CN104335506B - 无线装置 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的无线装置是流量测量装置(200)的无线装置，具备：多个辐射导体，该多个辐射导体辐射出呈高频信号的电波；以及电路基板(103)，该电路基板搭载有供电电路，该供电电路对多个辐射导体提供用于形成高频信号的高频电力，其中，多个辐射导体中的作为一个辐射导体的第一辐射导体(1041)和作为与第一辐射导体(1041)不同的辐射导体的第二辐射导体(1042)构成为各自所辐射出的磁场及电场的方向不同。

Description

无线装置

技术领域

本发明涉及一种用于对被计量物的流量进行测量的流量测量装置。

背景技术

近年，引入了一种自动抄表系统，该自动抄表系统利用设置于房屋等建筑物的流量测量装置来测量燃气、电、自来水等的使用量，通过无线通信来收集该测量数据。在这种自动抄表系统中，从设置容易性等观点出发，寻求小型的流量测量装置。

作为这种流量测量装置，例如提出了一种在燃气表的金属壳体表面安装有无线适配器子机的流量测量装置(例如参照专利文献1)。专利文献1中记载的无线适配器子机中内置有基板安装形板状天线。在基板安装形板状天线中，接地导体板与辐射导体板的短路导体经由印刷电路基板的布线图案进行连接。

专利文献1：日本特开平10-313212号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，即使是专利文献1中公开的具备天线的无线适配器子机，也存在以下担忧：在超视距通信中，来自燃气抄表母机的电波重复反射、透射，由于这些电波的合成而产生衰落这种现象。而且，存在由于这种衰落的影响而无线通信的成功率降低的问题。

本发明的目的在于提供一种通过使用天线分集来实现天线性能的提高的无线装置。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的无线装置是流量测量装置的无线装置，该无线装置的特征在于，具备：多个辐射导体，该多个辐射导体辐射出呈高频信号的电波；以及电路基板，其搭载有供电电路，该供电电路对上述多个辐射导体提供用于形成上述高频信号的高频电力，其中，上述多个辐射导体中的作为一个辐射导体的第一辐射导体和作为与上述第一辐射导体不同的辐射导体的第二辐射导体构成为各自所辐射出的磁场及电场的方向不同。

由此，能够提高通信成功率，实现电波传播距离的广范围化。

发明的效果

根据本发明所涉及的无线装置，能够提高通信成功率，实现电波传播距离的广范围化。

附图说明

图1是表示具备本实施方式1所涉及的无线装置的流量测量装置的概要结构的主视图。

图2是图1所示的流量测量装置的侧视图。

图3是表示图1所示的无线装置的主要部分的立体图。

图4是表示图1所示的无线装置的主要部分的示意图。

图5是表示具备本实施方式2所涉及的无线装置的流量测量装置的概要结构的侧视图。

图6是表示本实施方式3所涉及的无线装置的概要结构的示意图。

图7是表示本实施方式3所涉及的无线装置的概要结构的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的优选实施方式。此外，在所有附图中，对相同或相当的部分标注相同的标记，省略重复说明。另外，在所有附图中，有时会选取说明本发明所需的结构要素进行图示而省略其它结构要素的图示。

(实施方式1)

本实施方式1所涉及的无线装置是流量测量装置的无线装置，该无线装置的特征在于，具备：多个辐射导体，该多个辐射导体辐射出呈高频信号的电波；以及电路基板，其搭载有供电电路，该供电电路对多个辐射导体提供用于形成高频信号的高频电力，其中，多个辐射导体中的作为一个辐射导体的第一辐射导体和作为与第一辐射导体不同的辐射导体的第二辐射导体构成为各自所辐射出的磁场及电场的方向不同。

另外，在本实施方式1所涉及的无线装置中，也可以是，第一辐射导体由线状的辐射导体构成，形成为从无线装置的正面来看沿顺时针方向旋转，第二辐射导体由线状的辐射导体构成，形成为从无线装置的正面来看沿逆时针方向旋转。

另外，在本实施方式1所涉及的无线装置中，也可以是，还具备接地导体，该接地导体被配置成与电路基板相对置，通过接地端子与电路基板电连接。

并且，在本实施方式1所涉及的无线装置中，也可以是，接地导体配置于流量测量装置的金属壳体与电路基板之间，与金属壳体电磁连接。

下面，参照图1至图4来说明本实施方式1所涉及的无线装置的一例。

[无线装置的结构]

图1是表示具备本实施方式1所涉及的无线装置的流量测量装置的概要结构的主视图。图2是图1所示的流量测量装置的侧视图。图3是表示图1所示的无线装置的主要部分的立体图。

此外，在图1中，图中所示的上下方向及左右方向表示流量测量装置和无线装置中的上下方向及左右方向。另外，在图2中，图中所示的上下方向及前后方向表示流量测量装置和无线装置中的上下方向及前后方向。

如图1～图3所示，本实施方式1所涉及的无线装置101安装于作为燃气表的流量测量装置200的正面(前表面)。流量测量装置200具备金属性的金属壳体201、表显示部202以及流量检测器203，构成为将流量检测器203检测出的燃气流量显示在表显示部202上。

此外，在本实施方式1中，例示了流量测量装置200是检测燃气流量的燃气表的方式，但是不限定于此。流量测量装置200也可以是测量自来水的流量或电力等的测量装置。

在金属壳体201的上端部连接有燃气流入配管204A和燃气流出配管204B。另外，在金属壳体201的正面上部设置有表显示部202，在金属壳体201的内部配置有流量检测器203。流量检测器203只要能够获取在金属壳体201内流通的燃气的流量即可，可以是任何结构，例如，能够使用超声波式的流量计或流量传感器式的流量计等。

无线装置101具备容纳无线通信部的树脂壳体102，该无线通信部将流量检测器203检测出的燃气流量发送到母机或中继器。树脂壳体102由聚丙烯或ABS等具有电绝缘性的树脂形成。

在树脂壳体102的内部收纳有接地导体107、电路基板103以及形成线状倒L型天线的主要部分的线状的第一辐射导体1041和线状的第二辐射导体1042。具体地说，从后方向前方按接地导体107、电路基板103以及第一辐射导体1041和第二辐射导体1042的顺序进行配置(参照图2)。此外，在本实施方式1所涉及的无线装置101中，采用了具备两个辐射导体的方式，但是不限定于此，也可以采用具备三个以上的辐射导体的方式。

接地导体107被配置成其主面与树脂壳体102的后表面(内表面)相对置。换言之，接地导体107被配置成其主面的法线方向与前后方向一致。

另外，接地导体107经由接地端子108与电路基板103上的由铜箔图案形成的连接点电连接。此外，从无线装置101的正面来看，接地端子108位于第一辐射导体1041和第二辐射导体1042的起点(供电端子1051和供电端子1052)的中间附近。

此外，在设置成接地导体107与树脂壳体102的后表面接近(与树脂壳体102的后表面接触或与树脂壳体102的后表面之间的距离小(例如几mm))的情况下，接地导体107与金属壳体201电磁连接。

因此，能够视为金属壳体201与接地导体107高频等电位。即，金属壳体201作为线状倒L型天线的地而发挥功能。由此，即使在小型无线终端中，也能够确保大的天线接地面积，因此能够实现高辐射效率。

另一方面，在接地导体107被配置成与树脂壳体102的后表面相离的情况下，接地导体107作为线状倒L型天线的地而发挥功能。因此，在使接地导体107作为地发挥功能的情况下，通过使接地导体107的主面的面积大能够确保大的天线接地面积。

电路基板103例如由双面覆铜基板形成，被配置成其主面的法线方向与前后方向一致。另外，在电路基板103的主面上搭载有控制电路和供电电路等(均未图示)。控制电路至少具备发送电路和接收电路，该发送电路用于将数据载于载波来从上述天线发送数据，该接收电路用于经由天线接收电波。

更详细地说，发送电路生成对发送用的数据进行调制而得到的高频信号，利用来自供电电路的电力进行放大后输出到天线。天线将该高频信号辐射到外部空间。接收电路接受通过天线接收的电波(高频信号)的输入，对其进行放大和解调来获取数据。此外，电路基板103可以根据需要而具备使发送接收电路与辐射导体匹配的匹配电路、放大器、振荡器、混频器以及存储器等。

第一辐射导体1041经由突出设置于电路基板103的前表面的供电端子1051与供电电路连接。同样地，第二辐射导体1042经由供电端子1052与供电电路连接。另外，供电电路构成为对第一辐射导体1041和第二辐射导体1042提供形成高频信号的高频电力。

第一辐射导体1041和第二辐射导体1042构成为各自所辐射出的磁场及电场的方向不同。换言之，第一辐射导体1041和第二辐射导体1042是以相互之间的天线特性的相关关系低的方式进行配置的。

具体地说，第一辐射导体1041和第二辐射导体1042被配置成各自的基端相离，第一辐射导体1041被配置成位于第二辐射导体1042的下方(参照图1)。

另外，从无线装置101的正面来看，第一辐射导体1041和第二辐射导体1042沿着树脂壳体102的周面(侧面)延伸设置。此外，在本实施方式1中，采用了第二辐射导体1042的占有面积比第一辐射导体1041的占有面积大的方式，但是不限定于此，也可以采用第一辐射导体1041的占有面积比第二辐射导体1042的占有面积大的方式。

并且，从左右方向来看，第一辐射导体1041和第二辐射导体1042被配置成与电路基板103的主面相离一定间隔并与该电路基板103的主面平行(参照图2)。

从无线装置101的正面来看，第一辐射导体1041配置于树脂壳体102的下部，形成为沿顺时针方向旋转。更详细地说，第一辐射导体1041的基端位于电路基板103的左下的角部，其顶端位于比电路基板103的中央靠上方的部分。

另外，第一辐射导体1041具有第一部分104A～第四部分104D，以如下方式形成：第一部分104A与第二部分104B正交，第二部分104B与第三部分104C正交，第三部分104C与第四部分104D正交。

第一部分104A形成为沿上下方向延伸。第一部分104A的基端为第一辐射导体1041的基端，第一部分104A的顶端位于树脂壳体102的下表面附近，与第二部分104B的基端连接。第二部分104B形成为沿左右方向延伸。第二部分104B的顶端位于电路基板103的右下侧的角部附近，与第三部分104C的基端连接。

第三部分104C形成为沿上下方向延伸。第三部分104C的顶端位于比电路基板103的中央部分靠上方的位置，与第四部分104D的基端连接。第四部分104D形成为沿左右方向延伸。第四部分104D的顶端为第一辐射导体1041的顶端。

从无线装置101的正面来看，第二辐射导体1042配置于树脂壳体102的上部，形成为沿逆时针方向旋转。更详细地说，第二辐射导体1042的基端位于电路基板103的左上的角部，其顶端位于比电路基板103的中央靠上方的部分。

另外，第二辐射导体1042具有第一部分104E～第四部分104H，以如下方式形成：第一部分104E与第二部分104F正交，第二部分104F与第三部分104G正交，第三部分104G与第四部分104H正交。

第一部分104E形成为沿上下方向延伸。第一部分104E的基端为第二辐射导体1042的基端，第一部分104E的顶端位于比树脂壳体102的左上的角部靠下方的部分，与第二部分104F的基端连接。第二部分104F形成为沿左右方向延伸。第二部分104F的顶端位于比树脂壳体102的右上侧的角部靠下方的部分，与第三部分104G的基端连接。

第三部分104G形成为沿上下方向延伸。第三部分104G的顶端位于比电路基板103的右上的角部靠外方的位置，与第四部分104H的基端连接。第四部分104H形成为沿左右方向延伸。第四部分104H的顶端为第二辐射导体1042的顶端。

[无线装置的作用效果]

接着，参照图1～图4来说明本实施方式1所涉及的无线装置的作用效果。

图4是表示图1所示的无线装置的主要部分的示意图。此外，在图4中，图中所示的上下方向及左右方向表示无线装置中的上下方向及左右方向。

如上所述，在本实施方式1所涉及的无线装置101中，第一辐射导体1041形成为沿顺时针方向旋转，第二辐射导体1042形成为沿逆时针方向旋转。

因此，如图4所示，从无线装置101的正面来看，在第一辐射导体1041中流动的放电电流(行波)2041沿顺时针方向流动，在第二辐射导体1042中流动的放电电流(行波)2042沿逆时针方向流动。因此，因放电电流2041在第一辐射导体1041中流动而形成的第一发生磁场3041为从前方向后方的朝向。另外，因放电电流2042在第二辐射导体1042中流动而形成的第二发生磁场3042为从后方向前方的朝向。

这样，在本实施方式1所涉及的无线装置101中，第一发生磁场3041的方向与第二发生磁场3042的方向相反，能够使第一辐射导体1041和第二辐射导体1042的天线特性的相关关系低。

由此，利用第一辐射导体1041和第二辐射导体1042能够实现增益高的分集。因而，在本实施方式1所涉及的无线装置101中，能够提高通信成功率，实现电波传播距离的广范围化。

另外，在本实施方式1所涉及的无线装置101中，通过采用使用两个以上的辐射导体的天线分集，与如频率分集或时间分集等那样一根天线方式相比能够抑制接收时的使用电力，因此，能够延长无线装置101的产品寿命。

并且，在本实施方式1所涉及的无线装置101中，接地导体107或金属壳体201作为天线的地而发挥功能。因此，能够确保大的天线接地面积，从而能够实现高辐射效率。

(实施方式2)

本实施方式2所涉及的无线装置还具备将电路基板与流量测量装置的壳体电连接的接地线缆。

[无线装置的结构]

图5是表示具备本实施方式2所涉及的无线装置的流量测量装置的概要结构的侧视图。此外，在图5中，图中所示的上下方向及前后方向表示流量测量装置和无线装置中的上下方向及前后方向。

如图5所示，本实施方式2所涉及的无线装置101与实施方式1所涉及的无线装置101基本结构是相同的，不同点在于，具备接地线缆110和螺栓111来代替接地导体107和接地端子108。

螺栓111与安装在该螺栓111上的螺母112一起将无线装置101的树脂壳体102和金属壳体201固定。另外，螺栓111和螺母112由导电性材料构成。作为导电性材料，例如可以列举出铝或铁等金属、导电性树脂等。

接地线缆110具有导电性，一端与电路基板103的连接点连接，另一端经由螺栓111与金属壳体201连接。由此，电路基板103与金属壳体201电连接。

即使是这样构成的本实施方式2所涉及的无线装置101，也起到与实施方式1所涉及的无线装置101同样的作用效果。

另外，在本实施方式2所涉及的无线装置101中，电路基板103的连接点与金属壳体201经由接地线缆110电连接，因此能够使金属壳体201作为第一辐射导体1041和第二辐射导体1042的地来发挥功能。

因此，在本实施方式2所涉及的无线装置101中，能够实现高辐射效率。另外，能够去除接地导体107和接地端子108，因此能够削减产品成本。

(实施方式3)

本实施方式3所涉及的无线装置还具备匹配电路，电路基板具备对供电电路与第一辐射导体或第二辐射导体之间的连接进行电切换的开关，开关构成为将第一辐射导体和第二辐射导体中不使用于发送的一方的辐射导体连接到匹配电路。

[无线装置的结构]

图6和图7是表示本实施方式3所涉及的无线装置的概要结构的示意图。

本实施方式3所涉及的无线装置101与实施方式1所涉及的无线装置101基本结构是相同的，不同点在于，还具备匹配电路405，电路基板103具备开关404。

具体地说，如图6和图7所示，开关404构成为对第一辐射导体1041或第二辐射导体1042与发送信号输入端子402之间的连接进行切换。另外，开关404具备连接匹配电路405的匹配电路连接端子403和开关控制信号输入端子406。匹配电路405例如由能够使所连接的辐射导体的接地阻抗(与未连接的状态相比也)充分地提高的LC电路等构成。

而且，开关404根据输入到开关控制信号输入端子406的控制信号将第一辐射导体1041和第二辐射导体1042中的任一方的辐射导体与发送信号输入端子402连接，将另一方的辐射导体与匹配电路连接端子403连接。

此外，本实施方式3所涉及的无线装置101采用了使基本结构与实施方式1所涉及的无线装置101的基本结构相同的方式，但是不限定于此，也可以采用与实施方式2所涉及的无线装置101基本结构相同的方式。

[无线装置的动作]

例如，设为对开关控制信号输入端子406输入了将第一辐射导体1041与匹配电路405(匹配电路连接端子403)连接、将第二辐射导体1042与发送信号输入端子402连接的控制信号。

于是，如图6所示，第一天线开关内部信号路径4071将第一辐射导体1041与匹配电路连接端子403连接，由此将第一辐射导体1041与匹配电路405连接。另外，第二天线开关内部信号路径4072将第二辐射导体1042与发送信号输入端子402连接，由此从第二辐射导体1042输出发送信号。

另外，例如，设为对开关控制信号输入端子406输入将第一辐射导体1041与发送信号输入端子402连接、将第二辐射导体1042与匹配电路405(匹配电路连接端子403)连接的控制信号。

于是，如图7所示，第一天线开关内部信号路径4071将第一辐射导体1041与发送信号输入端子402连接，由此从第一辐射导体1041输出发送信号。另外，第二天线开关内部信号路径4072将第二辐射导体1042与匹配电路连接端子403连接，由此将第二辐射导体1042与匹配电路405连接。

[无线装置的作用效果]

另外，使用两个辐射导体来实施天线分集，在将无线装置101用作发送器的情况下，如上述那样将任一个辐射导体作为发送天线，不使用另一方的辐射导体。在这种情况下，当这两个辐射导体在距离上接近时，不使用的一方的辐射导体会对被选择为发送用的辐射导体产生影响，与单独使用被选择为发送用的辐射导体的情况相比特性有时会劣化，需要减轻这种特性劣化。

具体地说，针对波长λ，需要使辐射导体之间相离λ/4以上的距离。特别是当频率低时，该距离变大，无法实现足够的分集特性。例如在169MHz下，λ/4为44cm，在使用于流量测量装置的通常的无线装置中，难以使两个辐射导体相离44cm以上来内置。

然而，在本实施方式3所涉及的无线装置101中，为了减轻两个辐射导体的相互影响，通过开关404的切换来将未使用于发送输出的一方的辐射导体通过匹配电路405与地(接地导体107或金属壳体201)连接，由此能够减轻对使用于发送输出的辐射导体的影响。

而且，通过这种效果，在本实施方式3所涉及的无线装置101中，在发送输出时，能够实现接近使用单个辐射导体时的辐射特性。

此外，在上述实施方式1～实施方式3的无线装置101中，第一辐射导体1041和第二辐射导体1042都是以线状倒L天线实现的，但是也可以使这两个辐射导体中的一方为板状的倒F型辐射导体，还可以使两方均为板状的倒F型辐射导体。另外，第一辐射导体1041和第二辐射导体1042例如也可以是板状偶极天线、环形天线或曲流线天线等。

根据上述说明，对本领域技术人员来说，本发明的很多改进、其它实施方式是显而易见的。因而，上述说明应解释为只是例示，是为了向本领域技术人员说明执行本发明的优选方式而提供的。在不脱离本发明的主旨的情况下，能够实质性地改变其结构和/或功能的详细内容。另外，能够利用上述实施方式中公开的多个结构要素的适当组合来形成多种发明。

产业上的可利用性

本发明所涉及的无线装置作为实现了天线性能的提高的无线装置是有用的。

附图标记说明

101：无线装置；102：树脂壳体；103：电路基板；104A：第一部分；104B：第二部分；104C：第三部分；104D：第四部分；104E：第一部分；104F：第二部分；104G：第三部分；104H：第四部分；107：接地导体；108：接地端子；110：接地线缆；111：螺栓；112：螺母；200：流量测量装置；201：金属壳体；202：表显示部；203：流量检测器；204A：燃气流入配管；204B：燃气流出配管；402：发送信号输入端子；403：匹配电路连接端子；404：开关；405：匹配电路；406：开关控制信号输入端子；1041：第一辐射导体；1042：第二辐射导体；1051：供电端子；1052：供电端子；2041：放电电流；2042：放电电流；3041：第一发生磁场；3042：第二发生磁场；4071：第一天线开关内部信号路径；4072：第二天线开关内部信号路径。

Claims (7)

1.一种无线装置，是流量测量装置的无线装置，该无线装置的特征在于，具备：

多个辐射导体，该多个辐射导体辐射出呈高频信号的电波；

电路基板，其搭载有供电电路，该供电电路对上述多个辐射导体提供用于形成上述高频信号的高频电力；

金属壳体；以及

接地线缆，其将上述电路基板与上述流量测量装置的金属壳体电连接，

其中，上述多个辐射导体中的作为一个辐射导体的第一辐射导体和作为与上述第一辐射导体不同的辐射导体的第二辐射导体构成为各自所辐射出的磁场及电场的方向不同，

上述第一辐射导体和上述第二辐射导体由被配置成与上述电路基板的主面相离一定间隔并与该电路基板的主面平行的线状的辐射导体构成，

上述第一辐射导体旋转地形成为从上述无线装置的正面来看沿顺时针方向包围内侧，上述第二辐射导体旋转地形成为从上述无线装置的正面来看沿逆时针方向包围内侧，

上述第一辐射导体或上述第二辐射导体的一部分位于上述电路基板的外方。

2.根据权利要求1所述的无线装置，其特征在于，

上述第一辐射导体和上述第二辐射导体形成为分别沿具有四个直线部分的四边形状旋转。

3.根据权利要求1或2所述的无线装置，其特征在于，

还具备匹配电路，

上述电路基板具备对上述供电电路与上述第一辐射导体或上述第二辐射导体之间的连接进行电切换的开关，

上述开关构成为将上述第一辐射导体和上述第二辐射导体中不使用于发送的一方的辐射导体连接到上述匹配电路。

4.根据权利要求1或2所述的无线装置，其特征在于，

还具备接地导体，该接地导体被配置成与上述电路基板相对置，通过接地端子与上述电路基板电连接。

5.根据权利要求4所述的无线装置，其特征在于，

上述接地导体配置于上述流量测量装置的金属壳体与上述电路基板之间，与上述金属壳体电磁连接。

6.根据权利要求3所述的无线装置，其特征在于，

还具备接地导体，该接地导体被配置成与上述电路基板相对置，通过接地端子与上述电路基板电连接。

7.根据权利要求6所述的无线装置，其特征在于，

上述接地导体配置于上述流量测量装置的金属壳体与上述电路基板之间，与上述金属壳体电磁连接。