JP2009141873A - Radio communication equipment and antenna installation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置および無線通信用アンテナの設置方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus having an antenna for wireless communication and a method for installing the antenna for wireless communication.
従来、携帯電話機あるいはWLAN(Wireless Local Area Network)等の無線通信装置においては、装置に内蔵されたアンテナあるいは外部接続されたアンテナを用いて無線通信を行っている。
このようなアンテナは、アンテナを含む回路系を共振させて、電磁波の送信および受信を行うものであるが、近傍に金属が存在すると、アンテナに流れる電流に対応して、近傍の金属に渦電流が発生する。
Conventionally, in a wireless communication device such as a mobile phone or a WLAN (Wireless Local Area Network), wireless communication is performed using an antenna built in the device or an externally connected antenna.
Such an antenna resonates a circuit system including the antenna to transmit and receive electromagnetic waves. However, when a metal is present in the vicinity, an eddy current is generated in the nearby metal corresponding to the current flowing through the antenna. Will occur.
すると、その渦電流のエネルギーがアンテナにおける電力損失となる。
ここで、特許文献1に記載された技術においては、アンテナ近傍に存在する金属板の影響に鑑みて、金属板に発生した渦電流により変化した後の共振周波数が、設定した共振周波数となるよう回路を構成している。
Here, in the technique described in
しかしながら、特許文献1に記載された技術は、共振周波数を所望のものとしている一方、金属板の渦電流に起因した電力損失を抑制することが困難である。
また、渦電流の発生を防止する技術として、金属板をアンテナに対して遮蔽する技術等も知られているが、渦電流を充分には抑制することができず、電力損失をより効果的に抑制することが求められている。
本発明の課題は、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制することである。
However, while the technique described in
In addition, as a technique for preventing the generation of eddy currents, a technique for shielding a metal plate from an antenna is also known. However, eddy currents cannot be sufficiently suppressed, and power loss is more effectively prevented. There is a need to suppress it.
An object of the present invention is to more effectively suppress power loss in a wireless communication apparatus having an antenna for wireless communication and an antenna installation method.
以上の課題を解決するため、第1の発明は、
回路基板(例えば、図1の基板10)と、無線通信のための少なくとも一対のアンテナ(例えば、図1のアンテナ20A,20B)とを備え、前記少なくとも一対のアンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていることを特徴としている。
このような構成により、電磁波の送信時および受信時に、一対のアンテナに電流が流れた場合、その電流によって回路基板に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、回路基板に渦電流が発生することが抑制される。
したがって、一対のアンテナにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。
In order to solve the above problems, the first invention is
A circuit board (for example, the
With such a configuration, when a current flows through a pair of antennas during transmission and reception of electromagnetic waves, the eddy currents that are to be generated in the circuit board by the currents cancel each other, and eddy currents are generated in the circuit board. Is suppressed.
Therefore, power loss in the pair of antennas can be more effectively suppressed.
また、第2の発明は、
複数対の前記アンテナを備え、対をなす前記アンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていると共に、複数対の前記アンテナそれぞれが前記回路基板を異なる方向から挟む状態で設置されていることを特徴としている。
これにより、渦電流の発生を抑制しつつ、より多くのアンテナを設置することができる。
In addition, the second invention,
A plurality of pairs of antennas are provided, and the paired antennas are installed at positions facing each other across the circuit board so that the eddy currents generated in the circuit boards by each of the paired antennas cancel each other. In addition, each of the plurality of pairs of antennas is installed with the circuit board sandwiched from different directions.
As a result, more antennas can be installed while suppressing the generation of eddy currents.
また、第3の発明は、
前記アンテナにおける送信電力を制御する増幅回路(例えば、図1の増幅回路10a)を備え、前記増幅回路は、複数の前記アンテナそれぞれから、設定されている自装置の送信電力を等分した電力を送信させることを特徴としている。
これにより、複数のアンテナを設置する場合でも、送信電力の増加を防止することができる。
In addition, the third invention,
An amplifying circuit (for example, the amplifying
Thereby, even when a plurality of antennas are installed, an increase in transmission power can be prevented.
また、第4の発明は、
金属材質の物体近傍にアンテナを設置するためのアンテナ設置方法であって、金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナを設置すると共に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属物質に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置することを特徴としている。
これにより、電磁波の送信時および受信時に、対をなすアンテナそれぞれに電流が流れた場合、その電流によって金属材質の物体に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、金属材質の物体に渦電流が発生することが抑制される。
したがって、アンテナにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。
In addition, the fourth invention is
An antenna installation method for installing an antenna in the vicinity of an object made of a metal material, wherein the antennas that make a pair are installed at positions facing each other across the object made of a metal material, and each of the antennas making a pair is made of a metal material The eddy currents generated in the two are arranged so as to cancel each other.
As a result, when a current flows through each pair of antennas during transmission and reception of electromagnetic waves, the eddy currents that are generated in the metallic object cancel each other out, and eddy currents are generated in the metallic object. Occurrence is suppressed.
Therefore, power loss in the antenna can be more effectively suppressed.
また、第5の発明は、
金属材質の物体近傍に複数対の前記アンテナを設置し、対をなす前記アンテナを、金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属材質の物体に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置すると共に、複数対の前記アンテナそれぞれが金属材質の物体を異なる方向から挟む状態で設置することを特徴としている。
これにより、渦電流の発生を抑制しつつ、より多くのアンテナを設置することができる。
In addition, the fifth invention,
Eddy currents generated by a pair of antennas in the vicinity of a metal object, the antennas that are paired with each other, and the antennas that form a pair are opposed to each other across the metal object. The antennas are installed so as to cancel each other, and the plurality of pairs of antennas are installed in a state in which a metal object is sandwiched from different directions.
As a result, more antennas can be installed while suppressing the generation of eddy currents.
また、第6の発明は、
前記金属材質の物体は、前記アンテナが備えられる装置の回路基板であることを特徴としている。
これにより、基板にアンテナを設置する場合に、アンテナの電力損失をより効果的に抑制することができる。
In addition, the sixth invention,
The metal object is a circuit board of a device provided with the antenna.
Thereby, when installing an antenna in a board | substrate, the power loss of an antenna can be suppressed more effectively.
また、第7の発明は、
前記金属材質の物体は、前記アンテナ設置箇所近傍に存在する設置物であることを特徴としている。
これにより、電柱やビルの屋上等、他の設置物が存在する場所にアンテナを設置する場合に、アンテナの電力損失をより効果的に抑制することができる。
即ち、本発明によれば、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制することが可能となる。
In addition, the seventh invention,
The metal object is an installation existing in the vicinity of the antenna installation location.
Thereby, when installing an antenna in the place where other installation objects exist, such as a utility pole or the rooftop of a building, the power loss of an antenna can be controlled more effectively.
That is, according to the present invention, it is possible to more effectively suppress power loss in a wireless communication apparatus having an antenna for wireless communication and an antenna installation method.
以下、図を参照して本発明に係る無線通信装置およびそのアンテナ設置方法の実施の形態を説明する。
本発明においては、アンテナ近傍で渦電流を発生させる金属材質の物体に対し、金属材質の物体を挟んで、一対のアンテナを対向して設置し、それらアンテナによって金属材質の物体に発生する渦電流が互いに打ち消し合う設置方法としている。
これにより、無線通信用のアンテナを有する無線通信装置およびそのアンテナ設置方法において、電力損失をより効果的に抑制することが可能となる。
Embodiments of a wireless communication apparatus and an antenna installation method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the present invention, a metal object that generates eddy currents near the antenna is placed with a pair of antennas facing each other across the metal object, and the eddy current generated in the metal object by these antennas. Are set up to cancel each other.
Thereby, in a wireless communication apparatus having an antenna for wireless communication and an antenna installation method thereof, power loss can be more effectively suppressed.
(第1実施形態)
(構成)
まず、構成を説明する。
図1は、本実施形態に係る無線通信装置1の構成を示す図である。
なお、無線通信装置1は、携帯電話機やWLANのアクセスポイント、あるいは、RFID(Radio Frequency IDentification)のリーダ等、アンテナを基板と共に備える装置によって構成される。
図1において、無線通信装置1は、基板10と、アンテナ20A,20Bと、筐体30とを備えている。
(First embodiment)
(Constitution)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
The
In FIG. 1, the
基板10は、無線通信装置1の機能を実現する回路が形成された面(以下、「基板表面」という。)を有しており、基板表面には、アンテナ20Aが設置されている。
また、基板10において、基板表面の裏面(以下、「基板裏面」という。)には、アンテナ20Bが設置されている。
即ち、基板10を挟んで、アンテナ20Aとアンテナ20Bとは対向する位置に設置されている。
The
In the
That is, the
さらに、回路基板10上には、アンテナ20A,20Bから送信する電磁波の電力を増幅し、設定した送信電力とするための増幅回路10aが形成されている。この増幅回路10aは、無線通信装置1において要求される送信電力を、アンテナ20A,20Bに配分して、それぞれのアンテナから電磁波を放射する。
例えば、増幅回路10aは、無線通信装置1においてT[mW]の送信電力が必要とされている場合に、アンテナ20A,20BそれぞれからT/2[mW]の送信電力で電磁波を放射する。
Furthermore, an
For example, when the transmission power of T [mW] is required in the
これにより、本発明のように複数のアンテナを設置する場合でも、送信電力の増加を防止することができる。
アンテナ20A,20Bは、例えばヘリカルアンテナ等によって構成され、同様のアンテナ特性を有している。なお、図1においては、アンテナ20A,20Bを模式的に回路基板10から起立した状態で示しているが、実際にはチップ型の構成等とすることができる。
Thereby, even when a plurality of antennas are installed as in the present invention, an increase in transmission power can be prevented.
The
そして、アンテナ20Aに流れる電流によって基板10に発生する渦電流と、アンテナ20Bに流れる電流によって基板10に発生する渦電流とは、互いに逆向きになるようアンテナ20A,20Bが設置されている。
これにより、基板10に発生する渦電流が軽減され、アンテナ20A,20Bの電力損失を抑制することができる。
筐体30は、基板10およびアンテナ20A,20Bを覆うケースであり、電磁波を透過する素材(プラスチック等)によって構成されている。
The
Thereby, the eddy current generated in the
The
(作用)
次に、無線通信装置1における作用を説明する。
無線通信を行うために、アンテナ20A,20Bから電磁波が放射されると、基板10には、アンテナ20Aから放射される電磁波により渦電流が発生しようとする。
また、同様に、アンテナ20Bから放射される電磁波によっても渦電流が発生しようとする。
ここで、基板10に対し、アンテナ20A,20Bは、対向する位置に設置されていると共に、基板10に発生させる渦電流が逆向きとなるよう設置されているため、アンテナ20Aによって発生される渦電流とアンテナ20Bによって発生される渦電流が互いに打ち消し合い、基板10において渦電流がほぼ発生しない状態となる。
(Function)
Next, the operation of the
When electromagnetic waves are radiated from the
Similarly, eddy currents are also generated by electromagnetic waves radiated from the
Here, the
また、放射時と同様に、アンテナ20A,20Bが電磁波を受信し、共振によりアンテナ20A,20Bに電流が流れた場合にも、その電流によって基板10に渦電流が発生しようとする。
この場合にも、送信時と同様に、アンテナ20A,20Bによる渦電流が互いに打ち消し合い、基板10において渦電流がほぼ発生しない状態となる。
Similarly to the case of radiation, when the
Also in this case, as in transmission, eddy currents generated by the
そのため、アンテナ20A,20Bを介して送受信される電磁波が渦電流として損失することを抑制でき、電力損失を効果的に抑制できることとなる。
以上のように、本実施形態に係る無線通信装置1は、基板10に対し、アンテナ20A,20Bが対向する位置に設置され、また、アンテナ20A,20Bは、それらが基板10に発生させようとする渦電流が逆向きとなるよう設置されている。
Therefore, it can suppress that the electromagnetic waves transmitted / received via
As described above, the
そのため、電磁波の送信時および受信時に、アンテナ20A,20Bに電流が流れた場合、その電流によって基板10に発生しようとする渦電流が互いに打ち消し合い、基板10に渦電流が発生することが抑制される。
したがって、アンテナ20A,20Bにおける電力損失をより効果的に抑制することができる。
Therefore, when current flows through the
Therefore, power loss in the
また、基板10において、アンテナ20A,20B近傍に金属を配置しても渦電流が発生し難いことから、回路配置の自由度を高めることができ、無線通信装置1の小型化を実現できる。
さらに、送受信の効率を高めることができるため、バッテリ持続時間の長期化を図ることができると共に、受信感度を向上させることができる。
In addition, since eddy currents are not easily generated even if a metal is arranged in the vicinity of the
Furthermore, since the transmission / reception efficiency can be increased, the battery duration can be prolonged and the reception sensitivity can be improved.
なお、基板10の基板表面に回路が形成されていることから、基板表面からアンテナ20Aまでの距離と基板裏面からアンテナ20Bまでの距離とに差を設け、アンテナ20A,20Bの中間位置に基板10の基板表面が位置するように構成しても良い。
このような構成とした場合、アンテナ20A,20Bによって基板10(基板表面)に発生する渦電流をより正確に打ち消し合うことが可能となる。
Since the circuit is formed on the substrate surface of the
With such a configuration, it becomes possible to more accurately cancel eddy currents generated on the substrate 10 (substrate surface) by the
(応用例1)
本実施形態におけるアンテナ20A,20Bは、指向性を有するチップ型アンテナ等によって構成することができるが、一対の対向するアンテナ20A,20Bに対し、その指向性が異なる向きに、他の一対の対向するアンテナを設置することができる。
例えば、基板10を基板表面側から見たときに、表裏から基板10を挟むアンテナ20A,20Bに対し、左右あるいは上下から基板を挟むアンテナの対を設置することができる。
これにより、上記実施形態と同様に渦電流の発生を抑制しつつ、複数の指向方向に対して受信感度を高めることができる。
(Application 1)
The
For example, when the
As a result, the reception sensitivity can be increased in a plurality of directivity directions while suppressing the generation of eddy currents as in the above embodiment.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態においては、携帯電話あるいはPHS(Personal Handyphone System)における基地局のアンテナ等、屋外に設置される無線通信用アンテナの設置方法について説明する。
図2は、本実施形態に係る無線通信用アンテナ2の設置方法を示す模式図である。
図2において、無線通信用アンテナ2は、電柱先端付近に設置されており、設置箇所近傍には電線が架設されている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, a method for installing an antenna for wireless communication installed outdoors, such as an antenna of a base station in a mobile phone or a PHS (Personal Handyphone System) will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for installing the
In FIG. 2, the
また、無線通信用アンテナ2は、2つのアンテナ2A,2Bが対をなす構成を有している。
そして、無線通信用アンテナ2は、近傍の電線を挟んで2つのアンテナ2A,2Bが対向する位置となるよう設置されていると共に、アンテナ2A,2Bに電流が流れた場合に、それらの電流により電線に発生しようとする渦電流が互いに逆向きとなるよう設置されている。
The
The
このような設置方法とすることで、電線の影響によりアンテナ2A,2Bに生じる電力損失を抑制することができる。
また、金属材質の物体(例えば、電柱に設置された柱上変圧器やビル屋上に設置された基地局装置本体等)の近傍にアンテナを設置する場合に、その物体を異なる方向から複数対のアンテナで挟むことにより、アンテナ設置本数を増加させることができる。
By setting it as such an installation method, the power loss which arises in
In addition, when an antenna is installed in the vicinity of a metal object (for example, a pole transformer installed on a power pole or a base station device main body installed on a building roof), a plurality of pairs of objects from different directions are placed. By sandwiching with the antennas, the number of antennas can be increased.
図3は、アンテナ設置箇所に金属材質の物体(障害物等)が存在する場合に、複数対のアンテナを設置するアンテナ設置方法の一例を示す図である。
図3においては、アンテナ設置箇所に存在する金属材質の物体に対し、前後および左右方向から、それぞれ一対のアンテナによって物体を挟む設置方法としている。
図3において対をなす各アンテナは、それぞれに電流が流れた場合に、それらの電流により物体に発生しようとする渦電流が互いに逆向きとなるよう設置されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an antenna installation method in which a plurality of pairs of antennas are installed when a metal object (such as an obstacle) is present at the antenna installation location.
In FIG. 3, an installation method is used in which an object is sandwiched between a pair of antennas from the front and rear and the left and right directions with respect to an object made of a metal material present at an antenna installation location.
In FIG. 3, the antennas that make a pair are installed such that eddy currents that are to be generated in the object due to the currents flow in opposite directions when currents flow through the antennas.
したがって、多数のアンテナを物体近傍に設置する場合にも、複数対のアンテナそれぞれにおいて、物体に生じる渦電流が抑制され、それにより電力損失が発生することを抑制できる。
以上のように、本実施形態に係るアンテナ設置方法では、金属材質の既設の物体近傍にアンテナを設置する際に、その金属材質の物体を挟んで一対あるいは複数対のアンテナを設置すると共に、対をなす各アンテナは、金属材質の物体に発生させる渦電流が互いに逆向きになるよう設置される。
したがって、アンテナ設置箇所近傍に金属材質の物質が存在する場合であっても、渦電流の発生による電力損失を効果的に抑制することができる。
Therefore, even when a large number of antennas are installed in the vicinity of an object, eddy currents generated in the object can be suppressed in each of the plurality of pairs of antennas, thereby preventing power loss.
As described above, in the antenna installation method according to the present embodiment, when an antenna is installed in the vicinity of an existing metal object, a pair or a plurality of antennas are installed with the metal object interposed therebetween, and These antennas are installed so that eddy currents generated in a metal object are opposite to each other.
Therefore, even when a metal material exists in the vicinity of the antenna installation location, power loss due to the generation of eddy current can be effectively suppressed.
(応用例1)
本実施形態において、電柱先端付近にアンテナを備える場合を例に挙げて説明したが、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)のように無線通信システムの高周波化が進み、搬送波の直進性が高まった場合、建物の各フロアに搬送波を進入させるため、電柱の各フロアの高さにアンテナを設置することが考えられる。
(Application 1)
In the present embodiment, the case where an antenna is provided near the tip of a power pole has been described as an example. However, when the frequency of a wireless communication system has increased as in WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), the straightness of a carrier wave has increased. In order to allow the carrier wave to enter each floor of the building, it is conceivable to install an antenna at the height of each floor of the utility pole.
図4は、電柱における各階の高さにアンテナが備えられる場合の設置方法を示す図である。
なお、図4においては、建物の2階および3階を対象としたアンテナについてのみ示している。
図4に示す例では、電柱先端に3階用、電柱における電線が敷設された高さに2階用のアンテナがそれぞれ設置されている。
図4に示すように、電柱のアンテナを設置する高さ部分に電線や無線基地局本体が備えられている場合であっても、それらの物体を一対のアンテナで挟み、物体に発生する渦電流の向きが逆向きとなるよう各アンテナを設置することで、電力損失を抑制しつつ、多数のアンテナを設置することが可能となる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an installation method in the case where an antenna is provided at the height of each floor in the utility pole.
In FIG. 4, only antennas for the second and third floors of the building are shown.
In the example shown in FIG. 4, the antenna for the third floor is installed at the tip of the utility pole, and the antenna for the second floor is installed at the height where the electric wire in the utility pole is laid.
As shown in FIG. 4, even when the electric pole or antenna is installed at the height where the utility pole antenna is installed, the object is sandwiched between a pair of antennas, and the eddy current generated in the object By installing the antennas so that the directions of the antennas are opposite to each other, it is possible to install a large number of antennas while suppressing power loss.
1 無線通信装置、2 無線通信用アンテナ、10 基板、10a 増幅回路、20A,20B,2A,2B アンテナ、30 筐体
DESCRIPTION OF
Claims (7)
無線通信のための少なくとも一対のアンテナとを備え、
前記少なくとも一対のアンテナは、前記回路基板を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナそれぞれが回路基板に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置されていることを特徴とする無線通信装置。 A circuit board;
And at least a pair of antennas for wireless communication,
The wireless communication apparatus, wherein the at least one pair of antennas are installed at positions facing each other across the circuit board so that eddy currents generated in the circuit boards by each of the paired antennas cancel each other. .
前記増幅回路は、複数の前記アンテナそれぞれから、設定されている自装置の送信電力を等分した電力を送信させることを特徴とする請求項1または2記載の無線通信装置。 An amplifying circuit for controlling transmission power in the antenna;
The wireless communication device according to claim 1, wherein the amplification circuit transmits power obtained by equally dividing the set transmission power of the own device from each of the plurality of antennas.
金属材質の物体を挟んで対向する位置に、対をなす前記アンテナを設置すると共に、対をなす前記アンテナそれぞれが金属物質に発生させる渦電流を互いに打ち消し合うように設置することを特徴とするアンテナ設置方法。 An antenna installation method for installing an antenna near a metal object,
A pair of the antennas are installed at positions facing each other across a metal object, and the antennas are installed so that each of the paired antennas cancels out eddy currents generated in the metal material. Installation method.
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