JP6114669B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態における無線通信装置1の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、無線通信装置1は、固定された第1筐体11、第1筐体11内に配置された第1通信ユニット20−1を備える。無線通信装置1は、更に、回転可能な第2筐体12、第2筐体12の内側に固定された第2通信ユニット20−2を備える。これにより、第2筐体12が回転した場合、第2通信ユニット20−2も回転する。
無線通信装置1は、更に、ブラシが第1筐体11に固定され回転体が第2筐体12に固定されたスリップリング14、スリップリング14と接続された駆動部16、及び駆動部16及び第2筐体と接続された回転軸17を備える。
具体的には、スリップリング14のブラシは、電源13から電力PWの供給を受け取る。スリップリング14のブラシは、スリップリング14の回転体に対して同心円状に配置された環状の電路と接触することで、その電路に電力PWを供給する。スリップリング14の電路は、駆動部16及び第2通信ユニット20−2に接続されており、電力PWが駆動部16及び第2通信ユニット20−2に供給される。
また、通信可能範囲107の円弧一端P1と、円弧の他端P2と、アンテナ中心P3が示されている。ここで、通信可能範囲107の円弧の一端及び他端をエリア端という。
第2のアンテナは、第1のアンテナとの間で電波の送信及び受信のうち少なくとも一方を実行してもよい。
第2の実施形態では、第1の実施形態とは異なり、第1のアンテナが第2のアンテナが回転する際の回転軸に対して、所定の角度を有している。なお、第2の実施形態における無線通信装置1の構成は、図1に示された第1の実施形態の無線通信装置1と同様であるので、その説明を省略する。
図8は、第1の実施形態に係るアンテナの配置と通信状態を説明するための図である。同図は、回転する第2のアンテナが、xy平面上にある二つの場合についての例である。第1のアンテナの位置と向きを示す矢印301と、第2のアンテナの位置と向きを示す矢印303が示されている。また、第1のアンテナ301の通信可能範囲302と、第2のアンテナ303の通信可能範囲304とが示されている。
第1のアンテナは、第2のアンテナが回転する回転軸(y軸)305に平行に配置されている。第2のアンテナは、回転軸(y軸)305から離れた位置に回転軸(y軸)305に平行に配置されている。
図9は、第2の実施形態に係るアンテナの配置と通信状態を説明するための図である。同図は、回転する第2のアンテナが、xy平面上にある二つの場合についての例である。第1のアンテナの位置と向きを示す矢印401と、第2のアンテナの位置と向きを示す矢印403が示されている。また、第1のアンテナの通信可能範囲402と、第2のアンテナの通信可能範囲404とが示されている。このように、第1のアンテナの電界放射パターンが第2のアンテナが所定の軌道に沿って周回する際の回転軸に対して非対称である。
第1のアンテナは、回転軸(y軸)405上において、第2のアンテナが回転する回転軸(y軸)405に対して、垂直ではない所定の角度をなすように配置されている。
第3の実施形態では、第2の実施形態に加えて、更に第2のアンテナの最大通信感度方向が第1のアンテナ方向に向けられて配置されている。なお、第3の実施形態における無線通信装置1の構成は、図1に示された第1の実施形態の無線通信装置1と同様であるので、その説明を省略する。
第1のアンテナは、回転軸(y軸)505上において、第2のアンテナが回転する回転軸(y軸)505に対して、垂直ではない所定の角度をなすように配置されている。
第4の実施形態では、第3の実施形態と比べて、第2のアンテナの回転軸からの離間距離が、第1のアンテナの通信可能範囲の限界となる距離である点で異なる。なお、第4の実施形態における無線通信装置1の構成は、図1に示された第1の実施形態の無線通信装置1と同様であるので、その説明を省略する。
第1のアンテナは、回転軸(y軸)605上において、第2のアンテナが回転する回転軸(y軸)605に対して、垂直ではない所定の角度をなすように配置されている。
これにより、第1のアンテナの通信感度が足りる限界の位置に第2のアンテナを配置することができる。
第5の実施形態では、第4の実施形態と比べて、第1のアンテナが回転軸から第1のアンテナの電界放射強度が所定値よりも小さい方向に離れている点が異なっている。なお、第5の実施形態における無線通信装置1の構成は、図1に示された第1の実施形態の無線通信装置1と同様であるので、その説明を省略する。
また、第1のアンテナは、回転軸(y軸)705に対して平行に配置されている。なお、第1のアンテナは、回転軸(y軸)705に対して垂直ではない所定の角度をなすように配置されていてもよい。
d2=√((r+a)2+b2) …(5)
L2=20log(4πd2/λ) …(7)
式(8)に、Ave=P2−P1を代入すると、次の式(9)が得られる。
これにより、第2のアンテナにおける最小受信電力と最大受信電力との差を小さくすることができる。
第6の実施形態では、第4の実施形態と比べて、第1のアンテナが回転軸から離れた位置に配置され、第2のアンテナが回転軸上に配置されている点が異なっている。なお、第6の実施形態における無線通信装置1の構成は、図1に示された第1の実施形態の無線通信装置1と同様であるので、その説明を省略する。
また、第2のアンテナは、回転軸(y軸)805に対して平行に配置されている。なお、第2のアンテナは、図15(A)のように第1のアンテナがx軸に対して平行に配置されている場合、回転軸(y軸)805に対して垂直ではない所定の角度をなすように配置されていてもよい。
各実施形態において、第1のアンテナの偏波の直交面に第2のアンテナの偏波が完全に含まれないように配置されている。ここで、図17を用いて、第1のアンテナの偏波の直交面に第2のアンテナの偏波が完全に含まれる条件を説明することによって、第1のアンテナの偏波の直交面に第2のアンテナの偏波が完全に含まれない条件について説明する。
第1のアンテナ901の直交面に第2のアンテナ903が含まれる条件は、式(11)が、式(12)により算出された任意の(x,y,z)の組で成り立つ場合であるので、次の式(13)及び式(14)が成り立てばよい。
具体的には、一例として、第1のアンテナの開口長と前記第2のアンテナの開口長は、その通信周波数における波長の2分の1である場合、第1のアンテナと第2のアンテナとの間の距離は、その通信周波数における波長の2倍以上である。
これにより、一方のアンテナがこの直線上にあるときよりも、一方のアンテナが他方のアンテナの位置に生成する電界のうち、他方のアンテナの偏波と並行な偏波整合成分を大きくすることがすることができる。
図18は、第1〜第6の実施形態の変形例に係る無線通信装置2の構成を示す概略ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。この変形例における無線通信装置2の構成は、第1の実施形態における無線通信装置1の構成に対して、スリップリング14が削除され、第2通信ユニット20−2及び駆動部16は、電源18に接続されている点において異なっている。第2通信ユニット20−2及び駆動部16は、電源18から供給された電力を用いて動作する。
また、各実施形態において、第2のアンテナが配置された筐体(または円盤)のy軸(回転軸)と垂直な平面における断面形状は、真円だけでなく、楕円であってもよい。
また、各実施形態において、第2のアンテナは、レールが円または楕円状に配置されており、レールに沿って回転してもよい。
11 第1筐体
20−1 第1通信ユニット
12 第2筐体
20−2 第2通信ユニット
14 スリップリング
13、18 電源
15 撮像装置
16 駆動部
17 回転軸
21 基板
22 制御部
23 アンテナ
101 第1ダイポール素子
102 第1給電線
103 第2ダイポール素子
104 第2給電線
Claims (16)
- 第1のアンテナと、
所定の場所で回転または所定の軌道に沿って周回しながら、前記第1のアンテナとの間で電波の送信及び受信のうち少なくとも一方を実行する第2のアンテナと、
を備え、
前記第2のアンテナが回転または周回している間、一方のアンテナが他方のアンテナへ向けて送信する電波の偏波面に垂直な平面と、前記第1のアンテナのエレメントが非平行になるように前記第1のアンテナが配置されている
無線通信装置。 - 前記第2のアンテナは、所定の軌道に沿って周回し、
前記第1のアンテナの電界放射パターンが前記第2のアンテナが周回する際の回転軸に対して非対称であり、前記第1のアンテナは、前記第2のアンテナが回転する際の回転軸に対して傾いているか、または前記回転軸から離れた位置に配置されているかの一方または両方である
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナは、前記2のアンテナが周回している間、前記第2のアンテナが前記第1のアンテナの通信可能範囲に収まるように、前記回転軸に対して傾いている
請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナは前記第2のアンテナが周回する際の回転軸上にあり、
前記第2のアンテナと前記回転軸との距離は、
前記第1のアンテナのアンテナ中心を通り通信可能範囲の限界と回転軸とがなす角度と、前記回転軸に沿った前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの距離とに基づいて決まる距離以下である
請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナは、前記第2のアンテナが周回する際の回転軸から垂直方向に離れた位置に配置されている
請求項2に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナと前記回転軸との距離は、
前記第1のアンテナが前記回転軸に対して下した垂線と前記回転軸が交わる点に前記第1のアンテナが配置された場合の前記第1のアンテナの最小受信電力と最大受信電力と、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの前記回転軸に沿った距離と、前記第2のアンテナと前記回転軸との距離とに基づいて決められている
請求項5に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナは前記第2のアンテナが周回する際の回転軸から離れた位置にあり、
前記回転軸に垂直な方向に沿った前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの距離は、
前記第1のアンテナのアンテナ中心を通り前記第1のアンテナの通信可能範囲の限界と、前記第1のアンテナのアンテナ中心を通り回転軸に平行な直線とがなす角度と、前記回転軸に沿った前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの距離とに基づいて決まる距離以下である
請求項5または6に記載の無線通信装置。 - 前記第2のアンテナが周回している間、前記第2のアンテナの最大通信感度方向が前記第1のアンテナの方向に向けられている
請求項1から7のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記2のアンテナが周回している間、前記第2のアンテナが前記回転軸となす角度は一定である
請求項1から8のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナの電界放射パターンが前記第2のアンテナが所定の位置で回転する際の回転軸に対して非対称であり、
前記第1のアンテナが前記第2のアンテナが所定の位置で回転する際の回転軸から離れた位置に配置され、
前記第2のアンテナは回転軸上の同じ位置で該回転軸を中心に回転する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナと前記回転軸との距離は、
前記第2のアンテナのアンテナ中心を通り前記第2のアンテナの通信可能範囲の限界と、前記回転軸とがなす角度と、前記回転軸に沿った前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの距離とに基づいて決まる距離以下である
請求項10に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの間の距離は、前記第1のアンテナの開口長と前記第2のアンテナの開口長と前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの通信周波数における波長とに基づいて決まる臨界距離以上である
請求項1から11のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナの開口長と前記第2のアンテナの開口長は、前記通信周波数における波長の2分の1であり、
前記第1のアンテナと前記第2のアンテナとの間の距離は、前記通信周波数における波長の2倍以上である
請求項12に記載に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの通信周波数は、ミリ波の周波数帯域以上の周波数である
請求項1から13のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが放射する電波は直線偏波である
請求項1から14のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 第1のアンテナと、第2のアンテナと、を備え、
前記第2のアンテナが回転または周回している間、一方のアンテナが他方のアンテナへ向けて送信する電波の偏波面に垂直な平面と、前記第1のアンテナのエレメントが非平行になるように前記第1のアンテナが配置されている無線通信装置が実行する無線通信方法であって、
前記第2のアンテナは、所定の場所で回転または所定の軌道に沿って周回しながら、前記第1のアンテナとの間で電波の送信及び受信のうち少なくとも一方を実行するステップを有する無線通信方法。
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