JP4621169B2 - Small rotating body mounted antenna - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に装着された状態で自らが回転しながらでも効率的に且つ安定的に信号を送受信することができる小型の回転体装着型アンテナに関する。   The present invention relates to a small-sized rotating body-mounted antenna that can efficiently and stably transmit and receive signals while rotating itself while mounted on a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller.

従来より、VHF/UHF帯域の無線通信機のアンテナでは、ダイポールアンテナ、ロードアンテナ、八木アンテナなどが多く使われている。これらのアンテナのゲインや放射パターンはそれぞれの特徴を持っており、それぞれの目的に応じて使われてきた。例えば、特許文献1は、ICタグやカードなどに内蔵されて使用される小型アンテナを開示している。この小型アンテナは、フィルム状のベースシートの上に矩形渦巻状のパターンが形成されることにより構成されている。
特開2001−160186号公報
Conventionally, dipole antennas, load antennas, Yagi antennas, and the like have been frequently used as antennas for VHF / UHF band wireless communication devices. The gain and radiation pattern of these antennas have their own characteristics and have been used according to their purpose. For example, Patent Document 1 discloses a small antenna that is used in an IC tag or a card. This small antenna is configured by forming a rectangular spiral pattern on a film-like base sheet.
JP 2001-160186 A

しかしながら、特許文献1などに開示されている従来の小型アンテナは、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に装着されて回転した状態では、外部と効率的且つ安定的に信号を送受信することができないという問題があった。   However, the conventional small antenna disclosed in Patent Document 1 and the like can efficiently and stably transmit and receive signals to and from the outside when mounted on a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller and rotated. There was a problem that I could not.

すなわち、既存のダイポールアンテナ、ロードアンテナ、八木アンテナ、ヘリカルアンテナなどのアンテナ放射パターンは、片方向だけ電波強度が大きくなる特徴を持っており、このようなアンテナを自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に取り付けて通信をする場合は、外部通信機の位置により又は回転する角度により受信信号のレベルが変化し通信障害を起こす原因になるという問題が発生していた。   In other words, antenna radiation patterns such as existing dipole antennas, road antennas, Yagi antennas, and helical antennas have the characteristic that the radio wave intensity increases only in one direction. When communication is performed by attaching to the body, there has been a problem that the level of the received signal changes depending on the position of the external communication device or the rotation angle, causing communication failure.

すなわち、電気信号を電波信号に変換させて伝えるアンテナは、波長とアンテナの大きさや形による固有の変換周波数を有しているとともに、電波が放射される放射パターンが特定な形を有している。アンテナから放射された電磁波信号が外部に出るとき、受信する各位置ごとに電波の受信強度がそれぞれ異なるのが一般的なアンテナの特性である。そのため、前述のような従来の小型アンテナを回転体に装着して電波を送受信する場合は、回転体に装着されているアンテナの位置と回転体の角度により放射される電波の強度が変わってしまい、そのアンテナからの電波を固定された位置で受信するときの受信電波の強度も変わってしまうという現象が起きてしまう。この時の受信電波の強さは、回転体の角度やアンテナが持つ放射パターンと複合的な関連性を持ち、受信電波の強度は回転体の回転速度とアンテナの放射パターンとの変数により常時受信レベルが変わるという特性を持つことになる。そのような場合、放射パターンがそれぞれの位置で異なった場合には、アンテナのゲインの変化とアンテナの回転数によって受信信号の強さがある程度の変化を持つ波の形ができ、実際には送信していない干渉信号が出て受信機に干渉してエラーを引き起こすことになる。この放射パターンのゲイン差と回転速度の関係で出る実際には送信していない干渉信号は、受信機に入って通信エラーを引き起こすことになる。特に回転体が高速で回転する場合は、回転速度と放射パターンの偏向によるドプラ効果が発生し、受信信号が振動したり大きさ成分や周波数成分に信号のシフトが発生して通信障害が発生する恐れがある。したがって、ゲインが片一方だけ大きいということが無い、受信機が置いてあるどんな角度でも一定した放射パターンを保つことができるアンテナが望まれている。   In other words, an antenna that converts electric signals into radio signals and transmits them has a specific conversion frequency depending on the wavelength and the size and shape of the antenna, and the radiation pattern from which the radio waves are radiated has a specific shape. . When the electromagnetic wave signal radiated from the antenna goes outside, the general antenna characteristic is that the reception intensity of the radio wave is different for each position where it is received. For this reason, when a conventional small antenna as described above is attached to a rotating body to transmit and receive radio waves, the intensity of the emitted radio waves changes depending on the position of the antenna mounted on the rotating body and the angle of the rotating body. In other words, the intensity of the received radio wave when the radio wave from the antenna is received at a fixed position also changes. At this time, the strength of the received radio wave has a complex relationship with the angle of the rotating body and the radiation pattern of the antenna, and the strength of the received radio wave is always received depending on the variable of the rotational speed of the rotating body and the radiation pattern of the antenna. The level will change. In such a case, if the radiation pattern is different at each position, a wave with a certain change in the strength of the received signal can be formed depending on the change in antenna gain and the number of rotations of the antenna. An interference signal that has not been generated will interfere with the receiver and cause an error. Interference signals that are not actually transmitted due to the relationship between the gain difference of the radiation pattern and the rotational speed enter the receiver and cause a communication error. Especially when the rotating body rotates at a high speed, a Doppler effect due to the rotation speed and the deflection of the radiation pattern occurs, and the reception signal vibrates and a signal shift occurs in the magnitude component and frequency component, resulting in communication failure. There is a fear. Therefore, there is a demand for an antenna that can maintain a constant radiation pattern at any angle at which the receiver is placed, in which the gain is not increased by one side.

また、無線通信基地局や携帯型端末とは違って、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体には通信機を取り付ける空間の余地が少なく、またアンテナを突出状態で取り付けるときには回転体の遠心力により機械的に安定できず破損する恐れもある。したがって、回転体から突出しないような小型のアンテナが望まれている。   Also, unlike wireless communication base stations and portable terminals, there is little room to install a communication device on a rotating body such as an automobile wheel or rotating roller, and the centrifugal force of the rotating body when the antenna is mounted in a protruding state May not be mechanically stable and may be damaged. Therefore, a small antenna that does not protrude from the rotating body is desired.

以上のように、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に取り付けて使用される通信機のアンテナは、どの方向でも電波の放射強度が一定に保たれること、及び、回転体から突出して回転体の回転の邪魔にならないように小型のサイズに形成することが必要であるが、そのような要求を満たすようなアンテナは、従来は開発されていなかった。   As described above, the antenna of a communication device that is used by being attached to a rotating body such as a wheel or a rotating roller of an automobile can maintain a constant radio wave radiation intensity in any direction, and can rotate by protruding from the rotating body. Although it is necessary to form it in a small size so as not to obstruct the rotation of the body, an antenna that satisfies such a requirement has not been developed.

本発明はこのような従来技術の問題点に着目してなされたものであって、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に取り付けられて自らも回転しながらでも電波を効率的に且つ安定的に送受信することができる小型の回転体装着型アンテナを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems of the prior art, and is attached to a rotating body such as a wheel or a rotating roller of an automobile so that radio waves can be efficiently and stably rotated while rotating by itself. An object of the present invention is to provide a small rotating body-mounted antenna capable of transmitting and receiving.

以上のような課題を解決するための本発明による小型の回転体装着型アンテナは、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に装着されて使用される小型の回転体装着型アンテナであって、一定の厚みを持つ円盤状の誘電体基板と、前記誘電体基板の上にエッチング記法で形成された導体の線路パターンであって、一定した線路幅を持ち、前記誘電体基板の略中心から略円形の螺旋状(渦巻き状)に延びるように、且つ、前記線路の全体の長さが使用する電波の周波数の波長に比例し、前記各線路間の間隔が前記線路幅の約5倍から約20倍までとなるように、形成された線路パターンと、前記誘電体基板の前記線路パターンの中心側の端部の近傍部分に形成された貫通穴と、前記線路パターンの中心側の端部を、前記貫通穴を介して送信部及び/又は受信部と電気的に接続するための信号線と、自らを、送信部及び/又は受信部と共に、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の回転軸方向と直交する平面に固定するための取り付け手段と、を備えており、前記線路パターンが、その線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となるように、且つ、その線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、前記回転体に対して配置されている、ことを特徴とするものである。   A small rotating body mounting antenna according to the present invention for solving the above problems is mounted on a small rotating body mounted on an end surface of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller or in the vicinity thereof. A type antenna, a disc-shaped dielectric substrate having a constant thickness, and a conductor line pattern formed on the dielectric substrate by an etching notation, having a constant line width, and the dielectric The overall length of the line is proportional to the wavelength of the frequency of the radio wave used so that it extends in a substantially circular spiral shape (spiral shape) from the approximate center of the substrate, and the interval between the lines is the line width. Of the line pattern, a through hole formed in the vicinity of the end of the dielectric substrate on the center side of the line pattern, and the line pattern The end on the center side A signal line for electrically connecting to the transmitting unit and / or the receiving unit through the through hole, and the rotating shaft of a rotating body such as an automobile wheel and a rotating roller together with the transmitting unit and / or the receiving unit. Mounting means for fixing to a plane orthogonal to the direction, and the line pattern is arranged such that the plane on which the line pattern is formed is parallel to the rotation direction of the rotating body, and The track pattern is arranged with respect to the rotating body such that the center of the line pattern coincides with the rotation center of the rotating body.

また、本発明による小型の回転体装着型アンテナは、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に装着されて使用される小型の回転体装着型アンテナであって、一定の厚みを持つ円盤状の誘電体基板と、前記誘電体基板の上にエッチング記法で形成された導体の線路パターンであって、一定した線路幅を持ち、前記誘電体基板の略中心から略矩形の螺旋状(渦巻き状)に延びるように、且つ、前記線路の全体の長さが使用する電波の周波数の波長に比例し、前記各線路間の間隔が前記線路幅の約5倍から約20倍までとなるように、形成された線路パターンと、前記誘電体基板の前記線路パターンの中心側の端部の近傍部分に形成された貫通穴と、前記線路パターンの中心側の端部を、前記貫通穴を介して送信部及び/又は受信部と電気的に接続するための信号線と、自らを、送信部及び/又は受信部と共に、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の回転軸方向と直交する平面に固定するための取り付け手段と、を備えており、前記線路パターンが、その線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となるように、且つ、その線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、前記回転体に対して配置されている、ことを特徴とするものである。   A small rotating body mounted antenna according to the present invention is a small rotating body mounted antenna that is used by being mounted on an end surface of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller or in the vicinity thereof. A disc-shaped dielectric substrate having a thickness, and a conductor line pattern formed on the dielectric substrate by an etching notation, having a constant line width and having a substantially rectangular shape from an approximate center of the dielectric substrate; The total length of the line is proportional to the wavelength of the frequency of the radio wave used, and the distance between the lines is about 5 to about 20 times the line width. The formed line pattern, the through hole formed in the vicinity of the center side end of the line pattern of the dielectric substrate, and the end of the line pattern on the center side, Transmitter and through through hole In order to fix the signal line for electrically connecting to the receiving unit and / or the signal line to the plane orthogonal to the rotation axis direction of the rotating body such as the automobile wheel and the rotating roller together with the transmitting unit and / or the receiving unit. And the line pattern is arranged such that the plane on which the line pattern is formed is parallel to the rotation direction of the rotating body, and the center of the line pattern is the center of the rotating body. It arrange | positions with respect to the said rotary body so that it may correspond with a rotation center, It is characterized by the above-mentioned.

さらに、本発明による小型の回転体装着型アンテナは、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に装着されて使用される小型の回転体装着型アンテナであって、一定の厚みを持つ円盤状の誘電体基板と、前記誘電体基板の上にエッチング記法により互いに略並行に(並列的に)形成されている2つの導体の線路パターンであって、それぞれが、一定した線路幅を持ち、前記誘電体基板の略中心から略円形の螺旋状(渦巻き状)に延びるように、且つ、前記線路の全体の長さが使用する電波の周波数の波長に比例し、前記各線路間の間隔が前記線路幅の約5倍から約20倍までとなるように、形成されている2つの線路パターンと、前記誘電体基板の前記2つの線路パターンの中心側の端部の近傍部分に形成された貫通穴と、前記2つの線路パターンの中心側の各端部をそれぞれ、前記貫通穴を介して送信部及び/又は受信部と電気的に接続するための信号線と、自らを、送信部及び/又は受信部と共に、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の回転軸方向と直交する平面に固定するための取り付け手段と、を備えており、前記2つの線路パターンが、その各線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となるように、且つ、その各線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、前記回転体に対して配置されている、ことを特徴とするものである。   Furthermore, a small rotating body mounted antenna according to the present invention is a small rotating body mounted antenna that is used by being mounted on an end surface of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller or in the vicinity thereof. A disc-shaped dielectric substrate having a thickness, and two conductor line patterns formed on the dielectric substrate in parallel with each other by etching notation, each of which is a constant line Each line has a width, extends from a substantially center of the dielectric substrate in a substantially circular spiral shape, and the entire length of the line is proportional to the wavelength of the frequency of the radio wave used. The two line patterns formed so that the distance between them is about 5 to about 20 times the line width, and the vicinity of the center side end of the two line patterns of the dielectric substrate Formed in A signal line for electrically connecting the through hole and each end on the center side of the two line patterns to the transmitting unit and / or the receiving unit through the through hole, And / or an attachment means for fixing to a plane orthogonal to the rotational axis direction of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller, together with the receiving unit, and the two line patterns have the respective line patterns It is arranged with respect to the rotating body so that the formed plane is parallel to the rotating direction of the rotating body and the center of each line pattern coincides with the rotation center of the rotating body. It is characterized by that.

本発明においては、例えば回路基板であるPCBなどの誘電体基板に、エッチング記法により、例えば銅膜などの導体で線路パターンを形成することにより小型の回転体装着型アンテナを構成した。この線路パターンは、基板の中心から略螺旋状に形成され、その線路長は通信周波数に適合するように形成している。そして、このように回転する基板の中心から外側へ一定した間隔で螺旋状に回転するような形状に線路パターンを形成し、このような螺旋状の線路パターンの中心側の端部又はその近傍では基板にスルーホールを形成しておき、基板の下側(線路パターンが形成されていない側)から前記スルーホールを介して前記線路パターンの中心側端部を通信機(送信用又は受信用回路)と接続し、通信機の出力をこのアンテナを通じて電波で放射させるようにしている。これにより、放射パターンをどの角度からも一定に放射できる小型の回転体装着型アンテナが実現できる。本発明のように螺旋状に線路パターンを加工してアンテナを作製する場合は、印刷された線路パターンの上に電波が放射され、アンテナ放射パターンが印刷された基板の上に一定の強度で放射されて、どの場所からも受信される電波の強度は一定に保たれる。連続する螺旋状に形成されたパターンの総線路の長さは通信に使用する周波数の波長に比例し、マッチングを取って使用周波数が一定に放射される。   In the present invention, a small rotating body mounted antenna is configured by forming a line pattern with a conductor such as a copper film on a dielectric substrate such as a PCB as a circuit board, for example, by etching. The line pattern is formed in a substantially spiral shape from the center of the substrate, and the line length is formed so as to match the communication frequency. Then, a line pattern is formed in such a shape that rotates spirally from the center of the rotating substrate to the outside at a constant interval, and at or near the end on the center side of such a spiral line pattern. A through hole is formed in the substrate, and the center end of the line pattern is communicated from the lower side of the substrate (the side where the line pattern is not formed) through the through hole (transmission or reception circuit). And the output of the communication device is radiated by radio waves through this antenna. As a result, a small rotating body-mounted antenna that can radiate the radiation pattern from any angle can be realized. When an antenna is manufactured by processing a line pattern in a spiral shape as in the present invention, radio waves are radiated on the printed line pattern and radiated at a constant intensity on the substrate on which the antenna radiation pattern is printed. Thus, the intensity of radio waves received from any place is kept constant. The length of the total line of the pattern formed in a continuous spiral is proportional to the wavelength of the frequency used for communication, and the used frequency is radiated at a constant level by matching.

また、本発明においては、誘電体基板の上にアンテナ用の線路パターンをエッチングするとき、使用周波数の波長に比例する長さを確保するために、エッチングする線路パターン幅を出来る限り狭くし、螺旋状に回転する線路パターン間の距離を線路パターン幅の約5倍から約20倍までとしている。これにより、本発明では、アンテナのサイズを小型にしながら、線路パターン間の間隔を十分に(線路パターン幅の約5倍から約20倍まで)に維持して、近接する線路パターンの間に相互誘導効果(相互結合効果)が起きることを防止するようにしている。   In the present invention, when etching a line pattern for an antenna on a dielectric substrate, the width of the line pattern to be etched is made as narrow as possible in order to ensure a length proportional to the wavelength of the operating frequency, The distance between the line patterns rotating in the shape is set to be about 5 to about 20 times the line pattern width. Accordingly, in the present invention, while the antenna size is reduced, the distance between the line patterns is sufficiently maintained (from about 5 times to about 20 times the line pattern width), and the adjacent line patterns are mutually connected. The inductive effect (mutual coupling effect) is prevented from occurring.

本発明の回転体装着用アンテナによれば、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に前記取り付け手段により取り付けられたとき、小型で回転体から突出しないような構造になっているので、回転体の遠心力により破損したりする恐れがなくなる。また、本発明の回転体装着用アンテナによれば、どの角度からでも放射パターンが一定で電波の放射強度が一定に保たれるので、自動車のホイールや回転ローラなどの回転体に取り付けられて自らが回転しながらでも電波を効率的に且つ安定的に送受信することができるようになる。   According to the rotating body mounting antenna of the present invention, the rotating body is small and does not protrude from the rotating body when mounted on the rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller by the mounting means. There is no risk of damage due to centrifugal force. Further, according to the rotating body mounting antenna of the present invention, since the radiation pattern is constant and the radio wave radiation intensity is kept constant from any angle, it is attached to a rotating body such as a wheel or a rotating roller of an automobile. It is possible to transmit and receive radio waves efficiently and stably even while rotating.

すなわち、本発明においては、誘電体基板の上に螺旋状の略四角パターン又は略円形パターンの線路をエッチング記法で印刷・形成し製作する。このとき、線路の総長さが使用する周波数の波長に比例するようにし、線路の間の間隔が線路幅の約5倍から約20倍までになるように、エッチングしてアンテナを製作する。そして螺旋形に放射させた線路パターンの中心側の端部を、基板のスルーホールを介して、基板の線路パターンが形成された側と反対の側から基板の線路パターンが形成された側に延びる信号線により、無線通信回路(送信部又は受信部)と繋ぎ、通信回路の出力をこのアンテナを通じて電波として放射させる。   That is, in the present invention, a spiral substantially square pattern or substantially circular pattern line is printed and formed on a dielectric substrate by an etching notation. At this time, the antenna is manufactured by etching so that the total length of the line is proportional to the wavelength of the frequency used, and the distance between the lines is about 5 to about 20 times the line width. Then, the end on the center side of the line pattern radiated spirally extends from the side opposite to the side where the line pattern is formed on the substrate to the side where the line pattern is formed on the substrate via the through hole of the substrate. The signal line connects to a wireless communication circuit (transmitter or receiver), and the output of the communication circuit is radiated as a radio wave through this antenna.

本発明によれば、このように製作された基板上の螺旋形のアンテナから放射パターンが放射されることにより、基板の中心から一定に電波が放射される効果を得ることができる。本発明者が、基板を中心とした0度から360度までの間を10度の間隔で分けてアンテナのゲインとビーム幅(Angular Width)を精密測定したところ、ゲインの変化が1度以内になるように一定して放射されるのが確認できた。また3dBiビーム幅(3dB Beam Width)も一定しており、どの方向からも傾かないことが分かった。また、本発明者が、螺旋形の放射パターンとして略四角形パターンの場合と略円形パターンの場合のすべてを比較し検討したところ、略四角形パターンの放射パターンは略円形パターンの場合と比較して中心から扇子の形をした放射パターンを持つが、使用周波数が変わってもその全般的な放射パターンの形は変わらないことが分かった。また、本発明者の測定によると、略円形の螺旋状の線路パターンは、総線路の長さにより、放射される特定の周波数を持っていることが分かった。また、本発明者の測定によると、この略円形の螺旋状の線路パターンの場合は、その放射パターンが印刷されたプリント基板の上に180度のどの方向からも一定に電波が放射され、0度から360度までの間の10度間隔でアンテナゲインと放射角度を測定したところ、その差がほとんど出ないこと、したがって、どの角度からでも電波強度が一定に放射されること、が分かった。以上のように、本発明者の測定によると、本発明による回転体装着型アンテナを回転体に取り付けて無線通信に使用するときは、外部の通信機との通信障害を起こさず、安定した通信状態を保つことができることが分かった(従来のアンテナを使用するときは、回転体の回転速度とアンテナの放射パターンとの一定の同期により電波強度の波のような現象が起きてしまい、通信機と通信エラーを引き起こし、また通信機とドプラ現象を起こし通信障害が起きることがしばしばであった)。   According to the present invention, the radiation pattern is radiated from the spiral antenna on the substrate manufactured as described above, so that an effect of radiating a radio wave from the center of the substrate can be obtained. When the present inventor precisely measured the antenna gain and beam width (angular width) by dividing the range from 0 degrees to 360 degrees centered on the substrate at an interval of 10 degrees, the gain change was within 1 degree. It was confirmed that it was radiated constantly. It was also found that the 3 dBi beam width (3 dB Beam Width) was constant, and it did not tilt from any direction. In addition, when the present inventor compared and examined all of the case of the substantially square pattern and the case of the substantially circular pattern as the spiral radiation pattern, the radiation pattern of the substantially square pattern is more central than the case of the substantially circular pattern. The fan has a radiation pattern in the shape of a fan, but it has been found that the overall radiation pattern does not change even if the operating frequency changes. Further, according to the measurement by the present inventor, it has been found that the substantially circular spiral line pattern has a specific frequency to be radiated depending on the length of the total line. Further, according to the measurement by the present inventor, in the case of this substantially circular spiral line pattern, radio waves are radiated from any direction of 180 degrees on the printed circuit board on which the radiation pattern is printed, and 0 When the antenna gain and the radiation angle were measured at intervals of 10 degrees between 1 to 360 degrees, it was found that there was almost no difference between them, and that the radio wave intensity was radiated at a constant angle from any angle. As described above, according to the measurement by the present inventor, when the rotating body-mounted antenna according to the present invention is attached to a rotating body and used for wireless communication, communication with an external communication device does not occur and stable communication is not caused. It was found that the state can be maintained (when using a conventional antenna, a phenomenon such as a wave of radio field intensity occurs due to the constant synchronization between the rotational speed of the rotating body and the radiation pattern of the antenna, Often caused communication errors and communication problems with communication devices.

以上のように、本発明によれば、基板上の螺旋状アンテナから放射されたアンテナの放射パターンが基板の略中心から一定に電波が放射される効果を得ることができ、ビーム幅も一定で特定方向に電波が傾かないようなアンテナを実現できる。よって、本発明によれば、放射パターンが基板の上に一定に放射され放射角度による電波強度の差がほとんど無いため、回転体に取り付けて高速回転させた場合でも、電波強度の差がほとんどなく通信機との通信エラーや通信障害を引き起こす恐れが無いようなアンテナを実現することができる。特に、本発明においては、前記線路パターンを、その線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となる(前記回転体の回転軸方向と直交する)ように、且つ、その線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、配置したので、取り付け対象である回転体が回転しているときでも、アンテナからの放射パターンが回転体の回転方向に対して一定に放射されるようになり、放射角度による電波強度の差がほとんど無くなる、という効果が得られる。   As described above, according to the present invention, the radiation pattern of the antenna radiated from the spiral antenna on the substrate can obtain the effect that the radio wave is radiated from the substantially center of the substrate, and the beam width is also constant. An antenna that does not tilt radio waves in a specific direction can be realized. Therefore, according to the present invention, since the radiation pattern is radiated uniformly on the substrate and there is almost no difference in radio wave intensity depending on the radiation angle, there is almost no difference in radio wave intensity even when it is attached to a rotating body and rotated at high speed. An antenna that does not cause a communication error with a communication device or a communication failure can be realized. In particular, in the present invention, the line pattern is arranged so that the plane on which the line pattern is formed is parallel to the rotation direction of the rotating body (perpendicular to the rotation axis direction of the rotating body), and Since the center of the line pattern coincides with the rotation center of the rotating body, the radiation pattern from the antenna is constant with respect to the rotating direction of the rotating body even when the rotating body to be attached is rotating. And the difference in radio wave intensity depending on the radiation angle is almost eliminated.

また、本発明においては、誘電体基板の上にアンテナ用の線路パターンをエッチングするとき、使用周波数の波長に比例する長さを確保するために、エッチングする線路パターン幅を出来る限り狭くし、螺旋状に回転する線路パターン間の距離を線路パターン幅の約5倍から約20倍までとしている。したがって、本発明によれば、アンテナのサイズを小型にしながら、線路パターン間の間隔を十分に(線路パターン幅の約5倍から約20倍まで)に維持して、近接する線路パターンの間隔が近接して相互誘導効果(相互結合効果)が生じることを防止することができるようになった。   In the present invention, when etching a line pattern for an antenna on a dielectric substrate, the width of the line pattern to be etched is made as narrow as possible in order to ensure a length proportional to the wavelength of the operating frequency, The distance between the line patterns rotating in the shape is set to be about 5 to about 20 times the line pattern width. Therefore, according to the present invention, while keeping the antenna size small, the distance between the line patterns is sufficiently maintained (from about 5 times to about 20 times the line pattern width), and the distance between adjacent line patterns is reduced. It has become possible to prevent the mutual induction effect (mutual coupling effect) from occurring in the vicinity.

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例1について述べるような形態である。   The best mode for carrying out the present invention is a mode as described in Example 1 below.

以下に、本発明の実施例1による小型の回転体装着型アンテナを説明する。図1−Aは本実施例1による回転体装着型アンテナを示す斜視図で、図1−A(a)は線路パターンが形成された側から見た図、図1−A(b)はその裏側から見た図である。図1−Aにおいて、1は誘電体基板、2は誘電体基板1の上に形成された略円形螺旋状の線路パターン、3は送受信部、4aは前記基板1の前記線路パターン2の中心側の端部2aの下方に形成されたスルーホール、4bは前記基板1の前記螺旋状線路パターン2の外側の端部2bの下方に形成されたスルーホール、5aは前記送受信部3と前記の螺旋状線路パターン2の中心側の端部2aとを前記スルーホール4aを介して接続するための信号線、5bは前記送受信部3と前記の螺旋状線路パターン2の外側の端部2bとを前記スルーホール4bを介して接続するための信号線、である。   Hereinafter, a small rotating body-mounted antenna according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1-A is a perspective view showing a rotating body-mounted antenna according to the first embodiment, FIG. 1-A (a) is a view seen from the side where a line pattern is formed, and FIG. It is the figure seen from the back side. In FIG. 1A, 1 is a dielectric substrate, 2 is a substantially circular spiral line pattern formed on the dielectric substrate 1, 3 is a transmitting / receiving unit, 4a is the center side of the line pattern 2 of the substrate 1 Through holes formed below the end portion 2a of the substrate, 4b is a through hole formed below the end portion 2b outside the spiral line pattern 2 of the substrate 1, and 5a is the transmission portion 3 and the spiral. The signal line 5b for connecting the end 2a on the center side of the line pattern 2 via the through hole 4a connects the transmission / reception unit 3 and the end 2b outside the spiral line pattern 2 to the outside. This is a signal line for connection through the through hole 4b.

本実施例1においては、アンテナをエッチングするために使用する基板1として、基板厚み1mm、銅膜厚み1/2オンス、平面サイズ20mm×20mmのFR−4(誘電率4.8)基板を使用する。このFR−4(誘電率4.8)基板1の上に、0.1〜0.5mm幅、望ましくは0.2mm幅の細いアンテナ用線路パターン2をエッチングにより形成する。このとき、螺旋型にプリントされた線路パターン2の間の間隔は各線路の間の影響を出来るだけ少なくできるよう線路幅の約5倍から約20倍までとする。線路パターン2の長さは、使用電波の波長に合わせて選択する。線路パターン2の両端2a,2aの下方の位置では基板1にスルーホール4a,4bを加工形成し、基板1の下側に配置された信号線5a,5bと前記スルーホール4a,4bとにより、線路パターン2の各端部2a,2bと送受信部3とを電気的に接続する。前記のプリント線路パターン2は、略円形の螺旋状に作製する。前記線路パターン2の長さは通信に使用する周波数の波長と密接に関連しており、周波数が低くて波長が長くなればこのパターンの長さも長くしなければいけないし、使用周波数が高くて波長が短ければパターンの線路の長さも短くし波長に合わせる作業をしなければならない。このとき、各線路間の間隔を十分に(線路幅の約5倍から約20倍まで)確保するようにして、各線路の間が近接して相互誘導効果が起きないようにすることが望ましい。本実施例1では、前記各線路間の間隔は例えば2.0mmとしている。   In Example 1, an FR-4 (dielectric constant 4.8) substrate having a substrate thickness of 1 mm, a copper film thickness of 1/2 ounce, and a planar size of 20 mm × 20 mm is used as the substrate 1 used for etching the antenna. To do. On this FR-4 (dielectric constant 4.8) substrate 1, a thin antenna line pattern 2 having a width of 0.1 to 0.5 mm, preferably 0.2 mm, is formed by etching. At this time, the interval between the line patterns 2 printed in a spiral shape is set to be about 5 to about 20 times the line width so as to reduce the influence between the lines as much as possible. The length of the line pattern 2 is selected according to the wavelength of the used radio wave. Through holes 4a and 4b are formed in the substrate 1 at positions below both ends 2a and 2a of the line pattern 2, and the signal lines 5a and 5b arranged on the lower side of the substrate 1 and the through holes 4a and 4b The ends 2a and 2b of the line pattern 2 and the transmitting / receiving unit 3 are electrically connected. The printed line pattern 2 is formed in a substantially circular spiral shape. The length of the line pattern 2 is closely related to the wavelength of the frequency used for communication. If the frequency is low and the wavelength is long, the length of the pattern must be increased, and the frequency used is high and the wavelength is high. If the length is short, the length of the pattern line must be shortened to match the wavelength. At this time, it is desirable to ensure a sufficient interval between the lines (from about 5 times to about 20 times the line width) so that the mutual induction effect does not occur between the lines. . In the first embodiment, the interval between the lines is set to 2.0 mm, for example.

次に、図1−B1は、500MHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図1−B1に示すように、180度内の全ての角度で、ほぼ8.4dBiに近いゲインが得られている。すなわち、この場合の3dB Beam Width(アンテナからの電波放出パターンをみたときゲインがトップから3dB下がるまでの間の角度であるビーム幅)は180度となっている。したがって、本実施例1のアンテナによると、500MHzの電波を使用したときは、回転体と共に回転している状態でも180度内のどの角度からでも電波強度が一定に放射されるので、効率的且つ安定した通信が可能になることが分かる。なお、下表1はこの場合の測定結果を示す表、図1−B2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   Next, FIG. 1-B1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the first embodiment when a 500 MHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 1-B1, a gain close to 8.4 dBi is obtained at all angles within 180 degrees. That is, in this case, 3 dB Beam Width (a beam width that is an angle until the gain decreases by 3 dB from the top when the radio wave emission pattern from the antenna is viewed) is 180 degrees. Therefore, according to the antenna of the first embodiment, when a 500 MHz radio wave is used, the radio wave intensity is constantly radiated from any angle within 180 degrees even when the radio wave rotates with the rotating body. It can be seen that stable communication is possible. In addition, the following table 1 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 1-B2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

また、図1−C1は、1GHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図1−C1に示すように、180度内においてゲインの増減がかなり大きい。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は76.1度となっている。よって、本実施例1のアンテナは、1GHzの電波を使用するためには、あまり適していないことが分かる。なお、下表2はこの場合の測定結果を示す表、図1−C2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   FIG. 1-C1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the first embodiment when a 1 GHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 1-C1, the gain increases and decreases within 180 degrees. That is, in this case, the 3 dB Beam Width (beam width) is 76.1 degrees. Therefore, it can be seen that the antenna of the first embodiment is not very suitable for using 1 GHz radio waves. In addition, the following table 2 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 1-C2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

また、図1−D1は、2GHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図1−D1に示すように、180度内においてゲインの増減がかなり大きい。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は43.0度となっている。よって、本実施例1のアンテナは、2GHzの電波を使用するためには、あまり適していないことが分かる。なお、下表3はこの場合の測定結果を示す表、図1−D2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   FIG. 1-D1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the first embodiment when a 2 GHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 1-D1, the gain increase and decrease is considerably large within 180 degrees. In other words, the 3 dB Beam Width (beam width) in this case is 43.0 degrees. Therefore, it can be seen that the antenna of the first embodiment is not very suitable for using a 2 GHz radio wave. In addition, the following table 3 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 1-D2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

次に、図2(a)は本実施例1によるアンテナを回転ローラに取り付けた状態を示す斜視図、図2(b)は本実施例1によるアンテナを回転ローラに取り付けた状態を示す概念図である。図2(a)において、10は工場の工作機械などの一部を構成する回転ローラ、11は回転ローラ10の回転軸、12は本実施例1のアンテナ2などを収容する筐体、である。   Next, FIG. 2A is a perspective view showing a state where the antenna according to the first embodiment is attached to the rotating roller, and FIG. 2B is a conceptual diagram showing a state where the antenna according to the first embodiment is attached to the rotating roller. It is. In FIG. 2A, 10 is a rotating roller constituting a part of a factory machine tool, 11 is a rotating shaft of the rotating roller 10, and 12 is a housing for housing the antenna 2 and the like of the first embodiment. .

前記筐体12の内部には、図2(b)に示すように、図1に示したアンテナ2及び送受信部3と、送受信部3と接続されたセンサー部13と、前記のアンテナ2、送受信部3、及びセンサー部13に電力を供給するための電池部14と、が収容されている。前記センサー部13としては、例えば、温度センサ、回転速度センサ、振動センサなどの様々な種類のセンサーを使用できる。   As shown in FIG. 2 (b), the antenna 12 and the transmission / reception unit 3 shown in FIG. 1, the sensor unit 13 connected to the transmission / reception unit 3, the antenna 2, and transmission / reception are provided inside the housing 12. The unit 3 and the battery unit 14 for supplying power to the sensor unit 13 are accommodated. As the sensor unit 13, for example, various types of sensors such as a temperature sensor, a rotation speed sensor, and a vibration sensor can be used.

また、図2(b)において、12aは前記筐体12の基台、15は前記筐体12の基台12aを前記回転軸11の回転端面11a(回転軸11の回転方向と直交する平面を有している)に取り付けるためのボルト、である。本実施例1においては、前記の筐体12、筐体の基台12a、及びボルト15が、本発明における「アンテナを(送信部及び/又は受信部と共に)自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に固定するための取り付け手段」に相当している。   2B, reference numeral 12a denotes a base of the casing 12, and reference numeral 15 denotes a base 12a of the casing 12 on a rotating end surface 11a of the rotating shaft 11 (a plane perpendicular to the rotating direction of the rotating shaft 11). A bolt for attaching to the In the first embodiment, the case 12, the base 12a of the case, and the bolt 15 are the same as those in the present invention, “the antenna (with the transmitter and / or the receiver) rotates, such as an automobile wheel or a rotating roller. It corresponds to “attachment means for fixing to the end face of the body or its vicinity”.

また、図2(b)には図示していないが、前記筐体12の内部には、前記センサー部13、送受信部3、及び電池部14と接続された記憶部(メモリ)も収容されている。この記憶部には、各記憶部ごとの識別番号が予め記録されている。また、前記記憶部には、外部から無線送信された「前記筐体12が固定されている回転体(回転ローラ10など)に関する属性や故障・修理などの履歴情報」が、送受信部3を介して記録される。   Although not shown in FIG. 2B, a storage unit (memory) connected to the sensor unit 13, the transmission / reception unit 3, and the battery unit 14 is also accommodated in the housing 12. Yes. In this storage unit, an identification number for each storage unit is recorded in advance. In addition, the storage unit receives “historical information such as attributes and failures / repairs regarding a rotating body (such as the rotating roller 10) to which the housing 12 is fixed” wirelessly transmitted from the outside via the transmission / reception unit 3. Recorded.

以上に説明したように、本実施例1によれば、アンテナ2を小型化して小さい筐体12に収容し、これを回転軸11の回転端面11aにほとんど突出しないように取り付けているので、アンテナ2を含む筐体12が回転軸11の回転の障害になったり回転により破損するなどの恐れがない。また、本実施例1によれば、アンテナ2をどの角度でも電波強度が一定に放射されるように構成したので、回転軸11に取り付けて無線通信に使用しても、外部の通信機との通信障害を起こさず、安定した通信状態を保つことができる。   As described above, according to the first embodiment, the antenna 2 is reduced in size and accommodated in the small casing 12, and is attached so that it hardly protrudes from the rotating end surface 11a of the rotating shaft 11. There is no fear that the housing 12 including 2 becomes an obstacle to the rotation of the rotating shaft 11 or is damaged by the rotation. In addition, according to the first embodiment, the antenna 2 is configured so that the radio wave intensity is radiated at any angle. Even if the antenna 2 is attached to the rotating shaft 11 and used for wireless communication, the antenna 2 can be connected to an external communication device. A stable communication state can be maintained without causing a communication failure.

次に、本発明の実施例2による小型の回転体装着型アンテナを図3−Aに基づいて説明する。図3−Aにおいて、図1−Aと共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図3−Aにおいて、22は誘電体基板1の表面1a上に形成された導体の略矩形(略四角形)の螺旋状の線路パターン、22aはこの螺旋状の線路パターン22の中心側の端部、22bはこの螺旋状の線路パターン22の外側の端部である。以上のように、本実施例2においては、誘電体基板1の上に形成される線路パターン22が、略円形螺旋状ではなく、略矩形螺旋状に形成されている点で前記実施例1と異なっている。これ以外の点については、本実施例2の構成は前記実施例1とほぼ同様であるので、その他の説明は省力する。   Next, a small rotating body-mounted antenna according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3A, parts common to FIG. In FIG. 3A, reference numeral 22 denotes a substantially rectangular (substantially square) spiral line pattern of a conductor formed on the surface 1a of the dielectric substrate 1, and 22a denotes an end portion on the center side of the spiral line pattern 22. , 22b are outer ends of the spiral line pattern 22. As described above, the second embodiment is different from the first embodiment in that the line pattern 22 formed on the dielectric substrate 1 is formed in a substantially rectangular spiral shape instead of a substantially circular spiral shape. Is different. Except for this point, the configuration of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the other explanation is omitted.

次に、図3−B1は、500MHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図3−B1に示すように、127.8度内の角度で、ほぼ11.1dBiに近いゲインが得られている。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は127.8度と、かなり広いビーム幅が得られている。したがって、本実施例2のアンテナによると、500MHzの電波を使用したときは、回転体と共に回転している状態でも127.8度内のどの角度からでも電波強度がほぼ一定に放射されるので、ある程度、効率的且つ安定した通信が可能になることが分かる。なお、下表4はこの場合の測定結果を示す表、図3−B2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   Next, FIG. 3B1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the second embodiment when a 500 MHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 3B1, a gain close to 11.1 dBi is obtained at an angle within 127.8 degrees. That is, in this case, the 3 dB Beam Width (beam width) is 127.8 degrees, and a considerably wide beam width is obtained. Therefore, according to the antenna of the second embodiment, when a 500 MHz radio wave is used, the radio wave intensity is radiated almost uniformly from any angle within 127.8 degrees even when rotating with the rotating body. It can be seen that efficient and stable communication is possible to some extent. In addition, the following table 4 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 3-B2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

また、図3−C1は、1GHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図3−C1に示すように、117.5度内の角度で、ほぼ6.8dBiに近いゲインが得られている。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は117.5度と、かなり広いビーム幅が得られている。したがって、本実施例2のアンテナによると、IGHzの電波を使用したときは、回転体と共に回転している状態でも117.5度内のどの角度からでも電波強度がほぼ一定に放射されるので、ある程度、効率的且つ安定した通信が可能になることが分かる。なお、下表5はこの場合の測定結果を示す表、図3−C2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   FIG. 3C1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the second embodiment when using a 1 GHz radio wave. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 3C1, a gain close to 6.8 dBi is obtained at an angle within 117.5 degrees. That is, in this case, the 3 dB Beam Width (beam width) is 117.5 degrees, and a considerably wide beam width is obtained. Therefore, according to the antenna of the second embodiment, when the IGHz radio wave is used, the radio wave intensity is radiated almost uniformly from any angle within 117.5 degrees even when rotating with the rotating body. It can be seen that efficient and stable communication is possible to some extent. In addition, the following table 5 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 3-C2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

また、図3−D1は、2GHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図3−D1に示すように、106.9度内の角度で、ほぼ5.8dBiに近いゲインが得られている。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は106.9度と、かなり広いビーム幅が得られている。したがって、本実施例2のアンテナによると、2GHzの電波を使用したときは、回転体と共に回転している状態でも106.9度内のどの角度からでも電波強度がほぼ一定に放射されるので、ある程度、効率的且つ安定した通信が可能になることが分かる。なお、下表6はこの場合の測定結果を示す表、図3−D2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   FIG. 3-D1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the second embodiment when a 2 GHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 3-D1, a gain close to 5.8 dBi is obtained at an angle within 106.9 degrees. That is, in this case, the 3 dB Beam Width (beam width) is 106.9 degrees, and a considerably wide beam width is obtained. Therefore, according to the antenna of the second embodiment, when a 2 GHz radio wave is used, the radio wave intensity is radiated almost uniformly from any angle within 106.9 degrees even when rotating with the rotating body. It can be seen that efficient and stable communication is possible to some extent. In addition, the following table 6 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 3-D2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

次に、本発明の実施例3による小型の回転体装着型アンテナを図4−Aに基づいて説明する。図4−Aにおいて、図1−Aと共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図4−Aにおいて、32,33はそれぞれ誘電体基板1の上に形成された導体の略円形螺旋状の線路パターン、32a,33aはこの螺旋状の線路パターン32,33の外側の端部、である。本実施例3においては、図4−Aに示すように、前記2つの略円形螺旋状の線路パターン32,33が互いに並列的に形成されている。また、前記2つの略円形螺旋状の線路パターン32,33のそれぞれの外側の端部32a,33bは、図4−Aでは図示を省略している各スルーホールを介して、前記基板1の図示裏側に延びている各信号線5a,5bとそれぞれ接続されている。そして、これらの各信号線5a,5bは送受信部3と接続されている。また、前記2つの略円形螺旋状の線路パターン32,33の各中心側の端部は、互いに接続されている。これらの点を除いては、本実施例3の構成は前記実施例1とほぼ同様であるので、以上の点以外についての本実施例3の説明を省力する。   Next, a small rotating body-mounted antenna according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4-A, parts common to those in FIG. In FIG. 4A, 32 and 33 are substantially circular spiral line patterns of conductors formed on the dielectric substrate 1, respectively, 32a and 33a are outer ends of the spiral line patterns 32 and 33, and It is. In the third embodiment, as shown in FIG. 4A, the two substantially circular spiral line patterns 32 and 33 are formed in parallel to each other. Further, the outer end portions 32a and 33b of the two substantially circular spiral line patterns 32 and 33 are illustrated on the substrate 1 through the respective through holes not shown in FIG. Each of the signal lines 5a and 5b extending on the back side is connected to each other. These signal lines 5 a and 5 b are connected to the transmission / reception unit 3. Further, the end portions on the center side of the two substantially circular spiral line patterns 32 and 33 are connected to each other. Except for these points, the configuration of the third embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, so that the description of the third embodiment except for the above points is saved.

次に、図4−B1は、500MHzの電波を使用するときの本実施例3のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図4−B1に示すように、126.5度内の角度で、ほぼ6.5dBiに近いゲインが得られている。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は126.5度と、かなり広いビーム幅が得られている。したがって、本実施例3のアンテナによると、500MHzの電波を使用したときは、回転体と共に回転している状態でも126.5度内のどの角度からでも電波強度がほぼ一定に放射されるので、ある程度、効率的且つ安定した通信が可能になることが分かる。なお、下表7はこの場合の測定結果を示す表、図4−B2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   Next, FIG. 4-B1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the third embodiment when a 500 MHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 4-B1, a gain close to 6.5 dBi is obtained at an angle within 126.5 degrees. That is, in this case, the 3 dB Beam Width (beam width) is 126.5 degrees, and a considerably wide beam width is obtained. Therefore, according to the antenna of the third embodiment, when a 500 MHz radio wave is used, the radio wave intensity is radiated almost uniformly from any angle within 126.5 degrees even when rotating with the rotating body. It can be seen that efficient and stable communication is possible to some extent. In addition, the following table 7 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 4-B2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

また、図4−C1は、1GHzの電波を使用するときの本実施例3のアンテナによる電波放射パターンを示す図である。このときの電波放出パターンを見ると、図4−C1に示すように、131.9度内の角度で、ほぼ5.5dBiに近いゲインが得られている。すなわち、この場合の3dB Beam Width(ビーム幅)は131.9度と、かなり広いビーム幅が得られている。したがって、本実施例3のアンテナによると、IGHzの電波を使用したときは、回転体と共に回転している状態でも131.9度内のどの角度からでも電波強度がほぼ一定に放射されるので、ある程度、効率的且つ安定した通信が可能になることが分かる。なお、下表8はこの場合の測定結果を示す表、図4−C2はこの場合の測定結果を示すグラフである。   FIG. 4-C1 is a diagram illustrating a radio wave radiation pattern by the antenna of the third embodiment when a 1 GHz radio wave is used. Looking at the radio wave emission pattern at this time, as shown in FIG. 4-C1, a gain close to 5.5 dBi is obtained at an angle within 131.9 degrees. That is, in this case, the 3 dB Beam Width (beam width) is 131.9 degrees, and a considerably wide beam width is obtained. Therefore, according to the antenna of the third embodiment, when the IGHz radio wave is used, the radio wave intensity is radiated almost uniformly from any angle within 131.9 degrees even when rotating with the rotating body. It can be seen that efficient and stable communication is possible to some extent. In addition, the following table 8 is a table | surface which shows the measurement result in this case, and FIG. 4-C2 is a graph which shows the measurement result in this case.

Figure 0004621169
Figure 0004621169

以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明及び本発明を構成する各構成要件は、それぞれ、前記の各実施例及び前記の各実施例を構成する各要素として述べたものに限定されるものではなく、様々な修正及び変更が可能である。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある修正及び変形を含むものである。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention and the constituent elements constituting the present invention are limited to those described as the respective embodiments and the respective elements constituting the respective embodiments, respectively. Various modifications and changes are possible. The present invention includes modifications and variations that are within the scope of the appended claims and their equivalents.

本発明の実施例1を説明するための図で、(a)は本実施例1を線路パターンが形成された側から示す斜視図、(b)はその反対側から示す斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating Example 1 of this invention, (a) is a perspective view which shows this Example 1 from the side in which the track pattern was formed, (b) is a perspective view shown from the other side. 500MHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the electromagnetic wave radiation pattern by the antenna of the present Example 1 when using a 500-MHz electromagnetic wave. 500MHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 1 when using a 500 MHz radio wave. 1GHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the electromagnetic wave radiation pattern by the antenna of the present Example 1 when using a 1 GHz electromagnetic wave. 1GHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 1 when using a 1 GHz radio wave. 2GHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the electromagnetic wave radiation pattern by the antenna of the present Example 1 when using a 2 GHz electromagnetic wave. 2GHzの電波を使用するときの本実施例1のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 1 when using a 2 GHz radio wave. 本実施例1を回転ローラの回転軸の端面に固定するための構成を説明するための図で、(a)は回転ローラと本実施例1を示す斜視図、(b)は本実施例1を回転軸に取り付けた状態を示す概念図。It is a figure for demonstrating the structure for fixing this Example 1 to the end surface of the rotating shaft of a rotating roller, (a) is a perspective view which shows a rotating roller and this Example 1, (b) is this Example 1. The conceptual diagram which shows the state which attached to the rotating shaft. 本発明の実施例2を説明するための図で、(a)は本実施例2を線路パターンが形成された側から示す斜視図、(b)はその反対側から示す斜視図。It is a figure for demonstrating Example 2 of this invention, (a) is a perspective view which shows this Example 2 from the side in which the line pattern was formed, (b) is a perspective view shown from the other side. 500MHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 2 when using a 500-MHz radio wave. 500MHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 2 when using a 500 MHz radio wave. 1GHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the electromagnetic wave radiation pattern by the antenna of the present Example 2 when using a 1 GHz electromagnetic wave. 1GHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 2 when using a 1 GHz radio wave. 2GHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the electromagnetic wave radiation pattern by the antenna of the present Example 2 when using a 2 GHz electromagnetic wave. 2GHzの電波を使用するときの本実施例2のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 2 when using a 2 GHz radio wave. 本発明の実施例3を線路パターンが形成された側から示す斜視図。The perspective view which shows Example 3 of this invention from the side in which the track pattern was formed. 500MHzの電波を使用するときの本実施例3のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 3 when using a 500-MHz radio wave. 500MHzの電波を使用するときの本実施例3のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 3 when using a 500 MHz radio wave. 1GHzの電波を使用するときの本実施例3のアンテナによる電波放射パターンを示す図。The figure which shows the electromagnetic wave radiation pattern by the antenna of the present Example 3 when using a 1 GHz electromagnetic wave. 1GHzの電波を使用するときの本実施例3のアンテナによる電波放射パターンの測定結果を示すグラフ。The graph which shows the measurement result of the radio wave radiation pattern by the antenna of the present Example 3 when using a 1 GHz radio wave.

符号の説明Explanation of symbols

1 誘電体基板
2,22,32,33 線路パターン
2a,2b,32a,33b 端部
3 送受信部
4a,4b スルーホール
5a,5b 信号線
10 回転ローラ
11 回転軸
11a 回転端面
12 筐体
12a 基台
13 センサー部
14 電池部
15 ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric board | substrate 2, 22, 32, 33 Line pattern 2a, 2b, 32a, 33b End part 3 Transmission / reception part 4a, 4b Through hole 5a, 5b Signal line 10 Rotating roller 11 Rotating shaft 11a Rotating end surface 12 Case 12a Base 13 Sensor part 14 Battery part 15 Volts

Claims (3)

自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に装着されて使用される小型の回転体装着型アンテナであって、
一定の厚みを持つ円盤状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の上にエッチング記法で形成された導体の線路パターンであって、一定した線路幅を持ち、前記誘電体基板の略中心から略円形の螺旋状に延びるように、且つ、前記線路の全体の長さを使用する電波の周波数の波長と対応させ、前記各線路間の間隔が前記線路幅の約5倍から約20倍までとなるように、形成された線路パターンと、
前記誘電体基板の前記線路パターンの中心側の端部の近傍部分に形成された貫通穴と、
前記線路パターンの中心側の端部を、前記貫通穴を介して送信部及び/又は受信部と電気的に接続するための信号線と、
自らを、送信部及び/又は受信部と共に、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の回転軸方向と直交する平面に固定するための取り付け手段と、
を備えており、
前記線路パターンが、その線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となるように、且つ、その線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、前記回転体に対して配置されている、ことを特徴とする小型の回転体装着型アンテナ。
A small rotating body mounted antenna used by being mounted on an end surface of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller or in the vicinity thereof,
A disk-shaped dielectric substrate having a certain thickness;
A conductor line pattern formed on the dielectric substrate by etching notation, having a constant line width, extending from a substantially center of the dielectric substrate in a substantially circular spiral shape, and the line A line pattern formed so that the distance between the lines is about 5 to about 20 times the line width;
A through hole formed in the vicinity of the center side end of the line pattern of the dielectric substrate;
A signal line for electrically connecting an end portion on the center side of the line pattern to the transmission unit and / or the reception unit through the through hole,
Attaching means for fixing itself together with the transmitter and / or receiver to a plane perpendicular to the rotational axis direction of a rotating body such as an automobile wheel and a rotating roller;
With
The rotation of the line pattern so that the plane on which the line pattern is formed is parallel to the rotation direction of the rotating body, and the center of the line pattern coincides with the rotation center of the rotating body. A small rotating body-mounted antenna, characterized in that the antenna is arranged with respect to the body.
自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に装着されて使用される小型の回転体装着型アンテナであって、
一定の厚みを持つ円盤状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の上にエッチング記法で形成された導体の線路パターンであって、一定した線路幅を持ち、前記誘電体基板の略中心から略矩形の螺旋状に延びるように、且つ、前記線路の全体の長さを使用する電波の周波数の波長と対応させ、前記各線路間の間隔が前記線路幅の約5倍から約20倍までとなるように、形成された線路パターンと、
前記誘電体基板の前記線路パターンの中心側の端部の近傍部分に形成された貫通穴と、
前記線路パターンの中心側の端部を、前記貫通穴を介して送信部及び/又は受信部と電気的に接続するための信号線と、
自らを、送信部及び/又は受信部と共に、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の回転軸方向と直交する平面に固定するための取り付け手段と、
を備えており、
前記線路パターンが、その線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となるように、且つ、その線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、前記回転体に対して配置されている、ことを特徴とする小型の回転体装着型アンテナ。
A small rotating body mounted antenna used by being mounted on an end surface of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller or in the vicinity thereof,
A disk-shaped dielectric substrate having a certain thickness;
A conductor line pattern formed on the dielectric substrate by etching notation, having a constant line width, extending from a substantially center of the dielectric substrate in a substantially rectangular spiral shape, and the line A line pattern formed so that the distance between the lines is about 5 to about 20 times the line width;
A through hole formed in the vicinity of the center side end of the line pattern of the dielectric substrate;
A signal line for electrically connecting an end portion on the center side of the line pattern to the transmission unit and / or the reception unit through the through hole,
Attaching means for fixing itself together with the transmitter and / or receiver to a plane perpendicular to the rotational axis direction of a rotating body such as an automobile wheel and a rotating roller;
With
The rotation of the line pattern so that the plane on which the line pattern is formed is parallel to the rotation direction of the rotating body, and the center of the line pattern coincides with the rotation center of the rotating body. A small rotating body-mounted antenna, characterized in that the antenna is arranged with respect to the body.
自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の端面又はその近傍部分に装着されて使用される小型の回転体装着型アンテナであって、
一定の厚みを持つ円盤状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の上にエッチング記法により互いに略並行に形成されている2つの導体の線路パターンであって、それぞれが、一定した線路幅を持ち、前記誘電体基板の略中心から略円形の螺旋状に延びるように、且つ、前記各線路の全体の長さを使用する電波の周波数の波長と対応させ、前記各線路間の間隔が前記線路幅の約5倍から約20倍までとなるように、形成されている2つの線路パターンと、
前記誘電体基板の前記2つの線路パターンの中心側の端部の近傍部分に形成された貫通穴と、
前記2つの線路パターンの中心側の各端部をそれぞれ、前記貫通穴を介して送信部及び/又は受信部と電気的に接続するための信号線と、
自らを、送信部及び/又は受信部と共に、自動車用ホイールや回転ローラなどの回転体の回転軸方向と直交する平面に固定するための取り付け手段と、
を備えており、
前記2つの線路パターンが、その各線路パターンが形成されている平面が前記回転体の回転方向と平行となるように、且つ、その各線路パターンの中心が前記回転体の回転中心と一致するように、前記回転体に対して配置されている、ことを特徴とする小型の回転体装着型アンテナ。
A small rotating body mounted antenna used by being mounted on an end surface of a rotating body such as an automobile wheel or a rotating roller or in the vicinity thereof,
A disk-shaped dielectric substrate having a certain thickness;
A line pattern of two conductors formed on the dielectric substrate substantially in parallel with each other by etching notation, each having a constant line width and a substantially circular spiral from the approximate center of the dielectric substrate. The total length of each line is made to correspond to the wavelength of the frequency of the radio wave to be used, and the distance between each line is about 5 to about 20 times the line width. And two formed line patterns,
A through hole formed in the vicinity of the center side end of the two line patterns of the dielectric substrate;
A signal line for electrically connecting each end on the center side of the two line patterns to the transmitting unit and / or the receiving unit via the through hole,
Attaching means for fixing itself together with the transmitter and / or receiver to a plane perpendicular to the rotational axis direction of a rotating body such as an automobile wheel and a rotating roller;
With
The two line patterns are arranged such that the plane on which each line pattern is formed is parallel to the rotation direction of the rotating body, and the center of each line pattern coincides with the rotation center of the rotating body. A small rotating body-mounted antenna, characterized in that the antenna is disposed with respect to the rotating body.
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