JP2008252789A - Pressure-resistant and explosion-proof directional antenna - Google Patents
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Description
本発明は、可燃性ガスや可燃性粉塵が存在する爆発危険雰囲気内に設置できる耐圧防爆型指向性アンテナに関するものである。 The present invention relates to a flameproof directional antenna that can be installed in an explosion-hazardous atmosphere where flammable gas or flammable dust exists.
危険物を取り扱う製油所、石油化学工場、化学薬品工場、製鐵所などの防爆エリアにおいては、ここに設置されている製造設備、管理設備は、爆発性ガスに引火しないように防爆構造とされているが、これらの設備どうしあるいは、非防爆エリアに設置の管理設備との間での、運転データ、異常通報データ、その他音声、映像データなどの通信は、一般的に有線が使用されている。 In explosion-proof areas such as refineries, petrochemical factories, chemical factories, and smelters that handle hazardous materials, the manufacturing and management facilities installed here are designed to be explosion-proof so as not to ignite explosive gases. However, wired communication is generally used for communication such as operation data, error report data, and other audio and video data between these facilities or management equipment installed in non-explosion-proof areas. .
しかし、有線による通信方式は、ケーブルを敷設するなど設備構築に伴う費用負担が大きくなるという欠点がある。この欠点を解消する手段として無線による通信方式が有効と考えられ、この方式を採用する手段として平面アンテナを電波透過性の爆発圧に耐えられる堅牢な容器内に収納し、中継局を防爆構造としたものが考えられている。
しかし、平面アンテナでは、通信距離が短く広大な防爆エリアに配置することが困難という問題がある。この問題を解消するためにより遠隔距離通信に有効な指向性の優れた八木型あるいはヘリカル型アンテナとすることが考えられる。そこで、このような指向性アンテナを、容積が小さく厚みの厚い爆発圧に耐えられる堅牢な厚み3mm以上の誘電体容器(ガラス製)に収納して、周波数2400〜2500MHzに対する指向性について計測した。その結果をdB目盛上に表した図4に示す。図3は、誘電体容器に収納しないときの八木型アンテナおよびヘリカル型アンテナの指向性を計測した結果をdB目盛上に表した指向特性図である。この図3と図4に示す特性の比較から、明らかに誘電体容器に収納したアンテナでは、指向特性が劣化し、指向性アンテナの特性を確保することができなくなるという問題があった。 However, the planar antenna has a problem that it is difficult to arrange it in a vast explosion-proof area with a short communication distance. In order to solve this problem, it is conceivable to use a Yagi type or helical type antenna having excellent directivity effective for remote communication. Therefore, such a directional antenna was housed in a robust dielectric container (made of glass) having a thickness of 3 mm or more that can withstand an explosion pressure having a small volume and thickness, and the directivity with respect to a frequency of 2400 to 2500 MHz was measured. The result is shown in FIG. 4 expressed on the dB scale. FIG. 3 is a directional characteristic diagram showing the results of measuring the directivity of the Yagi antenna and the helical antenna when not stored in the dielectric container on a dB scale. From the comparison of the characteristics shown in FIG. 3 and FIG. 4, the antenna housed in the dielectric container clearly has a problem that the directional characteristics deteriorate and the characteristics of the directional antenna cannot be secured.
本発明が解決しようとする課題は、遠隔距離通信に有効な指向性アンテナを、そのアンテナが本来有する特性を劣化することなく容積が小さく肉厚3mm以上の厚い爆発圧に耐えられる堅牢な誘電体容器に収納することを可能にし、斯かる問題を解消する点にある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a directional antenna effective for remote communication, a robust dielectric that can withstand a large explosion pressure with a small volume and a thickness of 3 mm or more without deteriorating the inherent characteristics of the antenna. It is possible to store in a container and to solve such a problem.
本発明は、肉厚3mm以上の厚さを有する筒状の誘電体容器に、その容器の長手方向に沿って収納した八木型またはヘリカル型の指向性アンテナであって、前記容器より大きい所定の直径をもつ電波反射板を、前記指向性アンテナの後部位置で前記容器の長手方向と直交する方向に前記容器の外周から突出配置してなることを特徴とする。 The present invention is a Yagi-type or helical-type directional antenna housed in a cylindrical dielectric container having a thickness of 3 mm or more along the longitudinal direction of the container, and has a predetermined size larger than that of the container. A radio wave reflecting plate having a diameter is provided so as to protrude from the outer periphery of the container in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the container at the rear position of the directional antenna.
肉厚3mm以上の誘電体容器の影響で進行波の位相変化が起こり指向性アンテナの調整ができなかった。本発明では、肉厚3mm以上の筒状の誘電体容器より大きい所定の径をもつ電波反射板を、前記指向性アンテナの後部位置で、その容器の長手方向と直交する方向に前記容器の外周から突出配置しているので、進行波と容器の外周から突出配置した反射板による反射波が合成され、指向性アンテナの調整を行うことができるようになり、誘電体容器がないときの指向性アンテナ本来の指向特性を得ることができる。 The phase change of the traveling wave occurred due to the influence of the dielectric container having a wall thickness of 3 mm or more, and the directional antenna could not be adjusted. In the present invention, a radio wave reflector having a predetermined diameter larger than a cylindrical dielectric container having a wall thickness of 3 mm or more is disposed at the rear position of the directional antenna in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the container. Because the projecting wave is arranged from the outer side of the container, the traveling wave and the reflected wave from the reflector that is projected from the outer periphery of the container are combined, and the directional antenna can be adjusted, and the directivity when there is no dielectric container The directivity characteristic of the antenna can be obtained.
遠隔距離通信に有効な指向性アンテナを、そのアンテナが本来有する特性を劣化することなく容積が小さく肉厚3mm以上の厚い爆発圧に耐えられる堅牢な誘電体容器に収納することを可能にする目的を、筒状の誘電体容器の長手方向に沿って収納した八木型またはヘリカル型の指向性アンテナであって、指向性アンテナを収納した前記誘電体容器より大きい所定の径をもつ電波反射板を、前記指向性アンテナの後部位置で前記容器の長手方向と直交する方向に前記容器の外周から突出配置することにより実現した。 The purpose of enabling a directional antenna effective for remote communication to be housed in a robust dielectric container that can withstand an explosion pressure with a small volume and a thickness of 3 mm or more without deteriorating the characteristics inherent to the antenna. Is a Yagi-type or helical-type directional antenna that is stored along the longitudinal direction of the cylindrical dielectric container, and has a radio wave reflector having a predetermined diameter larger than that of the dielectric container that stores the directional antenna. This is realized by projecting from the outer periphery of the container in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the container at the rear position of the directional antenna.
以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。図1は実施例に係る耐圧防爆型指向性アンテナの外観斜視図、図2は図1に示す耐圧防爆型指向性アンテナの断面図で、(a)は八木型アンテナ素子を用いた場合、(b)はヘリカル型アンテナ素子を用いた場合である。図1および図2において、1は一面を開口した金属製容器、2は金属製容器の開口面を閉塞する金属製蓋、3はガラス製(樹脂やセラミック製でもよい。)の一端を開口した筒状の誘電体容器、4は八木型アンテナ素子、5はヘリカル型アンテナ素子、6はアンテナおよび八木型又はヘリカル型のアンテナ素子を支持する支柱、7は反射板、8は誘電体容器の固定板である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is an external perspective view of a pressure-proof explosion-proof directional antenna according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure-proof explosion-proof directional antenna shown in FIG. b) shows a case where a helical antenna element is used. 1 and 2, 1 is a metal container having an open surface, 2 is a metal lid that closes the opening surface of the metal container, and 3 is one end made of glass (may be made of resin or ceramic). Cylindrical dielectric container, 4 is a Yagi type antenna element, 5 is a helical type antenna element, 6 is a support for supporting the antenna and the Yagi type or helical type antenna element, 7 is a reflector, 8 is a fixing of the dielectric container It is a board.
本実施例は、周波数2450MHzの電波を受送信する場合で、誘電体容器3はガラス製で肉厚Tは約3mm、外径D1は約70mm、長さは約400mm、金属製容器1を含む全体の長さは約530mmである。また、反射板5の直径D2は約200mmである。
In this embodiment, a radio wave having a frequency of 2450 MHz is received and transmitted. The
金属製容器1の側面には、アンテナ素子から伸びる給電線9と図示しない外部に引き出す給電線を通すケーブルグランドを気密に固定する貫通孔1aが形成されている。支柱6はその一端が金属製容器1の底面に固定され、他端は金属製容器1の開口から外部へ突出しており、外部へ導出している部分に、図2(a)に示すような八木型のアンテナ素子4(図2(b)に示すヘリカル型のアンテナ素子5であってもよい。)が固定されている。すなわち、アンテナ素子4または5は筒状の誘電体容器3の長手方向に沿って収納されている。
On the side surface of the metal container 1, a through-hole 1 a is formed that hermetically fixes a power cable 9 extending from the antenna element and a cable gland through which a power supply line drawn outside (not shown) passes. One end of the column 6 is fixed to the bottom surface of the metal container 1, and the other end protrudes outside from the opening of the metal container 1, and a portion led out to the outside is as shown in FIG. A Yagi-type antenna element 4 (may be a
金属製蓋2は中央部に容器側を広径とした貫通孔2aが形成され、また、誘電体容器3の開口端は、貫通孔2aの広径部分と嵌合するように外側に肉厚を厚くして外径を大きく形成している。そして、金属製蓋2の貫通孔2aに誘電体容器3を閉塞端から挿通し、外径を大きくした端部を貫通孔2aの広径部分に嵌合し、リング状の固定板8を当接して金属製蓋2に固定されている。この固定により金属製蓋2の貫通孔2aは誘電体容器3によって閉鎖される。
The
誘電体容器3を取付けた金属製蓋2を、支柱6に固定したアンテナ素子4または5を誘電体容器3で覆って、金属製容器1の開口縁に当接しボルト締により固定する。その後、リング状に形成された反射板7を誘電体容器3に挿通し、金属製蓋2の外面にビスで固定する。
The
以上のように耐圧防爆構造としたアンテナについて、周波数2400MHz〜2500MHzで計測した受信結果を図5に示す。図3と図5を比較しても明らかなように、肉厚約3mmの厚さをもつ筒状の誘電体容器より大きい直径約200mmの電波反射板を、その容器に収納したアンテナの後部位置で容器の長手方向と直交する方向に前記容器の外周から突出配置することにより、指向性アンテナ本来の特性が確保されていることがわかる。 FIG. 5 shows the reception result of the antenna having the explosion-proof structure as described above measured at a frequency of 2400 MHz to 2500 MHz. As is clear from comparison between FIG. 3 and FIG. 5, the rear position of the antenna in which a radio wave reflector having a diameter of about 200 mm larger than a cylindrical dielectric container having a thickness of about 3 mm is accommodated in the container. Thus, it can be seen that the original characteristics of the directional antenna are secured by projecting from the outer periphery of the container in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the container.
なお、以上は受信アンテナについての説明であるが、本発明は送信アンテナにも適用されるものである。また、誘電体容器の厚みはT3mm〜50mm、反射板の直径D2は、誘電体容器の外径D1の1.1倍〜10倍、特に2倍〜3倍が好適に適合した。さらに実施例では、誘電体容器の一端の開口を金属製容器で閉塞しているが、金属製容器に限らず堅牢であれば他の素材や板状であってもよい。 Although the above description is about the receiving antenna, the present invention is also applied to the transmitting antenna. Further, the thickness of the dielectric container was suitably T3 mm to 50 mm, and the diameter D2 of the reflecting plate was suitably adapted to 1.1 to 10 times, particularly 2 to 3 times the outer diameter D1 of the dielectric container. Further, in the embodiment, the opening at one end of the dielectric container is closed with a metal container. However, the dielectric container is not limited to the metal container, but may be other materials or plates.
1 金属製容器
2 金属製容器の金属製蓋
3 厚みの厚い誘電体容器
4 八木型アンテナ素子
5 ヘリカル型アンテナ素子
6 支柱
7 反射板
8 固定板
9 給電線
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