描述的其他特定结构中。
电场检测光单元2107例如通过电光方法使用激光和电光晶体来检 测电场。在这种情况下，由构成激光源、诸如LiNbO3、LiTaO3等之类 的电光晶体的激光二极管形成电场检测光单元1107，并且它还可以通 过使用至少一个电光元件、一个波板和一个光二极管来形成，其中电光 元件的双折射根据接收到的电场强度而变化，波板用于调整激光极化状 态(当激光经过电光元件时极化状态被改变)，光二极管把经过波板的 激光强度转换成为电信号。
信号处理电路2108在一侧被连接到电场检测光单元2107，而在另 外一侧被连接到开关SW12。在这个开关SW12中，在数据接收时刻端 子12b和12c连接。在这种情况下，从信号处理电路2108输出的信号 在解调电路2109中被解调，并且在波形整形电路2110中被应用波形整 形。然后它到达I/O电路2101，从I/O电路2101把数据发送给可穿着 计算机7。另一方面，在数据发射时刻，如图23所示，SW12中的端子 12a和端子12c被连接。
另外，第一特定结构中的收发信机2001还具有：一个振幅监视单 元2121，用于提取从信号处理电路2108中输出的信号和内部产生的基 准信号之间的一个差值；一个作为控制信号产生单元的积分器2131， 用于根据来自振幅监视单元2121的输出信号来产生控制信号，该控制 信号用于控制可变阻抗单元2111的阻抗X。
振幅监视单元2121包括：一个通过使用二极管、电阻等所形成的 包络检波器2122，用于检测来自信号处理电路2108的信号的振幅；一 个滤波器2123，通过对于包络检波器2122的输出信号消除包络检波器 2122的输出信号中高次谐波分量；一个恒压电源2124，用于产生一个 恒定的参考信号；一个差分放大器2125，用于获得滤波器2123的输出 信号和基准信号之间的一个差值并放大这个差值。
在这里，假定当发射电路2102的输出电压Vs和应用到身体9的 电压Vb相等时，从恒压电源2124中输出的基准信号被预先调整变成 等于从滤波器2123中输出的信号振幅。
积分器2131通过对来自振幅监视单元2121(差分放大器2125在其 中)的滤波器1125中的输出信号进行积分来产生用于控制可变阻抗单元 2111阻抗X的控制信号。更明确地，由于由在发射电路41的接地和大 地接地51之间出现的寄生电容Cg43的变化而引起的一个改变部分被 可变阻抗单元2111的控制信号补偿，则可在振荡频率f处保持阻抗X 和在发射电路41的接地和大地接地51之间出现的寄生电容Cg43的串 联谐振。
通过使用这些振幅监视单元2121和积分器2131在数据发射时刻形 成负反馈电路的一个结构，提供一种机构，用于控制可变阻抗单元 2111所拥有的特性的阻抗X的数值。
注意：开关SW11和SW12中的端子之间的连接协调切换。图23 示出了一个结构，其中，用于控制此切换的一个控制电路2141被连接 到I/O电路2101如此以使控制信号被发送给每个开关。在图23中，圆 圈A表示的位置由导线连接在一起。由控制电路2141发出的用于切换 的控制信号可以从可穿着计算机7中发射或者可以从收发信机2001中 提供的输入装置中发射，但是应当指出，开关和控制电路的结构不一定 局限为上面所描述的。
还要注意：振幅监视单元2121和在其中所提供的包络检波器2122 的详细结构不一定限制为如图23所示。
接下来，将详细描述具有上述结构的收发信机2001的操作。
图30A和30B示范性地示出了直到按照从信号处理电路2108中输 出的信号来产生控制信号以前从每一个各个组份单元中输出的信号波 形。
图30A示出了在应用到身体9的电压Vb的振幅在寄生电容电导 43改变时即时变小的情况下从各个组份单元中输出的信号波形(波形 2061)。在这种情况下，只有正方向上的分量在包络检波器2122中被提 取(波形2062)，然后具有高次谐波分量在滤波器2123中被平滑的信号 (波形2063)被输入差分放大器2125中。滤波器2123的输出信号作为一 个负输入信号被输入差分放大器2125中，因此通过提取与来自恒压电 源2124中的恒定信号的一个差值所获得的来自差分放大器2125中的输 出信号(波形2064)是在电压Vb振幅变小时构成正输出的一个信号波 形。
在积分器2131处，控制信号继续增加(波形2065)直到差分放大器 2125的输出信号变成零，即直到发射电路2102的输出电压和应用到身 体9的电压变成相等为止，结果，可变阻抗单元2111的阻抗X被控制 来获得一个最佳值。
图30B示出了在应用到身体9的电压Vb的振幅在寄生电容电导 43改变时即时变大的情况下从各个组份单元中输出的信号波形(波形 2071)。在这种情况下，只有正方向上的分量在包络检波器2122中被提 取(波形2072)，然后具有高次谐波分量在滤波器2123中被平滑的信号 (波形2073)被输入差分放大器2125中。滤波器2123的输出信号作为一 个负输入信号被输入差分放大器2125中，因此通过提取与来自恒压电 源2124中的恒定信号的一个差值所获得的来自差分放大器2125中的输 出信号(波形2074)是在电压Vb振幅变大时构成负输出的一个信号波 形。
在积分器2131处，控制信号继续降低(波形2075)直到差分放大器 2125的输出信号变成零，即直到发射电路2102的输出电压和应用到身 体9的电压变成相等为止，结果，可变阻抗单元2111的阻抗X被控制 来获得一个最佳值。
根据上述的第一特定结构，通过提供于振幅监视单元中的包络检波 器足以仅检测振幅，所以信号延迟没有引起任何问题，并且关于波形失 真所需要的精确性也可以很宽松。
因此，通过使用这样一个异步检测，对于振幅监视单元和信号处理 电路使用相对便宜的组件构造收发信机变成可能。
注意：能够使用异步检测来执行控制的该方案包括比如PSK(相移 键控)，FSK(移频键控)等。这一点通常也适用于这个实施例的全部特定 结构。
很显然，实际上可以按照与在上面参考图2描述的传统收发信机类 似的方式来利用根据此实施例的收发信机2001。这一点通常也适用于 这个实施例的全部特定结构。
接下来，将描述第三实施例的收发信机的第二特定结构。
第二特定结构中的收发信机有这样一个特征：即，通过使振荡器的 振荡频率f可变同时使提供在发射电路与发射接收电极之间的阻抗单元 的阻抗X恒定来防止应用到身体9的电压降低。
从等式(2)中很显然，通过改变产生交流信号的振荡器的振荡频率f 代替上述第一和第二特定结构中的使阻抗单元的阻抗X可变，则按照 寄生电容Cg43的变化而变化的应用到身体9的电压Vb还可以被设置 等于来自发射电路的输出电压Vs。
图24示出了第三实施例的收发信机2002的第二特定结构。在图 24的收发信机2002中，具有恒定阻抗X的一个阻抗单元2211被提供 在发射电路2202与发射接收电极2205之间，而一个能够改变将被产生 的交流信号频率的可变频率振荡器2203被连接到调制电路2204。
同样，在图24的收发信机2002中，一个积分器2231被提供在振 幅监视单元2221和能够改变振荡频率f的可变频率振荡器2203之间， 并且根据来自这个积分器2231中的控制信号来控制从可变频率振荡器 2202中产生的交流信号的振荡频率f同时阻抗单元2211的阻抗采用一 个恒值，如此以防止应用到身体9的电压变化。
在差分放大器2225中，从恒压电源2224中输入采用恒值的基准信 号，并且在这个基准信号和来自滤波器2223中的输出信号之间的一个 差值被提取并输出到积分器2231。
在这里，还假定当发射电路2102的输出电压Vs和应用到身体9 的电压Vb相等时从恒压电源2124中输出的基准信号被预先调整变成 等于从滤波器2123中输出的信号振幅。
积分器223 1通过对振幅监视单元2221的输出信号进行积分来产生 用于控制可变频率振荡器2203的控制信号。这些振幅监视单元2221和 积分器2231构成控制机构。
结果，当应用到身体9的电压Vb的振幅由于寄生电容43的变化 而改变时，直到控制信号从积分器2231中输出到可变频率振荡器2203 之前在各个组份单元中的信号波形(按照从信号处理单元2208中输出 的信号 经过振幅监视单元2221的各个组份单元)本质上与图30A和 30B示出的那些相同。可是，在这个第二特定结构中，积分器2231产 生的控制信号被输出到可变频率振荡器2203如此以使频率被改变为出 现与阻抗单元2211串联谐振的那个频率。
在如图24所示的数据发射时刻开关的连接状态如此以使开关 SW21中的端子21a和21b连接并且开关SW22中的端子22a和22c连 接。
虽然这张图中未示出，但是在数据接收时刻开关的连接状态如此以 使开关SW21中的端子21a和21b之间的连接被切断同时开关SW22中 的连接被切换为端子22b和22c之间的连接。通过来自控制电路2241 中的切换控制信号来执行这两个开关的切换，类似于上述的第一特定结 构中的情况。
收发信机2002剩余部分的结构和操作与第一特定结构中的相应部 分相同。
很显然，这个第二特定结构具有与上述的第一特定结构相同的效 果。
接下来，将描述第三实施例的收发信机的第三特定结构。
第三特定结构中的收发信机具有这样一个特征：即，具有对从提供 于振幅监视单元中的恒压电源中输出的基准信号进行自动调整的功能。
图25示出了在基准信号调整时刻第三实施例的收发信机2003的第 三特定结构。除了振幅监视单元2321的详细结构被修改、用于在基准 信号调整时刻不经过可变阻抗单元2311而直接连接调制电路2304和电 场检测光单元2307的导线被提供、以及在此导线上提供一个新的开关 SW33之外，图25的收发信机2003类似于图23的收发信机。换句话 说，在基准信号调整时刻开关SW33的端子33a和33b被连接如此以使 调制电路2304和电场检测光单元2307直接连接，如此以使调制电路 2304的输出电压Vs可以被应用到电场检测光单元2307而没有任何衰 减。
通过在这种情况下使用从滤波器2323中输出的电信号的尺寸，可 以控制阻抗数值如此以使在控制可变阻抗单元2311阻抗值的时刻调制 电路2304的输出电压Vs和应用到身体9的电压Vb变成相等。在这个 基准信号调整时刻，开关SW31中的端子31a和31b连接，而开关 SW32中的端子32a和32c连接。
除了包络检波器2322、滤波器2323、恒压电源2324和差分放大器 2325之外，振幅监视单元2321具有：一个提供在差分放大器2325和 积分器2331之间的开关SW34；一个提供在开关SW34和恒压电源 2324之间的开关W35；和一个提供在开关SW35和差分放大器2325之 间的积分器2326。
提供于振幅监视单元2321中的两个开关SW34和SW35构成第四 连接。在如图25所示的基准信号调整时刻，开关SW34中的端子34b 和34c连接，开关SW35中的端子35a和35c连接。结果，来自差分放 大器2325中的输出信号在积分器2326被积分。然后，与来自滤波器 2323中的输出信号相等的控制信号从积分器2326中被输出，如此以便 执行最终使来自差分放大器2325中的输出信号等于零的那个调整。
接下来，将描述在基准信号调整之后在数据发射或接收时刻的操 作。
图26示出了在基准信号调整之后在数据发射时刻开关的连接状 态。如图26所示，在开关SW31中，端子31b和31c连接如此以使来 自发射电路2302中的输出通过可变阻抗单元2311被应用到身体9。通 过连接端子32a和32c，开关SW32连接到振幅监视单元2321侧来形 成一个负反馈电路，类似于基准信号调整时刻。通过连接端子33b和 33c，开关SW33连接到发射接收电极2305侧以便接收来自身体9的信 号。通过连接端子34a和34c，开关SW34连接到积分器2331侧以便 通过对来自滤波器差分放大器2325中的输出信号进行积分来控制可变 阻抗单元2311的阻抗X。通过连接端子35b和35c，开关SW35连接 积分器2326和恒压电源2324以便把基准信号保持在调整值上。
然后，当应用到身体9的电压Vb的振幅由于寄生电容43的变化 而改变时，由于作为可变阻抗单元2311特征的阻抗X被来自积分器 2331的控制信号所控制所以应用到身体9的电压的改变被防止。在这 种情况下，从信号处理电路2308中的各个组份单元中通过振幅监视单 元2321输出到积分器2331的信号波形本质上与图30A和30B所示的 那些相同。
图27示出了在基准信号调整之后在数据接收时刻开关的连接状 态。如图27所示，在开关SW31中的端子之间的连接被切断以免回流 到发射电路2302。在开关SW32中，端子32b和32c连接如此以使从 信号处理电路2308中输出的信号被发射给解调电路2309。在数据接收 时刻，从电路观察点看，振幅监视单元2321是无意义的，因此在开关 SW34和SW35中的连接是任意的。
注意：与第一和第二特定结构中的类似，取决于是否是基准信号调 整时刻、数据发射时刻或数据接收时刻，由来自控制电路2341中的切 换控制信号协调切换这些开关的连接。
收发信机2003剩余部分的结构和操作与上述的第一和第二特定结 构中的相应部分相同。
很显然，这个第三特定结构具有与上述的第一和第二特定结构相同 的效果。另外，在第三特定结构中，通过使用提供于振幅监视单元 2321中的积分器2326自动调整基准信号来设置本情形的最佳基准信 号，因此可实现电压更稳定应用到身体9。
接下来，将描述第三实施例的收发信机的第四特定结构。
第四特定结构中的收发信机具有这样一个特征：即，使从提供于发 射电路中的振荡器中输出的交流信号的振荡频率f可变，同时使所提供 的阻抗单元阻抗X恒定，并且具有自动调整从提供于振幅监视单元中 的恒压电源中输出的基准信号的功能。
图28示出了在基准信号调整时刻第三实施例的收发信机2004的第 四特定结构。在图28的收发信机2004中，振幅监视单元2421的详细 结构以及提供一条导线用于不经过可变阻抗单元2411就直接连接发射 电路2402和电场检测光单元2407的特征与第三特定结构中的相同。
类似于如上所述的特定结构，将描述由控制电路2441切换的开关 连接状态，开关SW41中的端子41a和41b连接同时开关SW43中的端 子43a和43b连接如此以致来自发射电路2402中的输出信号不经过阻 抗单元2411就直接输出到电场检测光单元2407。在开关SW42中，端 子42a和42c连接以便把来自信号处理电路2408中的输出发送给振幅 监视单元2421。在开关SW44和SW45中，端子44b和44c连接而端 子45a和45c连接以便把从差分放大器2425中的输出输出到积分器 2426。
通过这些连接，当从积分器2425中输出用于使来自差分放大器 2425中的输出信号为零的控制信号之时调整基准信号。
图29示出了在基准信号调整之后在数据发射时刻开关的连接状 态。如图29所示，在开关SW41中，端41b和41c连接如此以致来自 发射电路2402中的输出被发射到阻抗单元2411。在开关SW42中，类 似于基准信号调整时刻的情况，端子42a和42c连接。在开关SW43 中，端子43b和43c连接以便接收来自发射接收电极2405中的信号。 在开关SW44中，端子44a和44c连接以便把来自差分放大器2425的 输出发送到积分器2431。通过连接端子45b和45c，开关SW35连接积 分器2426和恒压电源2424以便把基准信号保持在调整值上。
然后，由于来自提供在振幅监视单元2421和能够改变振荡频率f 的可变频率振荡器2403之间的积分器2431中的控制信号控制从可变频 率振荡器2403中输出的交流信号的振荡频率f，所以应用到身体9的 电压的变化被防止，同时阻抗单元2411的阻抗采用一个恒值。
在这个第四特定结构中，当应用到身体9的电压Vb的瞬时值随着 寄生电容43的变化而变化时，从信号处理电路2408中的各个组份单元 中通过振幅监视单元2421输出到积分器2431的信号波形本质上与如图 图30A和30B所示的那些相同。
在数据接收时刻，类似于上述的特定结构中的情况，在开关SW41 中的端子之间的连接被切断以免回流。在数据接收时刻，在开关SW42 和SW43中，端子42b和42c连接而端子43b和43连接以便把从身体 9中感应的电场中转换的电信号作为接收数据发射到可穿着计算机7。 在这种情况下，从电路观察点看，振幅监视单元2421是无意义的，因 此在开关SW44和SW45中的连接是任意的。
收发信机2004剩余部分的结构和操作与上述的第一到第三特定结 构中的相应部分相同。
很显然，这个第四特定结构具有与上述的第一到第三特定结构(尤 其是第三特定结构)相同的效果。
注意：可提供一个放大器，用于放大从上述第一到第四特定结构的 振幅监视单元中的信号处理电路中输出的信号，并且把此放大器放大的 信号输出到包络检波器，例如，此放大器的放大系数(增益)可以被预先 调整，但是也可使放大器的这个放大系数可变，并且向收发信机增加一 个自动调整放大系数的功能。
也可通过使用两个电极板来形成提供于收发信机中的电场检测光单 元，这两个电极板通过导线、激光和磁光晶体连接以便成为短路状态。
注意：在上面对于使用身体作为电场传播媒体已经描述了第三实施 例，但是在第二实施例的收发信机发射或接收时刻用于产生并传播电场 的电场传播媒体不一定限制为身体。
根据上述的第三实施例，可提供一种可以廉价实现的能够避免应用 到电场传播媒体的电压减少并从而保持优良通信质量的收发信机。
作为结果，此收发信机能够使可穿着计算机的实现更加合理。
现在将参见图31到图42详细描述根据本发明的收发信机的第四实 施例。
这个第四实施例提供一种能够避免应用到电场传播介质的电压降低 并从而保持优良通信质量的收发信机。
图31示出了根据第四实施例的收发信机主要部分的结构。注意： 图31只是示出根据第四实施例的收发信机所有实现的所公共的结构， 而各个实现中整个收发信机的更详细结构将在下面描述。
如图31所示的收发信机具有：至少一个I/O电路11，用于在接收 到接收信号时输出从可穿着计算机7中收到的数据；一个发射电路 13，用于发射通过调制数据从I/O电路11中输出的数据；一个发射接 收电极21，它由传导材料形成来用于感应作为电场传播媒体的身体9 中的电场；和提供于发射接收电极21与身体9之间的一个绝缘体23， 用于防止电流流过身体9并且消除由于发射接收电极21引起身体9的 金属反感的可能性。
在这里，发射电路13包括：一个振荡器17，用于产生规定频率的 交流信号；和一个调制电路15，用于通过使用振荡器17产生的交流信 号作为载波来调制来自I/O电路11中的信号；和一个输出电阻18，它 从发射接收电极21的观察点看使用一个数值Rs。
此实施例的收发信机的一个特性是：引起谐振的一个阻抗单元19 被插入在发射电路13与发射接收电极21之间。注意：″阻抗单元”在这 里表示通过连接诸如电感(线圈)、电容等之类的多个电路元件所形成的 一个电路网络，在简单的情况下它可以仅仅由一个电感器形成。
接下来，将描述此实施例收发信机的操作。从可穿着计算机7中发 射并从I/O电路中输出的数据在调制电路15中对交流信号进行调制， 该交流信号由振荡器17产生作为载波并通过阻抗单元19被提供给发射 接收电极21，然后作为身体9中感应的电场通过绝缘体23被传播。
由于阻抗单元19，从调制电路15的观察点看，出现在大地接地51 和发射电路41的接地之间的寄生电容Cg43，和出现在身体9和大地接 地51之间的寄生电容Cb53被串联连接，把调制电路15的输出电压表 示为Vs，阻抗单元19的阻抗其虚数部分表示为X，而振荡器17的振 荡频率表示为f(＝(2π)-1ω，在此，π是圆周率而ω是外加电压的角频 率)，应用到身体9的电压Vb可以通过如下等式(16)表示：
$\mathrm{Vb}=\mathrm{Vs}\frac{\frac{1}{j\left(2\mathrm{\pi f}\right)\mathrm{Cb}}}{\frac{1}{j\left(2\mathrm{\pi f}\right)\mathrm{Cb}}+\frac{1}{j\left(2\mathrm{\pi f}\right)\mathrm{Cg}}+\mathrm{jX}+\mathrm{Rs}}$
$=\mathrm{Vs}\frac{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}}{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1-2\mathrm{\pi fXCg}+j\left(2\mathrm{\pi f}\right)\mathrm{RsCg}}---\left(16\right)$
在这个等式(16)中(Cg/Cb)＞2τfXCg的情况下，当由满足如下表示 的关系时：
$2\mathrm{\pi fXCg}=\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1----\left(17\right)$
应用到身体9的电压Vb的绝对值(电压振幅)产生由如下等式(18)表 示的最大值。
$\left|\mathrm{Vb}\right|\max =\left|\frac{\mathrm{Vs}}{2\mathrm{\pi fRsCb}}\right|---\left(18\right)$
此最大值|Vb|max根据寄生电容Cb的变化而变化，但是如果 1＞|2πfRsCb|则它变得比|Vs|更大。因此，在寄生电容Cb小并且它的变化 很温和的情况下，通过调整阻抗X或振荡频率f如此以使等式(17)的关 系被满足，则可改善通信质量，即，可防止应用到身体9的电压的降 低。在这里，“寄生电容的变化很温和的情况”隐含寄生电容的变化的 大致频率比将被发射或接收数据的频率小，如此以便，例如，区别它 们。
进一步详细地，如图32所示，由于阻抗单元19，从调制电路15 的观察点看，在身体9和大地接地51之间出现的寄生电容Cg43和寄 生电容Cb53是串联连接，把应用到身体9的电压表示为Vb，调制电 路15的输出电压表示为Vs，阻抗单元19的阻抗，它是阻抗单元19的 阻抗的虚数部分表示为X，流过阻抗单元19的电流表示为I1，而流过 寄生电容Cb53的电流表示为I2，下列等式(19)的关系成立。
$\mathrm{Vs}=(\mathrm{Rs}+\mathrm{jX})I1+\mathrm{Vb}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}}I2---\left(19\right)$
因为电流I2＝jωCbVb，通过把它代入等式(19)，可以获得下列等式 (20)的关系。
$\mathrm{Vs}=(\mathrm{Rs}+\mathrm{jX})I1+\mathrm{Vb}+\frac{\mathrm{j\omega Cb}}{\mathrm{j\omega Cg}}$
$=(\mathrm{Rs}+\mathrm{jX})I1+(1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}})\mathrm{Vb}---\left(20\right)$
而且，因为应用到寄生电容Cg43和寄生电容Cb53的总电压等于 应用到在发射电路41的接地和身体9之间的寄生电容Csb33，把流过 寄生电容Csb33的电流表示为I3，则可以获得下列等式(21)和(22)的关 系。
$\frac{1}{\mathrm{j\omega Ccb}}I3=(\frac{1}{\mathrm{j\omega Cb}}+\frac{1}{\mathrm{j\omega Cg}})I2---\left(21\right)$
$\frac{1}{\mathrm{Ccb}}I3=(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}})I2---\left(22\right)$
同样，因为电流I1等于电流I2和I3的总和，所以电流I1可以通 过下列等式(23)来表示。
$I1=I2+I3=I2+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}})I2$
$=\mathrm{j\omega CbVb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))---\left(23\right)$
通过把等式(23)代入等式(20)，可以获得下列等式(24)的关系。
$\mathrm{Vs}=(\mathrm{j\omega RsCb}-\mathrm{X\omega CbVb})(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))+(1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}})\mathrm{Vb}---\left(24\right)$
从这个等式(24)中，应用到身体9的电压Vb可以由如下等式(25)来 表示。
$\mathrm{Vb}=\frac{1}{1+\frac{\mathrm{Cb}}{\mathrm{Cg}}-\mathrm{\omega XCb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))+\mathrm{j\omega RsCb}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}\mathrm{Vs}$
$=\frac{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}}{\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1-\mathrm{\omega XCg}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))+\mathrm{j\omega RsCg}(1+\frac{1}{\mathrm{Csb}}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))}\mathrm{Vs}---\left(25\right)$
从这个等式(25)中，在Cg/Cb＞jωRsCg{1+Csb[(1/Cb)+(1/Cg)]}的情况 下，当如下等式(26)表示的关系被满足时应用到身体9的电压Vb获得 最大值。
$1+\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}=\mathrm{\omega XCg}(1+\mathrm{Csb}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))$
$=2\mathrm{\pi fXCg}(1+\mathrm{Csb}(\frac{1}{\mathrm{Cb}}+\frac{1}{\mathrm{Cg}}))---\left(26\right)$
在这种情况下最大值的绝对值(振幅)通过如下等式(27)给出。
$\left|\mathrm{Vb}\right|\max =\left|\frac{\mathrm{Vs}}{2\mathrm{\pi fRsCb}}\right|---\left(27\right)$
此最大值|Vb|max根据寄生电容Cb的变化而变化，但是如果 1＞|2πfRsCb|则它变得比|Vs|更大。因此，在寄生电容Cb小并且它的变化 很缓慢的情况下，通过调整阻抗X或振荡频率f如此以使等式(26)的关 系被满足，则可改善通信质量，即，可防止应用到身体9的电压的降 低。在这里，“寄生电容的变化很温和的情况”隐含寄生电容的变化的 大致频率比将被发射或接收数据的频率小的情况，如此以便，例如，区 别它们。
如上所述，通过使此实施例的基本结构中的振荡频率f或阻抗X变 化，则可能实现适当的控制如此以使阻抗单元19与寄生电容Cg和Cb 的串联谐振发生，从而通过防止应用到身体9上的电压降低来改善通信 质量。
接下来，将描述第四实施例的收发信机的第一特定结构。
图33示出了第四实施例的收发信机的第一特定结构。在图33的收 发信机3001中，I/O电路3011、(类似于图3 1由振荡器、调制电路和 输出电阻形成的)发射电路3012、发射接收电极3015和绝缘体3016具 有与在上面参考图31描述的相应元件相同的功能。注意：也可把发射 接收电极分开成为一个发射电极和一个接收电极。在这种情况下，与分 别的电极对应，将提供两个绝缘体。同样，期望从发射电路3012中的 振荡器中产生的交流信号的频率取值范围为大约10kHz到100MHz，并 且最好取值为大约10MHz，在此1kHz＝103Hz，1MHz＝106Hz。
提供于收发信机3001中用于引起谐振的阻抗单元是一个可变阻抗 单元3031x，它能够改变阻抗以便把与寄生电容Cg和Cb的串联谐振 保持在固定的振荡频率上。图33示出了在可变阻抗单元3031x的阻抗 调整的情况下(在阻抗调整时刻)收发信机3001的结构。
在可变阻抗单元3031x与发射电路3012之间，一个开关SW1用于 防止信号在数据接收时刻通过身体9引入到发射端电路。在如图33所 示的阻抗调整时刻，开关SW1两个端子1a和1b连接在一起。
另外，收发信机3001具有：一个电场检测光单元3017，用于接收 身体9中感应的电场，光学地检测这些电场，并且把它们转换成为电信 号；和一个信号处理电路3018，用于执行诸如低噪声放大、降噪和波 形整形之类的处理。这些单元构成一个电场检测单元。
电场检测光单元3017通过电光方法使用激光和电光晶体来检测电 场，并且至少具有一个构成激光源的激光二极管(未示出)和由诸如 LiNbO3、LiTaO3等这类电光晶体形成的电光元件(未示出)。这个电光元 件可以如此以使它只对在与激光二极管中发射的激光传播方向垂直的方 向上的电场分量敏感，并且它具有由电场强度改变的光学特性，即它的 双折射性，如此以使激光的极化随着双折射的变化而变化。极化变化还 可以包含由于相反压电效应引起的极化变化，由此，在某些情况下电光 元件的电光晶体被电场失真。
当激光经过这样一个电光元件时它的极化被改变，因此使用一个波 板来使该激光受到一个极化状态调整，然后把它射入极化射束分离器如 此以使它被分开成P波和S波以便把它转换成光强度改变。分开的激 光被瞄准仪(聚光透镜)瞄准，然后被提供到分别提供的两个光二极管以 便把光转换成为电信号。然后，它们之间的一个差值被差分放大器放大 并且，例如，作为与接收电场相关的一个电信号被输出。
注意：上述的电场检测光单元3017的结构和操作只是一个例子， 而不一定是实际情况，使用于此实施例的收发信机3001中的电场检测 光单元只是在此示范情况中具有特殊效果。相同的备注也适用于在下面 描述的其它特定结构。
在收发信机3001中，从信号处理电路3018中输出的信号按照紧跟 在信号处理电路3018之后提供的开关SW2的连接状态而被发送给不同 电路。在如图33所示阻抗调整时刻的情况下，在开关SW2的三个端子 之中的端子2a和端子2b被连接在一起，因此来自信号处理电路3018 的输出信号被发送给一个振幅监视单元3041，用于监视输出信号并检 测输出信号的振幅。
在振幅监视单元3041处，按照信号处理电路3018的输出信号所获 得的信号，从调整信号源3022中输出的一个调整信号被输出到控制信 号产生单元3023，它产生用于控制可变阻抗单元3031x所拥有的特性 的阻抗X的控制信号。
接下来，将描述振幅监视单元3041的详细结构。在振幅监视单元 3041中，从调整信号源3022中输出的调整信号可以被发射到两个开关 SW3和SW4。
每一开关SW3和SW4由两个端子(分别为3a和3b，4a和4b)形 成，并且它们被控制以使当在他们中之一的端子被连接时它们中的另外 一个的端子被切断，并且对于两个开关端子被连接的连接时间相同。这 些开关SW3和SW4分别连接到由二极管等形成的包络检波器3043和 3044。在这种意义上讲，图33只是描述了在阻抗调整时刻的一个瞬时 处的状态，因此，在另一瞬时处，当开关SW3中的端子被切断时则开 关SW4中的端子被连接。这两个开关SW3和SW4以整体而言构成第 三连接。
包络检波器3043和3044分别连接到用于消除高次谐波分量的滤波 器3045和3046。然后，来自两个滤波器的输出被输出到差分放大器 3047，在那里获得这两个输出之间的一个差值。
在差分放大器3047和控制信号产生单元3023之间，提供具有三个 端子的开关SW5，在此，当端子5a和5b连接时来自差分放大器3047 的输出信号被输出到控制信号产生单元3023。
控制信号产生单元3023具有：一个积分器3024，用于输出通过对 振幅监视单元3041的输出信号进行积分所获得的信号；和一个加法器 3025，用于把从这个积分器3024中输出的信号和从调整信号源3022中 产生的调整信号相加并且输出所获得的信号。在这个控制信号产生单元 3023处，在积分器3024处通过对振幅监视单元3041的输出信号进行 积分并与调整信号源3022中输出的调整信号相加获得该信号作为控制 信号。通过用这种方式相加调整信号，在电压振幅达到最大值|Vb|max 之后，用于仅仅定期引起细微变化的尺寸几乎恒定的控制信号将被输出 到可变阻抗单元3031x。
图34示出了在阻抗调整之后在数据发射时刻收发信机3001的结 构。图34与图33示出的阻抗调整时刻的区别在于：开关SW5中的端 子5a和5c被连接如此以使积分器3024被连接到用于输出恒压的一个 恒压电源3048以便在阻抗调整之后保持恒定的控制信号。通过用这种 方式使用恒压电源3048，可消除调整信号的影响。
注意：在相位调制或频率调制的情况下，载波振幅不改变，振幅不 携带任何信息，因此振幅的数值可以改变。因此，在这样一种情况下， 可同时实现阻抗调整和数据发射。
图35示出了在数据接收时刻收发信机3001的结构。在数据接收时 刻，开关SW2中的端子2b和端子2c被连接，并且来自信号处理电路 3018中的输出信号在解调电路3019处被解调，并且在波形整形电路 3020处被应用波形整形。然后它到达I/O电路3011，从I/O电路3011 把数据发送给可穿着计算机7。并且，开关SW1中端子1a和1b之间 的连接被切断，使得防止把数据引入发射电路3012。
注意：五个开关中的端子之间的连接按照收发信机3001操作状态 协调切换。作为用于控制此切换的一个机构，可使用这样一个机构，在 其中，在收发信机3001内提供与I/O电路3011连接的一个控制电路 (未示出)并且控制信号从那里被发射到每个开关。从这样一个控制电路 中发出来用于切换的控制信号可以从可穿着计算机7中发射或者可以从 收发信机处提供的一个输入装置中发射。
接下来，将详细描述在阻抗调整时刻具有上述结构的收发信机 3001的操作。
图36概念性地示出了可变阻抗单元3031x的阻抗X的调整。图36 是一个示出曲线3091的图形，曲线3091表示从等式(16)中获得的一个 电压振幅|Vb|(纵轴)，电压振幅|Vb|(纵轴)是阻抗X(横轴)的函数。在上 述的等式(16)中，电压振幅|Vb|变成最大值(点B)处的阻抗值满足等式 (17)，并且这个数值XB通过如下等式(28)给出。
$X_B=\frac{1}{2\mathrm{\pi fCg}}(\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1)---\left(28\right)$
图37示出了在阻抗调整时刻从调整信号源3022、振幅监视单元 3041的各个组份单元以及积分器3024中输出的信号波形。在如图37 所示的情况中，频率低于振荡频率f的一个矩形波3022z被使用作为调 整信号。并且，振幅监视单元3041中开关SW3和SW4的连接(开)和 断开(关)如此以使在时间上以一个恒定的周期以相等的时间间隔并且交 替地重复开/关，如波形3003w和波形3004w中很明显示出的，波形 3003w表示开关SW3中的端子3a和3b之间的连接状态，波形3004w 表示开关SW4中的端子4a和4b之间的连接状态。此开/关操作的周期 被如此设置以使当矩形波3022w在H电平(最大值)时开关SW3被连接 而当矩形波3022w在L电平时开关SW4被连接，但是这个设置只是一 种权宜之计，它也可交换矩形波3022w的H和L电平之间的对应关系 以及两个开关的连接状态。
图37示出了初始状态在点A并且产生用于把阻抗X的值增加直到 等式(28)给出的那个数值为止的控制信号的情况。
注意，如图36所示的曲线3091上在点A附近地区描述了一个”阻 抗变化范围”，并且这意味着在点A附近地区，实际上被发送给可变阻 抗单元3031x的信号是在加法器3025中加上调整信号3022w所获得的 信号。换句话说，阻抗变化范围的右端对应于调整信号3022w为H电 平的一个定时而左端对应于调整信号3022w为L电平的一个定时。在 这个点A附近地区中的曲线3091相对于X的导数为正，因此当阻抗的 瞬时值更大时则电压振幅更大。
因此，在同一周期内，当矩形波3022w为H电平时来自信号处理电 路3018中的输出信号3018w的振幅变得比矩形波3022w为L电平时输 出信号3018w的振幅更大。
当振幅监视单元3041收到来自信号处理电路3018中的输出信号 3018w时，开关SW3中的端子3a和3b连接时连接到开关SW3的包络 检波器3043的输出信号3043w具有数值，而在端子之间的连接被切断 时变成零。类似地，当开关SW4中的端子4a和4b连接时连接到开关 SW4的包络检波器3044的输出信号3044w具有数值而当端子之间的连 接被切断时输出信号3044w变成零。
通过分别在滤波器3045和3046处消除高次谐波分量，则来自包络 检波器3043和3044中的输出信号3043w和3044w被平滑，并且被输 出到差分放大器3047(信号3045w和3046w)。然后，在这些信号之间 的一个差值在差分放大器3047被提取(信号3047w)，并被发送给积分 器3024。如上所述，在初始状态在点A的情况下，当矩形波3022w为 H电平时输出信号3018w的振幅变大，以使从积分器3024中输出由如 图36所示的曲线3091上箭头I指示的方向上用于增加阻抗X的信号 3024w。在矩形波3022w加到输出信号3024w上并在加法器3025处被 输出的情况下，当由于矩形波3022w的细微变化引起数值的变化停止 并且阻抗值达到如图36所示的点B时差分放大器3047的输出变成 零。其后，阻抗值将不被改变(除了细微变化之外)。执行阻抗X的控制 直到它变成这样一种状态为止：即，电压振幅|Vb|变成最大值的那个状 态。
注意：通过在加法器3025处相加调整信号来获得作为控制信号产 生单元3023输出的控制信号，并且此控制信号的波形外形除了细微变 化之外几乎与积分器3024的输出信号相同，其中该调整信号对积分器 3024中的输出信号定期地重复细微变化。由于这个原因，在图37中没 有描述这个波形。
图38示出了初始状态在点C的情况。在图38中，作为调整信号 的矩形波3022w和这个矩形波3022w的振动状态与开关SW3和SW4 中的端子之间的连接定时之间的相关性与初始状态在点A的情况中的 相同。在如图38所示的情况中，点C附近地区中图36的曲线3091相 对于X的导数是负的，所以当阻抗瞬时值为大时电压振幅较小。因 此，当矩形波3022w为L电平时来自信号处理电路3018中的输出信号 3018w的振幅变得比矩形波3022w为H电平时输出信号3018w的振幅 更大。因此，从积分器3024中输出的信号3024w是控制信号，用于减 少在如图36所示曲线3091上箭头II指示的方向上的阻抗X。在该情 况中，阻抗X被降低直到差分放大器3047的输出变成零并且阻抗X变 成按照等式(28)的一个数值，即直到电压振幅|Vb|变成最大值为止。
在图38中，因为与上述图37有关解释相同的原因将不描述控制信 号本身的波形。
按照上述的第一特定结构，如此调整阻抗值以使在在发射电路与发 射接收电极之间提供的阻抗单元的阻抗数值被精密改变时应用到身体的 电压振幅的改变变成零，所以可防止应用到身体的电压的降低并从而改 善通信质量。
很显然，实际上可以按照与在上面参考图2描述的传统收发信机类 似的方式来利用根据此实施例的收发信机3001。这一点通常适用于这 个实施例的全部特定结构。
接下来，将描述第四实施例的收发信机的第二特定结构。
通过使发射电路中振荡器的振荡频率f可变代替使提供在发射电路 和发射接收电极之间的阻抗单元的阻抗可变，则收发信机的第二特定结 构能够防止应用到身体9的电压降低。
从等式(17)中很显然，通过改变从振荡器中产生的交流信号的振荡 频率f，则按照寄生电容Cg和Cb的变化而变化的应用到身体9的电压 Vb的电压振幅还可以产生最大值。
图39示出了第四实施例的收发信机的第二特定结构。在图39中， 具有与上述第一特定结构中相应元件功能相同的那些元件被给出相同的 参考数字。在如图39所示的收发信机3002中，具有恒定阻抗的一个阻 抗单元3031被提供在发射电路3012f与发射接收电极3015之间，而一 个能够改变将被产生的交流信号频率的可变频率振荡器3013f被提供于 发射电路3012f中。会同这些，一个控制信号产生单元3023被连接到 可变频率振荡器3013f，控制信号产生单元3023用于根据从振幅监视 单元3041中输出的信号来产生控制信号，该控制信号用于控制将被从 发射电路3012f输出的交流信号的频率。即，在这里控制信号用于控制 可变频率振荡器3013f的频率f。剩余部分的功能结构与上述的第一特 定结构中的相应部分相同。
注意：在收发信机3002中振荡频率调整之后在数据发射或接收时 刻开关的连接状态与如图34和图35所示的第一特定结构中的相同，所 以在这里将省略它们的说明。
图40概念性地示出了可变频率振荡器3013f的振荡频率f的调 整。图40是一个示出曲线3093的图形，曲线3093表示从等式(16)中 获得的一个电压振幅|Vb|(纵轴)，电压振幅|Vb|(纵轴)是振荡频率f(横轴) 的函数。从上述的等式(17)中，电压振幅|Vb|变成最大值(点B)处的振荡 频率值fe通过如下等式(29)给出。
$f_B=\frac{1}{2\mathrm{\pi XCg}}(\frac{\mathrm{Cg}}{\mathrm{Cb}}+1)---\left(29\right)$
结果，从调整信号源3022、振幅监视单元3041的各个组份单元以 及积分器3024中输出的信号波形类似于图37(在图40中初始状态为点 A的情况中)和图38(在图40中初始状态为点C的情况中)中示出的那 些。可是，在第二特定结构中，来自积分器3024中的输出信号3024w 被输出到可变频率振荡器3013f，并且频率被改变为由等式(29)给出的 频率。因此，如图40所示的“频率变化范围”表示由于调整信号(的矩 形波)引起的细微变化范围，类似于图36的“阻抗变化范围”。
按照上述的第二特定结构，通过使振荡器的振荡频率可变代替使第 一特定结构中的阻抗单元阻抗可变，则可获得与第一特定结构相同的效 果。
接下来，将描述第四实施例的收发信机的第三特定结构。
收发信机的第三特定结构具有这样一个特征：即，通过控制与第一 特定结构中那样的能够改变阻抗数值的可变阻抗单元来使应用到身体的 电压振幅达到最大值，但是另外与能够获得的所有阻抗相应的电压振幅 的数值被检查并储存，然后在控制之前从储存的结果中得到电压振幅的 最大值，然后执行对于电压振幅变成最大值的阻抗值控制。
图41示出了第四实施例的收发信机的第三特定结构。如图41所示 的收发信机3003具有：一个振幅监视单元3051，用于监视从信号处理 电路3018中输出的信号的振幅；一个信号处理单元3061，用于处理来 自此振幅监视单元3051中的输出信号，振幅监视单元3051能够发射或 接收相对于可穿着计算机7的信号；和一个控制信号产生单元3071， 用于根据来自此信号处理单元3061中的一个命令信号来产生可变阻抗 单元3031x的控制信号。其他的组成元件与第一特定结构中的收发信机 3001相同。
振幅监视单元3051包括：由二极管、电阻等所形成的一个包络检 波器3053；和一个滤波器3055，用于消除来自此包络检波器3053中的 输出信号的高次谐波分量。可是，此结构只有一个例子。
信号处理单元3061具有：一个模拟/数字(A/D)转换单元3063，用 于把振幅监视单元3051的输出(模拟信号)转换成为一个数字信号；一 个命令处理单元3065，用于通过接收控制的命令执行一个处理以及来 自可穿着计算机7中的信号处理，并且发送关于将由控制信号产生单元 3071产生的控制信号的一个命令信号；和一个存储单元3067，用于把 在查找最佳阻抗数值X的时刻与每个阻抗值相应的振幅监视单元3051 的输出存储在存储器区域中。
命令处理单元3065通过I/O电路3011与可穿着计算机7连接，并 且能够根据从可穿着计算机7中发射的命令来执行各个类型的处理。命 令处理单元3065具有控制信息发射单元的一个功能，用于把在产生从 控制信号产生单元3071中将被产生的控制信号时所需要的信息(控制信 息)发射给控制信号产生单元3071。命令处理单元3065和A/d转换单 元3063构成最大值相关信息提取单元，用于提取作为可变阻抗单元 3031x特性的电抗X(最大值相关信息)，那是与储存在存储单元3067中 的振幅的最大值相关地设置之。
接下来，将详细描述在阻抗调整时刻收发信机3003的操作。
首先，来自振幅监视单元3051中的输出信号的所有可能振幅被检 测由阻抗数值(可变范围)产生的值。为这目的，通过根据来自命令处理 单元3065中的命令信号发送来自控制信号产生单元3071中的控制信 号，在可变阻抗单元3031x处实现所有可能的阻抗值X，并且由于监视 在振幅监视单元3051处通过身体9接收的信号，通过使用每个实现的 阻抗值，获得输出信号的振幅被删除。在这个检测中，振幅监视单元 3051的输出信号首先在A/D转换单元3063处被转换成数字信号，然后 数字信号作为数据通过命令处理单元3065被储存到存储单元3067中。 存储单元3067为每个阻抗值保证一个存储器区域(地址)，并且通过对 应于振幅监视单元3051的输出信号进行设置来存储并管理阻抗值。
也可在上面的处理完成时把检测结果输出到可穿着计算机7的一个 输出设备。当检测导致这种情况时，在图36中示出的曲线3091，例 如，可以被显示。
然后，通过参考储存在存储单元3067中的数据，命令处理单元 3065获得振幅监视单元3051的输出信号的振幅最大值，从存储单元 3067中读出这个值，通过控制确定要达到的等式(28)的最佳阻抗值 Xe，并把根据那个数据的命令信号(控制信息)发射到控制信号产生单元 3071。另外，也可把那个数据本身发射到可穿着计算机7。
控制信号产生单元3071把用于根据命令信号把阻抗X设置到最佳 值的控制信号发射到可变阻抗单元3031x。
在通过上面的处理把阻抗X设置为最佳值之后，控制信号产生单 元3071发射把此阻抗值保持为恒量的信号，并且进行能转换到数据发 射状态的一个转换。因此，在这种第三特定结构中，两个开关SW1和 SW2的连接状态在阻抗调整时刻和后续数据发射时刻都是相同的。
同时，在数据接收时刻，开关SW2中的端子2b和2c连接如此以 使信号处理电路3018的输出信号被发送给解调电路3019，而开关SW1 中的端子1a和1b之间的连接被切断。
根据上述的第三特定结构，可获得与上述的第一和第二特定结构中 相同的效果。
接下来，将描述第四实施例的收发信机的第四特定结构。
收发信机的第四特定结构具有这样一个特征：即，通过控制与第二 特定结构中那样的能够改变振荡频率数值的可变频率振荡器来使应用到 身体的电压振幅达到最大值，但是另外与能够获得的所有振荡频率相应 的电压振幅的数值被检查并储存，然后，在控制之前从储存的结果中得 到电压振幅的最大值，然后执行对于电压振幅变成最大值的振荡频率值 控制。
图42示出了第四实施例的收发信机的第四特定结构。如图42所示 的收发信机3004具有提供于发射电路3012f中的可变频率振荡器 3013f，并且，用于产生控制信号(用于控制频率)的控制信号产生单 元3071连接到此可变频率振荡器3013f。会同这些，类似于第二特定 结构中的情形，阻抗单元3031具有恒定阻抗，因此，图42示出了在频 率调整时刻的收发信机3004。收发信机3004剩余部分的结构和操作与 第三特定结构的收发信机3003的相应部分相同。
在第四特定结构中，对于可变范围内的每一个振荡频率检测来自振 幅监视单元3051中的输出信号，并且通过从控制信号产生单元3071中 输出用于设置频率的控制信号来执行调整，该频率引出检测输出信号之 中具有最大振幅的那个输出信号。振幅变成最大值的那个频率fB数值 通过等式(29))给出。收发信机3004剩余部分的结构和操作与第三特定 结构的收发信机3003的相应部分相同。在41和图42中相应的组份元 件被给出相同的参考数字并且在这里将省略它们的说明。
注意：在频率调整之后在数据发射时刻两个开关SW1和SW2的连 接状态就如图42(在频率调整时刻)所示的一样，并且在数据接收时刻， 当开关SW1中的端子1a和1b之间的连接被切断时开关SW2中的端子 2b和2c被连接。
根据上述的第四特定结构，可获得与上述的第三特定结构中相同的 效果。
也可通过使用两个电极板来形成提供于收发信机中的电场检测光单 元，这两个电极板通过导线、激光和磁光晶体连接以便成为短路状态。
注意：在上面对于使用身体作为电场传播媒体已经描述了第四实施 例，但是在第二实施例的收发信机发射或接收时刻用于产生并传播电场 的电场传播媒体不一定限制为身体。
根据上述的第四实施例，可提供一种能够避免应用到电场传播媒体 的电压减少并从而保持优良通信质量的收发信机。
作为结果，此收发信机能够使可穿着计算机的实现更加合理。
还应当指出，除上面所提及的之外，可以做出上面实施例的许多修 改和变化而不偏离本发明新颖的以及有利的特征。因此，所有这样的修 改和变化是被包括在附加权利要求的范围之内。