JP4868117B2 - Wireless sensor receiver and wireless sensor device - Google Patents

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Description

本発明は、無線センサ受信装置、及び、無線センサ装置に関する。   The present invention relates to a wireless sensor receiver and a wireless sensor device.

センサによって検知された温度や湿度等のデータを、無線センサ送信装置により、隔地に配置された無線センサ受信装置に送信する無線センサ装置は、例えば、特許文献1などにより知られている。   A wireless sensor device that transmits data such as temperature and humidity detected by a sensor to a wireless sensor receiving device arranged at a remote location by a wireless sensor transmission device is known from, for example, Patent Document 1.

この種の無線センサ装置は、温度、湿度または照度の計測値を利用する機器から、無線センサ送信装置を空間的に離間させ、無線センサ送信装置によって得られたデータを、無線センサ受信装置に送って計測値を集中管理することができるし、また、無線センサ送信装置を移動、携帯することができるなど、多様な形態での利用が可能となる。   This type of wireless sensor device spatially separates the wireless sensor transmission device from equipment that uses measured values of temperature, humidity, or illuminance, and sends data obtained by the wireless sensor transmission device to the wireless sensor reception device. Thus, the measurement values can be centrally managed, and the wireless sensor transmission device can be moved and carried, and can be used in various forms.

無線センサ受信装置では、無線センサ送信装置から無線通信された信号を検出しなければならないが、検出可能な信号レベルの下限値は、受信アンテナ部と、受信回路部の受信感度特性に依存する。このため、受信感度特性が悪いと、検出できる信号レベルの下限値がより大きいレベルとなり、より微弱な信号レベルを検出しにくくなる。また、受信感度特性は、無線センサ送信装置と無線センサ受信装置間の距離(通信距離)や無線センサ受信装置周辺の耐ノイズ環境性に影響を及ぼし、受信感度が悪いほど、通信距離や耐ノイズ環境性は劣化することになる。   In the wireless sensor receiver, a signal wirelessly communicated from the wireless sensor transmitter must be detected, but the lower limit value of the detectable signal level depends on the reception sensitivity characteristics of the reception antenna unit and the reception circuit unit. For this reason, when the reception sensitivity characteristic is poor, the lower limit value of the detectable signal level becomes a larger level, and it becomes difficult to detect a weaker signal level. The reception sensitivity characteristics affect the distance (communication distance) between the wireless sensor transmitter and the wireless sensor receiver and the noise resistance environment around the wireless sensor receiver. Environmental properties will deteriorate.

そこで、この種の無線センサ装置においては、いかにして、受信感度を向上させるかが、重要な課題となる。受信感度に影響を及ぼす受信回路部及び受信アンテナ部のうち、受信回路部は回路構成を工夫することによって、受信感度の向上に対応することが可能であるが、受信アンテナ部には、機械的、物理的制約があるために、常に、理想的状態で用いるというわけには行かない。   Thus, in this type of wireless sensor device, how to improve reception sensitivity is an important issue. Among the receiving circuit unit and the receiving antenna unit that affect the receiving sensitivity, the receiving circuit unit can cope with the improvement of the receiving sensitivity by devising the circuit configuration. Because of physical constraints, it cannot always be used in an ideal state.

例えば、受信アンテナ部を、無線周波数の1/2又は1/4波長に近い長さで、垂直に立つモノポールタイプとした場合、無線周波数fを300MHzにしたとすると、1/4波長では250mm、1/2波長では500mmの長さのアンテナが必要となる。無線周波数fを1000MHzまで上げた場合でも、1/4波長では75mm、1/2波長では150mmの長さが必要になるから、無線センサ受信装置の小型化、薄型化に限界が生じる。   For example, if the receiving antenna unit is a monopole type with a length close to 1/2 or 1/4 wavelength of the radio frequency and standing vertically, assuming that the radio frequency f is set to 300 MHz, it is 250 mm at 1/4 wavelength. For a half wavelength, an antenna with a length of 500 mm is required. Even when the radio frequency f is increased to 1000 MHz, a length of 75 mm is required for the 1/4 wavelength and 150 mm is required for the 1/2 wavelength, so that there is a limit to the reduction in size and thickness of the wireless sensor receiver.

しかも、受信アンテナ部を、モノポールタイプによって構成した場合、アンテナの受信感度、アンテナ利得等の特性を最大に引き出すためには、接地電極面積として、アンテナを中心に、半径が無線周波数の1/2波長に相当する円の面積を必要とする。このような理想的なモノポールタイプのアンテナが構成できれば、アンテナの持つ受信感度特性を十分に発揮できる
しかし実際には、無線センサ受信装置は、空調設備等の内部に設置され、システム部品搭載基板に実装され設置されることが多い。このため、接地電極の面積は、無線センサ受信装置と、部品搭載基板の接地電極の配置とその面積に依存せざるをえなくなり、モノポールタイプの諸特性を確保するに必要な接地電極面積を確保することは困難である。
In addition, when the receiving antenna unit is configured by a monopole type, in order to maximize the characteristics of the antenna, such as reception sensitivity and antenna gain, the ground electrode area has a radius of 1 / of the radio frequency around the antenna. The area of a circle corresponding to two wavelengths is required. If such an ideal monopole antenna can be constructed, the reception sensitivity characteristics of the antenna can be fully demonstrated. However, in reality, the wireless sensor receiver is installed inside the air conditioning equipment, etc. Often installed and installed in For this reason, the area of the ground electrode has to depend on the arrangement and area of the ground electrode of the wireless sensor receiver and the component mounting board, and the area of the ground electrode necessary to ensure various characteristics of the monopole type. It is difficult to secure.

また、アンテナは、モノポールタイプを意識して構成されていても、設置される設備側の大きな改版がない限り、その受信感度やアンテナ利得等の諸特性は、最大限に引き出されていることはなく、設置される設備の周囲に影響されざるをえない。   Also, even if the antenna is configured with the monopole type in mind, the characteristics such as reception sensitivity and antenna gain must be maximized unless there is a major revision of the installed equipment. It must be influenced by the surroundings of the installed equipment.

また、アンテナ部は、無線センサ受信装置より、1/4波長又は1/2波長突出する形態になるので、設置される設備の影響も受ける他、通行人等の影響も受けやすくなり、状況によっては、アンテナの特性は、さらに劣化する場合がある。   In addition, since the antenna part has a form that protrudes 1/4 wavelength or 1/2 wavelength from the wireless sensor receiver, it is not only affected by installed equipment but also easily affected by passersby, etc. The antenna characteristics may be further deteriorated.

モノポールタイプのアンテナに代えて、ダイポールタイプのアンテナを用いた場合も、同様の問題を生じる。
特開2002−14072公報
Similar problems occur when a dipole antenna is used instead of the monopole antenna.
JP 2002-14072 A

本発明の課題は、設置される設備側の改版や周辺からの影響を受けたり、また、無線センサ受信装置の受信感度等の諸特性を劣化させることなく、受信アンテナ部の形状小型化、薄型化を達成できる無線センサ受信装置及びそれを用いた無線センサ装置を提供することである。   The object of the present invention is to reduce the shape and thickness of the receiving antenna section without being affected by the revision of the installed equipment side or the surroundings, and without degrading various characteristics such as the reception sensitivity of the wireless sensor receiver. It is an object of the present invention to provide a wireless sensor receiver capable of achieving the above and a wireless sensor device using the same.

上述した課題を解決するため、本発明に係る無線センサ受信装置は、部品搭載基板と、受信回路部と、信号処理部と、アンテナ部とを含む。前記部品搭載基板は、一面に前記受信回路部と、前記信号処理部と、前記アンテナ部とを有し、他面の一部に接地電極を有している。前記受信回路部及び前記信号処理部は、前記接地電極と対向する領域に備えられている。前記アンテナ部は、複数の前記アンテナ素子を含み、前記アンテナ素子のそれぞれは、前記接地電極とは対向しない領域に配置され、直列に接続されている。   In order to solve the problems described above, a wireless sensor receiver according to the present invention includes a component mounting board, a receiving circuit unit, a signal processing unit, and an antenna unit. The component mounting board has the receiving circuit unit, the signal processing unit, and the antenna unit on one surface, and a ground electrode on a part of the other surface. The receiving circuit unit and the signal processing unit are provided in a region facing the ground electrode. The antenna unit includes a plurality of the antenna elements, and each of the antenna elements is disposed in a region not facing the ground electrode and connected in series.

上述した本発明に係る無線センサ受信装置の特徴は、アンテナ部と接地電極との相対的な位置関係にある。即ち、アンテナ部は、複数のアンテナ素子を含み、アンテナ素子のそれぞれは、接地電極とは対向しない領域に配置され、直列に接続されている。   The feature of the wireless sensor receiver according to the present invention described above is the relative positional relationship between the antenna unit and the ground electrode. That is, the antenna unit includes a plurality of antenna elements, and each of the antenna elements is arranged in a region not facing the ground electrode and connected in series.

上記構成によれは、アンテナ素子の直列接続による電気長と、アンテナ素子とは対向関係にない接地電極の持つ電気長とにより、ダイポールタイプのアンテナを構成することができる。この場合、アンテナ素子、及び、接地電極によって構成されるアンテナ部分は、部品搭載基板の一面及び他面を利用した平面的なものである。従って、従来の柱状のモノポールタイプやダイポールタイプのアンテナと異なって、高さ方向に突出することがないので、無線センサ受信装置が設置される設備の周囲からの影響を受けにくくなる。また、モノポールタイプではないので、受信感度特性等について、接地電極面積の中央部にアンテナ部が配置されなければならない等の制約も受けない。   According to the above configuration, a dipole antenna can be configured by the electrical length of the antenna elements connected in series and the electrical length of the ground electrode that is not opposed to the antenna elements. In this case, the antenna portion constituted by the antenna element and the ground electrode is planar using one surface and the other surface of the component mounting board. Therefore, unlike the conventional columnar monopole type or dipole type antenna, the antenna does not protrude in the height direction, so that it is not easily affected by the surroundings of the facility where the wireless sensor receiver is installed. In addition, since it is not a monopole type, the reception sensitivity characteristics and the like are not restricted such that the antenna portion must be arranged at the center of the ground electrode area.

更に、基板の部品搭載面側に、複数個のアンテナ素子が配置されることによりアンテナ部が構成される為、アンテナ素子を配置する面積と、裏面に形成される接地電極面積とを、任意に調整することができる。また、周囲設備との配置関係、無線センサ受信装置全体のサイズ、及び、部品搭載基板の外形寸法も、任意に調整することができる。   Furthermore, since the antenna unit is configured by arranging a plurality of antenna elements on the component mounting surface side of the board, the area for arranging the antenna elements and the area of the ground electrode formed on the back surface can be arbitrarily set. Can be adjusted. In addition, the arrangement relationship with the surrounding equipment, the size of the entire wireless sensor receiver, and the external dimensions of the component mounting board can be arbitrarily adjusted.

結局、本発明によれば、従来と比べ、設置される設備側の改版や周辺からの影響を受けたり、また、無線センサ受信装置の受信感度等の諸特性を劣化させることなく、アンテナ部の形状小型化、薄型化を達成できる。   In the end, according to the present invention, compared to the conventional case, the installation of the antenna unit is affected without being affected by the revision of the installed equipment and the surroundings, and without degrading various characteristics such as the reception sensitivity of the wireless sensor receiver. Miniaturization and thinning can be achieved.

好ましくは、複数のアンテナ素子は、少なくとも2つが往路と復路とを構成するように配置する。この配置は、端的にはU状配置である。かかる配置によれば、限りある部品搭載基板の一面において、その面積を有効に利用し、アンテナ部の電気長を長くとることができる。   Preferably, the plurality of antenna elements are arranged so that at least two antenna elements constitute an outward path and a return path. This arrangement is simply a U-shaped arrangement. According to such an arrangement, it is possible to effectively use the area of one surface of the limited component mounting board and to increase the electrical length of the antenna unit.

更に好ましくは、アンテナ素子のそれぞれは、誘電体基体と、アンテナ導体膜とを含んでおり、誘電体基体は、部品搭載基板を構成する材料よりも誘電率の高い誘電体材料によって構成され、アンテナ導体膜は誘電体基体によって支持される。かかる構成によれば、アンテナ特性を、誘電率の高い誘電体基体に持たせ、また、装置全体としての機械的強度を、誘電率が低くて、機械的強度に優れた部品搭載基板によって確保することができる。   More preferably, each of the antenna elements includes a dielectric base and an antenna conductor film, and the dielectric base is made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the material constituting the component mounting board. The conductor film is supported by a dielectric substrate. According to such a configuration, the antenna characteristics are imparted to the dielectric base having a high dielectric constant, and the mechanical strength of the entire device is ensured by the component mounting substrate having a low dielectric constant and excellent mechanical strength. be able to.

本発明に係る無線センサ受信装置は,無線センサ送信装置と組み合わされ、無線センサ装置を構成する。無線センサ送信装置は、センサにより物理量を検出し、センサから出力される検出信号を信号処理部によって処理し、信号処理部から供給される信号を、送信回路部によってアンテナ部に供給し、空中に放射しえるから、センサにより検出された物理量を、無線センサ受信装置によって受信することができる。測定対象となる物理量には、温度、湿度、照度、加速度、衝撃等の諸量が含まれる。   The wireless sensor receiver according to the present invention is combined with a wireless sensor transmitter to constitute a wireless sensor device. The wireless sensor transmission device detects a physical quantity by a sensor, processes a detection signal output from the sensor by a signal processing unit, supplies a signal supplied from the signal processing unit to an antenna unit by a transmission circuit unit, and in the air Since it can radiate, the physical quantity detected by the sensor can be received by the wireless sensor receiver. Physical quantities to be measured include various quantities such as temperature, humidity, illuminance, acceleration, and impact.

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。   Other features of the present invention and the operational effects thereof will be described in more detail by way of examples with reference to the accompanying drawings.

1.無線センサ受信装置及び無線センサ装置
図1は、無線センサ送信装置10と、本発明に係る無線センサ受信装置8とを組み合わせた無線センサ装置のブロック図である。無線センサ送信装置10は、センサ部2に備えられた複数のセンサ21〜2nにより物理量を検出し、センサ21〜2nから出力される検出信号を信号処理部4によって処理し、信号処理部4から供給される信号を、送信回路部5によってアンテナ部6に供給し、空中に放射する。センサ21〜2nにおいて、測定対象となる物理量には、温度、湿度、照度、加速度、衝撃等の諸量が含まれる。センサ21〜2nの個数及び種類は、測定対象となっている物理量に応じて準備される。その全てを備える必要はなく、選択されたいくつかの物理量を測定するものであればよい。
1. Wireless Sensor Receiver and Wireless Sensor Device FIG. 1 is a block diagram of a wireless sensor device that combines a wireless sensor transmitter 10 and a wireless sensor receiver 8 according to the present invention. The wireless sensor transmission device 10 detects a physical quantity by a plurality of sensors 21 to 2n provided in the sensor unit 2, processes a detection signal output from the sensors 21 to 2n by the signal processing unit 4, and outputs a signal from the signal processing unit 4. The supplied signal is supplied to the antenna unit 6 by the transmission circuit unit 5 and radiated into the air. In the sensors 21 to 2n, physical quantities to be measured include various quantities such as temperature, humidity, illuminance, acceleration, and impact. The number and type of sensors 21 to 2n are prepared according to the physical quantity to be measured. It is not necessary to provide all of them, and it is sufficient to measure some selected physical quantities.

無線センサ受信装置8は、アンテナ6から放射された物理量の信号を受信する。無線センサ受信装置8は、無線センサ送信装置10から送信された無線信号を、受信アンテナ部81及び受信回路部82によって受信し、信号処理部83で処理する。そして、処理結果を、中央管理装置等に送信する。これにより、隔地で測定された物理量を、無線センサ受信装置8で受信し、機器に対する制御を実行することができる。   The wireless sensor receiver 8 receives a physical quantity signal radiated from the antenna 6. The wireless sensor reception device 8 receives the wireless signal transmitted from the wireless sensor transmission device 10 by the reception antenna unit 81 and the reception circuit unit 82, and processes them by the signal processing unit 83. Then, the processing result is transmitted to the central management device or the like. Thereby, the physical quantity measured at the remote place can be received by the wireless sensor receiver 8 and the control for the device can be executed.

図2は本発明に係る無線センサ装置の別の構成を示すブロック図である。図において、図1に表れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例では、1個の無線センサ送信装置10に対して、m個の無線センサ受信装置8が備えられている。これらは、互いに異なる位置に配置されているものとする。無線センサ受信装置8の個数m(m=1、2、...)は任意でよい。   FIG. 2 is a block diagram showing another configuration of the wireless sensor device according to the present invention. In the figure, portions corresponding to the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, m wireless sensor receivers 8 are provided for one wireless sensor transmitter 10. These shall be arrange | positioned in a mutually different position. The number m (m = 1, 2,...) Of the wireless sensor receivers 8 may be arbitrary.

無線センサ受信装置8のそれぞれは、無線センサ送信装置10から送信された無線信号を、受信アンテナ部81及び受信回路部82によって受信し、信号処理部83で処理する。そして、処理結果を、中央管理装置等に送信する。これにより、隔地で測定された物理量を、別々の場所に設置された無線センサ受信装置8で個別的に受信し、機器に対する制御を実行することができる。   Each of the wireless sensor reception devices 8 receives the wireless signal transmitted from the wireless sensor transmission device 10 by the reception antenna unit 81 and the reception circuit unit 82 and processes them by the signal processing unit 83. Then, the processing result is transmitted to the central management device or the like. Thereby, the physical quantity measured in the remote place can be individually received by the wireless sensor receiver 8 installed in different places, and the control of the device can be executed.

次に無線センサ受信装置の詳細について説明する。図3は無線センサ受信装置の平面図、図4は図3に示した無線センサ受信装置の正面図である。   Next, details of the wireless sensor receiver will be described. 3 is a plan view of the wireless sensor receiver, and FIG. 4 is a front view of the wireless sensor receiver shown in FIG.

部品搭載基板80は、一面(部品搭載面)にアンテナ部81と、受信回路部82と、信号処理部83とを有する。これらは、図1、図2に示した状態で順次に接続されている。部品搭載基板80の部品搭載面の裏面には、アンテナ部81の形成エリア以外の箇所に、ベタパターンの接地電極GNDが形成されている。もっとも、ベタパターンであることは必須ではなく、部分的に抜けたパターンであってもよい。   The component mounting board 80 includes an antenna unit 81, a receiving circuit unit 82, and a signal processing unit 83 on one surface (component mounting surface). These are sequentially connected in the state shown in FIGS. On the back surface of the component mounting surface of the component mounting substrate 80, a solid pattern ground electrode GND is formed at a location other than the area where the antenna portion 81 is formed. However, a solid pattern is not essential, and a partially missing pattern may be used.

アンテナ部81は、直列に接続された3個のアンテナ素子811〜813によって構成されている。但し、アンテナ素子811〜813の個数は3個に限らず、それよりも多くてもよい。アンテナ素子811〜813のうち、アンテナ素子811は往路を構成し、アンテナ素子813は復路を構成する。即ち、U状の配置となっている。アンテナ素子812は、アンテナ素子811、813の一端側に配置され、両端が、導体パターン814、815によって、アンテナ素子811、813の一端側に接続されている。復路を構成するアンテナ素子813の他端は、受信回路部82の入力端に導かれる導体パターン816と接続されている。   The antenna unit 81 includes three antenna elements 811 to 813 connected in series. However, the number of antenna elements 811 to 813 is not limited to three and may be larger than that. Among the antenna elements 811 to 813, the antenna element 811 constitutes the forward path, and the antenna element 813 constitutes the return path. That is, it has a U-shaped arrangement. The antenna element 812 is disposed on one end side of the antenna elements 811 and 813, and both ends thereof are connected to one end side of the antenna elements 811 and 813 by conductor patterns 814 and 815. The other end of the antenna element 813 constituting the return path is connected to a conductor pattern 816 led to the input end of the receiving circuit unit 82.

但し、導体パターン814〜816の一部又は全てを省略することもできる。このような構成であっても、高周波領域では、アンテナとして、十分に機能する。図示のアンテナ素子811〜813は、たとえば、(縦)8×(横)3×(厚み)2mmの形状を持ち、横方向、縦方向、及び、横方向というように、方向を変えながら、配置されている。   However, part or all of the conductor patterns 814 to 816 can be omitted. Even with such a configuration, it functions sufficiently as an antenna in a high-frequency region. The illustrated antenna elements 811 to 813 have, for example, a shape of (vertical) 8 × (horizontal) 3 × (thickness) 2 mm, and are arranged while changing directions such as a horizontal direction, a vertical direction, and a horizontal direction. Has been.

アンテナ素子811〜813と対向する裏面側には、接地電極GNDは設けない。図示の実施例では、アンテナ素子811〜813の占有面積及びアンテナ素子811〜813によって囲まれた領域と向き合う裏面側に、接地電極GNDを持たない構造となっている。   The ground electrode GND is not provided on the back side facing the antenna elements 811 to 813. In the illustrated embodiment, the ground electrode GND is not provided on the back side facing the area occupied by the antenna elements 811 to 813 and the region surrounded by the antenna elements 811 to 813.

アンテナ素子811〜813の平面形状に関しては、部品搭載基板80の面積内での最適設計がなされる。その一例を、図5及び図6に示す。図5はアンテナ素子811〜813の平面図、図6は図5に示したアンテナ素子811〜813の正面図である。   Regarding the planar shape of the antenna elements 811 to 813, the optimum design is made within the area of the component mounting board 80. An example thereof is shown in FIGS. FIG. 5 is a plan view of the antenna elements 811 to 813, and FIG. 6 is a front view of the antenna elements 811 to 813 shown in FIG.

アンテナ素子811〜813のそれぞれは、誘電体基体84と、アンテナ導体膜85とを含み、部品搭載基板80の一面上に配置されている。誘電体基体84は、部品搭載基板80を構成する材料よりも誘電率の高い誘電体材料によって構成されている。具体的には、部品搭載基板80は、その外形寸法の自由度が効き、設備内への実装度の自由度にも効果のある基板材料、例えばFR4から構成される。その比誘電率は4〜5である。これに対して、誘電体基体84は、例えば、比誘電率7〜8の範囲にある高誘電率のセラミック材料にて構成される。誘電体基体84は、FR4と比べると、外形寸法や実装性についての自由度が制約されてくるため、部品搭載基板80に配置しやすい形態(8×3×2mm)にて構成されている。   Each of the antenna elements 811 to 813 includes a dielectric base 84 and an antenna conductor film 85, and is disposed on one surface of the component mounting board 80. The dielectric base 84 is made of a dielectric material having a dielectric constant higher than that of the material constituting the component mounting board 80. Specifically, the component mounting board 80 is made of a board material, for example, FR4, which has a high degree of freedom in its outer dimensions and is also effective in a degree of freedom in mounting in the facility. Its relative dielectric constant is 4-5. On the other hand, the dielectric substrate 84 is made of, for example, a high dielectric constant ceramic material in the range of a relative dielectric constant of 7 to 8. The dielectric base 84 is configured in a form (8 × 3 × 2 mm) that can be easily placed on the component mounting board 80 because the degree of freedom in terms of external dimensions and mountability is limited as compared with the FR4.

アンテナ導体膜85は、誘電体基体84によって支持されている。より具体的には、第1の導体片851を、部品搭載基板80の一面に、一方向に所定の間隔で形成するとともに、他面に、第1の導体片851と同一のピッチで、同方向に第2の導体片852を形成する。そして、誘電体基体84を厚み方向に貫通する第3の導体片853及び第4の導体片854により、ヘリカル接続となるように、第1の導体片851及び第2の導体片852の端部を順次に接続する。これにより、第1の導体片851、第3の導体片853、第2の導体片852及び第4の導体片854によって囲まれた開口部が生じる。この開口部の面積は、ほぼ、第1の導体片851及び第2の導体片852の有効長Xと、第3の導体片853及び第4の導体片854の有効長Yとの積XYによって定まる。   The antenna conductor film 85 is supported by the dielectric substrate 84. More specifically, the first conductor pieces 851 are formed on one surface of the component mounting board 80 at a predetermined interval in one direction, and on the other surface at the same pitch as the first conductor pieces 851. A second conductor piece 852 is formed in the direction. The end portions of the first conductor piece 851 and the second conductor piece 852 are helically connected by the third conductor piece 853 and the fourth conductor piece 854 penetrating the dielectric substrate 84 in the thickness direction. Are connected in sequence. Thus, an opening surrounded by the first conductor piece 851, the third conductor piece 853, the second conductor piece 852, and the fourth conductor piece 854 is generated. The area of the opening is approximately the product XY of the effective length X of the first conductor piece 851 and the second conductor piece 852 and the effective length Y of the third conductor piece 853 and the fourth conductor piece 854. Determined.

インビーダンスの共振点を、無線送信する周波数にあわせるには、開口面積、巻き数、基板材料の誘電率を調整すればよい。無線送信周波数が下がる程、開口面積、巻き数、又は誘電率を上げなければならない。開口面積を上げるには、誘電体基体84の厚み、又は、アンテナ形成部の床面積を大きくすればよいが、アンテナ形成部の形状も大きくなり、装置形状も大きくなる。   In order to adjust the resonance point of the impedance to the frequency for wireless transmission, the opening area, the number of turns, and the dielectric constant of the substrate material may be adjusted. The lower the radio transmission frequency, the higher the aperture area, the number of turns, or the dielectric constant. In order to increase the opening area, the thickness of the dielectric substrate 84 or the floor area of the antenna forming portion may be increased. However, the shape of the antenna forming portion increases and the device shape also increases.

一方、巻き数や基板材料の誘電率を上げれば、装置形状を大きくすることなく、インピーダンスを下げることができる。巻き数を上げるとパターン長が増えるため、パターンによる導体損失も増加するが、誘電体基体84を構成する材料の比誘電率(εr)を上げれば、巻き数を減らすことができる。これにより、パターンによる導体損失を低減でき、アンテナ部6としての損失が増大することなく、形状を小型化できる。   On the other hand, if the number of turns and the dielectric constant of the substrate material are increased, the impedance can be lowered without increasing the device shape. Increasing the number of turns increases the pattern length and therefore increases the conductor loss due to the pattern. However, if the relative permittivity (εr) of the material constituting the dielectric substrate 84 is increased, the number of turns can be reduced. Thereby, the conductor loss by a pattern can be reduced and a shape can be reduced in size, without the loss as the antenna part 6 increasing.

図7は、アンテナ素子811〜813の接続によるアンテナ回路の回路図である。図示するように、アンテナ素子811は、アンテナ導体85によるインダクタL11を有しており、インダクタL11の両端にキャパシタC11、C12を接続したπ型回路として表現される。アンテナ素子812も、アンテナ導体85によるインダクタL21を有しており、インダクタL21の両端にキャパシタC21、C22を接続したπ型回路として表現される。更に、アンテナ素子813も、アンテナ導体85によるインダクタL31を有しており、インダクタL31の両端にキャパシタC31、C32を接続したπ型回路として表現される。キャパシタC11、C12、C21、C22、C31、C32は、一般には、集中定数として、誘電体基体84に備えられたものではなく、アンテナ素子811〜813のアンテナ導体85と接地電極GNDとの間に発生するキャパシタである。   FIG. 7 is a circuit diagram of an antenna circuit by connecting the antenna elements 811 to 813. As shown in the figure, the antenna element 811 has an inductor L11 with an antenna conductor 85, and is expressed as a π-type circuit in which capacitors C11 and C12 are connected to both ends of the inductor L11. The antenna element 812 also has an inductor L21 with an antenna conductor 85, and is expressed as a π-type circuit in which capacitors C21 and C22 are connected to both ends of the inductor L21. Further, the antenna element 813 also has an inductor L31 formed of an antenna conductor 85, and is represented as a π-type circuit in which capacitors C31 and C32 are connected to both ends of the inductor L31. The capacitors C11, C12, C21, C22, C31, and C32 are generally not provided as a lumped constant on the dielectric base 84, but between the antenna conductor 85 of the antenna elements 811 to 813 and the ground electrode GND. It is a generated capacitor.

アンテナ素子811〜813の接続において、まず、アンテナ素子811の一端側では、インダクタL41及びキャパシタC41の直列接続回路を通して接地された回路として表現される。アンテナ素子811の他端側では、アンテナ素子811とアンテナ素子812の一端とを、直列のキャパシタC42によって接続し、アンテナ素子811の他端側を、インダクタL42を通して接地した回路として表現される。アンテナ素子812の他端側では、アンテナ素子812とアンテナ素子813の一端とを、直列のインダクタL43によって接続し、インダクタL43の両端のうち、アンテナ素子812の接続側を、キャパシタC43によって接地し、アンテナ素子813の接続側を、インダクタL44を通して接地した回路として表現される。   In connection of the antenna elements 811 to 813, first, one end side of the antenna element 811 is expressed as a circuit grounded through a series connection circuit of an inductor L41 and a capacitor C41. On the other end side of the antenna element 811, the antenna element 811 and one end of the antenna element 812 are connected by a series capacitor C42, and the other end side of the antenna element 811 is expressed as a circuit grounded through the inductor L42. On the other end side of the antenna element 812, the antenna element 812 and one end of the antenna element 813 are connected by a series inductor L43, and the connection side of the antenna element 812 of both ends of the inductor L43 is grounded by a capacitor C43. This is expressed as a circuit in which the connection side of the antenna element 813 is grounded through the inductor L44.

更に、アンテナ素子813の他端を、インダクタL45を通して受信回路部に導き、インダクタL45の受信回路部側を、キャパシタC44を通して接地した回路として表現される。但し、図7は、単に一例を示すに過ぎず、これに限定される趣旨ではない。   Furthermore, the other end of the antenna element 813 is guided to the receiving circuit unit through the inductor L45, and the receiving circuit unit side of the inductor L45 is expressed as a circuit grounded through the capacitor C44. However, FIG. 7 is merely an example and is not intended to be limited to this.

上述したように、アンテナ部81は、複数のアンテナ素子811〜813を含み、アンテナ素子811〜813のそれぞれは、接地電極GNDとは対向しない領域に配置され、直列に接続されている。上記構成によれば、アンテナ素子811〜813の直列接続による電気長と、アンテナ素子811〜813とは対向関係にない接地電極GNDの持つ電気長とにより、ダイポールタイプのアンテナを構成することができる。この場合、アンテナ素子811〜813、及び、接地電極GNDによって構成されるアンテナ部分は、部品搭載基板80の一面及び他面を利用した平面的なものである。従って、従来の柱状のモノポールタイプやダイポールタイプのアンテナと異なって、高さ方向に突出することがないので、無線センサ受信装置が設置される設備の周囲からの影響を受けにくくなる。   As described above, the antenna unit 81 includes a plurality of antenna elements 811 to 813, and each of the antenna elements 811 to 813 is arranged in a region not facing the ground electrode GND and connected in series. According to the above configuration, a dipole antenna can be configured by the electrical length of the antenna elements 811 to 813 connected in series and the electrical length of the ground electrode GND that is not opposed to the antenna elements 811 to 813. . In this case, the antenna portion constituted by the antenna elements 811 to 813 and the ground electrode GND is planar using one surface and the other surface of the component mounting board 80. Therefore, unlike the conventional columnar monopole type or dipole type antenna, the antenna does not protrude in the height direction, so that it is not easily affected by the surroundings of the facility where the wireless sensor receiver is installed.

また、モノポールタイプではないので、受信感度特性等について、GND面積の中央部にアンテナ部が配置されなければならいない等の制約も受けない。   In addition, since it is not a monopole type, there is no restriction that the antenna section must be arranged at the center of the GND area with respect to the reception sensitivity characteristics and the like.

更に、部品搭載基板80の部品搭載面側に、複数個のアンテナ素子811〜813が配置されることによりアンテナ部が構成されるから、アンテナ素子811〜813を配置する面積と、裏面に形成される接地電極GNDの面積とを、任意に調整可能である。周囲設備との配置関係や無線センサ受信装置8の全体サイズを、部品搭載基板80の外形寸法に応じて調整可能である。   Furthermore, since the antenna section is configured by arranging a plurality of antenna elements 811 to 813 on the component mounting surface side of the component mounting board 80, the antenna element 811 to 813 is formed on the back surface. The area of the ground electrode GND can be arbitrarily adjusted. The arrangement relationship with surrounding equipment and the overall size of the wireless sensor receiver 8 can be adjusted according to the external dimensions of the component mounting board 80.

結局、本発明によれば、従来と比べ、設置される設備側の改版や周辺からの影響を受けたり、また、無線センサ受信装置8の受信感度等の諸特性を劣化させることなく、アンテナ部の形状小型化、薄型化を達成できる。   Ultimately, according to the present invention, the antenna unit is not affected by revisions on the installed equipment side and the influence from the surroundings and without degrading various characteristics such as reception sensitivity of the wireless sensor receiver 8 as compared with the prior art. The shape can be made smaller and thinner.

更に、複数のアンテナ素子811〜813に分かれているので、個々のアンテナ素子811〜813を、反りや割れを生じることなく、必要な特性が得られるように、個別に選択、使用することができる。しかも、アンテナ導体膜85を支持する誘電体基体84は、部品搭載基板80を構成する材料よりも誘電率の高い誘電体材料によって構成されているから、アンテナ特性を、誘電率の高い誘電体基体84に持たせ、装置全体としての機械的強度を、機械的強度に優れた部品搭載基板80によって確保することができる。   Further, since the antenna elements are divided into a plurality of antenna elements 811 to 813, the individual antenna elements 811 to 813 can be individually selected and used so as to obtain necessary characteristics without causing warping or cracking. . In addition, since the dielectric base 84 that supports the antenna conductor film 85 is made of a dielectric material having a higher dielectric constant than the material constituting the component mounting substrate 80, the antenna characteristics can be improved by using a dielectric base having a high dielectric constant. 84, the mechanical strength of the entire device can be secured by the component mounting substrate 80 having excellent mechanical strength.

但し、図5及び図6は、単に、採用しえるアンテナ素子構造の一例を示すのみであって、このような構造に限定する趣旨ではない。たとえば、誘電体基体84の内部に導体パターンとして内蔵させた構造などを採用することもできる。あるいは、図8に示すように、アンテナ部81を、パターン部811〜813を有する導体パターンによって構成することもできる。   However, FIG. 5 and FIG. 6 merely show an example of an antenna element structure that can be adopted, and the present invention is not intended to be limited to such a structure. For example, a structure in which the dielectric substrate 84 is built in as a conductor pattern can be employed. Or as shown in FIG. 8, the antenna part 81 can also be comprised by the conductor pattern which has the pattern parts 811-813.

本発明に係る無線センサ受信装置は、信号処理部83で生成されたデータを、有線方式で外部に送信する他、送信回路を含み、前記信号処理回路によって得られたデータを、前記送信回路により送信する構成をとることもできる。その一例を図9及び図10に示す。   The wireless sensor receiver according to the present invention includes a transmission circuit in addition to transmitting the data generated by the signal processing unit 83 to the outside by a wired method, and the data obtained by the signal processing circuit is transmitted by the transmission circuit. It can also be configured to transmit. An example is shown in FIGS.

まず、図9の例では、受信回路部821の入力側及び送信回路部822の出力側を、スイッチ部823を介して、共通のアンテナ部81に導く構成になっている。   First, in the example of FIG. 9, the input side of the reception circuit unit 821 and the output side of the transmission circuit unit 822 are guided to the common antenna unit 81 via the switch unit 823.

スイッチ部823を受信回路部821の方向に切り替えた場合、無線センサ送信装置10(図1、図2参照)からの検出信号が受信回路部821によって受信され、信号処理部83によって処理される。信号処理部83によって処理され、生成されたデータは、送信回路部822に供給され、スイッチ部823の送信回路部822側への切換により、アンテナ81から、外部(中央管理装置など)に送信される。   When the switch unit 823 is switched in the direction of the reception circuit unit 821, the detection signal from the wireless sensor transmission device 10 (see FIGS. 1 and 2) is received by the reception circuit unit 821 and processed by the signal processing unit 83. The data processed and generated by the signal processing unit 83 is supplied to the transmission circuit unit 822, and is transmitted from the antenna 81 to the outside (such as a central management device) by switching the switch unit 823 to the transmission circuit unit 822 side. The

図10の例では、受信回路部821の入力側及び送信回路部822の出力側は、それぞれ、異なるアンテナ部811、812に導かれている。従って、この例の場合は、スイッチ部による切換なしに、無線センサ送信装置からの信号を受信回路部821によって受信し、信号処理部83によって処理し、生成されたデータを、送信回路部822及びアンテナ部812により、外部に送信できる。   In the example of FIG. 10, the input side of the reception circuit unit 821 and the output side of the transmission circuit unit 822 are led to different antenna units 811 and 812, respectively. Therefore, in this example, the signal from the wireless sensor transmission device is received by the reception circuit unit 821 without being switched by the switch unit, processed by the signal processing unit 83, and the generated data is transmitted to the transmission circuit unit 822 and The antenna unit 812 can transmit to the outside.

2.無線センサ送信装置
図11は無線センサ送信装置10の平面図、図12は図11に示した無線センサ送信装置10の正面図、図13は図11、図12に示した無線センサ送信装置10の部分破断底面図、図14は図11〜図13に示した無線センサ送信装置10の底面図である。図示の無線センサ送信装置10は、モジュール化されており、誘電体基体1と、センサ21〜2nと、センサ回路31〜33と、信号処理部4と、送信回路部5と、アンテナ部6と、電池91とを含む。
2. 11 is a plan view of the wireless sensor transmitter 10, FIG. 12 is a front view of the wireless sensor transmitter 10 shown in FIG. 11, and FIG. 13 is a diagram of the wireless sensor transmitter 10 shown in FIGS. FIG. 14 is a bottom view of the wireless sensor transmitter 10 shown in FIGS. The illustrated wireless sensor transmission device 10 is modularized, and includes a dielectric substrate 1, sensors 21 to 2n, sensor circuits 31 to 33, a signal processing unit 4, a transmission circuit unit 5, and an antenna unit 6. And a battery 91.

誘電体基体1は、絶縁材料で構成されていればよく、有機系絶縁材料、無機系絶縁材料又は複合絶縁材料の何れを用いてもよい。また、全体が誘電体材料で構成されていてもよいし、誘電体材料層と磁性材料層との組み合わせであってもよい。   The dielectric substrate 1 may be made of an insulating material, and any of an organic insulating material, an inorganic insulating material, or a composite insulating material may be used. Moreover, the whole may be comprised with the dielectric material, and the combination of a dielectric material layer and a magnetic material layer may be sufficient.

センサ21〜2nは、誘電体基体1の一面に搭載されている。測定対象となる物理量には、温度、湿度、照度、加速度、衝撃等の諸量が含まれる。各種のセンサを組み合わせて用いてもよいし、一種のセンサとして構成してもよい。   The sensors 21 to 2n are mounted on one surface of the dielectric substrate 1. Physical quantities to be measured include various quantities such as temperature, humidity, illuminance, acceleration, and impact. Various sensors may be used in combination, or may be configured as a kind of sensor.

信号処理部4及び送信回路部5は、誘電体基体1の一面に搭載されている。誘電体基体1の他面には、接地電極7が設けられている。接地電極7は、いわゆる「ベタ塗り」(広域パターン)であるが、アンテナ部6の下側に位置する部分には形成しない。   The signal processing unit 4 and the transmission circuit unit 5 are mounted on one surface of the dielectric substrate 1. A ground electrode 7 is provided on the other surface of the dielectric substrate 1. The ground electrode 7 is a so-called “solid coating” (wide area pattern), but is not formed in a portion located below the antenna unit 6.

電池91は、センサ21〜2n、信号処理部4及び送信回路部5に電源を供給するものであって、誘電体基体1の他面、即ち、接地電極7のある側に組み付けられている。図示の実施例では、電池91は、外周が円形状のいわゆる「コイン型」であり、外周面が誘電体基体1の他面において、その外部に出ないように、面内に設けられている。より具体的には、絶縁性合成樹脂などで構成されたホルダ92の内部に配置されている。ホルダ92は、一面が、誘電体基体1の他面に設けられた接地電極7の面上に接着などの手段によって取り付けられている。ホルダ92の内部には、電池91の陽極、電極に接触する端子93、94が備えられている。   The battery 91 supplies power to the sensors 21 to 2n, the signal processing unit 4, and the transmission circuit unit 5, and is assembled to the other surface of the dielectric substrate 1, that is, the side where the ground electrode 7 is provided. In the illustrated embodiment, the battery 91 is a so-called “coin type” having a circular outer periphery, and the outer peripheral surface is provided on the other surface of the dielectric substrate 1 so as not to go outside. . More specifically, it is arranged inside a holder 92 made of an insulating synthetic resin or the like. One surface of the holder 92 is attached to the surface of the ground electrode 7 provided on the other surface of the dielectric substrate 1 by means such as adhesion. Inside the holder 92, terminals 93 and 94 that are in contact with the anode and electrode of the battery 91 are provided.

アンテナ部6は、誘電体基体1に組み付けられている。図示のアンテナ部6は、誘電体基体1の一面上において、その周辺に設けられている。図示の誘電体基体1は、一例として、外形が四角形状であり、アンテナ部6はその一つの隅部に配置されている。   The antenna unit 6 is assembled to the dielectric substrate 1. The illustrated antenna unit 6 is provided on the periphery of one surface of the dielectric substrate 1. The illustrated dielectric substrate 1 has, for example, a quadrangular outer shape, and the antenna unit 6 is disposed at one corner.

アンテナ部6は、基本的には、図5及び図6に図示した構造をとることができる。即ち、ヘリカル状であって、誘電体基体1の厚み方向にある面と平行な方向に巻軸を有する。このアンテナ部6は、センサ回路31〜33、センサ21〜2n、信号処理部4及び送信回路部5の配置領域の側部において、誘電体基体1に組みつけられている。   The antenna unit 6 can basically have the structure illustrated in FIGS. 5 and 6. That is, it has a helical axis and has a winding axis in a direction parallel to the surface in the thickness direction of the dielectric substrate 1. The antenna unit 6 is assembled to the dielectric substrate 1 at the side of the arrangement area of the sensor circuits 31 to 33, the sensors 21 to 2n, the signal processing unit 4 and the transmission circuit unit 5.

図示実施例の場合、誘電体基体1の他面には、接地電極7及び電池9が設けられているので、アンテナ部6から放射される電磁界は、接地電極7及び電池9による吸収,減衰作用を受ける。このため、アンテナ指向性が、更にシャープになる。   In the case of the illustrated embodiment, since the ground electrode 7 and the battery 9 are provided on the other surface of the dielectric substrate 1, the electromagnetic field radiated from the antenna unit 6 is absorbed and attenuated by the ground electrode 7 and the battery 9. Affected. For this reason, the antenna directivity is further sharpened.

アンテナ指向性は、アンテナ部6の構造自体に依存するほか、誘電体基体1上におけるアンテナ部6の位置に依存する。従って、誘電体基体1上におけるアンテナ部6の位置を選定することにより、アンテナ指向性をある程度任意に調整することができる。例えば、巻軸の方向に対して交差する方向で最大となるようにすることもできるし、巻軸の方向で最大となるようにすることもできる。   The antenna directivity depends not only on the structure of the antenna unit 6 itself but also on the position of the antenna unit 6 on the dielectric substrate 1. Therefore, the antenna directivity can be arbitrarily adjusted to some extent by selecting the position of the antenna unit 6 on the dielectric substrate 1. For example, it can be maximized in the direction intersecting the direction of the winding axis, or can be maximized in the direction of the winding axis.

更に、アンテナ部6は、図5及び図6を参照して説明した受信アンテナと同様の構造、即ち、アンテナ導体を用いて、ヘリカル巻に構成されている。この構成によれば、その形状効果により、アンテナ部6の全長を著しく短縮できる。このため、形状を著しく小型化した無線センサ送信装置10を提供することができる。   Furthermore, the antenna unit 6 is configured in a helical manner using the same structure as the receiving antenna described with reference to FIGS. 5 and 6, that is, using an antenna conductor. According to this configuration, the overall length of the antenna unit 6 can be remarkably shortened by the shape effect. For this reason, it is possible to provide the wireless sensor transmission device 10 whose shape is significantly reduced.

また、アンテナ導体は、誘電体基体1の厚み方向にある面と平行な一方向に巻き進むから、アンテナ部6に流れる高周波電流磁界のうち、接地電極を貫通する成分を著しく減少させ、高周波電流磁界による渦電流の発生を抑制することができる。更に、全体を小型化したにもかかわらず、電磁ノイズがアンテナ部6に乗るのを回避し得る。   Further, since the antenna conductor advances in one direction parallel to the surface of the dielectric substrate 1 in the thickness direction, the component penetrating the ground electrode in the high-frequency current magnetic field flowing through the antenna unit 6 is remarkably reduced, and the high-frequency current is reduced. Generation of eddy current due to a magnetic field can be suppressed. Further, it is possible to avoid the electromagnetic noise from getting on the antenna unit 6 in spite of the miniaturization of the whole.

しかも、図示の無線センサ送信装置10は、電池91を含み、電池91は、センサ21〜2n、信号処理部4及び送信回路部5に電源を供給する。従って、無線センサ送信装置10を新たに設置する場合、及び、設置後に任意の場所に移動する場合には、電源の確保について設置環境に制約を受けることがなくなり、AC電源のない環境に自由に設置して用いることができる。即ち、設置環境に制約を受けることがない。   In addition, the illustrated wireless sensor transmission device 10 includes a battery 91, and the battery 91 supplies power to the sensors 21 to 2 n, the signal processing unit 4, and the transmission circuit unit 5. Therefore, when newly installing the wireless sensor transmission device 10 and when moving to an arbitrary place after installation, there is no restriction on the installation environment for securing the power supply, and it is free to an environment without an AC power supply. It can be installed and used. That is, there is no restriction on the installation environment.

図示の無線センサ送信装置10において、電池91は、誘電体基体1の他面(接地電極側)に組み付けられている。即ち、誘電体基体1の一面側に、センサ21〜2n、信号処理部4及び送信回路部5を配置し、他面に電池91を配置する構造である。したがって、小型、薄型、且、軽量の無線センサ送信装置10を実現することができる。   In the illustrated wireless sensor transmitter 10, the battery 91 is assembled on the other surface (ground electrode side) of the dielectric substrate 1. That is, the sensors 21 to 2n, the signal processing unit 4 and the transmission circuit unit 5 are arranged on one side of the dielectric substrate 1, and the battery 91 is arranged on the other side. Therefore, the small, thin, and lightweight wireless sensor transmission device 10 can be realized.

電池91は、好ましくは、外周が円形状であり、誘電体基体1の面内にある。このような構成によれば、全体の平面外形寸法を、電池91の外径による影響を受けず、専ら、誘電体基体1の平面積によって定まる形状まで小型化できる。   The battery 91 preferably has a circular outer periphery and is in the plane of the dielectric substrate 1. According to such a configuration, the overall planar outer dimension can be reduced to a shape determined solely by the plane area of the dielectric substrate 1 without being affected by the outer diameter of the battery 91.

ところで、無線センサ送信装置10を電池駆動とした場合、無線センサ送信装置10自身の小型化の要請と、消費電流の低減化の要請とを共に満たすことは技術的困難性を伴う。例えば、小型化、薄型化、及び、軽量化の要請からアンテナ部6の形状を小型化した場合、無線センサ送信装置10に必要とされる消費電流が増加することとなるから、電池寿命が、半年〜1年間という短期間で終了してしまう不都合を生じてしまいかねない。   By the way, when the wireless sensor transmission device 10 is driven by a battery, it is technically difficult to satisfy both the request for miniaturization of the wireless sensor transmission device 10 and the request for reduction of current consumption. For example, if the shape of the antenna unit 6 is reduced due to the demand for size reduction, thickness reduction, and weight reduction, the current consumption required for the wireless sensor transmission device 10 increases, so the battery life is It may cause inconvenience that it ends in a short period of six months to one year.

勿論、単三電池2本を用いて、3.0V電源をつくるなど、電池の大容量化、大型化を図れば、電池寿命を長期間に渡って維持することはできるが、反面、小型化、薄型化、及び、軽量化の要請に充分に応えることができなくなる。   Of course, the battery life can be maintained for a long period of time by increasing the capacity and size of the battery, such as creating a 3.0V power supply using two AA batteries, but it is downsized. Therefore, it becomes impossible to sufficiently meet the demands for thickness reduction and weight reduction.

さらに、無線センサ送信装置10自身の小型化の要請、及び、消費電流の低減化の要請とを共に実現するためには、より低いアンテナ部6ヘの入力電力で、通信距離が増大できなければならない。そのためには、アンテナ部6の損失を低下させるとともに、電磁界の輻射効率を上げなければならない。   Furthermore, in order to realize both the request for downsizing of the wireless sensor transmission device 10 itself and the request for reduction in current consumption, the communication distance cannot be increased with lower input power to the antenna unit 6. Don't be. For this purpose, it is necessary to reduce the loss of the antenna unit 6 and increase the radiation efficiency of the electromagnetic field.

上記要請に関して、アンテナ導体は、誘電体基体1の面と平行な一方向に巻き進むから、アンテナ部6に流れる高周波電流磁界のうち、接地電極7を貫通する成分を著しく減少させ、高周波電流磁界による渦電流の発生を抑制することができる。更に、全体を小型化したにもかかわらず、電磁ノイズがアンテナ部6に乗るのを回避し得る。   With respect to the above requirement, the antenna conductor advances in one direction parallel to the surface of the dielectric substrate 1, so that the component penetrating the ground electrode 7 in the high-frequency current magnetic field flowing through the antenna section 6 is remarkably reduced, and the high-frequency current magnetic field The generation of eddy current due to can be suppressed. Further, it is possible to avoid the electromagnetic noise from getting on the antenna unit 6 in spite of the miniaturization of the whole.

しかも、アンテナ部6は、ヘリカル状であって、誘電体基体1の厚みを開口部の2辺とするから、開口部の面積をコントロールすることにより、アンテナ利得を向上させることができる。   Moreover, since the antenna section 6 is helical and the thickness of the dielectric substrate 1 is two sides of the opening, the antenna gain can be improved by controlling the area of the opening.

この結果、無線センサ送信装置10自身の小型化の要請、及び、消費電流の低減化の要請とを共に実現し、アンテナ部6の低損失化、電磁界の輻射効率の向上を達成することができる。即ち、より低いアンテナ部6ヘの入力電力で、通信距離を増大させ、アンテナ部6の前段に備えられる回路部の消費電力を低減化させ、無線センサ装置全体での消費電流の低減化、ひいては、電池寿命及び連続動作時間の長期化を達成することができる。   As a result, it is possible to achieve both a request for downsizing of the wireless sensor transmission device 10 itself and a request for reduction in current consumption, thereby achieving a reduction in the loss of the antenna unit 6 and an improvement in the radiation efficiency of the electromagnetic field. it can. That is, with a lower input power to the antenna unit 6, the communication distance is increased, the power consumption of the circuit unit provided in the front stage of the antenna unit 6 is reduced, and the current consumption of the entire wireless sensor device is reduced. Longer battery life and continuous operation time can be achieved.

アンテナ部6は、好ましくは、電池91の搭載領域外に備えられる。また、アンテナ部6の占有領域内には、アンテナ部6以外の電気的要素、例えば、導体パターン又は他の部品を配置しない構成が好ましい。このような構成によれば、電気信号や、電磁界のアンテナ部6に対する干渉を回避し、ノイズの発生を抑制できる他、渦電流漏れが低減され、アンテナ利得が向上する。   The antenna unit 6 is preferably provided outside the mounting area of the battery 91. In addition, it is preferable that an electrical element other than the antenna unit 6, for example, a conductor pattern or other components is not disposed in the occupied area of the antenna unit 6. According to such a configuration, it is possible to avoid interference of electric signals and electromagnetic fields with respect to the antenna unit 6 to suppress the generation of noise, and to reduce eddy current leakage and improve antenna gain.

図15は無線センサ送信装置10の更に別の例を示す平面図、図16は図15に示した無線センサ送信装置10の部分断面図、図17は図15及び図16に示した無線センサ送信装置10の底面図である。この例の特徴は、アンテナ部6を、誘電体基体1の一辺に沿って、そのほぼ全長にわたって設けた点にある。アンテナ部6は、誘電体基体1に直接に設けられている。アンテナ部6と対応する部分には、接地電極7は設けられていない。   15 is a plan view showing still another example of the wireless sensor transmitter 10, FIG. 16 is a partial cross-sectional view of the wireless sensor transmitter 10 shown in FIG. 15, and FIG. 17 is a wireless sensor transmitter shown in FIGS. 2 is a bottom view of the device 10. FIG. The feature of this example is that the antenna portion 6 is provided over almost the entire length along one side of the dielectric substrate 1. The antenna unit 6 is provided directly on the dielectric substrate 1. The ground electrode 7 is not provided in a portion corresponding to the antenna unit 6.

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。   Although the contents of the present invention have been specifically described above with reference to the preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can take various modifications based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is.

本発明に係る無線センサ受信装置と、無線センサ送信装置とを組み合わせた無線センサ装置のブロック図である。It is a block diagram of the wireless sensor apparatus which combined the wireless sensor receiver which concerns on this invention, and the wireless sensor transmitter. 本発明に係る無線センサ装置の別の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structure of the wireless sensor apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る無線センサ受信装置の平面図である。It is a top view of the wireless sensor receiver concerning the present invention. 図3に示した無線センサ受信装置の正面図である。It is a front view of the wireless sensor receiver shown in FIG. アンテナ素子の平面図である。It is a top view of an antenna element. 図5に示したアンテナ素子の正面図である。FIG. 6 is a front view of the antenna element shown in FIG. 5. アンテナ素子の接続によるアンテナ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the antenna circuit by the connection of an antenna element. 本発明に係る無線センサ受信装置の別の例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of the wireless sensor receiver which concerns on this invention. 本発明に係る無線センサ受信装置の別の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another example of the wireless sensor receiver which concerns on this invention. 本発明に係る無線センサ受信装置の更に別の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another example of the wireless sensor receiver which concerns on this invention. 本発明に係る無線センサ送信装置の平面図である。It is a top view of the wireless sensor transmitter concerning the present invention. 図11に示した無線センサ送信装置の正面図である。It is a front view of the wireless sensor transmitter shown in FIG. 図11、図12に示した無線センサ送信装置の部分破断底面図である。FIG. 13 is a partially broken bottom view of the wireless sensor transmission device shown in FIGS. 11 and 12. 図11〜図13に示した無線センサ送信装置の底面図である。It is a bottom view of the wireless sensor transmitter shown in FIGS. 無線センサ送信装置の更に別の例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of a wireless sensor transmitter. 図15に示した無線センサ送信装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the wireless sensor transmitter shown in FIG. 図15及び図16に示した無線センサ送信装置の底面図である。FIG. 17 is a bottom view of the wireless sensor transmission device shown in FIGS. 15 and 16.

符号の説明Explanation of symbols

8 無線センサ受信装置
81 アンテナ部
811〜813 アンテナ素子
10 無線センサ送信装置
GND 接地電極

DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Wireless sensor receiver 81 Antenna part 811-813 Antenna element 10 Wireless sensor transmitter GND Ground electrode

Claims (10)

部品搭載基板と、受信回路部と、信号処理部と、アンテナ部とを含む無線センサ受信装置であって、
前記部品搭載基板は、一面に前記受信回路部と、前記信号処理部と、前記アンテナ部とを有し、他面の一部に接地電極を有しており、
前記受信回路部及び前記信号処理部は、前記接地電極と対向する領域に備えられており、
前記アンテナ部は、複数の前記アンテナ素子を含み、前記アンテナ素子のそれぞれは、前記接地電極とは対向しない領域に配置され、互いに直列に接続されており、
前記アンテナ素子の直列接続による電気長と、前記アンテナ素子とは対向関係にない接地電極の持つ電気長とにより、ダイポールアンテナを構成しており、
前記アンテナ素子は、第1のアンテナ素子、第2のアンテナ素子及び第3のアンテナ素子でなり、
前記第1のアンテナ素子は、往路を構成し、
前記第3のアンテナ素子は、復路を構成し、
前記第2のアンテナ素子は、前記第1のアンテナ素子及び前記第3のアンテナ素子の一端側に配置され、両端が、前記第1のアンテナ素子8及び前記第3のアンテナ素子に接続されており、
復路を構成する前記第3のアンテナ素子の他端は、前記受信回路部の入力端に導かれている、
無線センサ受信装置。
A wireless sensor receiving device including a component mounting board, a receiving circuit unit, a signal processing unit, and an antenna unit,
The component mounting board has the receiving circuit unit, the signal processing unit, and the antenna unit on one surface, and a ground electrode on a part of the other surface,
The receiving circuit unit and the signal processing unit are provided in a region facing the ground electrode,
The antenna unit includes a plurality of the antenna elements, each of the antenna elements is disposed in a region not facing the ground electrode, and is connected in series with each other ,
A dipole antenna is constituted by the electrical length of the antenna elements connected in series and the electrical length of a ground electrode that is not opposed to the antenna elements,
The antenna element comprises a first antenna element, a second antenna element, and a third antenna element,
The first antenna element constitutes an outward path,
The third antenna element constitutes a return path;
The second antenna element is disposed on one end side of the first antenna element and the third antenna element, and both ends thereof are connected to the first antenna element 8 and the third antenna element. ,
The other end of the third antenna element constituting the return path is led to the input end of the receiving circuit unit.
Wireless sensor receiver.
請求項1に記載された無線センサ受信装置であって、
前記アンテナ素子のそれぞれは、誘電体基体と、アンテナ導体膜とを含んでおり、
前記誘電体基体は、前記部品搭載基板を構成する材料よりも誘電率の高い誘電体材料によって構成されており、
前記アンテナ導体膜は、前記誘電体基体によって支持されている、
無線センサ受信装置。
The wireless sensor receiver according to claim 1,
Each of the antenna elements includes a dielectric substrate and an antenna conductor film,
The dielectric substrate is made of a dielectric material having a higher dielectric constant than the material constituting the component mounting board.
The antenna conductor film is supported by the dielectric substrate.
Wireless sensor receiver.
請求項1又は2に記載された無線センサ受信装置であって、前記アンテナ導体膜は、インダクタンス要素又はインダクタンス素子を含む無線センサ受信装置。   3. The wireless sensor receiver according to claim 1, wherein the antenna conductor film includes an inductance element or an inductance element. 4. 請求項1乃至3の何れかに記載された無線センサ受信装置であって、前記アンテナ導体膜は、キャパシタンス要素又はキャパシタンス素子を含む無線センサ受信装置。   4. The wireless sensor receiver according to claim 1, wherein the antenna conductor film includes a capacitance element or a capacitance element. 5. 請求項1乃至4の何れかに記載された無線センサ受信装置であって、送信回路を含み、前記信号処理回路によって得られたデータを、前記送信回路により送信する、無線センサ受信装置。   5. The wireless sensor receiver according to claim 1, wherein the wireless sensor receiver includes a transmission circuit, and transmits data obtained by the signal processing circuit by the transmission circuit. 6. 請求項5に記載された無線センサ受信装置であって、前記受信回路部の入力側及び前記送信回路の出力側は、スイッチ部を介して、共通のアンテナ部に導かれている、無線センサ受信装置。   6. The wireless sensor receiver according to claim 5, wherein an input side of the reception circuit unit and an output side of the transmission circuit are led to a common antenna unit via a switch unit. apparatus. 請求項5に記載された無線センサ受信装置であって、前記受信回路部の入力側及び前記送信回路の出力側は、それぞれ、異なるアンテナ部に導かれている、無線センサ受信装置。   6. The wireless sensor receiver according to claim 5, wherein an input side of the reception circuit unit and an output side of the transmission circuit are respectively led to different antenna units. 無線センサ受信装置と、無線センサ送信装置とを含む無線センサ装置であって、
前記無線センサ受信装置は、請求項1乃至7の何れかに記載されたものでなり、
前記無線センサ送信装置は、前記無線センサ受信装置に対して、無線センサ信号を送信する、
無線センサ装置。
A wireless sensor device including a wireless sensor receiver and a wireless sensor transmitter,
The wireless sensor receiver is the one described in any one of claims 1 to 7,
The wireless sensor transmission device transmits a wireless sensor signal to the wireless sensor reception device.
Wireless sensor device.
請求項8に記載された無線センサ装置であって、
前記無線センサ送信装置は、送信部品搭載基板と、センサ部と、センサ信号処理部と、送信回路部と、送信用のアンテナ部とを含んでおり、
前記送信部品搭載基板は、一面に前記センサ部と、前記センサ信号処理部と、前記送信回路部とを有しており、
前記センサ部は、物理量を検出するものであり、
前記センサ信号処理部は、前記センサ部から出力される検出信号を処理する回路であり、
前記送信回路部は、前記センサ信号処理部から供給される信号を送信する回路であり、
前記送信用のアンテナ部は、前記送信部品搭載基板に組みつけられている、
無線センサ装置。
The wireless sensor device according to claim 8,
The wireless sensor transmission device includes a transmission component mounting substrate, a sensor unit, a sensor signal processing unit, a transmission circuit unit, and a transmission antenna unit.
The transmission component mounting board has the sensor unit, the sensor signal processing unit, and the transmission circuit unit on one surface,
The sensor unit detects a physical quantity,
The sensor signal processing unit is a circuit that processes a detection signal output from the sensor unit,
The transmission circuit unit is a circuit that transmits a signal supplied from the sensor signal processing unit,
The transmitting antenna portion is assembled to the transmitting component mounting board.
Wireless sensor device.
請求項8に記載された無線センサ装置であって、前記送信用のアンテナ部は、ヘリカル状のアンテナ導体膜を含む、無線センサ装置。
The wireless sensor device according to claim 8, wherein the transmitting antenna unit includes a helical antenna conductor film.
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