JP2005294885A - 無線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同じ筐体内に用いても漏話等の混信を防止することができる無線モジュールを提供する。
【解決手段】 送信装置１４ａ及び受信装置１４ｂと、送信装置１４ａ及び受信装置１４ｂを搭載しかつ表面にアンテナ面を有すると共に、送信装置１４ａあるいは受信装置１４ｂのいずれか一方と接続される第１のアンテナ１３ａを有する平面アンテナ基板１２と、送信装置１４ａあるいは受信装置１４ｂの他方と接続されると共に、前記第１のアンテナ面と同一方向に向けられかつ前記第１のアンテナ面１３ａとは異なる高さで設けられた第２のアンテナ１３ｂと、を有することを特徴とする無線モジュール１０を用いる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無線モジュールに関し、特に誘電体導波路構造を有する無線アンテナを用いた無線モジュールに関する。

従来、電波信号を送受信する無線モジュールとして、例えば図１に示すような無線モジュール１が用いられてきた。この無線モジュール１は、内部に導波路が形成されている平面基板２と、平面基板２の上面又は下面のいずれかに設けられた平面アンテナ３と、送信装置４とを含む。平面アンテナ３と送信装置４とは、平面基板２内部の導波路を介して接続されている。図１に示す無線モジュール１は、送信装置４を用いた場合は送信ユニットとして機能し、送信装置４の代わりに受信装置を用いた場合は受信ユニットとして機能する。

図１に示すような無線モジュールを用いて送受信を行う場合、通常は送信用無線モジュールと受信用無線モジュールとを並列に組み合わせて用いていた。しかしながら、このような場合、図１（ｃ）に示すように、送信用平面アンテナ３ａと受信用平面アンテナ３ｂとが、同一の平面基板２の同一平面上に同一方向を向いて設けられるため、例えば送信用平面アンテナ３ａから電波を放射すると、その電波の一部が同時に受信用平面アンテナ３ｂで受信されてしまい、自ら発した電波が妨害波となって漏話等の混信を引き起こしてしまうという問題点があった。

そこで本発明は、上記のような問題を鑑み、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同じ筐体内に用いても漏話等の混信を防止することができる無線モジュールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、送信装置及び受信装置と、前記送信装置及び受信装置を搭載しかつ表面にアンテナ面を有すると共に、前記送信装置あるいは受信装置のいずれか一方と接続される第１のアンテナを有する平面アンテナ基板と、前記送信装置あるいは受信装置の他方と接続されると共に、前記第１のアンテナ面と同一方向に向けられかつ前記第１のアンテナ面とは異なる高さで設けられた第２のアンテナと、を有することを特徴とする無線モジュールである。このような構成によれば、第１及び第２のアンテナは同一平面上にならないように配置されるため、２つのアンテナで同時に送受信しても漏話等の混信を防止することができる。

上記前記第２のアンテナは、前記受信装置又は前記送信装置のいずれかを含むユニット内に設けられている構成とすることができる。また、このユニットは、前記第２のアンテナに対する電磁波透過窓を有することが好ましい。

また、本発明は、請求項４記載のように、表面にアンテナ面を有する第１のアンテナと、裏面にアンテナ面を有する第２のアンテナとを含む平面アンテナ基板と、前記平面アンテナ基板上に載置されかつ前記第１のアンテナあるいは前記第２のアンテナのいずれか一方と接続される送信装置と、前記平面アンテナ基板上に載置されかつ前記第１のアンテナあるいは前記第２のアンテナの他方と接続される受信装置と、を有することを特徴とする無線モジュールである。このような構成によれば、２つのアンテナは平面アンテナ基板に関して相対する２つの面に配置するため、２つのアンテナで同時に送受信しても漏話等の混信を防止することができる。

本発明によれば、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同じ筐体内に用いても漏話等の混信を防止することができる無線モジュールを実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

まず、本発明の実施例１について図面を用いて詳細に説明する。図２は、本実施例１による無線モジュール１０の送信用平面アンテナと受信用平面アンテナとの配置原理を示す断面図である。本実施例１による無線モジュール１０は、内部に導波路が形成されている基板１２と送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとを含む。図１（ｃ）に示すように、送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとを同一平面上に同一方向を向いて設けると漏話等の混信が生じてしまうため、本実施例１による無線モジュール１０は、基板１２に段差１４を設けて送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとの厚さ方向の位置が同一平面上とならないように配置する。この段差１４は、本例のように基板１２に直接段差として設けるか、又は平面基板に所定の段差を形成する物体を挟み込んで形成しても良い。このように配置することによって、送信用平面アンテナ１３ａから放射される電波が同時に受信用平面アンテナ１３ｂに受信されるのを大きく低減又は防止することができる。また、図２に示す送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとの位置関係が逆に配置されても良い。

次に、本実施例１による無線モジュール１０の適用例について図面を用いて説明する。図３は、本実施例１による無線モジュール１０の構成を示す平面図及び断面図である。本実施例１による無線モジュール１０は、周囲を囲む周囲導体１１ａ及びその内部を充填する誘電体１１ｂとからなる基板１２と、受信用平面アンテナ１３ｂを内包する受信装置１４ｂと、送信用平面アンテナ１３ａと、送信装置１４ａとを含む。周囲導体１１ａは、例えば銅合金等の導体であり、誘電体１１ｂは、例えばポリテトラフルオロエチレンである。誘電体１１ｂの一部には、壁部材１７によって囲まれた導波路１８が形成されている。壁部材１７は、周囲導体１１ａと電気的に接続された導体であり、図３（ａ）に示すように連続的に形成される構造又は伝送する信号の波長よりも小さい間隔で導体を間欠的に配置する構造でも良い。導波路１８は、壁部材１７と周囲導体１１ａとによって囲まれた閉空間となっている。このような構造によって、この内部に入力された電波又は信号は、開放面以外の部分から外部には漏出しないように構成されている。

受信装置１４ｂは、基板１２上に載置され、内部に受信用平面アンテナ１３ｂと受信回路１５ｂとを有するユニットである。受信用平面アンテナ１３ｂは、例えばパッチアンテナであり、受信回路１５ｂ上に重ねられるように配置されかつ電気的に接続されている。また、受信用平面アンテナ１３ｂは、受信装置１４ｂの筐体の上部に設けられた電磁波透過部１６を通して電波を受信する。電磁波透過部１６は、受信装置１４ｂの筐体の材料とは異なる材料で形成され、電波を減衰させることなく透過させる。一方、ユニット化された送信装置１４ａは、送信回路１５ａを内包して基板１２上に載置されている。送信回路１５ａは、基板１２の内部に設けられた導波路１８と給電部１９を介して電気的に接続されている。送信用平面アンテナ１３ａは、導波管１８の領域内の周囲導体１１ａの上面に設けられた例えばスロットアンテナである。送信回路１５ａは給電部１９及び導波管１８を通って送信用平面アンテナ１３ａに送信電力を供給する。

図３に示す無線モジュール１０では、送信装置１４ａと受信装置１４ｂとが同一平面上に設けられているが、送信用平面アンテナ１３ａが基板１２の上面に設けられているのに対して、受信用平面アンテナ１３ｂは、受信装置１４ｂの内部で受信回路１５ｂの分だけアンテナの厚さ方向に高く配置されている。このような構成とすることによって、本実施例１による無線モジュール１０は、送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとの厚さ方向の位置が同一平面上にならないように配置されるため、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同時に用いても漏話等の混信を防止することができる。

次に、本実施例１による無線モジュール１０の変形例について説明する。図４は、本実施例１による無線モジュール１０の変形例を示している。本変形例では、無線モジュール１０は、導波路１８を形成する壁部材の代わりに複数の貫通孔２０が等間隔に設けられている。貫通孔２０は、図４（ｂ）に示すように、直径ｄを有して距離Ｄ毎に設けられる。貫通孔２０は内面に導体２１が被覆されるか又は導体２１の円筒を挿入して構成されており、無線モジュール１０の周囲導体１１ａと電気的に接続されている。２つの貫通孔の間の距離Ｄは、伝送する電波信号の波長λよりも十分に小さく、貫通孔２０の直径ｄは距離Ｄよりも小さいものが用いられる。このような構成とすることによって、伝送される電波信号は、２つの貫通孔２０の間を通過することができなくなる。つまり、複数の貫通孔２０は擬似的な壁面とみなすことができる。複数の貫通孔２０を設ける構造は、無線アンテナ基板１０を製造した後に加工することが可能なため、製造工程が簡略化できるとともに、製造コストを削減することも可能となる。

以上のような構成及び動作とすることによって、本実施例１による無線モジュール１０によれば、送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとの厚さ方向の位置が同一平面上にならないように配置するため、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同時に用いても漏話等の混信を防止することが実現できる。

次に、本発明の実施例２について図面を用いて説明する。図５は、本実施例２による無線モジュール１００の送信用平面アンテナと受信用平面アンテナとの配置を示す断面図である。本実施例１による無線モジュール１００は、内部に導波路が形成されている基板１１２と送信用平面アンテナ１１３ａと受信用平面アンテナ１１３ｂとを含む。図１（ｃ）に示すように、送信用平面アンテナ１１３ａと受信用平面アンテナ１１３ｂとを同一平面上に同一方向を向いて設けると漏話等の混信が生じてしまうため、本実施例２による無線モジュール１００は、送信用平面アンテナ１３ａと受信用平面アンテナ１３ｂとを基板１２に関して相対する面に配置する。

次に、本実施例２による無線モジュール１００の適用例について図面を用いて説明する。図６は、本実施例２による無線モジュール１００の構成を示す平面図及び断面図である。本実施例２による無線モジュール１００は、周囲を囲む周囲導体１１１ａ及びその内部を充填する誘電体１１１ｂとからなる基板１１２と、送信用平面アンテナ１１３ａと、送信装置１１４ａと、受信用平面アンテナ１１３ｂと、受信装置１１４ｂとを含む。周囲導体１１１ａは、例えば銅合金等の導体であり、誘電体１１１ｂは、例えばポリテトラフルオロエチレン等の誘電体である。誘電体１１１ｂの一部には、壁部材１１７ａによって囲まれた導波路１１８ａと壁部材１１７ｂによって囲まれた導波路１１８ｂとが形成されている。壁部材１１７ａ及び１１７ｂは、周囲導体１１１ａと電気的に接続された導体であり、図６（ａ）に示すように連続的に形成される構造又は伝送する信号の波長よりも小さい間隔で導体を間欠的に配置する構造でも良い。導波路１１８ａ及び１１８ｂは、壁部材１１７ａ及び１１７ｂと周囲導体１１１ａとに囲まれた閉空間となっている。このような構造によって、この内部に入力された電波又は信号は、開放面以外の部分から外部には漏出しないように構成されている。

送信装置１１４ａは、送信回路１１５ａを内包して基板１１２上に載置されている。送信回路１１５ａは、基板１１２の内部に設けられた導波路１１８ａと給電部１１９ａを介して電気的に接続されている。送信用平面アンテナ１１３ａは、導波管１１８の領域内の周囲導体１１１ａの下面に設けられた例えばスロットアンテナであり、送信回路１１５ａから発せられた信号は、導波管１１８ａ及び給電部１１９ａを通って送信用平面アンテナ１１３ａで電波として放射される。一方、受信装置１１４ｂは、受信回路１１５ｂを内包して基板１１２上に載置されている。受信回路１１５ｂは、基板１１２の内部に設けられた導波路１１８ｂと給電部１１９ｂを介して電気的に接続されている。受信用平面アンテナ１１３ｂは、例えばスロットアンテナであり、導波管１８の領域内の周囲導体１１ａの上面すなわち送信用平面アンテナ１１３ａと反対側の面に設けられる。受信用平面アンテナ１１３ｂで受信された電波は、導波管１１８ｂ及び給電部１１９ｂを通って受信回路１１５ｂすなわち受信装置１１４ｂに伝送される。

図６に示す無線モジュール１００では、受信用平面アンテナ１１３ｂが基板１１２の上面に設けられているのに対して、送信用平面アンテナ１１３ａは、基板１１２の下面すなわち受信用平面アンテナ１１３ｂの設けられた面の反対側の面に配置されている。このような構成とすることによって、本実施例２による無線モジュール１００は、送信用平面アンテナ１１３ａと受信用平面アンテナ１１３ｂとが同一方向を向かないように配置されるため、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同時に用いても漏話等の混信を防止することができる。

図６に示す例では、送信装置１１４ａと受信装置１１４ｂとが同一面上に設けられているが、例えば平面アンテナが設けられた面にそれぞれ設ける等、別々の面に設けられても良い。また、本実施例２による無線モジュール１００は、導波路１１８ａ及び１１８ｂを形成する壁部材１１７ａ及び１１７ｂの代わりに図４（ｂ）に示すような複数の貫通孔が直径ｄを有して距離Ｄ毎に等間隔に設けられていても良い。

また、本実施例２による無線モジュール１００は、例えば図７に示すように、内壁１３０によって仕切られた２つの部屋１３１ａ及び１３１ｂにおいて、内壁１３０に埋め込まれた中継器として用いることができる。すなわち、図７（ａ）の領域Ａを拡大した図７（ｂ）に示すように、無線モジュール１００は、一方の部屋１３１ａに対して受信用平面アンテナ１１３ｂが向けられ、もう一方の部屋１３１ｂに対して送信用平面アンテナ１１３ａが向けられるように内壁１３０に設けられる。このように配置することによって、例えば内壁１３０に遮られたような場合であっても、部屋１３１ａ側の受信用平面アンテナ１１３ｂで受信した電波Ｗを部屋１３１ｂ側の送信用平面アンテナ１１３ａに伝送することが可能となる。

以上のような構成とすることによって、本実施例２による無線モジュール１００によれば、送信用平面アンテナ１１３ａと受信用平面アンテナ１１３ｂとを基板１１２に関して相対する２つの面に配置するため、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同じ筐体内に用いても漏話等の混信を防止することが実現できる。また、本実施例２による無線モジュールによれば、例えば壁等の障害物に遮られたような場合であっても、受信した電波を障害物の反対側に伝送することが可能となる。

以上の実施例から、本発明によれば、送信装置及び送信用アンテナと受信装置及び受信用アンテナとを同じ筐体内に用いても漏話等の混信を防止することができる無線モジュールを実現できる。

以上、説明した実施例は、本発明を実施するための最良の形態の一つにすぎず、本発明はその主旨を逸脱しない限り種々変化及び変形して実施可能である。

従来技術における無線モジュール１の構成と従来の送信用平面アンテナ及び受信用平面アンテナの配置例を示す図である。 本実施例１による無線モジュール１０における送信用平面アンテナ１３ａ及び受信用平面アンテナ１３ｂの配置を示す断面図である。 本実施例１による無線モジュール１０の構成を示す平面図及び断面図である。 本実施例１による無線モジュール１０の変形例を示している。 本実施例２による無線モジュール１００における送信用平面アンテナ１３ａ及び受信用平面アンテナ１３ｂの配置を示す断面図である。 本実施例２による無線モジュール１００の構成を示す平面図及び断面図である。 本実施例２による無線モジュールの中継器としての適用例を示す図である。

符号の説明

１０、１００ 無線モジュール
１１ａ、１１１ａ 周囲導体
１１ｂ、１１１ｂ 誘電体
１２、１１２ 基板
１３ａ、１１３ａ 送信用平面アンテナ
１３ｂ、１１３ｂ 受信用平面アンテナ
１４ａ、１１４ａ 送信装置
１４ｂ、１１４ｂ 受信装置
１５ａ、１１５ａ 送信回路
１５ｂ、１１５ｂ 受信回路
１６ 電磁波透過部
２０ 貫通孔
ｄ 貫通孔２０の直径
Ｄ ２つの貫通孔２０の間の距離
λ 伝送される電波信号の波長
Ｗ 電波

Claims (4)

1. 送信装置及び受信装置と、
   前記送信装置及び受信装置を搭載しかつ表面にアンテナ面を有すると共に、前記送信装置あるいは受信装置のいずれか一方と接続される第１のアンテナを有する平面アンテナ基板と、
   前記送信装置あるいは受信装置の他方と接続されると共に、前記第１のアンテナ面と同一方向に向けられかつ前記第１のアンテナ面とは異なる高さで設けられた第２のアンテナと、を有することを特徴とする無線モジュール。
2. 前記第２のアンテナは、前記受信装置又は前記送信装置のいずれかを含むユニット内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線モジュール。
3. 前記ユニットは、前記第２のアンテナに対する電磁波透過窓を有することを特徴とする請求項２記載の無線モジュール。
4. 表面にアンテナ面を有する第１のアンテナと、裏面にアンテナ面を有する第２のアンテナとを含む平面アンテナ基板と、
   前記平面アンテナ基板上に載置されかつ前記第１のアンテナあるいは前記第２のアンテナのいずれか一方と接続される送信装置と、
   前記平面アンテナ基板上に載置されかつ前記第１のアンテナあるいは前記第２のアンテナの他方と接続される受信装置と、を有することを特徴とする無線モジュール。
   
   

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