JP5861043B2 - 複合型通信アンテナ、通信装置および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、壁や他の大型装置の内部に埋め込まれ、多様な無線通信路により非接触通信媒体や外部の通信装置との通信を行うための複合型通信アンテナと、それを搭載した通信装置に関する。

入退出／入出門管理やキャッシュレス決済を目的として、非接触ＩＣカードとそれを読み取る読取装置の普及が進んでいる。読取装置は、壁や他の大型装置などに設置される。当初、読取装置は、壁の表面や他の大型装置の筐体表面から突出した状態で設置されていた。だが近年、壁や他の大型装置の内部に埋め込まれ、その通信面のみが露出するように設置させたいというニーズが高まっている。また、読取装置は複数用いられることが多いため、本来の非接触ＩＣカードの読取機能に加えて、読取装置のセンター局や他の読取装置、保守装置との情報交換や連携を無線通信により行わせたい、というニーズも高まっている。その結果、読取装置は、これらの装置との距離や用いられる通信規格のそれぞれに応じた無線通信路に対応するために、多くの種類のアンテナをその小さな筐体の内部に収める必要性が出てきた。

このような多くの種類のアンテナを小さな筐体の内部に収める技術として、例えば計４種類のアンテナを３次元的に直交させて配置させるものがある。そして、そのうち２つの素子は同一面上に配置されることになるため、それらの素子は離して配置されている。このように、直交配置によって異なるアンテナ素子同士のアイソレーションを確保することが知られている（例えば下記、特許文献１）。

特開２０１０−０１６４５６号公報

しかしながら、上述のごとく、（特許文献１）に開示された技術では、以下のような課題が発生する。

壁や他の大型装置の内部に読取装置を埋め込み、その操作と通信を行う面（以下「操作／通信面」と称す）のみを露出させる場合は、通常、通信装置が壁や他の大型装置に設置された金属製の取付ボックス内に収容される。そのため、通信装置の筐体において、操作／通信面を除く５つの面がこの取付ボックスの金属面と近接する。

しかしながら、前記（特許文献１）に開示される３次元的なアンテナ構成では、金属製の固定用取付ボックスとの干渉を受けて通信性能が確保出来ないアンテナがある。また、前記（特許文献１）に開示されるアンテナ構成では、全てのアンテナの指向性を操作／通信面の方向に向けることができない。前記（特許文献１）のアンテナ構成は、可搬型の通信装置に適用されている。これに対して、たとえ壁や他の大型装置の内部に埋め込まなくても、通信装置が１箇所に固定される場合は、全てのアンテナの指向性を操作／通信面の方向に向けることが望ましい。

さらに、通信アンテナがダイポール・アンテナの構成を備える場合には、そのエレメント長を通信波長λの半分（すなわち、λ／２）とすることが望ましい。しかしながら、特に壁や他の装置へ取り付けられる場合には、通信アンテナや、それを搭載する通信装置にも小型化が求められる。したがって、何の手立ても行わなければ、通信アンテナのエレメント長をλ／２分確保することが難しくなってきている。

そこで、本発明は、まず、通信アンテナや、それを搭載する通信装置の小型化に対応することを目的とする。次に本発明は、通信アンテナが複数の通信方式や通信周波数に対応する複合型通信アンテナである場合に、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉を抑制し、各通信アンテナによる通信性能を確保することを目的とする。さらに本発明は、通信装置が５つの金属面を備える取付ボックスに取り付けられて、壁や他の大型装置の内部に埋め込まれても、その通信性能を確保することを目的とする。

そしてこの目的を達成するために本発明の第１の通信アンテナは、一方の端部が給電点に接続される第１のエレメント面を備え、前記第１のエレメント面における他方の端部には、前記第１のエレメント面と直交して前記第１のエレメント面の延伸方向における縁部に接続される第２のエレメント面をさらに備えた構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

また、本発明の複合型通信アンテナは、その第１の通信アンテナと、ループ形状のアンテナのループ面が前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面と直交し、前記第１の通信アンテナにおける前記第２のエレメント面と平行に配置される第２の通信アンテナと、を備えた構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

さらに、本発明の通信装置は、その複合型通信アンテナと、複合型通信アンテナによる通信を制御する制御部と、を備え、複合型通信アンテナの第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面は、ループ状の第２の通信アンテナの周囲において、大地と対向する側とは異なる側に配置された構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

またさらに、本発明の通信システムは、その通信装置と、前記通信装置の通信面以外の筐体面と対向する５つの金属面が設けられた取付ボックスと、を備え、第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面および第２のエレメント面は、それぞれ、取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置された構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のごとく本発明の第１の通信アンテナは、一方の端部が給電点に接続される第１のエレメント面を備え、前記第１のエレメント面における他方の端部には、前記第１のエレメント面と直交して前記第１のエレメント面の延伸方向における縁部に接続される第２のエレメント面をさらに備えているので、通信アンテナや、それを搭載する通信装置は小型化される。それに加えて、周囲の影響や干渉を受けやすい周波数で通信を行う通信装置の通信相手が、任意に固定された方向にあっても、その通信相手からの通信波は、水平偏波も垂直偏波も受信可能であるため、良好な通信性能が得られる。

また、本発明の複合型通信アンテナは、その第１の通信アンテナと、ループ形状のアンテナのループ面が前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面と直交し、前記第１の通信アンテナにおける前記第２のエレメント面と平行に配置される第２の通信アンテナと、を備えているので、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

さらに、本発明の通信装置は、その複合型通信アンテナと、複合型通信アンテナによる通信を制御する制御部と、を備え、複合型通信アンテナの第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面は、ループ状の第２の通信アンテナの周囲において、大地と対向する側とは異なる側に配置されているので、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

またさらに、本発明の通信システムは、その通信装置と、前記通信装置の通信面以外の筐体面と対向する５つの金属面が設けられた取付ボックスと、を備え、前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面および第２のエレメント面は、それぞれ、前記取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置されているので、通信装置が５つの金属面を備える取付ボックスに取り付けられて、壁や他の大型装置の内部に埋め込まれても、その通信性能は確保される。

通信アンテナを備えた本実施例１の通信装置が、壁または他の装置の内部に埋め込まれた状態を示す斜視図 本実施例１の通信アンテナを備えた通信装置のハードブロック図 （ａ）本実施例１の通信アンテナの組立後における状態を示す図、（ｂ）本実施例１の通信アンテナの組立前における状態を示す図 本実施例１の通信装置が備える複合型通信アンテナと、通信装置を壁または他の装置の内部に埋め込む際にそれらを固定する金属製の取付ボックスの各面との関係と、を示す図

本発明の第１の通信アンテナは、一方の端部が給電点に接続される第１のエレメント面を備え、第１のエレメント面における他方の端部には、第１のエレメント面と直交して第１のエレメント面の延伸方向における縁部に接続される第２のエレメント面をさらに備える。これにより、通信アンテナや、それを搭載する通信装置は小型化される。特に、ダイポール・アンテナとして望ましい通信波長の１／２をエレメント長として直線で確保できない通信装置に対して、通信アンテナは格納される。それに加えて、周囲の影響や干渉を受けやすい周波数で通信を行う通信装置の通信相手が、任意に固定された方向にあっても、その通信相手からの通信波は、水平偏波も垂直偏波も受信可能であるため、良好な通信性能が得られる。

また、本発明の複合型通信アンテナは、その第１の通信アンテナと、ループ形状のアンテナのループ面が第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面と直交し、第１の通信アンテナにおける第２のエレメント面と平行に配置される第２の通信アンテナと、を備えてもよい。これにより、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

次に、本発明の複合型通信アンテナは、第１の通信アンテナよりも通信周波数が高い第３の通信アンテナをさらに備え、第３の通信アンテナは、ループ状の第２の通信アンテナを挟んで、第１の通信アンテナにおける第２のエレメント面と反対側に配置されてもよい。これにより、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

そして、本発明の複合型通信アンテナは、第１の通信アンテナよりも通信周波数が高い第４の通信アンテナをさらに備え、第４の通信アンテナのエレメント面は、第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面と平行に配置されてもよい。これにより、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

さらに、本発明の通信装置は、複合型通信アンテナと、複合型通信アンテナによる通信を制御する制御部と、を備え、複合型通信アンテナの第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面は、ループ状の第２の通信アンテナの周囲において、大地と対向する側とは異なる側に配置されてもよい。これにより、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

またさらに、本発明の通信装置は、複合型通信アンテナと、複合型通信アンテナによる通信を制御する制御部と、制御部を操作し、制御部からの情報を表示するための操作／表示部と、を備え、複合型通信アンテナの第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面は、ループ状の第２の通信アンテナと、操作／表示部との間に配置されてもよい。これにより、その複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。

加えて、本発明の通信システムは、以上に述べたいずれかの通信装置と、その通信装置の通信面（および操作／表示部の操作／表示面）以外の筐体面と対向する５つの金属面が設けられた取付ボックスと、を備え、第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面および第２のエレメント面、第３の通信アンテナのエレメント面および第４の通信アンテナのエレメント面は、それぞれ、取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置されてもよい。これにより、通信装置が５つの金属面を備える取付ボックスに取り付けられて、壁や他の大型装置の内部に埋め込まれても、その通信性能は確保される。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、通信アンテナを備えた本実施例１の通信装置１が、壁または他の装置の内部に埋め込まれた状態を示す斜視図である。通信装置１は、壁または他の装置（図示せず）に設けられた金属製の取付ボックス２に保持される。なお、図１において、通信装置１の外観が透視状態で見えるように、取付ボックス２は点線で示されている。取付ボックス２は、通信装置１の操作／通信面１１側に開口部２１を有する。この開口部２１以外の５つの金属面により、取付ボックス２は通信装置１の筐体の周囲を近接して取り囲む。すなわち、通信装置１の上面１２、下面１３、左側面１４、右側面１５、背面１６は、それぞれ、取付ボックス２の上面２２、下面２３、左側面２４、右側面２５、背面２６と対向している。通信装置１の操作／通信面のみが、取付ボックス２の金属面と対向せず、外部との通信や外部からの操作が可能となっている。ちなみに、通信装置１の下面１３および取付ボックス２の下面２３は、通信装置１またはその通信装置１を搭載する他の装置の設置場所において、大地や床と対向する面となる。

通信装置１は主に、３つのユニットによって構成される。制御ユニット３は、通信装置１の操作／通信面から見て反対側にある装置背面に配置される。操作／表示ユニット４は、通信装置１を操作するためのユーザ・インタフェースである。本実施例１の操作／表示ユニットは、タッチパネル（タッチパッド付き液晶パネル）４１によって、通信装置１の操作を可能にしているが、他の操作手段によって実現されてもよい。操作／表示ユニット４には、タッチパネル４１の代わりに、あるいはそれと併用して、例えば操作ボタンやキーパッドが設けられてもよい。また、操作／表示ユニット４には、液晶パネルの代わりに、有機ＥＬパネルや７セグ、ＦＬ管などの他の方式による表示手段が設けられてもよい。

そして、通信装置１の通信ユニット５には、本発明に関わる複合型通信アンテナ６が内蔵されている。図１における複合型通信アンテナ６は、通信装置１の通信ユニット５に内蔵されていることを明示するために、点線で表現されている。この複合型通信アンテナ６は、以下に述べる３つの通信アンテナを備える。１つ目は、ＲＦＩＤアンテナ６２である。このＲＦＩＤアンテナ６２はループ形状を有する磁気誘導型の通信アンテナであり、図示しない非接触ＩＣカードまたはそれに相当する機能を備えた携帯型通信装置（携帯電話やスマートフォンなど）などの非接触通信媒体との通信を行うためのものである。本実施例１におけるこのＲＦＩＤアンテナ６２の通信周波数は、１３．５６ＭＨｚとなっている。２つ目は、セルラー通信アンテナ６３〜６７である。このセルラー通信アンテナ６３〜６７は、例えば図示しないセンター局との通信を行うためのものである。本実施例１におけるこのセルラー通信アンテナ６３〜６７の通信周波数は、８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯とのデュアル・バンドとなっている。３つ目は、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９である。この無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９は、例えば他の通信装置１との連携や情報交換を行うためのものである。または、この無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９は、保守員がこの通信装置１のメンテナンスを行う目的で使用する図示しない保守装置との通信を行うためのものである。本実施例１におけるこの無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９の通信周波数は２．４ＧＨｚ帯となっている。ちなみに、通信ユニット５の通信面５１は、通常、図示しない非接触ＩＣカードと同程度の大きさを有する。以上３つの通信アンテナからなる複合型通信アンテナ６の詳細については、また後ほど説明する。

図２は、本実施例１の通信アンテナを備えた通信装置１のハードブロック図である。このハードブロック図において、電源およびそこからハードブロックの各回路に対する電力供給ラインは省略されている。通信装置１に必要な電力は、その内部に設けられる電源より供給されても良いし、通信装置１の外部、またはその通信装置１が組み込まれる他の装置より供給されてもよい。

先ほども述べたように、通信ユニット５には、ＲＦＩＤアンテナ６２、セルラー通信アンテナ６３〜６７、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９からなる複合型通信アンテナ６が内蔵される。制御ユニット３には、通信制御用ＣＰＵ３１が内蔵される。この通信制御用ＣＰＵ３１は、セルラー通信または無線ＬＡＮ通信を行うための通信モジュール３２を制御する。また、通信制御用ＣＰＵ３１は、ＲＦＩＤアンテナ６２による通信の制御を行う。さらに、この通信制御用ＣＰＵ３１は、ユニットＩ／Ｆ３３および接続コネクタ３４を介して操作／表示ユニット４との有線通信を行う。またさらに通信制御用ＣＰＵ３１は、接続コネクタ３５を介して、この通信制御用ＣＰＵ３１を備えた通信装置１が埋め込まれる図示しない他の装置内の回路との有線通信を行うことも可能である。

操作／表示ユニット４は、操作者に情報を提示するための表示装置と、その表示を見た操作者によるタッチ操作を受け付けるタッチパッドとが一体となったタッチパネル４１を備える。表示／入力制御用ＣＰＵ４２は、このタッチパネル４１を制御し、ユニットＩ／Ｆ４３および接続コネクタ４４を介して、制御ユニット３の内部にある通信制御用ＣＰＵ３１との有線通信を行う。

図３は、本実施例１の通信アンテナの構成を示す図である。図３（ａ）は、本実施例１の通信アンテナの組立後における状態を示す図であり、図３（ｂ）は、本実施例１の通信アンテナの組立前における状態を示す図である。先ほど図１において述べた複合型通信アンテナ６は、アンテナ主基板６０と、アンテナ副基板６１およびそれに付随して取り付けられた金属部材６５とにより構成される。８００ＭＨｚ帯セルラー通信アンテナ（第１の通信アンテナ）における第１のエレメント面６３，６４がアンテナ副基板６１にあるとすると、この金属部材６５は、８００ＭＨｚ帯セルラー通信アンテナ（第１の通信アンテナ）における第２のエレメント面と言える。なお、本実施例１における金属部材６５の代わりに、導体パターン面を備えた追加基板が取り付けられても良い。

アンテナ主基板６０には、ＲＦＩＤアンテナ６２と無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９とが、通信装置１の操作／通信面１１側にある基板パターン面６０ａ上に配置される。本実施例１の無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９は、ダイポール・アンテナである。ただし、本発明の無線ＬＡＮアンテナはこの限りではなく、例えばモノポール・アンテナであっても良い。しかしながら、良好な通信性能を確保するためには、ダイポール・アンテナの方が望ましい。なお、ＲＦＩＤアンテナ６２の給電点６２ａ，６２ｂおよび無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９の給電点６８ａ，６９ａから、図２に示す制御ユニット３の内部にある通信制御用ＣＰＵ３１または通信モジュール３２への有線接続線およびその接続コネクタは、図３においては省略されている。

アンテナ副基板６１と、それに付随する金属部材６５とにより、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５における第１のエレメント面６３，６４および第２のセルラー通信アンテナ６６，６７が構成される。本実施例１におけるセルラー通信は、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５による８００ＭＨｚ帯と、第２のセルラー通信アンテナ６６，６７による２ＧＨｚ帯とのデュアル・バンド通信である。第１のセルラー通信アンテナは８００ＭＨｚ帯のセルラー通信用であり、アンテナ副基板上にある第１のセルラー通信アンテナ６３，６４のパターン面（第１のエレメント面）と、その片側に付随して取り付けられた金属部材（第２のエレメント面）６５と、により構成される。第２のセルラー通信アンテナは２ＧＨｚ帯のセルラー通信用であり、アンテナ副基板上にある第２のセルラー通信アンテナのパターン面６６，６７により構成される。本実施例１における第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５および第２のセルラー通信アンテナ６６，６７は、いずれもダイポール・アンテナである。ただし、本発明はこの限りではなく、例えばモノポール・アンテナであっても良い。しかしながら、良好な通信性能を確保するためには、ダイポール・アンテナの方が望ましい。なお、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５の給電点６３ａ，６４ａおよび第２のセルラー通信アンテナ６６，６７の給電点６６ａ，６７ａから、図２に示す制御ユニット３の内部にある通信モジュール３２への有線接続線およびその接続コネクタは、図３においては省略されている。

これらのダイポール・アンテナにおいては、通信波長λの半分、すなわちλ／２のエレメント長を備えることが望ましい。通信ユニット５の通信面５１は、通常、図示しない非接触ＩＣカードと同程度の大きさである。このように小さな通信ユニット５の内部であっても、通信周波数の高い（すなわち通信波長が小さい）無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９や第２のセルラー通信アンテナ６６，６７は、折り曲げ等が行われることなく十分に収容される。しかしながら、通信周波数の低い（すなわち通信波長が大きい）第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５は、折り曲げ等が行われること無しには、この通信ユニット５の内部に収容されない。通信ユニット５は、通信面５１の縦方向も横方向も、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５の通信波長λ１の半分、すなわちλ１／２の長さを有していない。また、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５は、折り曲げ等の構造を備える場合であっても、周囲にある他の通信アンテナや通信装置１の取付ボックス２（図１参照）が備える５つの金属面の影響を考慮する必要がある。

したがって第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５は、後ほど詳細に示すように、エレメント面の一部がねじれた折り曲げ構造を備えている。より詳細に述べると、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５は、一方の端部が給電点６３ａ，６４ｂにそれぞれ接続される第１のエレメント面６３，６４を備え、このうち第１のエレメント面６４における他方の端部６４ｃには、第１のエレメント面６４と直交して第１のエレメント面６４の延伸方向における縁部６４ｂに接続される第２のエレメント面（金属部材）６５をさらに備える。ここで、第１のセルラー通信アンテナにおける第１のエレメント面６３，６４の「延伸方向」とは、給電点６３ａ，６４ａのそれぞれから、第１のエレメント面６３，６４の各エレメント面が、給電点６３ａ，６４ａの反対側６３ｃ，６４ｃへと延びていく方向を指す。言い換えれば、第１のエレメント面６３，６４の「延伸方向」とは「長手方向」のことでもある。また、第１のエレメント面の「縁部」とは、第１のエレメント面の周囲にあるへり、またはエッジのことを指す。これらのことから、第１のエレメント面６４の「延伸方向における縁部」６４ｂとは、矩形状の第１のエレメント面６４を構成する周囲の辺のうち「延伸方向」、言い換えれば長辺にある縁部、へり、エッジと言うことになる。もし、第２のエレメント面が第１のエレメント面の「延伸方向」とは異なる短辺に直交して取り付けられれば、第１のエレメント面６４と第２のエレメント面６５とを合わせて、連続した一つのエレメント面としてみた場合は、単なる折り曲げ状態となる。すなわち、本実施例１における第１のエレメント面６４と、第２のエレメント面（金属部材）６５とは、単なる折り曲げ状態ではなく、互いにねじれた構造を備えていることが、本発明の通信アンテナの一つの特徴である。このことについては、後ほどまた詳細に述べる。本実施例１において、第１のセルラー通信アンテナにおける金属部材（第２のエレメント面）６５は、ＲＦＩＤアンテナ６２のループ面に対して平行に配置される。

図４は、本実施例１の通信装置１が備える複合型通信アンテナ６と、通信装置１を壁または他の装置の内部に埋め込む際にそれらを固定する金属製の取付ボックス２の各面との関係と、を示す図である。このことを解りやすく示すために、本図４においては、通信装置１の通信ユニット５（図１参照）の筐体と、制御ユニット３および操作／表示ユニット４と、を省略し、通信ユニット５の内部にある複合型通信アンテナ６と取付ボックス２のみを示している。

図４に示すように、複合型通信アンテナ６を構成する各アンテナのうち、ＲＦＩＤアンテナ６２以外のアンテナの各エレメント面は、取付ボックス２が有する５つの金属面のうち、最も近接する面に対して直交して配置されている。このことをより明確にするために、一つ一つのエレメント面について詳細に説明する。

無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９は、取付ボックス２の左側面２４に最も近接して配置される。そのため、無線ＬＡＮ通信アンテナの２つのエレメント面を構成するパターン面６８，６９は、取付ボックスの左側面２４に対して直交するよう、アンテナ主基板６０上に設けられている。

２つのセルラー通信アンテナのうち、アンテナ副基板６１上のみに設けられる２ＧＨｚ帯の第２のセルラー通信アンテナ６６，６７は、取付ボックス２の背面２６に最も近接している。そのため、第２のセルラー通信アンテナにおいて２つのエレメント面を構成する第２のセルラー通信アンテナのパターン面６６，６７は、取付ボックス２の背面２６に対して直交するよう、アンテナ副基板６１上に設けられている。

８００ＭＨｚ帯のセルラー通信用である第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５は、先ほども述べたように、アンテナ副基板６１上にある第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４と、その片側に付随して取り付けられた金属部材６５と、により構成される。このうち、アンテナ副基板６１上にある第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４は、取付ボックス２の背面２６に最も近接している。そのため、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５において２つのエレメント面の一部を構成する第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４は、取付ボックス２の背面２６に対して直交するよう、アンテナ副基板６１上に設けられている。

これに対して、第１のセルラー通信アンテナの片側のパターン面６４に付随して取り付けられた金属部材６５は、取付ボックス２の右側面２５に最も近接している。そのため、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５において片側のエレメント面の一部（第２のエレメント面）を構成する金属部材６５は、取付ボックス２の右側面２５に対して直交するよう、アンテナ副基板６１に取り付けられている。

ＲＦＩＤアンテナ６２を備える通信ユニット５の通信面５１は、通常、図示しない非接触ＩＣカードと同程度の大きさを有する。その大きさの範囲において、ＲＦＩＤアンテナ６２は、その読み取り性能を確保するために、出来る限り大きなループを備えることが望ましい。無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９およびセルラー通信アンテナ６３〜６７の各エレメント面は導体であるため、ＲＦＩＤアンテナ６２のループ内やその近傍に配置されると、ＲＦＩＤ通信の妨げとなる。そのため、これらの無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９およびセルラー通信アンテナ６３〜６７は、ＲＦＩＤアンテナ６２の周囲において、それらの各エレメント面が、取付ボックス２の５つの金属面２２〜２６のうち、最も近接する面に対して直交するよう配置される。その際、アンテナ副基板６１は、アンテナ主基板６０すなわちＲＦＩＤアンテナ６２のループと操作／表示ユニット４との間に配置される。これは、セルラー通信の基地局が、本実施例１の通信装置１よりも高い位置にあるためである。

この状態において、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５および第２のセルラー通信アンテナ６６，６７のうち、最も通信周波数の低い第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５が、周囲からの影響を受けやすい。

第１のセルラー通信（８００ＭＨｚ帯）よりも通信周波数が高い第２のセルラー通信（２ＧＨｚ帯）については、アンテナ副基板６１の基板パターン面６１ａ上に形成された第２のセルラー通信アンテナのパターン面６６，６７により、その通信性能が十分に確保される。

これに対して第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５は、アンテナ副基板６１の基板パターン面６０ａ上に形成される２つの第１のセルラー通信アンテナのパターン面（第１のエレメント面）６３，６４と、その片側に取り付けられる金属部材（第２のエレメント面）６５とにより構成される。すなわち、先にも述べたように、第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５において、金属部材６５は、アンテナ副基板６１の基板パターン面６１ａ上にダイポール・アンテナとして形成される第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４のうち、一方のパターン面６４の給電点６４ａと反対側に位置する端部６４ｃにおいて、パターン面６４と直交して、パターン面６４の延伸方向における縁部６４ｂに接続される。これにより、アンテナ副基板６１上に形成される第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４と、給電点６４ａと反対側に位置する端部６４ｂに接続される金属部材６５のアンテナ面とは、互いにねじれた状態で直交する。このように構成すれば、第１のセルラー通信の通信性能が向上する。その理由は、セルラー通信が、任意の固定された方向にある図示しない基地局との間で行われるためである。

無線ＬＡＮ通信やＲＦＩＤ通信においては、通信相手となる媒体または装置を、操作者が良好な通信性能が得られる位置や向きに移動させることができる。しかしながらセルラー通信については、本実施例１のセルラー通信アンテナ６３〜６７を搭載した通信装置１も、その通信相手となる図示しない基地局も、そのような良好な通信性能が得られる位置や向きへの移動を行うことができない。セルラー通信の通信波の送受信方向は、通信装置１と基地局の設置場所との間の関係に依存する。本実施例１における第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５の構成であれば、セルラー通信の通信波が操作／通信面１１および通信面５１側でかつ操作／表示ユニット４側（基地局は本実施例の通信装置よりも高い位置にある）のどの方向から送受信されても、良好な通信性能が得られる。すなわち本構成によれば、水平偏波も垂直偏波も受信可能となる。

ちなみに、アンテナ副基板６１の基板パターン面６１ａ上にダイポール・アンテナとして形成される第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４には、その両方の端部に、それぞれ金属部材が接続されてもよい。このとき、アンテナ副基板６１上に形成される第１のセルラー通信アンテナのパターン面６３，６４と、給電点６３ａ，６４ａと反対側に位置する端部６４ｂに接続される金属部材のアンテナ面とが、互いに直交する点については、本実施例１における第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５と同様である。もし、他の通信アンテナとの干渉を考慮しなければ、その方が良好な通信性能を得られる場合もある。しかしながら、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９との関係上、本実施例１における第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５には、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９に近接しない端部のみに金属部材６５が接続されている。これにより、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９と、特に周囲からの影響を受けやすい第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５との干渉が低減される。

さらに、第１のセルラー通信アンテナのパターン面（第１のエレメント面）６３，６４と第２のセルラー通信アンテナのパターン面６６，６７は、アンテナ主基板６０に設けられているＲＦＩＤアンテナ６２のアンテナ・ループ面に対して直交して設けられている。これにより、ＲＦＩＤアンテナ６２による通信に伴い、アンテナ副基板６１に設けられている第１のセルラー通信アンテナ６３，６４と第２のセルラー通信アンテナ６６，６７のアンテナ・パターン上に発生する渦電流は抑制される。さらに、第１のセルラー通信アンテナ６３，６４および第２のセルラー通信アンテナ６６，６７の各エレメント面は、それぞれ自体でループを形成しない。そのため、それらの面上に渦電流が発生したとしても、その渦電流により発生する反磁界が発生しないので、ＲＦＩＤアンテナ６２の通信性能は確保される。

本実施例１における第１のセルラー通信アンテナ６３〜６５において、そのエレメント面の一部を構成する金属部材（第２のエレメント面）６５と、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９については、ＲＦＩＤアンテナ６２のアンテナ・ループ面と平行に設けられている。これらについては、ＲＦＩＤアンテナ６２のアンテナ・ループから一定以上の距離を離すことにより、それらの面上に発生する渦電流は抑制される。さらに、エレメント面の一部を構成する金属部材６５と、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９は、それぞれ自体でループを形成しない。そのため、それらの面上に渦電流が発生したとしても、その渦電流による反磁界が発生しないので、ＲＦＩＤアンテナ６２の通信性能は確保される。

以上の構成により、ＲＦＩＤアンテナ６２、無線ＬＡＮ通信アンテナ６８，６９およびセルラー通信アンテナ６３〜６７の通信性能が共に確保される。

なお、以上のようなアンテナ構成は、本実施例１のような取付ボックス２の５つの金属面２２〜２６により周囲が取り囲まれた状態でなく、取り付けられる壁や他の装置から通信ユニット５が突出している場合であっても、やはり有効である。通信相手となる図示しない媒体または装置、基地局との通信が良好に行われるために、複合型通信アンテナ６は、通信ユニット５が取り付けられる壁や他の装置から可能な限り離して設けられる方が良い。この場合には、通信ユニット５の背面にある取付金具または他の装置の金属筐体と、複合型通信アンテナ６を構成する各通信アンテナ同士の干渉のみを考慮すればよい。したがって、複合型通信アンテナ６は、本実施例１における図１の状態から、例えば左右どちらかに９０度回転させた状態で取り付けられてもよいし、１８０度回転させた状態で取り付けられてもよい。

以上のごとく本発明の送受信アンテナや、それを搭載する通信装置は小型化される。また、本発明の通信装置や、それに搭載される複合型通信アンテナを構成する各アンテナ間の干渉は抑制され、各通信アンテナによる通信性能は確保される。さらに、本発明の通信システムは、通信装置が５つの金属面を備える取付ボックスに取り付けられて、壁や他の大型装置の内部に埋め込まれても、その通信性能は確保される。したがって、例えば壁や他の装置等への搭載や取り付けが可能となる。

１ 通信装置
２ 取付ボックス
３ 制御ユニット
４ 操作／表示ユニット
５ 通信ユニット
６ 複合型通信アンテナ
１１ 操作／通信面
１２ 上面
１３ 下面
１４ 左側面
１５ 右側面
１６ 背面
２１ 開口部
２２ 上面
２３ 下面
２４ 左側面
２５ 右側面
２６ 背面
３１ 通信制御用ＣＰＵ
３２ 通信モジュール
３３ ユニットＩ／Ｆ
３４ 接続コネクタ
３５ 接続コネクタ
４１ タッチパネル
５１ 通信面
６０ アンテナ主基板
６０ａ 基板パターン面
６１ アンテナ副基板
６１ａ 基板パターン面
６２ ＲＦＩＤアンテナ（第２の通信アンテナ）
６３，６４ 第１のセルラー通信アンテナ（第１の通信アンテナ）における第１のエレメント面
６３ａ，６４ａ 給電点
６４ｂ 縁部
６４ｃ 給電点と反対側の端部
６５ 金属部材（第１のセルラー通信アンテナ（第１の通信アンテナ）における第２のエレメント面
６６，６７ 第２のセルラー通信アンテナ（第４の通信アンテナ）
６８，６９ 無線ＬＡＮ通信アンテナ（第３の通信アンテナ）

Claims (9)

1. 一方の端部が給電点に接続される第１のエレメント面を備え、前記第１のエレメント面における他方の端部には、前記第１のエレメント面と直交して前記第１のエレメント面の延伸方向における縁部に接続される第２のエレメント面をさらに備えた第１の通信アンテナと、ループ状のループ面が前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面と直交し、前記第１の通信アンテナにおける前記第２のエレメント面と平行に配置される第２の通信アンテナと、を備えた複合型通信アンテナ。
2. 前記第１の通信アンテナよりも通信周波数が高い第３の通信アンテナをさらに備え、前記第３の通信アンテナは、前記ループ状の第２の通信アンテナを挟んで、前記第１の通信アンテナにおける第２のエレメント面と反対側に配置された請求項１記載の複合型通信アンテナ。
3. 前記第１の通信アンテナよりも通信周波数が高い第４の通信アンテナをさらに備え、前記第４の通信アンテナのエレメント面は、前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面と平行に配置された請求項１記載の複合型通信アンテナ。
4. 請求項１記載の複合型通信アンテナと、前記複合型通信アンテナによる通信を制御する制御部と、を備え、前記複合型通信アンテナの第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面は、前記ループ状の第２の通信アンテナの周囲において、大地と対向する端部とは異なる端部側に配置された通信装置。
5. 請求項１記載の複合型通信アンテナと、前記複合型通信アンテナによる通信を制御する制御部と、前記制御部を操作し、前記制御部からの情報を表示するための操作／表示部と、を備え、前記複合型通信アンテナの第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面は、前記ループ状の第２の通信アンテナと、前記操作／表示部との間に配置された通信装置。
6. 請求項１記載の第１の通信アンテナと、前記第１の通信アンテナによる通信を制御する制御部と、により構成される通信装置と、前記通信装置の通信面以外の筐体面と対向する５つの金属面が設けられた取付ボックスと、を備え、前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面および第２のエレメント面は、それぞれ、前記取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置される通信システム。
7. 請求項４記載の通信装置と、前記通信装置の通信面以外の筐体面と対向する５つの金属面が設けられた取付ボックスと、を備え、前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメント面および第２のエレメント面は、それぞれ、前記取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置される通信システム。
8. 前記第１の通信アンテナよりも通信周波数が高い第３の通信アンテナをさらに備え、前記第３の通信アンテナは、前記ループ状の第２の通信アンテナを挟んで、前記第１の通信アンテナにおける第２のエレメント面と反対側に配置され、前記第３の通信アンテナのエレメント面は、前記取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置される請求項７記載の通信システム。
9. 前記第１の通信アンテナよりも通信周波数が高い第４の通信アンテナをさらに備え、前記第４の通信アンテナのエレメント面は、前記第１の通信アンテナにおける第１のエレメ
   ント面と平行に配置され、前記取付ボックスにおける５つの金属面のうち、最も近接する金属面に対して直交して配置される請求項７記載の通信システム。

Images