JP2007208431A - アンテナ及び通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一部が電磁誘導通信のアンテナとして電磁誘導通信を行うループアンテナ109と、ループアンテナ109にあってLF帯の周波数(30kHz〜300kHz)と周波数が異なるVHF帯(30MHz〜300MHz)またはUHF帯(300MHz〜3GHz)と共振するLC並列共振回路102とを備え、VHF帯またはUHF帯の周波数を含む周波数の範囲においてLC並列共振回路102がVHF帯またはUHF帯の電波に共振して電波通信するようアンテナ101を構成する。
【選択図】 図2
Description
ただし、電波通信には、屋内、屋外を問わず発生するフェージングによって信号強度が弱まるという欠点がある。なお、フェージングとは、電波が建物や壁等の障害物によって反射されて生成される到来波や見通し内の直接到来波同士が干渉する現象をいう。このような通信は、送信機と受信機との距離を特定する際の誤差がフェージングによって大きくなるという欠点がある。
このような発明によれば、1つのアンテナで電磁誘導通信と電波通信とが可能になる。このため、2つの通信方法を通信の目的に沿って使い分け、しかも通信機器を大型化することがないアンテナ及びこのアンテナを備えた通信システムを提供することができる。
このような発明によれば、比較的簡単な構成によってループアンテナに電波通信可能な構成を付加することができる。
また、本発明の請求項3に記載のアンテナは、前記共振回路が、前記給電点を通る直線から第2搬送波の周波数の略1/4の距離にある位置に設けられることを特徴とする。
このような発明によれば、共振回路を第2搬送波の受信に最適な位置に設け、アンテナの受信性能を高めることができる。
このような発明によれば、ケーブルを接続したことによってアンテナの指向性等に影響が生じることをなくし、アンテナの性能を高めることができる。
このような発明によれば、1つのアンテナをVHF帯(30MHz〜300MHz)またはUHF帯(300MHz〜3GHz)を使う電波通信と、LF帯(30kHz〜300kHz)を使う電磁誘導通信とに使用することができる。
図示した通信システムは、無線親機1、無線親機1が備える実施形態1〜4のいずれかのアンテナ(図1においては実施形態1のアンテナ101とする)、無線子機2で構成されている。無線親機1は、通信に使用される電波の周波数変換及び変復調をする装置である。また、無線子機2は、LF帯受信部及びVHF帯またはUHF帯の電波を送信する送信部を持つ。
図2は、実施形態1のアンテナ101を備えた無線親機1を示した図である。無線親機1は、外部接続機器230と接続し、送受信の結果を示すデータを外部と授受している。
アンテナ101は、少なくとも一部が第1搬送波のアンテナとして電磁誘導通信を行うループアンテナ109と、ループアンテナ109にあって第1搬送波と周波数が異なる第2搬送波と共振するLC並列共振回路102とを備えている。そして、第2搬送波の周波数を含む周波数の範囲においてLC並列共振回路102が第2搬送波に共振して電波通信するよう構成されている。
LC並列共振回路102は、給電点Pを通る直線lを中心にして左右に等しい距離dにある位置に設けられている。距離dは、VHF帯またはUHF帯の搬送波周波数の1/4波長程度である。なお、VHF帯の波長は1〜10mであり、UHF帯の波長は10〜100mである。
実施形態1に使用されるバラン105としては、例えば、シュベルトッブバランが挙げられる。なお、シュベルトッブバランは周知の構成であるため、これ以上の説明を省くものとする。
(2πf)2=1/(LC) (1)
ただし、式(1)において、πは円周率、fはVHF帯またはUHF帯の搬送波周波数(Hz)、Lはインダクタンス(H)の値、Cはコンデンサの容量(F)である。
また、実施形態1のアンテナ101は、LF帯における電磁誘導通信では、使用する周波数がLC並列共振回路102の共振周波数がより小さいため、インピーダンスは高くならずに導線と同様の機能を果たす。
条件
LF帯の周波数:125kHz、VHF帯またはUHF帯の周波数:300MHz
L=280nH、C=10pF
125kHz帯におけるLC並列共振回路のインピーダンスは式(2)で与えられる。
−j・2πfL/((2π・f)2LC−1)=0.02j [Ω] (2)
125kHzにおいては、LC並列共振回路102はインピーダンスが低下し、LC並列共振回路がないループアンテナと同様に機能する。
また、300MHz帯においては、給電点PからLC並列共振回路102までの導線がダイポールアンテナを構成する。
また、無線親機1は、電磁誘導送信データ生成部225によって生成された電磁誘導送信データの搬送波(LF帯)に変調をかける電磁誘導送信装置222、変調された搬送波を増幅する電流増幅器221、電磁誘導通信のループアンテナと共振をとるためのコンデンサ227を備えている。
さらに、無線親機1は、VHF帯またはUHF帯の電波のみを通過させ、送信時の隣接チャネルへの電力を抑制して受信時の信号対雑音比を向上させる帯城通過フィル夕(BPF)214、VHF帯またはUHF帯のアンテナとインピーダンス整合をとるための整合回路213を備えている。BPF214、整合回路213は、送受信切替SW215が送信側に切替えられた場合に送信信号を調整する構成である。
この際、無線親機1は、制御回路226の制御によって電磁誘導送信データ生成部225が応答要求コマンドを含むデータを生成する。生成されたデータは、電磁誘導送信装置222によって変調され、増幅された後にアンテナ101から送信される。なお、この際、磁界/電界通信切替SW211は、磁界通信の側に切替えられている。
また、所定のエリアに無線子機2が存在した場合、無線子機2は、無線親機1に対して無線親機ID、及び自己の無線子機IDを含んだ応答コマンドをVHF帯またはUHF帯の電波で送信する(S2)。以上の手順によって通信システムにおける、いわゆるハンドシェイクが完了する。
次に、本発明の実施形態2について説明する。図5は、実施形態2のアンテナ501、アンテナ501を備えた無線親機5を示した図である。なお、図4中、図2に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。
図5に示した通信システムは、バラン505が整合回路213と磁界/電界通信切替SW211の間に位置する点で、バラン105をアンテナ101に接続している実施形態1の構成と相違する。
このような実施形態2の構成は、LF帯の電磁誘導通信ではバランが不要であり、電波通信時にはバランが必要になることに着目してなされたものである。
なお、実施形態2のアンテナは、以上述べた構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態2で説明したアンテナ501は、ループアンテナに導線を1ターンした構成を有している。しかし、アンテナのターン数は1に限定されるものでなく、何ターンであってもよい。図6は、導線を3ターンした点でのみアンテナ501と相違する構成のアンテナ601を示している。なお、図6において、無線親機5の構成は図5に示した構成と同様であるから詳細な図示を省くものとする。
また、本発明の実施形態1、実施形態2は、アンテナが1つであることから親機の大型化を防ぎ、親機の設置場所が制限されることを防ぎ、コストの上昇をも抑えることができる。
101,401,501,601,901 アンテナ
102 LC並列共振回路、103 インダクタンス、104,227 コンデンサ
105,505 バラン、212 復調回路、213 整合回路、217 デコーダ
218 局部発信器、219 変調回路、220 エンコーダ
221 電流増幅器、222 電磁誘導送信装置、223 電界送信データ生成部
224 電界受信データ判定部、225 電磁誘導送信データ生成部
226 制御回路、230 外部接続機器、801 スリーブアンテナ
d 距離、P 給電点
Claims (6)
- 少なくとも一部が第1搬送波のアンテナとして電磁誘導通信を行うループアンテナと、
前記ループアンテナにあって前記第1搬送波と周波数が異なる第2搬送波と共振する共振回路と、を備え、
前記第2搬送波の周波数を含む周波数の範囲において前記共振回路が第2搬送波に共振して電波通信することを特徴とするアンテナ。 - 前記共振回路は、前記ループアンテナに対して電力を供給する給電点を通る直線から等しい距離にある位置に設けられる少なくとも2つのLC並列共振回路であることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
- 前記共振回路は、前記給電点を通る直線から第2搬送波の周波数の略1/4の距離にある位置に設けられることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ。
- 前記ループアンテナが該ループアンテナに給電するケーブルと接続し、前記ループアンテナと前記ケーブルとの間にあって不平衡型信号と平衡型信号を変換するバランを備えることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
- 前記第1搬送波の周波数が30kHz〜300kHzの範囲にあって、前記第2搬送波の周波数が30MHz〜300MHzの範囲または300MHz〜3GHzの範囲にあることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のアンテナ。
- 少なくとも一部が第1搬送波のアンテナとして電磁誘導通信を行うループアンテナと、
前記ループアンテナにあって前記第1搬送波と周波数が異なる第2搬送波と共振する共振回路とを有するアンテナを備えた無線親機と、
前記無線親機が電磁誘導通信によって送信した第1搬送波を受信すると共に、前記無線親機と第2搬送波を使って電波通信する無線子機と、を備えることを特徴とする通信システム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2006
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