JP2021052335A - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態1に係る無線通信装置を説明する。まず、実施形態1に係る無線通信装置の構成を説明する。その後、実施形態1に係る無線通信装置の動作及び無線通信方法を説明する。
プリント基板10は、板状またはシート状であり、一方の面及び一方の面と反対側の他方の面を有する。一方の面を基板面11と呼び、他方の面を裏面12と呼ぶ。プリント基板10は、絶縁材料を含む。プリント基板10の基板面11には、例えば、金属導体により回路パターンが形成されている。
グランドプレーン20は、プリント基板10の基板面11上に配置されている。グランドプレーン20は、基板面11に平行な板状である。グランドプレーン20は、例えば、金属導体を含んでいる。グランドプレーン20は、例えば、Y軸方向から見て矩形でもよい。グランドプレーン20の+Z軸方向側の端縁は、X軸方向に延びた辺となっている。グランドプレーン20は、無線通信装置1のグランド電位に接続されている。グランドプレーン20は、例えば、プリント基板10の回路パターン以外の部分を覆っている。
無指向性アンテナ30は、基板面11上において、Z軸方向にグランドプレーン20と並んで配置されている。無指向性アンテナ30は、グランドプレーン20に対して、+Z軸方向側に配置されている。無指向性アンテナ30は、例えば、金属導体を含む。無指向性アンテナ30は、例えば、逆L字状である。なお、無指向性アンテナ30の形状は、逆L字状に限らない。無指向性アンテナ30は、放射する電波が無指向性であれば、L字状でもよいし、逆F字状でもよい。また、無指向性アンテナ30は、プリント基板10の基板面11に描画されてもよいし、チップアンテナ等を用いて配置されてもよい。また、プリント基板10上に、複数の無指向性アンテナ30が配置されてもよい。
図4は、実施形態1に係る無線通信装置を例示した斜視図である。図5は、実施形態1に係る無線通信装置を例示した正面図である。図6は、実施形態1に係る無線通信装置を例示した上面図である。
次に、無線通信装置1の動作を説明する。図7及び図8は、実施形態1に係る無線通信装置の動作を例示した図である。図7に示すように、無指向性アンテナ30に、例えば、周波数2.4GHz等の高周波電流I1が流れる。具体的には、高周波電流I1は、給電点33から延在部分31及び延在部分32に供給される。そうすると、無指向性アンテナ30の近傍に配置された無給電アンテナ40にも励振した周波数2.4GHzの高周波電流I2が流れる。
次に、本実施形態の無線通信装置1を用いた無線通信方法を説明する。図11は、実施形態1に係る無線通信装置を用いた無線通信方法を例示したフローチャート図である。
本実施形態の無線通信装置1は、グランドプレーン20に対して間隔を空けて配置され、給電された無指向性アンテナ30と共振する無給電アンテナ40を備えている。そして、無指向性アンテナ30に励振して無給電アンテナ40から放射された電波は、グランドプレーン20及びプリント基板10に反射して、+Y軸方向側に放射される。これにより、所望する方向へのアンテナの指向性を向上させることができる。
次に、実施形態2に係る無線通信装置を説明するが、その前に、実施形態1の無線通信装置1の課題を説明する。図12は、実施形態1に係る無線通信装置において、XY面における垂直偏波及び水平偏波の放射パターンを例示した特性図である。図12に示すように、実施形態1の無線通信装置1において、前述したように、垂直偏波は指向性を有している。一方、水平偏波は、十分な指向性を有していない。
次に、実施形態3に係る無線通信装置を説明する。前述の実施形態2に係る無給電アンテナ40aの全長は、波長λである。これに対して、本実施形態に係る無線通信装置の無給電アンテナの全長は、半波長、すなわち(λ/2)である。
次に、実施形態4に係る無線通信装置を説明する。前述の無線通信装置においては、無給電アンテナは、グランドプレーン20及び無指向性アンテナ30の+Y軸方向側に配置されている。これに対して、本実施形態の無線通信装置においては、無給電アンテナは、グランドプレーン20及び無指向性アンテナ30の+Z軸方向側に配置されている。
基板面を有するプリント基板と、
前記基板面上に配置され、前記基板面に平行な板状のグランドプレーンと、
前記基板面上において、前記基板面に平行な面内の一方向に、前記グランドプレーンと並んで配置された無指向性アンテナと、
前記グランドプレーンに対して、前記基板面に直交する方向に間隔を空けて配置された無給電アンテナと、
を備えた無線通信装置を準備するステップと、
前記グランドプレーンをグランド電位に接続するステップと、
前記無指向性アンテナに給電し、前記無指向性アンテナに電波を放射させるステップと、
前記無給電アンテナと、給電された前記無指向性アンテナとを共振させるステップと、
共振させた前記無給電アンテナから放射された電波を前記グランドプレーンに反射させて放射するステップと、
を備えた無線通信方法。
前記無指向性アンテナは、逆L字状であり、前記一方向に延びた第1延在部分と、前記基板面に平行な面内における前記一方向に直交した他方向に延びた第2延在部分と、を有し、
前記第1延在部分の前記一方向における一端は、給電点に接続され、
前記第1延在部分の前記一方向における他端は、前記第2延在部分の前記他方向における一端に接続された、
付記1に記載の無線通信方法。
前記無指向性アンテナの前記一方向における前記グランドプレーン側と反対側の端部と、前記無給電アンテナの前記一方向における端部とは、前記一方向において一致した、
付記1または2に記載の無線通信方法。
前記無給電アンテナは、前記一方向に延び、
前記無給電アンテナの前記一方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)である、
付記1〜3のいずれか1項に記載の無線通信方法。
前記無給電アンテナは、逆L字状であり、前記一方向に延びた第3延在部分と、前記基板面に平行な面内における前記一方向に直交した他方向に延びた第4延在部分と、を有し、
前記第3延在部分の前記一方向における一端は、前記第4延在部分の他方向における一端に接続された、
付記1〜3のいずれか1項に記載の無線通信方法。
前記第3延在部分の前記一方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)であり、
前記第4延在部分の前記他方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)である、
付記5に記載の無線通信方法。
前記第3延在部分の前記一方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/4)であり、
前記第4延在部分の前記他方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/4)である、
付記5に記載の無線通信方法。
前記電波の周波数は、2.4GHz帯であり、
前記グランドプレーンと前記無給電アンテナとの間の間隔は、調整可能である、
付記1〜7のいずれか1項に記載の無線通信方法。
10 プリント基板
11 基板面
12 裏面
20 グランドプレーン
30 無指向性アンテナ
31、32 延在部分
33 給電点
40、40a、40b、40c 無給電アンテナ
41、42、43、44 延在部分
I1、I2、I3、I4 電流
W1、W2 無線電波
Claims (10)
- 基板面を有するプリント基板と、
前記基板面上に配置され、グランド電位に接続され、前記基板面に平行な板状のグランドプレーンと、
前記基板面上において、前記基板面に平行な面内の一方向に、前記グランドプレーンと並んで配置され、給電されることにより電波を放射する無指向性アンテナと、
前記グランドプレーンに対して、前記基板面に直交する方向に間隔を空けて配置され、給電された前記無指向性アンテナと共振する無給電アンテナと、
を備えた無線通信装置。 - 前記無指向性アンテナは、逆L字状であり、前記一方向に延びた第1延在部分と、前記基板面に平行な面内における前記一方向に直交した他方向に延びた第2延在部分と、を有し、
前記第1延在部分の前記一方向における一端は、給電点に接続され、
前記第1延在部分の前記一方向における他端は、前記第2延在部分の前記他方向における一端に接続された、
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無指向性アンテナの前記一方向における前記グランドプレーン側と反対側の端部と、前記無給電アンテナの前記一方向における端部とは、前記一方向において一致した、
請求項1または2に記載の無線通信装置。 - 前記無給電アンテナは、前記一方向に延び、
前記無給電アンテナの前記一方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記無給電アンテナは、逆L字状であり、前記一方向に延びた第3延在部分と、前記基板面に平行な面内における前記一方向に直交した他方向に延びた第4延在部分と、を有し、
前記第3延在部分の前記一方向における一端は、前記第4延在部分の他方向における一端に接続された、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第3延在部分の前記一方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)であり、
前記第4延在部分の前記他方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)である、
請求項5に記載の無線通信装置。 - 前記第3延在部分の前記一方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/4)であり、
前記第4延在部分の前記他方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/4)である、
請求項5に記載の無線通信装置。 - 基板面を有するプリント基板と、
前記基板面上に配置され、グランド電位に接続され、前記基板面に平行な板状のグランドプレーンと、
前記基板面上において、前記基板面に平行な面内の一方向に、前記グランドプレーンと並んで配置され、給電されることにより電波を放射する無指向性アンテナと、
前記無指向性アンテナの前記一方向における前記グランドプレーン側と反対側に間隔を空けて配置され、給電された前記無指向性アンテナと共振する無給電アンテナと、
を備え、
前記無給電アンテナは、前記基板面に平行な面内における前記一方向に直交した他方向に延びており、
前記無給電アンテナの前記他方向の長さは、前記無指向性アンテナが放射する電波の波長の(1/2)であり、
前記無給電アンテナの前記他方向の長さは、前記グランドプレーンの前記他方向の長さよりも小さい、
無線通信装置。 - 前記電波の周波数は、2.4GHz帯であり、
前記グランドプレーンと前記無給電アンテナとの間の間隔は、調整可能である、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 基板面を有するプリント基板と、
前記基板面上に配置され、前記基板面に平行な板状のグランドプレーンと、
前記基板面上において、前記基板面に平行な面内の一方向に、前記グランドプレーンと並んで配置された無指向性アンテナと、
前記グランドプレーンに対して、前記基板面に直交する方向に間隔を空けて配置された無給電アンテナと、
を備えた無線通信装置を準備するステップと、
前記グランドプレーンをグランド電位に接続するステップと、
前記無指向性アンテナに給電し、前記無指向性アンテナに電波を放射させるステップと、
前記無給電アンテナと、給電された前記無指向性アンテナとを共振させるステップと、
共振させた前記無給電アンテナから放射された電波を前記グランドプレーンに反射させて放射するステップと、
を備えた無線通信方法。
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