JP2004173035A

JP2004173035A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2004173035A
Application number: JP2002337565A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Fukumoto; 吉人福本; Chitayoshi Manabe; 知多佳真鍋; Mitsuyoshi Kegasa; 光容毛笠; Yuichiro Goto; 有一郎後藤; Takuya Kusaka; 卓也日下
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】通信エリアが他のアンテナの通信エリアと重複する場合であっても，少ない機器構成により端末側での高周波信号の相互干渉を防止できるアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】端末１０が存在する所定エリアの天井部に設けられその下面側に高周波信号の反射面１ａが形成された反射部材１と，反射面１ａに対向して高周波信号の送受信を行うアンテナ部２とを設ける。反射面１ａは，下側が凹面となるよう湾曲又は屈曲した面状に形成する。端末は，その無線通信インターフェースのアンテナを上方向に向けて通信を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮシステム等で用いられるアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、利用できる無線周波数帯域の拡大、通信速度の高速化や大容量化、機器の低価格化などにより、事務所、一般住宅等の室内はもとより、工場、倉庫、商店街などのアーケード、駅構内、空港ターミナル、テントなど、大型建造物の構内で無線ＬＡＮシステム（区域内無線通信網）の利用が拡大しつつある。
このような無線ＬＡＮシステムにおいては、親局無線機（アクセスポイント）と複数の子局（クライアント或いは端末）との間で高周波信号を用いた無線通信が行われる。この無線通信に使用される周波数帯域（無線チャンネル）は、各無線ＬＡＮシステムの標準により定められた複数の無線チャンネルから１チャンネルを選択して使用する。１つの無線チャンネルで通信できる通信容量は通信方式（変調方式）により決まっており、アクセスポイントに無線接続された複数のクライアントで上記通信容量をシェアすることになる。
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに準拠した無線ＬＡＮシステムでは、１つの無線チャンネルの通信容量は最大１１Ｍｂｐｓとなっており、１台のアクセスポイントに１０台のクライアントが無線接続して同時に通信する場合には、個々のクライアントの通信速度として１Ｍｂｐｓ程度が得られることになる。
従来、室内や大型建造物の構内等でアクセスポイント（若しくはアクセスポイントに接続されたアンテナ）を設置する場合、単に床面や机上、或いは壁面等に設置することが一般的である。また、例えば特許文献１には、ＯＡフロアの床パネル下部に通信電波（高周波信号）の到達範囲が制限された複数のアンテナ（アクセスポイントのアンテナ）を取り付ける方法が示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−７６７４０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同じ無線チャンネルを使用する複数のアクセスポイントそれぞれの通信エリアが重複する場合には、その重複する通信エリアでは無線信号の相互干渉が生じるため、その重複する通信エリアに存在するクライアントでの通信速度がさらに低下するという問題点があった。
また、特許文献１に示される方法では、机上に置かれる端末と床下のアンテナとの間に机や椅子等の障害物が存在することが通常であるので、良好な通信状態が得られにくいという問題点があった。さらに、室内の比較的狭小範囲ごとにアクセスポイント及びそのアンテナを設置する必要があり、構成機器の数が多くなってメンテナンスの手間の煩雑化等の問題点もあった。また、特許文献１に示される方法においてアンテナの電波到達範囲を広げる（広角にする）と、構成機器の数は減るが、隣接するアクセスポイントのアンテナ間での通信電波の相互干渉が発生してしまう。
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、通信エリアが他のアンテナの通信エリアと重複する場合であっても、少ない機器構成により端末側での高周波信号の相互干渉を防止できるアンテナ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、１又は複数の端末との間で無線により高周波信号の送受信を行うアンテナ装置において、前記端末が存在し得る所定エリアの天井部に設けられその下面側に前記高周波信号の反射面が形成された反射部材と、前記反射部材の前記反射面に対向して前記高周波信号の送受信を行う第１のアンテナ部と、を具備してなることを特徴とするアンテナ装置として構成されるものである。
これにより、前記アンテナ部から天井方向へ向かって放射（送信）される高周波信号（電波）は、前記反射面で反射されて下方へ向かうので、端末の無線アンテナの指向性を天井方向へ向けておけば、端末には前記アンテナ部からの高周波信号が受信される。また、端末の無線アンテナから放射（送信）される高周波信号（電波）は天井方向へ向かい、さらに前記反射面で反射されて前記アンテナ部へ向かうので、前記アンテナ部と前記端末との間で双方向の無線通信が行える。このとき、前記端末の近隣の机上や床面、壁面等に他の無線アンテナが存在する場合であっても、それが発する高周波信号は天井方向に向けた前記端末の無線アンテナには受信されない或いは受信されにくいので、前記端末において高周波信号の干渉を防止できる。しかも、１つの前記アンテナ部によって、比較的広い範囲の通信エリアをカバーすることができるので、少ない機器構成によって広範囲の通信エリアをカバーすることが可能となる。さらに、通常、天井付近に通信の障害物となる物が設置されることは少ないので、机や椅子、本棚等の通信エリア内に存在する障害物の影響を受けずに良好な無線通信を行うことが可能となる。
【０００６】
また、前記反射部材の前記反射面は、湾曲又は屈曲した面状に形成されたものであることが望ましい。
前記反射面が例えば平面である場合、前記端末の位置が前記アンテナ部から離れるほど、前記反射面で反射して前記端末で送受信される高周波信号の方向が鉛直方向から水平方向側に近づくので、他の機器からの高周波信号の影響を受けやすくなる。一方、前記反射面が湾曲又は屈曲した面状に形成されたものであれば、前記アンテナ部から比較的遠い前記端末に対しても、前記アンテナ部から放射され前記反射面で反射された前記高周波信号は鉛直方向に近い角度で前記端末に到達するので、１つの前記アンテナ部によってより広範囲の通信エリアをカバーすることが可能となる。
【０００７】
また、前記反射部材の前記反射面が、断面アーチ状の湾曲面が所定方向に伸びたアーケード状に形成され、前記第１のアンテナ部が、前記反射面に対向してその長手方向に伸びる帯状に形成されたものも考えられる。
このような構成は、例えば列車の車両内や商店街のアーケード通り等、所定方向に伸びた細長い空間において効率的に前記高周波信号を伝送するのに有効である。
【０００８】
また、前記第１のアンテナ部が、それぞれ偏波方式が異なる前記高周波信号を送受信する複数のアンテナ、又はそれぞれ前記高周波信号の送受波方向が異なる複数のアンテナから構成されたものも考えられる。
例えば、前記第１のアンテナ部における前記偏波方式が、右旋の円偏波と左旋の円偏波とであるもの等である。
これにより、１つの前記反射部材（反射面）でカバーされるエリアにそれぞれ異なる通信装置に接続された複数のアンテナからなる前記第１のアンテナ部とすることが可能となる。即ち、異なる前記偏波方式のアンテナを用いた場合には、前記端末それぞれの無線機を、通信を行いたい相手のアンテナに対応した偏波方式としておけば、所望の前記高周波信号のみを送受信できる。また、送受信方向が異なるアンテナを用いた場合は、前記反射面がカバーするエリアの場所によって伝送されてくる前記高周波信号の発信元（アンテナ）が異なることになる。これにより、前記反射面がカバーするエリアを複数のサブエリアに区分して、該サブエリアごとに通信相手となる装置（前記第１のアンテナ部を構成する各アンテナに接続される装置）を分けることが可能となる。
【０００９】
また、前記第１のアンテナ部に接続され、該第１のアンテナ部で送受信される前記高周波信号を他の所定のアンテナとの間で無線伝送する第２のアンテナ部を具備するものも考えられる。
これにより，前記第１のアンテナ部と通信装置との間を接続するケーブルを配設する工事が不要となり，本アンテナ装置の設置が容易となるとともに，機器配置のレイアウトの自由度が高まる。
【００１０】
また、前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部との間で、前記高周波信号の周波数を変換する周波数変換手段を具備するものも考えられる。
これにより、例えば前記第１のアンテナ部と前記端末との間では伝送特性に優れた（障害物に強い）周波数帯域を用い、予め障害物のないルートを設定できる前記第２のアンテナ部では、アンテナサイズを小さくできる周波数帯域を用いる等の自由度が高まる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態及び実施例について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態及び実施例は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに、図１は本発明の実施の形態に係るアンテナ装置Ｘの概略構成を表す図、図２は本発明の第１の実施例に係るアンテナ装置Ｘ１の概略構成を表す図、図３は本発明の第２の実施例に係るアンテナ装置Ｘ２の概略構成を表す図、図４は本発明の第３の実施例に係るアンテナ装置Ｘ３の概略構成を表す図、図５は本発明の第４の実施例に係るアンテナ装置Ｘ４の概略構成を表す図、図６は本発明の第５の実施例に係るアンテナ装置Ｘ５の概略構成を表す図、図７は本発明の第６の実施例に係るアンテナ装置Ｘ６の概略構成を表す図である。
【００１２】
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置Ｘについて説明する。
アンテナ装置Ｘは、無線ＬＡＮカード等の無線通信インターフェース１１を備えたパーソナルコンピュータやＰＤＡ等の端末１０（クライアント）が存在する室内や工場等の所定エリアの天井部に設けられ、その下面側に前記端末１０との通信信号である高周波信号の反射面１ａが形成された反射板（前記反射部材の一例）と、該反射板１の反射面１ａ（下側面）に対向して高周波信号の送受信を行うアンテナである給電部２（前記第１のアンテナ部の一例）とを具備している。
前記反射板１は下側が凹面となるよう湾曲しており（即ち、反射面１ａ（下側面）が湾曲しており）、その反射面１ａ（下側面）は高周波信号を反射する金属等の材料で構成されている。ここで図１には、前記反射板１の断面が示されている（後述する図２〜図６も同様）。前記反射板１としては、例えば、それ自体が金属板からなるものを用いることや、プラスチック等の軽量な部材の下面側表面に金属箔を付着或いは金属膜を蒸着させたものを用いること等が考えられる。また、前記高周波信号の波長より十分小さな間隔で編んだ金属製の網を用いてもよい。また、前記反射面１ａの湾曲形状は、回転放物面とすることがより望ましい
前記給電部２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに準拠した無線ＬＡＮ等の無線ＬＡＮを構成するアクセスポイント３に接続されている。これにより、前記給電部２で送受信される前記高周波信号（例えば、２．４ＧＨｚ帯）は、前記アクセスポイント３によって有線ＬＡＮで用いられる信号に変換されてバックボーンの通信回線に伝送される。また、前記給電部２は、例えば、前記反射面１ａが回転方物面である場合のその焦点位置付近のように、前記反射面１ａの任意の位置において、前記給電部２から放射される前記高周波信号（電波）が極力略鉛直下向きに反射されるような位置に配置されることが望ましい。
一方、前記端末１０の無線通信インターフェース１１は送受信する信号の指向性を有するパッチアンテナを具備しており、該パッチアンテナを天井方向（上方向）に向けて通信を行う。
以上のような構成により、前記給電部２から放射（送信）される高周波信号は、前記反射面１ａによって下方向に反射され、上方向に向けられた前記端末１０の前記無線通信インターフェース１１（の前記パッチアンテナ）に受信される。同様に、前記端末１０（の前記無縁通信インターフェース１１）から放射（送信）される高周波信号は、前記反射面１ａによって前記給電部２に向かう方向に反射され、前記給電部２によって受信される。
また、前記無線通信インターフェース１１が上方向（前記反射面１ａに対向する方向）に向けられているので、前記端末１０の近隣の机上や床面（床下）、或いは壁面等に設置された他のアクセスポイント２０（前記給電部２が接続されたアクセスポイント３と異なるアクセスポイント）のアンテナが存在する場合（即ち、アクセスポイント３及び２０それぞれのアンテナの通信エリアが重複する場合）であっても、前記無線通信インターフェース１１は、下方或いは横方向から送信されてくる他のアクセスポイント２０についての高周波信号（即ち、天井方向から降りてくる高周波信号以外の高周波信号）を受信しないので、前記端末１０において高周波信号の相互干渉が生じることを防止できる。しかも、１つの前記給電部２によって、比較的広い範囲の通信エリアをカバーすることができるので、少ない機器構成によって広範囲の通信エリアをカバーすることが可能となる。さらに、通常、天井付近に通信の障害物となる物が設置されることは少ないので、机や椅子、本棚等の通信エリア内に存在する障害物の影響を受けずに良好な無線通信を行うことが可能となる。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
前述した実施の形態では、１つの前記反射板１でカバーされるエリアに１つの前記給電部２のみを設ける例であったが、これに限るものでなく、１つの前記反射板１でカバーされるエリアにそれぞれ異なるアクセスポイントに接続された複数の前記給電部２を設けた実施例であるアンテナ装置Ｘ１も考えられる。
図２は、このような実施例であるアンテナ装置Ｘ１の概略構成を表したものである。
図２に示すように、アンテナ装置Ｘ１では、給電部２（アンテナ部）が、高周波信号に右旋円偏波を施して無線により送受信する給電アンテナ２ｃ（アンテナ部、右旋円偏波アンテナが用いられる）と、高周波信号に左旋円偏波を施して無線により送受信する給電アンテナ２ｄ（アンテナ部、左旋円偏波アンテナが用いられる）との２つ（それぞれ偏波方式が異なる２つのアンテナ）から構成されている。前記給電アンテナ２ｃ、２ｄは、それぞれ別のアクセスポイント３ｃ、３ｄに接続されている。
また、対応する端末１０ｃ、１０ｄ（クライアントｃ、ｄ）が備える無線通信インターフェース１１ｃ、１１ｄそれぞれには、前記給電アンテナ２ｃ、２ｄそれぞれから放射（送信）される円偏波信号と逆向きの円偏波アンテナ、即ち、右旋円偏波信号（右旋偏波が施された高周波信号）を送受信する前記給電アンテナ２ｃと通信を行う前記端末１０ｃには、左旋円偏波信号（左旋偏波が施された高周波信号）を通信信号として送受信する円偏波アンテナが、左旋円偏波信号を送受信する前記給電アンテナ２ｄと通信を行う前記端末１０ｄには、右旋円偏波信号を通信信号として送受信する円偏波アンテナが設けられている。
円偏波が施された高周波信号は、前記反射面１ａで反射する際にその偏波方向が反転する（逆向きになる）。従って、前記端末１０ｃと前記給電アンテナ２ｄ、前記端末１０ｄと前記給電アンテナ２ｃのそれぞれの間で高周波信号が相互干渉することを防止できる。
これにより、１つの前記反射板１でカバーされるエリアにそれぞれ異なるアクセスポイントに接続された複数の前記給電部２を設けることが可能となる。
【００１４】
（実施例２）
また、１つの前記反射板１でカバーされるエリアにそれぞれ異なるアクセスポイントに接続された複数の前記給電部２を設ける構成としては、図３に示すアンテナ装置Ｘ２のような構成としてもよい。
アンテナ装置Ｘ２は、前記給電部２（前記第１のアンテナ部の一例）が、それぞれ前記高周波信号の送受波方向が異なる複数の給電アンテナ（図３では２つの給電アンテナ２ｅ、２ｆ）から構成されている。この場合、２つの給電アンテナ２ｅ、２ｆは、偏波方式が同じであってもよい。
前記給電アンテナ２ｅ、２ｆは、それぞれ別々のアクセスポイント３ｅ、３ｆに接続されいる。
このように、前記給電アンテナ２ｅ、２ｆそれぞれの前記高周波信号の送受波方向が異なるので、図３に示すように、前記反射面１ａがカバーするエリアが、前記給電アンテナ２ｅ、２ｆごとに複数のサブエリア（ゾーンＥ、ゾーンＦ）に区分されることになる。これにより、前記端末１０それぞれの通信相手（前記アクセスポイント３ｅに接続された前記給電アンテナ２ｅか前記アクセスポイント３ｆに接続された前記給電アンテナ２ｆか）が、該端末１０の位置するサブエリアによって定まり、高周波信号の相互干渉が生じることがない。
【００１５】
（実施例３）
また、前記アンテナ装置Ｘでは、前記給電部２と前記アクセスポイント３とが有線接続されていたが、図４に示すように送受信信号を無線伝送する構成としたアンテナ装置Ｘ３も考えられる。即ち、前記給電部２に接続され、該給電部２で送受信される前記高周波信号を前記アクセスポイント３に接続されたアンテナ５（他の所定のアンテナの一例）との間でそのまま無線伝送するアンテナ４（前記第２のアンテナ部の一例）を具備するものである。前記給電部２と前記アクセスポイント３との間の信号伝送は、１対１の信号伝送であるので、この間の信号伝送に用いるアンテナは指向性を有するアンテナ（指向性アンテナ）とすることが望ましい。
前記給電部２と前記アクセスポイント３とを有線接続する場合は接続ケーブルの配設工事が必要となるのに対し、図４に示すアンテナ装置Ｘ３のように、前記給電部２により送受信される信号を無線伝送するよう構成すれば、ケーブル配設工事が不要となるので設置が容易となる。さらに，本アンテナ装置Ｘ３を介して前記端末１０と通信を行う前記アクセスポイント３等の機器の設置場所の変更等の際に配線替えの必要もなくなるので，機器配置のレイアウトの自由度が高まる。
【００１６】
（実施例４）
また、前記アンテナ装置Ｘ３（図４）では、前記給電部２で送受信される前記高周波信号を前記アクセスポイント３に接続されたアンテナ５との間でそのまま無線伝送するものであったが、図５に示すように、前記高周波信号を、前記給電部２と該給電部２に接続されるアンテナ４’（前記第２のアンテナ部の一例）との間で前記高周波信号の周波数を変換する周波数コンバータ（前記周波数変換手段の一例）を具備するものも考えられる。前記アンテナ４’、５’は、周波数変換後の前記高周波信号を送受信するアンテナである。
例えば、前記給電部２と前記端末１０との間における前記高周波信号の周波数を、一般的な無線ＬＡＮで用いられる２．４ＧＨｚとし、これを前記周波数コンバータによって５ＧＨｚに変換して前記給電部２に接続される前記アンテナ４’と前記アクセスポイント３に接続される前記アンテナ５’との無線伝送を行うことが考えられる。
これにより、前記給電部２と前記端末１０との間では伝送特性に優れた（障害物に強い）周波数帯域（２．４ＧＨｚ）を用い、予め障害物のないルートを設定できる前記アンテナ４’と５’との間では、アンテナサイズを小さくできる周波数帯域（５ＧＨｚ）を用いることができる。
【００１７】
また、前記反射板１が、図６に示すように、下側が凹面となるよう屈曲（即ち、反射面１ａ（下側面）が屈曲）して形成されたアンテナ装置Ｘ５も実施例の一つである。また、前記反射面１ａを平面とすることも考えられるが、この場合、前記端末１０の位置が前記給電部２から離れるほど、前記反射面１ａで反射して前記無線通信インターフェース１１で送受信される前記高周波信号の方向が鉛直方向から水平方向側に近づくので、他のアクセスポイントからの高周波信号の影響を受けやすくなる。
また、例えば列車内や商店街のアーケード通りの空間等のように所定方向に伸びた空間において効率的に前記高周波信号を伝送したい場合は、図７に示すように、前記反射板１の反射面１ａを断面アーチ状の湾曲面が所定方向に伸びたアーケード状に形成されたアンテナ装置Ｘ６のように構成することも考えられる。この場合、前記給電部は、前記反射面１ａに対向してその長手方向に伸びる帯状（テープ状）アンテナ２’とする。該帯状アンテナ２’は、例えば、マイクロストリップ線路２ｇの信号線に前記反射面１ａに対向する複数のパッチアンテナ２ｈを電気的に結合させた帯状（テープ状）アンテナとすること等が考えられる。このようなアンテナ装置も本発明の実施例の一つである。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナ部から放射（送信）される高周波信号が、天井部に設けられた反射部材の反射面によって下方向に反射されるので、端末のアンテナを上方向に向けることにより、端末において、近隣の机上や床面（床下）、或いは壁面等に設置された他の無線機（アクセスポイント）から送信されてくる高周波信号との相互干渉が生じることを防止できる。
しかも、１つのアンテナ部（給電部）によって、比較的広い範囲の通信エリアをカバーすることができるので、少ない機器構成によって広範囲の通信エリアをカバーすることが可能となる。
さらに、通常、天井付近に通信の障害物となる物が設置されることは少ないので、机や椅子、本棚等の通信エリア内に存在する障害物の影響を受けずに良好な無線通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置Ｘの概略構成を表す図。
【図２】本発明の第１の実施例に係るアンテナ装置Ｘ１の概略構成を表す図。
【図３】本発明の第２の実施例に係るアンテナ装置Ｘ２の概略構成を表す図。
【図４】本発明の第３の実施例に係るアンテナ装置Ｘ３の概略構成を表す図。
【図５】本発明の第４の実施例に係るアンテナ装置Ｘ４の概略構成を表す図。
【図６】本発明の第５の実施例に係るアンテナ装置Ｘ５の概略構成を表す図。
【図７】本発明の第６の実施例に係るアンテナ装置Ｘ６の概略構成を表す図。
【符号の説明】
１…反射板（反射部材）
１ａ…反射面
２…給電部（第１のアンテナ部）
２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ…給電アンテナ
２’…帯状アンテナ
２ｇ…マイクロストリップ線路
２ｈ…パッチアンテナ
３…アクセスポイント
４、４’…アンテナ（第２のアンテナ部）
５、５’…アンテナ（他の所定のアンテナ）
６…周波数コンバータ（周波数変換手段）
１０、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ…端末
１１、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ…無線通信インターフェース
２０…他のアクセスポイント及びそのアンテナ

Claims

１又は複数の端末との間で無線により高周波信号の送受信を行うアンテナ装置において、
前記端末が存在し得る所定エリアの天井部に設けられその下面側に前記高周波信号の反射面が形成された反射部材と、
前記反射部材の前記反射面に対向して前記高周波信号の送受信を行う第１のアンテナ部と、
を具備してなることを特徴とするアンテナ装置。
前記反射部材の前記反射面が、湾曲又は屈曲した面状に形成されてなる請求項１に記載のアンテナ装置。
前記反射部材の前記反射面が、断面アーチ状の湾曲面が所定方向に伸びたアーケード状に形成され、
前記第１のアンテナ部が、前記反射面に対向してその長手方向に伸びる帯状に形成されてなる請求項２に記載のアンテナ装置。
前記第１のアンテナ部が、それぞれ偏波方式が異なる前記高周波信号を送受信する複数のアンテナ、又はそれぞれ前記高周波信号の送受波方向が異なる複数のアンテナから構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
前記第１のアンテナ部における前記偏波方式が、右旋の円偏波と左旋の円偏波とである請求項４に記載のアンテナ装置。
前記第１のアンテナ部に接続され、該第１のアンテナ部で送受信される前記高周波信号を他の所定のアンテナとの間で無線伝送する第２のアンテナ部を具備してなる請求項１〜５のいずれかに記載のアンテナ装置。
前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部との間で、前記高周波信号の周波数を変換する周波数変換手段を具備してなる請求項６に記載のアンテナ装置。