JP3994921B2 - 無線装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は住宅内で無線ネットワークを形成し、各部屋に設置する無線装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の無線装置101としては、例えば、図14に示すものがある。このものは、無線拡張ユニット110と、ベースユニット120と、パッチアンテナ130と、同軸ケーブル140と、を備えている。この無線装置101は、後述するコンセント150内に設けられている。無線拡張ユニット110は、ベースユニット120に着脱可能なものであり、ベースユニット120に収納して使用するものである。
【0003】
無線拡張ユニット110は、図15(a)に示すように、無線−有線プロトコル変換部111と、ベースバンド/MAC処理部112と、RF部113と、内蔵アンテナ114と、アンテナ切換スイッチ115と、外部アンテナ端子116と、を備えている。
【0004】
ベースユニット120は、図15(a)に示すように、AC−DC変換部121と、有線I/F部122と、拡張I/F部123と、を備えている。
【0005】
ベースユニット120は、拡張I/F部123を介して任意の通信方式の無線拡張ユニット110を接続、収納することができ、無線拡張ユニット110を入れ替えることにより、任意の無線方式により無線通信を行うことができる。このとき、アンテナ切換スイッチ115を切り替えることにより、無線拡張ユニット110の内蔵アンテナ114を使用するか、外部アンテナ端子116と同軸ケーブル140を介して接続されたパッチアンテナ130を使用するかを選択することができる。
【0006】
図15(b)、図15(c)に、この無線装置1の内蔵アンテナ114と外部のパッチアンテナ130の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心がアンテナ(内蔵アンテナ114、パッチアンテナ130)を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。
【0007】
内蔵アンテナ114の水平面内指向性は、内蔵アンテナ114が指向性を持たないため、また、ベースユニット120は内蔵アンテナ114の無線波が通過するので、図15(b)のような特性になる。また、パッチアンテナ130の水平面内指向性は、図15(c)のXの方向に指向性を持っているため、図15(c)のような特性になる。
【0008】
なお、ベースユニット120は、無線ユニット110の送受信波が通過するものからできている。また、図14(a、b、c)のXの方向と、図15(b)、図14(c)のXの方向と、は同じ方向を示している。
【0009】
また、図16は、従来の住宅内配線を示したものである。住宅分電盤160は、各部屋へ電力を分配し、漏電を防止するブレーカ等を内蔵したものである。住宅情報盤170は、公衆送受信ユニット170aと、CATVブースタ・分配器170bと、LANユニット170cと、BS/UVブースタ・分配器170dと、を備え、各部屋へアナログ電話線LAN、BS/UV等の配線を分配している。コンセント150は、各部屋に設置されたものであり、AC100V電力用コンセント、アナログ電話端子、BS/UHF/VHF等のテレビ放送用同軸端子、LAN用ポート、図14(a)から図14(d)で説明した無線装置101が設けられている。
【0010】
また、他の無線装置501としては、特開平8−186516号公報に記載されているものがある。このものは、図17に示すように、無線信号により送受信を行う送受信部と通信プロトコル等を記憶したメモリとを備える無線拡張ユニットである無線本体部502と、この無線本体部502に対して音声もしくはデータ信号の授受を行うベースバンド処理部503と、携帯無線機の無線機ケース504と、アンテナ505と、マイク506と、スピーカ507と、キー操作部508と、表示部509と、コネクタ510と、を有するベースユニットを備えている。
【0011】
この無線装置501は、無線本体部502と、ベースバンド処理部503と、をそれぞれ別ユニットに構成してケース504内に内装し、かつ、無線本体部502は、無線機ケース504と着脱可能に設けたものである。(ベースバンド処理部503に対してコネクタ510を介して着脱可能である。)この無線装置501は、無線本体部502と、ベースバンド処理部503と、をそれぞれ別ユニットに構成し、ベースバンド処理部503は、無線機ケース504内に固定的に内装される一方、無線本体部502は、無線機ケース504内に着脱可能に内装され、かつ無線本体部502を無線機ケース504内に内装したときにはベースバンド処理部503に対して電気的に接続可能に構成されたものである。すなわち、この無線装置501は、一部の構成部品を交換することで、異なる通信システムにおいても同一の携帯無線機の使用を可能にしたものである。
【0012】
【特許文献1】
特開平8−186516号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
図14、図15で説明した従来技術の無線装置では、無線拡張ユニット110がベースユニット120に着脱可能なものでありベースユニット120に収納して使用するものである。無線拡張ユニットは、汎用性を持たせるために内蔵アンテナは無指向性またはそれに近い特性の内蔵アンテナを有している。壁に設置されるコンセント内に無線装置を設ける場合、無指向性の内蔵アンテナは、ベースユニット120が送受信波を通過するものからできているため部屋内だけでなく壁の反対側の屋外等へ無線波を放射し、無線波の干渉や情報の漏洩等が発生する場合がある。
【0014】
このような問題点を解決するためには、アンテナに指向性を持たせて部屋の内部方向へ放射し、壁の反対側への放射を少なくする必要がある。
【0015】
アンテナに指向性を持たせて部屋の内部方向へ放射し、壁の反対側への放射を少なくする方法として、無線拡張ユニットが外部アンテナ端子を備えている場合は、外部アンテナ端子に所望の指向性を有するアンテナ(例えば、パッチアンテナ)を接続する方法がある。しかし、この方法では、構造が複雑になり製造コストが増大するという問題点があった。また、無線拡張ユニットが外部アンテナ端子を備えていない場合は、内蔵アンテナの指向性を変更しなければいけない場合があった。
【0016】
また、特開平8−186516号公報に記載されている無線装置は、無線拡張ユニットである無線本体部と、ベースバンド処理部と無線機ケース等を有するベースユニットと、が着脱可能な構造になっている。この無線装置は、異なる通信システムにおいて、無線本体部を取りかえることにより同一の携帯無線機(ベースユニット)の使用を可能にしたものである。すなわち、特開平8−186516号公報に記載されている無線装置は、無指向性のアンテナを用いて不特定の場所で通信をおこなう携帯用の無線装置であり、住宅内で無線ネットワークを形成し、宅内の各部屋に設置する無線装置とは別のものである。
【0017】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、無指向性の内蔵アンテナを使用しても、所望の指向性を有し、無線波の干渉や情報の漏洩等が小さい無線装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項1記載の発明にあっては、通信方式毎に交換可能な無線拡張ユニットと、無線拡張ユニットを収納・接続することができ、無線拡張ユニットを交換することにより、任意の通信方式により無線通信をおこなうことができるベースユニットと、を備え宅内に設置して使用する無線装置において、無指向性の内蔵アンテナを有する無線拡張ユニットと、内蔵アンテナからの伝播する無線波に指向性を持たせる孔を設けた金属の筐体を有するベースユニットとを備えており、孔は略長方形状であり、長辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいようなスロットとして開かれており、第2の孔を設け、第2の孔は略正方形状であり、一辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような開口部として開かれているものであり、開口部の1辺とスロットの長辺とを互いに平行に並べ、スロットと開口部との間の距離を変更することにより任意の指向性をもつ無線波を放射するようになしたものである。
【0025】
請求項2記載の発明にあっては、請求項1の構成において、スロットと開口部との間の距離を略半波長の奇数倍としたものである。
【0026】
請求項3記載の発明にあっては、請求項1の構成において、スロットと開口部との間の距離を略半波長の偶数倍としたものである。
【0028】
請求項4記載の発明にあっては、請求項1乃至請求項3いずれかに記載された構成において、反射板を設け、反射板は、内蔵アンテナの無線波を孔に向けて放射するものである。
【0029】
【発明の実施の形態】
(第1の参考例)
第1の参考例の無線装置1を図1に基づいて説明する。このものは、図1に示すように、無線拡張ユニット10と、ベースユニット20と、を備え、無線拡張ユニット10はベースユニット20から着脱可能であり、使用する無線方式に応じて、それぞれ用意された無線拡張ユニット10を選択することにより、任意の無線方式に対応することができる。
【0030】
無線拡張ユニット10は、無線と有線の通信プロトコルを互いに変換する有線−無線プロトコル変換部11と、チャネル制御や出力制御、誤り訂正などを行うベースバンド/MAC処理部12と、変調/復調を行うRF部13と、無線信号を送受信する内蔵アンテナ14と、を備えている。この無線拡張ユニット10は、通信方式毎に交換可能なものであり、PC(パーソナルコンピュータ)や携帯端末などに汎用的に使用されるものである。また、内蔵アンテナ14は、ほぼ無指向なアンテナ指向性を有している。
【0031】
ベースユニット20は、金属導体からなり内部が方形空洞を有するスロットアンテナの構成で、前面に孔25設けた金属導体からなる筐体24と、筐体24の内部にAC100V商用電源を所定の直流電圧に変換するAC−DC変換部21と、有線ケーブルを介してデータを送受する有線I/F部22と、無線拡張ユニット10を接続するための拡張I/F部23と、を備えている。ベースユニット20は、無線拡張ユニットを収納・接続することができ、無線拡張ユニットを交換することにより、任意の通信方式により無線通信をおこなうことができ、各部屋の壁内に埋め込まれているコンセント内に設置されるものである。なお、コンセントとは、住宅内の各部屋に設置され、AC100V電力用コンセント、アナログ電話端子、BS/UHF/VHF等のテレビ放送用同軸端子、LAN用ポート、等が設けられているものである。また、孔25は、内蔵アンテナ14からの伝播する無線波に指向性を持たせるものである。
【0032】
無線拡張ユニット10は、ベースユニット20と拡張I/F部23を介して接続され、筐体24の内部に格納することができる。ベースユニット20では、無線拡張ユニット10に対して拡張I/F部23を介して、AC−DC変換部21と有線I/F部22からそれぞれ電力供給とデータの送受が行われる。また、有線I/F部22は有線で外部のルータ(図示せず)等を介してネットワークに接続されている。
【0033】
この場合の無線拡張ユニット10は、有線−無線プロトコル変換部11で有線通信と無線通信のプロトコル変換を行い、ベースバンド/MAC処理部12でベースバンド信号処理を行い、RF部13でRF信号を生成し、内蔵アンテナ14を介して空中に無線波を放射する。
【0034】
このとき、内蔵アンテナ14より放射される無線波は、図1のXの方向を前方とすると、筐体24により背面、側面、上面、下面方向の成分の強度が弱められ、前方に対しては孔25が設けられているため、放射される無線波は通過する。
【0035】
また、図1(c)に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。なお、図1(c)のXの方向と、図1(a)のXの方向と、は同じ方向を示している。
【0036】
このような手段を講じることにより、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、図1(c)に示すように、内蔵アンテナ14の前方のX方向にアンテナ指向性を得ることができる。
【0037】
従って、この無線装置1は、ベースユニット20の筐体24を金属で構成し、前面に孔25を設けることにより、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方のX方向にアンテナ指向性を得ることができる。
【0038】
(第2の参考例)
第2の参考例の無線装置1を図2に基づいて説明する。このものは、第1の参考例で説明した筐体24の前面の孔25を略長方角形であるスロット26aとして開かれているものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。
【0039】
筐体24上に開かれたスロット26aは長辺方向の長さが使用無線波の波長λの約1/2の長さである。また、短辺方向の長さは波長λに比べ十分に小さな長さになっている。
【0040】
筐体24は方形空洞を備えたスロットアンテナの構成となっているため、筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されることにより、スロット26aの短辺と同じ方向に振幅する無線波が伝搬して筐体24を励振(共振)する。このとき、スロット26aより無線波が放射され、その指向性は方形空洞を備えたスロット1アンテナと同様に前方に指向性を有したものとなる。また、このときの主偏波成分はスロット26aの短辺方向と同じ方向の成分となり、交差偏波成分は小さくなる。
【0041】
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方のX方向にアンテナ指向性を得ると共に、交差偏波成分の少ない無線波を送受することができる。
【0042】
(第3の参考例)
第3の参考例の無線装置1を図3に基づいて説明する。このものは、第2の参考例で説明した筐体24の孔25を大地平面に対し垂直方向を長辺とし、大地平面に対して平行方向を短辺とするスロット26bとしたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。
【0043】
筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されることにより、スロット26bの短辺と同じ方向に振幅する無線波が伝搬して筐体24を励振(共振)する。このとき、スロット26bより無線波が放射され、その指向性は方形空洞を備えたスロットアンテナと同様に前方に指向性を有したものとなる。このときの電界の振動方向は図3(b)に示す様に、無線波の進行方向と直交し、且つ大地平面と平行な方向となる(水平偏波)。
【0044】
また、図3(c)に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。また、図3(c)のXの方向と、図3(a)のXの方向と、は同じ方向を示している。また、図3(b)のX、Y、Zの方向と、図3(a)のX、Y、Zの方向と、は同じ方向を示している。
【0045】
このような手段を講じることにより、無線装置1は、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、図3(c)に示すように、前方のX方向にアンテナ指向性を得ると共に、主偏波が水平偏波成分で交差偏波成分の少ない無線波を送受することができ、無線波の有効利用ができる。
【0046】
(第4の参考例)
第4の参考例の無線装置1を図4に基づいて説明する。このものは、第2の参考例のスロット26aを大地平面と平行方向を長辺とし、大地平面に対して垂直方向を短辺とするスロット26cとして開かれたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。
【0047】
スロット26cは長辺方向の長さが使用無線波の波長λの約1/2の長さとなっており、また、短辺方向の長さは波長λに比べ十分に小さな長さになっている。
【0048】
筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されることにより、スロット26cの短辺と同じ方向に振幅する無線波が伝搬して筐体24を励振(共振)する。このとき、スロット26cより無線波が放射され、その指向性は方形空洞を備えたスロットアンテナと同様に前方に指向性を有したものとなる。このときの電界の振動方向は図4(b)に示す様に、無線波の進行方向と直交し、且つ大地平面に対し垂直方向の垂直偏波となる。
【0049】
また、図4(c)に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。なお、図4(c)のXの方向と、図4(a)のXの方向と、は同じ方向を示している。また、図4(b)のX、Y、Zの方向と、図4(a)のX、Y、Zの方向と、は同じ方向を示している。
【0050】
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、図4(c)に示すように、前方のX方向にアンテナ指向性を得ると共に、主偏波が垂直偏波成分で交差偏波成分の少ない無線波を送受することができ、無線波の有効利用ができる。
【0051】
(第5の参考例)
第5の参考例の無線装置1を図5に基づいて説明する。このものは、第3の参考例に、第2の孔を設け、第2の孔は、略長方形状であり、長辺の長さが、伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような第2スロット27であり、第2スロット27とスロット26bとの長辺と互いに平行に並べて開けたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。
【0052】
スロット26b、27は長辺方向の長さが使用無線波の波長λの約1/2の長さである。また、短編方向の長さは波長λに比べ十分に小さな長さになっている。
【0053】
筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されることにより、スロット26b、27の短辺方向に沿って無線波が伝搬して、筐体24を励振する。このとき、スロット26b、27より、スロットの短辺方向と主偏波が一致する無線波が放射され、全体の指向性はそれぞれのスロット26b、27から放射された無線波を合成したものとなる。
【0054】
このため、2つのスロット26b、27間の距離を変更することにより、それぞれのスロットから放射される無線波に位相差をつけ、任意の指向性を形成することができる。
【0055】
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方へ任意の指向性を得るとともに、交差偏波成分の少ない無線波の送受が可能となる。
【0056】
なお、無線装置1は、第2の参考例、第4の参考例で説明したスロット26a、26cと互いに平行に並べるように第2の孔を第2スロット27として開けても、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方へ任意の指向性を得るとともに、交差偏波成分の少ない無線波の送受が可能となる。
【0057】
(第6の参考例)
第6の参考例の無線装置1を図6に基づいて説明する。このものは、第5の参考例において、スロット26bと第2スロット27との距離を使用無線波の波長λの約1/2の奇数倍になるように設けたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。なお、この場合のスロット26bと第2スロット27との配置は、図5と概略は同じなので省略する。
【0058】
2つのスロット26b、27を上述のように配置することにより、筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されると、お互いのスロット26b、27から逆位相の無線波が放射される。
【0059】
また、図6に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。なお、図5のXの方向と、図6のXの方向と、は同じ方向を示している。
このため全体の指向性は2つのスロット26b、27から放射される無線波の合成となり、図6に示すように前方のX方向への指向性を得ることができる。
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方へ任意の指向性を得るとともに前方の2つ方向への指向性を得ることができる。
なお、無線装置1は、第2の参考例、第4の参考例で説明したスロット26a、26cと第2スロット27とを互いに平行に並べ、さらに、スロット26bと第2スロット27との距離を使用無線波の波長λの約1/2の奇数倍になるように開けても、無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方へ任意の指向性を得るとともに前方の2つ方向への指向性を得ることができる。
【0060】
(第7の参考例)
第7の参考例の無線装置1を図7に基づいて説明する。このものは、第5の参考例において、スロット26bと第2スロット27の距離を使用無線波の波長λの約1/2の偶数倍になるように設けたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。なお、この場合のスロット26bと第2スロット27との配置は、図5と概略は同じなので省略する。
2つのスロット26b、27を上述のように配置することにより、筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されると、それぞれのスロットから同位相の無線波が放射される。
また、図7に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。なお、図5のXの方向と、図7のXの方向と、は同じ方向を示している。
従って、この無線装置1の指向性は2つのスロット26b、27から放射される無線波の合成となり、図8に示すように前方のX方向へより鋭い指向性を得ることができる。
なお、無線装置1は、第2の参考例、第4の参考例で説明したスロット26a、26cのいずれか一つと第2スロット27とを互いに平行に並べ、さらに、スロット26bと第2スロット27との距離を使用無線波の波長λの約1/2の偶数倍になるように開けても、無線装置1の指向性は2つのスロット26b、27から放射される無線波の合成となり、図8に示すように前方のX方向へより鋭い指向性を得ることができる。
【0061】
(第1の実施形態)
第1の実施形態の無線装置1を図8に基づいて説明する。このものは、第4の参考例に第2の孔を設け、第2の孔は略正方形状であり、一辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような開口部28であり、開口部28の1辺とスロット26cの長辺とが互いに平行に並べるようにしたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。
開口部28は、一辺の長さが、使用無線波の波長λの約1/2となっている。
金属筐体内の24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されると、スロット26cからはスロットの短辺方向とが一致する垂直偏波が放射され、開口部28からは水平・垂直両成分を含む無線波が放射され、全体の指向性はスロット26cと開口部28から放射される無線波の合成となる。
このため、スロット26cと開口部28との間の距離を変更することにより、スロット26c、開口部28から放射される無線波に位相差をつけることにより、スロット26cの短辺方向と一致する偏波成分について任意の指向性を形成することができる。また、このときスロット26cの長辺方向に一致する偏波成分については、開口部28のみから放射されるので、無線波は垂直偏波成分と水平偏波成分の両方を含んでいる
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、無線波の垂直成分と水平成分の偏波について、一方の偏波成分については前方への指向性を得ることができ、他方の偏波成分について任意の指向性を形成することができる。
なお、無線装置1は、第2の参考例で説明したものに第2の孔を設け、第2の孔は略正方形状であり、一辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような開口部28であり、この開口部28の1辺とスロット26cの長辺とを互いに平行に並べても、無線波の垂直成分と水平成分の偏波について、一方の偏波成分については前方への指向性を得ることができ、他方の偏波成分について任意の指向性を形成することができる。
【0062】
(第2の実施形態)
第2の実施形態の無線装置1を図9に基づいて説明する。このものは、第1の実施形態において、スロット26cと開口部28の距離を使用無線波の波長λの約1/2の奇数倍になるように設けたものである。これ以外の構成要素は、同じなので説明は省略する。なお、この場合のスロット26cと開口部28との配置は、図8と概略は同じなので省略する。
スロット26cと開口部28上述のように配置することにより、筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されると、スロット26cから放射される無線波の短辺方向の垂直偏波と開口部28から放射される垂直偏波成分の位相が互いに逆位相となるため、垂直偏波成分について前方の二方向への指向性が得られる。
また、図9に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。なお、図8のXの方向と、図9のXの方向と、は同じ方向を示している。
水平偏波成分についてはスロット26cからは、ほとんど放射されないため、前方のX方向への指向性を有している。
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、図9に示すように、無線波の垂直成分と水平成分の偏波について、それぞれ違う方向への指向性を形成することができる。
なお、無線装置1は、第2の参考例で説明したものに第2の孔を設け、第2の孔は略正方形状であり、一辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような開口部28であり、この開口部28の1辺とスロット26cの長辺とを互いに平行に並べ、さらに、スロット26cと開口部28の距離を使用無線波の波長λの約1/2の奇数倍になるように設けても、無線波の垂直成分と水平成分の偏波について、それぞれ違う方向への指向性を形成することができる。
【0063】
(第3の実施形態)
第3の実施形態の無線装置1を図10に基づいて説明する。このものは、第1の実施形態において、スロット26cと開口部28の距離を使用無線波の波長λの約1/2の偶数倍になるように設けたものである。これ以外の構成要素は、同じなので説明は省略する。なお、この場合のスロット26cと開口部28との配置は、図8と概略は同じなので省略する。
スロット26cと開口部28を上述のように配置することにより、筐体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されると、スロット26から放射される無線波の短辺方向の垂直偏波と開口部28から放射される垂直偏波成分の位相が互いに同位相となるため、垂直偏波成分について前方へより鋭い指向性が得られる。
水平偏波成分についてはスロット26からほとんど放射されないため、前方のX方向への指向性を有している。
また、図10に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。なお、図8のXの方向と、図10のXの方向と、は同じ方向を示している。
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、図10に示すように垂直成分と水平成分の偏波について、どちらも、前方のXの方向に指向性を得ることができる。なお、無線装置1は、第2の参考例で説明したものに第2の孔を設け、第2の孔は略正方形状であり、一辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような開口部28であり、開口部28の1辺とスロット26cの長辺とを互いに平行に並べ、さらに、さらに、スロット26cと開口部28の距離を使用無線波の波長λの約1/2の奇数倍になるように設けても、垂直成分と水平成分の偏波について、どちらも、前方のXの方向に指向性を得ることができる。
【0064】
(第8の参考例)
第8の参考例の無線装置1を図11に基づいて説明する。図11は、第1の参考例で説明した筐体24の前面の孔25を略正方形状の開口部28としたものである。これ以外の構成要素は同じなので説明は省略する。
開口部28は一辺の長さが使用無線波の波長λの約1/2の長さとなっている。また、筐2体24の内部で無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14より無線波が放射されることにより、開口部28の開口部分が無線波を伝搬して、筐体24を励振する。このとき、開口部28から無線波が放射され、その指向性は前方に指向性を有したものとなる。また、このときの無線波は垂直偏波成分と水平偏波成分の両方を含んでいる。
図11(b)に無線装置1の水平面内指向性を示す。なお、同心円の中心が内蔵アンテナ14を設置している位置である。また、実線が垂直偏波、破線が水平偏波を示すものである。また、図11(b)のXの方向と、図11(a)のXの方向と、は同じ方向を示している。
従って、このような手段を講じることにより、無線装置1は、図11(b)に示すように無線拡張ユニット10の内蔵アンテナ14の変更をせずに、前方のX方向にアンテナ指向性を得ることができる。
【0065】
(第5の実施形態)
第5の実施形態の無線装置1を、図12に基づいて説明する。このものは、第1の参考例において、反射板29を設け、反射板29は、無指向アンテナ14の無線波を孔25の方向へ放射するものであり、これ以外の構成要素は、同じなので説明は省略する。
反射板29は、筐体24の背面を焦点が内蔵アンテナ14(図12には図示せず)と一致する回転放物面のものである。
背面の反射板29の焦点と内蔵アンテナ14の位置が一致しているので、内蔵アンテナから放射され、背面反射板で反射した無線波は前方に平面波として放射される。
従って、無線装置1は、内蔵アンテナ14から後方へ放射される無線波も有効に利用することができ、内蔵アンテナ14の利得を高めることができる。
なお、この無線装置1は、第2の参考例から第8の参考例で説明したものに筐体24の背面を焦点が内蔵アンテナ14と一致する反射板29を設けても、内蔵アンテナ14から後方へ放射される無線波も有効に利用することができ、内蔵アンテナ14の利得を高めることができる。
【0066】
(第6の実施形態)
第6の実施形態の無線装置1を図13に基づいて説明する。無線装置1は、内蔵アンテナ14の固定位置に対して、孔25の位置をかえることにより、無線拡張ユニット内のRF部13からの内蔵アンテナ14の入力インピーダンス値を変えることができる。
無線装置1は、RF部13から見た内蔵アンテナ14のインピーダンス値が特定の値の時に最も効率的に内蔵アンテナ14は無線波を送受でき、無線拡張ユニット単体ではその最適な状態で設計されている。
すなわち、無線装置1は、無線拡張ユニット10を筐体24内に設置した場合、導体である筐体24の影響でRF回路部13(給電回路)のからみた内蔵アンテナ14のインピーダンスの値が変化し、内蔵アンテナ14の効率が悪化する場合がある。
しかし、上記のような手段を講じることにより、無線装置1は、RF部13の給電回路部から見た内蔵アンテナ14のインピーダンスを最適な値に制御することができ、無線拡張ユニット10を筐体24の中に設置した場合でも、内蔵アンテナ14のインピーダンスの値の調整ができ、アンテナ効率の悪化を防ぐことができる。
【0067】
【発明の効果】
請求項1記載の発明にあっては、ベースユニットの筐体を金属で構成し、前面に孔を設けることにより、無線拡張ユニットの内蔵アンテナの変更をせずに、前方のX方向(図1参照)にアンテナ指向性を得ることができる。
更に、請求項1記載の発明にあっては、請求項1の効果に加え、スロットを長辺方向が使用無線波の波長λの約1/2のスロットとすることにより、無線拡張ユニットの内蔵アンテナの変更をせずに、交差偏波成分の少ない無線波を送受することができる。
更に、請求項1記載の発明にあっては、請求項2乃至請求項4のいずれかの効果に加え、長辺方向が使用無線波の波長λの約1/2のスロットと、一辺の長さが使用無線波の波長λの約1/2の略正方形状の開口部を設けることにより、無線波の垂直成分と水平成分の偏波について、一方の偏波成分については前方への指向性を得ることができ、もう一方の偏波成分について任意の指向性を形成することができる。
請求項2記載の発明にあっては、請求項1の効果に加え、スロットと正方形開口部の間の距離を使用波長λの約1/2の奇数倍とすることにより、一方の偏波成分は前方X方向への指向性を得ることができ、もう一方の偏波成分については前方の二方向への指向性を得ることができる。
請求項3記載の発明にあっては、請求項1の効果に加え、スロットと略正方形状の開口部の間の距離を使用波長λの約1/2の偶数倍とすることにより、一方の偏波成分は前方X方向への指向性を得ることができ、もう一方の偏波成分については前方X方向へより鋭い指向性を得ることができる。
請求項4記載の発明にあっては、請求項1乃至請求項3のいずれかの効果に加え、内蔵アンテナの無線波を孔に向けて放射する反射板を設けることにより、内蔵アンテナから放射され、反射板で反射した無線波は前方に平面波として放射されるため、内蔵アンテナから後方へ放射される無線波も有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)第1の参考例の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図、(b)同上の構成図、(c)同上の水平面内指向性を示す図である。
【図2】第2の参考例の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図である。
【図3】(a)第4の参考例の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図、(b)同上の偏波面を示す図、(c)同上の水平面内指向性を示す図である。
【図4】(a)第5の参考例の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図、(b)同上の偏波面を示す図、(c)同上の水平面内指向性を示す図である。
【図5】第5参考例、第7の参考例の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図である。
【図6】第6の参考例の無線装置水平面内指向性を示す図である。
【図7】第7の参考例の無線装置水平面内指向性を示す図である。
【図8】第1実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図である
【図9】第2実施形態の無線装置の水平面内指向性を示す図である。
【図10】第3施形態の無線装置の水平面内指向性を示す図である。
【図11】(a)第8の参考例の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図、(b)同上の水平面内指向性を示す図である。
【図12】第4の実施形態の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図である。
【図13】第5の実施形態の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図、(b)同上の構成図である。
【図14】(a)〜(c)従来の無線装置の概略斜視図と概略側面断面図である。
【図15】(a)従来の無線装置の構成図、(b)従来の無線装置の水平面内指向性を示す図、(d)従来の無線装置の外付けアンテナ(パッチアンテナ)の水平面内指向性である。
【図16】従来の無線装置を使用した宅内配線図である。
【図17】特開平8−186516号公報に記載の無線装置の概略構成の斜視図である。
【符号の説明】
1 無線装置
10 無線拡張ユニット
14 内蔵アンテナ
20 ベースユニット
24 筐体
25 孔
26 スロット
27 第2スロット
28 開口部
Claims (4)
- 通信方式毎に交換可能な無線拡張ユニットと、無線拡張ユニットを収納・接続することができ、無線拡張ユニットを交換することにより、任意の通信方式により無線通信をおこなうことができるベースユニットと、を備え宅内に設置して使用する無線装置において、
無指向性の内蔵アンテナを有する無線拡張ユニットと、内蔵アンテナからの伝播する無線波に指向性を持たせる孔を設けた金属の筐体を有するベースユニットとを備えており、孔は略長方形状であり、長辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいようなスロットとして開かれており、
第2の孔を設け、第2の孔は略正方形状であり、一辺の長さが伝播通過させたい無線波の波長の略半波長に等しいような開口部として開かれているものであり、開口部の1辺とスロットの長辺とを互いに平行に並べ、スロットと開口部との間の距離を変更することにより任意の指向性をもつ無線波を放射するようになしたことを特徴とする無線装置。 - スロットと開口部との間の距離を略半波長の奇数倍としたものであることを特徴とする請求項1記載の無線装置。
- スロットと開口部との間の距離を略半波長の偶数倍としたものであることを特徴とする請求項1記載の無線装置。
- 反射板を設け、反射板は、内蔵アンテナの無線波を孔に向けて放射するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれかに記載の無線装置。
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