JP2005115919A - Radio temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密着している物体の温度を測定し、この測定結果を無線通信にて送信する無線温度センサに関する。 The present invention relates to a wireless temperature sensor that measures the temperature of a close object and transmits the measurement result by wireless communication.
病院や介護施設等においては、被介護人の体温を24時間観察する必要があるため、体温計にて介護人が直接に被介護人の体温の測定を行っている。
しかしながら、上述した測定方法には、定期的に介護人が担当する多くの被介護人の体温を測定する必要があり、介護人の時間がをかなり取られてしまう。よって、介護人に与える負担が大きいという問題がある。
In hospitals and nursing care facilities, etc., it is necessary to observe the temperature of the cared person for 24 hours, so the caregiver measures the temperature of the cared person directly with a thermometer.
However, in the measurement method described above, it is necessary to regularly measure the temperature of many care recipients who are in charge of the caregiver, and the caregiver's time is considerably increased. Therefore, there is a problem that the burden given to the caregiver is large.
このため、被介護人の体温の測定を簡易化するため、直接測定データを端末で読み込める様にした温度センサ、例えば、体内に埋め込んで共振周波数により温度を測定する温度センサが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, in order to simplify the measurement of the body temperature of a care recipient, a temperature sensor that can directly read measurement data with a terminal, for example, a temperature sensor that is embedded in the body and measures the temperature using a resonance frequency has been developed ( For example, see Patent Document 1).
しかしながら、上述した特許文献1に示す温度センサは、被介護人の体内に埋め込んで使用しなければならず、仕様用途は限られる。
通常の被介護人に対しては、温度センサを体内に埋め込むほどの必要性はないため、多くの被介護人に対する体温の測定において、介護人が対象となる被介護人のところに行き、体温の測定を行なわなければならないという問題は解決されない。
However, the temperature sensor shown in
For normal care recipients, it is not necessary to embed a temperature sensor in the body. Therefore, in the measurement of body temperature for many care recipients, the caregiver goes to the target care recipient and the body temperature. The problem of having to make measurements is not solved.
また、コンピュータ端末に温度計を接続して、被介護人の体温を測定/監視する方法もあるが、被介護人が、施設内を移動する場合には用いることができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被介護人の体表面に貼付して、体温の測定を行うものであり、かつ施設内を移動する被介護人をも測定対象とすることが可能な無線温度センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to measure the body temperature by applying it to the surface of the cared person and to move the cared person. Another object of the present invention is to provide a wireless temperature sensor that can also be used as a measurement object.
請求項1に記載の無線温度センサは、センサ本体の容器に封止され、測定した測定データをアンテナを介して送信する無線機能を設けた無線温度センサであって、前記アンテナが前記容器内に収まる短縮率のアンテナ長で形成され、前記容器内に収容されていることを特徴とする。
The wireless temperature sensor according to
請求項2に記載の無線温度センサは、前記アンテナと、送信信号を供給する信号線路とのインピーダンスを調整する整合回路を更に設けたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the wireless temperature sensor further includes a matching circuit that adjusts impedance between the antenna and a signal line that supplies a transmission signal.
請求項3に記載の無線温度センサは、前記アンテナと前記整合回路を含む電気回路とが同一基板上に形成され、前記アンテナが該基板の接地線が配設されていない領域に実装されることを特徴とする。
The wireless temperature sensor according to
請求項4に記載の無線温度センサは、前記容器内において、測定対象に貼付する密着面から所定の距離を離して、前記基板を設置することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the wireless temperature sensor, wherein the substrate is installed at a predetermined distance from a contact surface to be attached to the measurement target in the container.
請求項5に記載の無線温度センサは、前記基板において、高周波回路の接地点を、通信に利用する搬送波周波数帯の信号を阻止するフィルタを介し、論理回路の接地点に接続することを特徴とする。 The wireless temperature sensor according to claim 5, wherein the grounding point of the high-frequency circuit is connected to the grounding point of the logic circuit through a filter that blocks a signal in a carrier frequency band used for communication. To do.
請求項6に記載の無線温度センサは、前記容器が略500円硬貨の大きさで形成されていることを特徴とする。 The wireless temperature sensor according to claim 6 is characterized in that the container is formed in a size of approximately 500 yen coin.
請求項7に記載の無線温度センサは、前記容器が、直径9〜27mm、厚さ5mm〜10mmの硬貨型に形成されていることを特徴とする。
The wireless temperature sensor according to
請求項8に記載の無線温度センサは、前記アンテナのアンテナ長が、使用する周波数における電波の波長の1/8以下であることを特徴とする。
The wireless temperature sensor according to
請求項9に記載の無線温度センサは、前記使用する周波数が、300MHz〜960MHzであることを特徴とする。 The wireless temperature sensor according to claim 9 is characterized in that the frequency used is 300 MHz to 960 MHz.
請求項10に記載の無線温度センサは、前記アンテナが、アンテナ基板と、前記アンテナ基板上の一部に設けられた導体膜と、前記アンテナ基板上に設けられた給電点と、前記アンテナ基板上に設けられ、誘電材料からなる素体の長手方向に形成された線状の導体パターンによって構成されたローディング部と、前記導体パターンの一端と前記導体膜とを接続するインダクタ部と、前記導体パターンの一端と前記インダクタ部との接続点に給電する給電点とを備え、前記ローディング部の長手方向が、前記導体膜の端辺と平行になるように配置されることを特徴とする。
The wireless temperature sensor according to
本発明の無線温度センサによれば、波長の長い搬送波周波数を用いたとしても、容器にアンテナが収まるように、アンテナ長の設計を行っているため、アンテナ(チップアンテナ)を小さく設計でき、被介護人が自由に移動可能な小型の容器に、無線温度センサの機能を封止することができる。 According to the wireless temperature sensor of the present invention, the antenna (chip antenna) can be designed to be small because the antenna length is designed so that the antenna can be accommodated in the container even when a carrier frequency having a long wavelength is used. The function of the wireless temperature sensor can be sealed in a small container that can be freely moved by a caregiver.
また、本発明の無線温度センサによれば、容器が測定対象物に貼着された状態において、アンテナと送信信号の線路とのインピーダンス整合の調整を行うことができる。よって、常に送信信号を送信電力の最大値近傍において送信することが可能となり、放射特性の劣化を防止することができる。 In addition, according to the wireless temperature sensor of the present invention, it is possible to adjust the impedance matching between the antenna and the transmission signal line in a state where the container is attached to the measurement object. Therefore, it becomes possible to always transmit a transmission signal in the vicinity of the maximum value of the transmission power, and it is possible to prevent deterioration of radiation characteristics.
また、本発明の無線温度センサによれば、容器を測定対象に貼付する容器の密着面から、アンテナを所定の距離だけ離して、前記基板を前記容器内部に設置することとした。よって、測定対象物と容量結合を防止することができ、結合損を削減することができる。また、アンテナとアンテナに送信信号を送信する信号線路とのインピーダンスのずれを抑止し、効率の良い送信を行うことができる。 Further, according to the wireless temperature sensor of the present invention, the substrate is placed inside the container by separating the antenna by a predetermined distance from the contact surface of the container to which the container is attached to the measurement object. Therefore, capacitive coupling with the measurement object can be prevented, and coupling loss can be reduced. In addition, it is possible to suppress an impedance shift between the antenna and a signal line that transmits a transmission signal to the antenna, and perform efficient transmission.
また、本発明の無線温度センサによれば、無線温度センサの形状を、略500円硬貨の大きさ、すなわち直径9〜27mmで厚さ5mm〜10mmの硬貨型とした。よって、日常的な被介護者が違和感なく、体表面に貼着して、容易に携行することができるため、より体温を測定する範囲を広くとることができる。 Further, according to the wireless temperature sensor of the present invention, the shape of the wireless temperature sensor is a coin type having a size of about 500 yen coin, that is, a diameter of 9 to 27 mm and a thickness of 5 mm to 10 mm. Therefore, since a daily care recipient can be easily carried by being attached to the body surface without a sense of incongruity, a wider range for measuring body temperature can be taken.
また、本発明の無線温度センサによれば、使用する搬送波周波数の1/8以下のアンテナ長を実現することができ、アンテナの短縮率を大幅に向上することができる。 Further, according to the wireless temperature sensor of the present invention, an antenna length that is 1/8 or less of the carrier frequency to be used can be realized, and the shortening rate of the antenna can be greatly improved.
以下、本発明の実施形態による無線温度センサ100を図面を参照して説明する。図1は同実施形態の無線温度センサ100の各回路部品が実装される基板10の表面の実装面の構成を示す概念図である。また、図2は、基板10の裏面の実装面における部品実装の構成を示す概念図である。
以下、本発明の実施形態として、被介護人の人体表面に貼着(あるいは密着)させ、この被介護人の体温を測定する無線温度センサ100を例にとり説明する。
図1及び図2から判るように、基板10の実装面には、チップアンテナ1が基板10の周辺部から所定の距離だけ離れた領域であって、接地配線(GND配線)の形成されていない領域に実装される。また、無線温度センサ100の回路を形成するIC等の電気部品が接地配線の形成された回路領域に実装される。
Hereinafter, a
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the mounting surface of the
これにより、チップアンテナ10と接地配線との間の容量結合の割合を大幅に削減することができる。よって、結合損を減少させて無駄なエネルギーの消費を制限し、通信におけるエネルギーの効率化を図ることができる。
また、測定部2は、センサの温度を直接測定する抵抗素子(NTCサーミスタなど)であり、接続線2aによりセンサ部4に接続されている。電池3は、無線温度センサ100の裏面に実装されており(図2参照)、無線温度センサ100の各回路に駆動電力を供給する。
Thereby, the ratio of capacitive coupling between the
The
図3(a)は、無線温度センサ100(容器)の大きさ及び形状を示しており、形状は500円硬貨と同様であり、直径9mm〜27mm、厚さ5mm〜10mm程度の大きさの硬貨型の容器の中に、チップアンテナ1や基板10など(図1参照)が収容されている。
図3(b)は、図3(a)の線分Aによる無線温度センサ100の線視断面図である。
この図3(b)から判るように、無線温度センサ100の回路及びチップアンテナ1が実装された基板10が、測定対象物(例えば、被介護人)の測定面に貼着(または密着)される密着面100bと、所定の距離dを離して、すなわち、チップアンテナ1と測定対象物との距離を離して設置されている。
FIG. 3A shows the size and shape of the wireless temperature sensor 100 (container). The shape is the same as that of a 500-yen coin, and the coin has a diameter of 9 mm to 27 mm and a thickness of about 5 mm to 10 mm. A
FIG. 3B is a cross-sectional view of the
As can be seen from FIG. 3B, the
この所定の距離dを持たせることにより、チップアンテナ1と測定対象物との容量結合を低減させることができ、送信エネルギーを削減することが可能となる。
また、測定部2は、密着面100bに形成された開口部100aから外部に、所定の距離だけ突出した状態で固定されて配置されている。
これにより、測定部2は、直接に被介護人の人体表面に密着することになり、容器全体の温度が体温と同じ温度に変化するまで待つ必要がなく、正確に体温を測定することができる。よって、体温の急激な変化にも対応することが可能であり、温度変化を正確に検知することができる。
By providing this predetermined distance d, capacitive coupling between the
Further, the
Thereby, the
次に、図4を用いて、基板10に形成されている回路の説明を行う。図4は、無線温度センサ100の回路の一構成例を説明するブロック図である。
センサ部4は、内部に、電圧変動及び温度変動に対して安定したウィーンブリッジ回路による発振器が設けられている。
発振器では、サーミスタなどにより構成される測定部2の抵抗値に応じて発振周波数が決定される。温度変化により測定部2の抵抗値が変化するのに伴い、発振周波数が温度に対応して変化する。これにより、電池3の電圧変動に対しても、温度変化に伴う測定部2の抵抗値の変動を発振周波数により検出することができ、安定した温度測定が行える。
Next, a circuit formed on the
The
In the oscillator, the oscillation frequency is determined according to the resistance value of the
受信側では、上記測定データを受信すると、識別番号と発振周波数とを抽出し、発信周波数と温度との関係を示すテーブルから、発振周波数に対応した温度を読み出す。そして、読み出した温度を体温データとして、データベースにおいて、識別番号毎に、時系列順に記憶していく。
なお、無線温度センサ100において、制御部6に発振周波数の上限及び下限の所定のしきい値を設定してもよい。例えば、測定された発振周波数の数値が上限と下限とのしきい置の範囲内に無いと判定した場合、すなわち、被介護人の体温が正常範囲に無いことを検知した場合には、ブザーを鳴らして被介護人や周辺の介護人等に通知する機能を付加してもよい。
On the receiving side, when the measurement data is received, the identification number and the oscillation frequency are extracted, and the temperature corresponding to the oscillation frequency is read out from the table indicating the relationship between the transmission frequency and the temperature. Then, the read temperature is stored as body temperature data in the database in order of time for each identification number.
In the
計数器5は、センサ部4内の発振器の発振するパルスを計数し、所定の期間(例えば、30分)毎に計数値を送信部7へ送信するとともに、送信後に計数値をリセットして「0」とした後、所定の期間に新たな計数値を計数する。
すなわち、センサ部4は、測定対象である体温(温度)を、測定部2(例えば、NTC(Negative Temperature Coefficient)等)の抵抗値(物理量)に基づく発振周波数として、計数器5へ出力する。
計数器5は、センサ部4から出力される所定期間のパルスを計数値(発振周波数を示す)として測定して、この計数値を測定結果として制御部6へ出力する。
The counter 5 counts the pulses oscillated by the oscillator in the
That is, the
The counter 5 measures a pulse of a predetermined period output from the
制御部6は、測定した計数値に無線温度センサ100の識別番号を付加して測定データとして、送信部7に出力する。
送信部7は、搬送波を上記測定データにより変調して、送信信号のRF信号として整合回路8へ出力する。
なお、チップアンテナ1の大きさは、500円硬貨の直径27mmの容器にチップアンテナ1などを収容する場合、長さが27mm程度に制限される。よって、使用する搬送波周波数を、微弱無線あるいは特定小電力無線の300,400,900MHz帯とすると、アンテナの長さが1/4波長のチップアンテナ1を用いるとして、以下に示す長さが必要となる。
周波数 1/4波長
300MHz 250mm
400MHz 188mm
900MHz 83mm
960MHz 78mm
The control unit 6 adds the identification number of the
The
Note that the size of the
400MHz 188mm
900MHz 83mm
960MHz 78mm
従って、本実施形態においては、無線温度センサ100の容器の直径27mmにチップアンテナ1が内蔵可能となるよう、300,400,900,960MHz帯のそれぞれについて、89%以上,85%以上,67%以上,65%の短縮率として設計/製作している。
上述したチップアンテナ1は、短縮率の高いアンテナ、小型で利得の高いアンテナを回路的に実現するため、電波を授受する共振回路をインダクタンス成分とキャパシタンス成分とからなる共振回路により構成している。
Therefore, in this embodiment, 89% or more, 85% or more, and 67% for each of the 300, 400, 900, and 960 MHz bands so that the
The above-described
そして、本実施形態によるチップアンテナ1は、高い利得を得るために複数の共振回路が組み込まれて構成される。また、インダクタンス成分とキャパシタンス成分とが電気的に並列に接続されて構成される共振回路が、2つ以上電気的に直列に接続される。
また、インダクタンス部が軸線を中心とした螺旋状もしくは螺旋に近似しうる角形状の導体で構成されるコイル部を有する。このコイル部の軸線は、少なくとも隣り合う共振部において、略同一直線状に揃えられており、上記導体の軸線を一周する部分の少なくとも1つはこの軸線に対して傾斜した平面内に略含まれている。
The
In addition, the inductance portion includes a coil portion that is formed of a helical conductor with an axis as a center or a rectangular conductor that can approximate a helix. The axis of this coil part is aligned in substantially the same straight line at least in the adjacent resonance part, and at least one of the portions that circles the axis of the conductor is substantially included in a plane inclined with respect to this axis. ing.
本実施形態の無線温度センサ100によれば、無線通信を行うにあたり厳密な利用審査の必要がない特定小電力無線や微弱無線の300MHz帯から960MHz帯の搬送波周波数を用いることにより、通信距離を伸ばすことが可能となり、かつ低消費電力化が可能となる
また、本実施形態の無線温度センサ100は、波長の長い搬送波周波数を用いる場合について説明した。この場合において、500円硬貨の大きさ及び形状の無線温度センサ100の容器にチップアンテナ1が収まるようにするために、すなわち、チップアンテナ1が無線温度センサ100の容器に内蔵可能な長さ×幅になるようにするために、短縮率を計算してアンテナ設計を行った。
According to the
しかしながら、チップアンテナ1は、インダクタンス成分とキャパシタンス成分とで構成されているため、非常に周辺環境の影響を受け易い。すなわち、無線温度センサ100を出荷する時点では、送信信号の線路のインピーダンスと整合していたチップアンテナのインピーダンスが、無線温度センサ100の容器の金属筐体の影響等により変化して、放射特性が劣化する場合がある。この金属筐体の影響を排除するためには、無線温度センサ100の金属筐体から離れた場所にチップアンテナ1を設置すればよいが、短縮率の大きいチップアンテナ1を用いて、無線温度センサ100内部に実装するという本来の目的からずれてしまう。
However, since the
このため、本実施形態による無線温度センサ100には、図5に示すインピーダンス調整を行う整合回路8が設けられる。
この整合回路8は、容量可変ダイオード13及びコンデンサ15の並列接続の一方に直流阻止コンデンサ16が接続され、他方にコイル14が接続されている。そして、容量可変ダイオード13及びコンデンサ15の接続点Rとチップアンテナ1が接続されている。
For this reason, the
In the
送信部7から入力される送信信号(進行波であるRF信号)がインピーダンスの異なる接点(接続点R)で反射した場合、進行波は反射波の影響を受け、線路には進行波と反射波を合成した波が生じる。これが定在波であり、定在波の電圧の最大値|Vmax|と最小値|Vmin|の比を電圧定在波比(VSWR)とすると、無反射の場合VSWRは1となり、この値が小さいほど、反射が少なくなる。チップアンテナ1等の小型アンテナの場合、接続点のVSWRは3以下程度を目安としている。
When a transmission signal (an RF signal that is a traveling wave) input from the
制御部6が接続点RのVSWRを測定して、この比が例えば、3以下程度となるように制御電圧を与えている。容量可変ダイオード13は、印加された制御電圧(逆方向電圧)により容量が変化する特性を持ち、これにより線路のインピーダンスを調整する。反射電力と制御電圧との関係を図6に示す。横軸は制御電圧(V)であり、縦軸は反射電力(VA)である。
これにより、本実施形態によるの無線温度センサ100は、無線温度センサ100等に実装された状態で整合回路8がチップアンテナ1と送信信号の線路とのインピーダンスの調整を行う。よって、常に送信電力を最大近傍で信号を送信することが可能となり、放射特性の劣化を防止することができ、かつ受信感度を向上させることができる。
The control unit 6 measures the VSWR at the connection point R, and gives the control voltage so that this ratio is about 3 or less, for example. The
Thereby, in the
また、チップアンテナ1を内蔵した無線温度センサ100を駆動させるとき、GND(グランド)配線を介して、デジタル回路のデジタル信号による高周波電流が高周波回路に入力される。
この結果、上記高周波電流によるノイズが送信信号に重畳され、チップアンテナ1からノイズ成分(放射ノイズ)を含んだ送信波が放射される場合がある。
特に、上記ノイズの周波数が搬送周波数帯域内及び近傍に存在すると、強い放射ノイズとして放射されるため、同様な搬送周波数帯を使用している他の無線機器の受信特性に、悪影響を与えることになる。
しかしながら、放射ノイズの周波数が機器により異なるため、受信側において、この放射ノイズを除去することは困難である。
Further, when the
As a result, noise due to the high-frequency current is superimposed on the transmission signal, and a transmission wave including a noise component (radiation noise) may be radiated from the
In particular, if the frequency of the noise is present in and near the carrier frequency band, it is radiated as strong radiated noise, which adversely affects the reception characteristics of other wireless devices using the same carrier frequency band. Become.
However, since the frequency of the radiation noise differs depending on the device, it is difficult to remove this radiation noise on the receiving side.
そのため、本実施形態の無線温度センサ100においては、図7に示すように、搬送波を変調波により変調して送信信号を生成している。また、チップアンテナ1から放射する高周波回路17と、測定データの処理を行うデジタル回路18とのGND配線を、所定の周波数帯のみ(無線センサがデータの送受信に使用している搬送周波数帯及びその近傍を含む周波数範囲)を通過を阻止するバンドリジェクトフィルタ19(またはバンドエリミネーションフィルタ)を介して接続している。
Therefore, in the
すなわち、高周波回路17のGND配線は、バンドリジェクトフィルタ19を介して無線温度センサ100のGND配線に接続されており、デジタル回路18において発生する搬送周波数帯とその近傍の範囲の高周波電流の高周波回路17のGND配線にノイズとして入力されず、放射ノイズの発生を防止する。
さらに、無線温度センサ100内の基板10において、デジタル回路18のGND配線と、高周波回路17のGND配線との空間的な結合(容量結合)を減少させるようにした。よって、基板10の上下に各々作成せずに、これらのGND配線を同一基板面に、バンドリジェクトフィルタ19を介し、所定の距離を持たせて形成することにより、容量結合を減少させることができ、放射ノイズをより低減させることができる。
That is, the GND wiring of the high-
Furthermore, the spatial coupling (capacitive coupling) between the GND wiring of the
以上説明したように、本実施形態による無線温度センサ100によれば、従来のように介護人が被介護人を巡回して体温の測定を行うことなく、検診センタに一括して被介護人の体温のデータを収集することが可能となる。よって、介護人の労力を大幅に低減することができ、他の作業を行う時間を得ることができる。
また、本実施形態による無線温度センサ100によれば、無線通信を行うにあたり厳密な利用審査のない特定小電力無線や微弱無線の300MHz帯から960MHz帯の搬送波周波数を用いることにより、通信距離を伸ばすことが可能となる(例えば、百メートル単位の通信距離)。よって、施設内の全領域を通信可能領域としてカバーすることができ、施設内のいずれの場所においても被介護人の体温の変化を検知することができ、かつ、低エネルギーにより比較的遠距離の通信が行え、低消費電力化が可能となる。
As described above, according to the
In addition, according to the
また、本実施形態の無線温度センサ100では、アンテナを駆動する高周波回路17のGND配線がバンドリジェクトフィルタ19を介して、無線温度センサ100の論理回路のGND配線と接続されている。よって、無線温度センサ100の論理回路(デジタル回路)において発生する搬送周波数帯とその近傍の範囲の高周波電流が、高周波回路17のGND配線にノイズとして入力されず、放射ノイズの発生を防止することができる。
In the
次に、本発明の実施形態によるチップアンテナ1の構成例(チップアンテナ1a)を、図8及び図9を参照しながら説明する。
チップアンテナ1aは、例えば、携帯電話機などの移動体通信用無線機器及び特定小電力無線、微弱無線などの無線機器に用いられるアンテナである。
このチップアンテナ1aは、図8及び図9に示されるように、樹脂などの絶縁性材料からなるアンテナ基板20と、アンテナ基板20の表面上に設けられ矩形状の導体膜であるアース部21と、アンテナ基板20の一方の面上に配されたローディング部22と、インダクタ部23と、キャパシタ部24と、チップアンテナ1aの外部に設けられた高周波回路(図示略)に接続される給電点Pとを備えている。そして、ローディング部22及びインダクタ部23によって、アンテナ動作周波数が調整され、430MHzの中心周波数で電波を放射するように構成されている。
Next, a configuration example (
The
As shown in FIGS. 8 and 9, the
ローディング部22は、例えばアルミナなどの誘電材料からなる直方体状の素体25の表面の長手方向に対して螺旋形状に形成された導体パターン34によって構成されている。
この導体パターン34の両端は、アンテナ基板20の表面に設けられた矩形の設置導体26A、26Bと電気的に接続するように、素体25の裏面に設けられた接続電極27A、27Bにそれぞれ接続されている。また、導体パターン34は、一端が設置導体26Bを介してインダクタ部23及びキャパシタ部24と電気的に接続され、他端が開放端とされている。
ここで、ローディング部22は、アース部21の端辺21Aからの距離であるL1が例えば10mmとなるように離間して配されており、ローディング部22の長手方向の長さL2が例えば16mmとなっている。
The
Both ends of the
Here, the
なお、ローディング部22は、物理長がアンテナ動作波長の1/4よりも短いので、ローディング部22の自己共振周波数がアンテナ動作周波数である430MHzよりも高周波側となる。このため、チップアンテナ1aのアンテナ動作周波数を基準として考えた場合には、自己共振しているとはいえないため、アンテナ動作周波数で自己共振するヘリカルアンテナとは性質の異なるものとなっている。
Since the
インダクタ部23は、チップインダクタ28を有しており、アンテナ基板20の表面に設けられた線状の導電性パターンであるL字パターン29を介して設置導体26Bと接続すると共に、同様にアンテナ基板20の表面に設けられた線状の導電性パターンであるアース部接続パターン30を介してアース部21と接続するような構成となっている。
チップインダクタ28のインダクタンスは、ローディング部22とインダクタ部23とによる共振周波数が、チップアンテナ1aのアンテナ動作周波数である430MHzとなるように調整されている。
また、L字パターン29は、端辺29Aがアース部21と平行になるように形成されており、長さL3が2.5mmとなっている。これにより、アース部21の端辺21Aと平行となるアンテナエレメントの物理長L4が18.5mmとなる。
The
The inductance of the
The L-shaped
キャパシタ部24は、チップコンデンサ31を有しており、アンテナ基板20の表面に設けられた線状の導電性パターンである設置導体接続パターン32を介して設置導体26Bと接続すると共に、同様にアンテナ基板20の表面に設けられた線状の導電性パターンである給電点接続パターン33を介して給電点Pと接続するような構成となっている。
チップコンデンサ31のキャパシタンスは、給電点Pにおけるインピーダンスと整合が取れるように調整されている。
The
The capacitance of the
このように構成されたチップアンテナ1aの周波数400〜450MHzにおけるVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)の周波数特性と、水平偏波及び垂直偏波の放射パターンを図10及び図11に示す。
図10に示すように、このチップアンテナ1aは周波数430MHzでVSWRが1.05、VSWR=2.5における帯域幅が14.90MHzとなっている。
FIG. 10 and FIG. 11 show the frequency characteristics of VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) at a frequency of 400 to 450 MHz and the radiation pattern of horizontal polarization and vertical polarization in the
As shown in FIG. 10, this
本実施形態によるチップアンテナ1aを用いることにより、使用する周波数の1/8波長以下のアンテナ長を実現することができ、短縮率を大幅に向上させることができる。
By using the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成についてはこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
1,1a・・・チップアンテナ
2・・・測定部
3・・・電池
4・・・センサ部
5・・・計数器
6・・・制御部
7・・・送信部
8・・・整合回路
10・・・基板
13・・・容量可変ダイオード
14・・・コイル
15・・・コンデンサ
16・・・直流阻止コンデンサ
17・・・高周波回路
18・・・デジタル回路
19・・・バンドリジェクトフィルタ
20・・・アンテナ基板
21・・・アース部
22・・・ローディング部
23・・・インダクタ部
24・・・キャパシタ部
25・・・素体
100・・・無線温度センサ
100a・・・開口部
100b・・・密着面
P・・・給電点
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記アンテナが前記容器内に収まる短縮率のアンテナ長で形成され、前記容器内に収容されていることを特徴とする無線温度センサ。 A wireless temperature sensor sealed in a container of a sensor body and provided with a wireless function for transmitting measured data via an antenna,
A wireless temperature sensor, wherein the antenna is formed with an antenna length of a shortening rate that fits in the container, and is housed in the container.
前記アンテナが該基板の接地線が配設されていない領域に実装されることを特徴とする請求項2に記載の無線温度センサ。 The antenna and the electric circuit including the matching circuit are formed on the same substrate,
The wireless temperature sensor according to claim 2, wherein the antenna is mounted on a region of the substrate where a ground line is not provided.
アンテナ基板と、
前記アンテナ基板上の一部に設けられた導体膜と、
前記アンテナ基板上に設けられた給電点と、
前記アンテナ基板上に設けられ、誘電材料からなる素体の長手方向に形成された線状の導体パターンによって構成されたローディング部と、
前記導体パターンの一端と前記導体膜とを接続するインダクタ部と、
前記導体パターンの一端と前記インダクタ部との接続点に給電する給電点とを備え、
前記ローディング部の長手方向が、前記導体膜の端辺と平行になるように配置される
ことを特徴とする請求項1から9のいずれかの項に記載の無線温度センサ。
The antenna is
An antenna substrate;
A conductor film provided on a part of the antenna substrate;
A feeding point provided on the antenna substrate;
A loading portion provided on the antenna substrate and configured by a linear conductor pattern formed in a longitudinal direction of an element body made of a dielectric material;
An inductor portion for connecting one end of the conductor pattern and the conductor film;
A feeding point for feeding power to a connection point between the one end of the conductor pattern and the inductor part;
10. The wireless temperature sensor according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the loading portion is arranged so as to be parallel to an end side of the conductor film. 11.
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