JP6397344B2 - アンテナ装置及び無線システム - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るアンテナ装置1の構成の一例を示す図である。なお以降の説明に用いる各図面においては、それぞれの図に図示した空間において互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の方向を規定して説明する。
図1に示すように、アンテナ装置1は、反射部2及びアンテナ4を備える。
反射部2は、アンテナ4から放射された電磁波を反射する。例えば、反射部2は、反射鏡、反射板又は反射鏡と反射板とを組み合わせたものである。例えば、反射鏡は、楕円反射鏡や放物面反射鏡(パラボラ反射鏡)である。例えば、反射板は、メタマテリアル材料で構成されている。また、反射部2は、反射鏡と金属反射板とを組み合わせた多面体構造を有してもよい。反射部2の反射面には、焦点位置3を有する反射鏡面又は平面リフレクターを備える。以下、反射部2がパラボラ反射鏡、すなわち反射面がパラボラ反射鏡面である場合について説明する。
以下、第2の実施形態に係るアンテナ装置1Aについて説明する。図3は、第2の実施形態に係るアンテナ装置1Aの構成の一例を示す図である。なお、第1の実施形態と同じ部分については同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。
図3に示すように、アンテナ装置1Aは、反射部2、アンテナ4及び電波吸収体5を備える。
電波吸収体5は、反射部2の反射面の中心部分に配置されている。すなわち、アンテナ4の開口部の中央位置と焦点位置3とを結ぶ線が反射部2と接する反射面の位置又はその近傍に配置される。これにより、アンテナ4から反射部2の反射面の中心部分に放射された電磁波は、電波吸収体5で吸収される。これにより、反射部2の反射面の中心部分で反射される電磁波を低減し、アンテナ装置1Aの後方に向かう電磁波を抑圧することが可能となる。なお、本実施形態では、電波吸収体5を用いているが、より簡易な方法として、アンテナ4の開口中央と焦点位置3を結ぶ線が反射部2と接する反射面の位置又はその近傍の金属を欠損させても同様の効果が得られる。
以下、第3の実施形態に係るアンテナ装置1Bについて説明する。図5は、第3の実施形態に係るアンテナ装置1Bの構成の一例を示す図である。なお、第1の実施形態と同じ部分については同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態のアンテナ装置1Bを、MMIC(monolithic microwave integrated circuit)等を一体化するシステムインパッケージとする場合、実装基板6が実装に適したセラミックス基板やアンテナで使用するテフロン(登録商標)基板等では適用できるサイズに限界がある場合がある。
図6は、本実施形態のアンテナ装置1Bのアンテナ4からの距離に対する電界強度の減衰特性の一例を示す図である。なお、図6に示すアンテナ4からの距離に対する電界強度の減衰特性は、電磁波が60GHz帯の場合の電界強度の減衰特性を測定したものである。また、アンテナ4は、1辺が3.2波長の平面アンテナである。アンテナ4と反射部2との距離は、89mmであり約18波長とした。なお、点線が反射部2を用いないアンテナ4単体での距離に対する電界強度の減衰特性を示す。実線が反射部2を用いるアンテナ4、すなわちアンテナ装置1Bでの距離に対する電界強度の減衰特性を示す。
以下、第4の実施形態に係るアンテナ装置1Cについて説明する。図7は、第4の実施形態に係るアンテナ装置1Cの構成の一例を示す図である。本実施形態のアンテナ装置1Cの電磁波の経路(O)を実線で示す。なお、第1の実施形態と同じ部分については同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。
これにより、図7に示すように、アンテナ4から放射された電磁波は、反射部2で反射し、近接の通信エリア10で収束することが可能である。さらに、距離が延びるにつれ拡散させることが可能である。
以下、第5の実施形態に係るアンテナ装置1Dについて説明する。図8は、第5の実施形態に係るアンテナ装置1Dの構成と電波強度特性とを示す図である。図8(a)は、第5の実施形態に係るアンテナ装置1Dの構成の一例を示す図である。
図8(a)に示すように、アンテナ装置1Dは、反射部2及びアンテナ4を備えている。本実施形態において、反射部2は、反射板である場合を示し、アンテナ4は、平面アンテナである場合を示す。
図8(b)は、本実施形態におけるアンテナ装置1Dのアンテナ4からの距離に対する電界強度の減衰特性の一例を示す図である。なお、図8(b)は、アンテナ4から照射した60GHz帯の電磁波を反射部である反射板で反射させ、反射した電磁波の収束位置を4波長とした場合の電界強度の解析結果を示したものである。
以下、第6の実施形態に係るアンテナ装置1Eについて説明する。図10は、第6の実施形態に係るアンテナ装置1Eの構成と電波強度特性とを示す図である。図10(a)は、第6の実施形態に係るアンテナ装置1Eの構成の一例を示す図である。
図10(b)に示すように、アンテナ装置1Eは、電磁波の電界強度のピークがある距離20mmから50mm程度においては、通常の2乗曲線よりも大きな減衰曲線に乗って減衰していることがわかる。また、それ以降離れた場合では2乗減衰に近い値となっている。これにより、目的の通信エリアにおいてのみ通信ができ、少しでも離れると通信できないようにする、通信エリア分けが可能となる。
参考までに本実施形態のアンテナ装置1Eの通信エリアでの遠方界指向特性の解析結果を図11に示す。図11(a)は、放射方向に対して垂直方向の指向特性を示す図である。図11(b)は、放射方向に対して水平方向の指向特性を示す図である。
以下、第1の実施形態から第6の実施形態に係るアンテナ装置のいずれかを用いた無線システムについて説明する。図12は、上述の実施形態のおけるアンテナ装置のいずれかを用いた無線システム100の一例を示す図である。図13は、第7の実施形態における無線システム100のアンテナ装置による通信エリアを表した図である。
無線システム100は、無線基地局装置11及び小型無線端末13を備えている。
無線基地局装置11は、無線送受信部12及びアンテナ装置14を備えている。
無線基地局装置は、上述の実施形態のアンテナ装置のいずれかのアンテナ装置を備えている。
小型無線端末13は、通信機能を有する端末であり、例えば携帯電話(スマートフォンを含む)、PDA(Personal Digital Assistant)、ノートパソコン、タブレット端末等の携帯端末である。
無線送受信部12は、無線基地局装置11の中央部分に設置されており、ユーザ等が小型無線端末13を近接させ、通信エリアに入ることで、小型無線端末と通信可能状態となることができる。これにより、無線システム100は、複数の小型無線端末13が無線基地局装置11に近接した場合でも、非常に小さい通信エリアを形成することで通信可能な小型無線端末13を限定することが可能となる。また、通信エリアが小さいことによる情報漏えいも抑えることができ、高セキュアな通信システムを構築することが可能となる。
上述のアンテナ装置において、アンテナ4は、水平・垂直両偏波又は円偏波を発生するアンテナ(以下、「両偏波・円偏波アンテナ」という。)であってもよい。両偏波・円偏波アンテナは、2点給電等を用いた平面アンテナでは実現性に問題はなく、アンテナ4として適用可能である。両偏波・円偏波アンテナは、偏波がずれても信号レベルの劣化を抑えられるという特徴を持つ。したがって、通信機器間の偏波面がずれる可能性が高い近接通信では、偏波ずれによる通信品質劣化を抑えるために両偏波・円偏波アンテナを用いることは有効な方法である。これにより、両偏波・円偏波アンテナを用いたアンテナ装置は、無線装置間の角度ずれを意識することなく通信をすることができる。
2 反射部
4 アンテナ
10 通信エリア
Claims (7)
- 電磁波放射源となるアンテナと、
前記アンテナから放射された電磁波を反射する反射面を有する反射部と、
を有し、
前記アンテナは、前記反射面から前記反射面の焦点の位置より遠い位置に配置され、
前記アンテナと前記焦点の位置との距離は、前記電磁波の波長の2倍以上19倍未満であるアンテナ装置。 - 前記アンテナの開口部の中央位置と前記焦点の位置とを結ぶ線が接する前記反射面の位置又はその位置の近傍に電波吸収体が配置された請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記反射部は、前記アンテナの開口部の中央位置と前記焦点の位置とを結ぶ線が接する前記反射面の位置又はその位置の近傍の金属が欠損している請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナは、前記反射部の開口面の中心軸からずれた位置に配置されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナは、平面アンテナである請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナは、水平・垂直両偏波又は円偏波を発生するアンテナである請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、
前記反射部により反射された前記電磁波を受信することで前記アンテナ装置と通信する無線端末と、
を備える無線システム。
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JP2015014687A JP6397344B2 (ja) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | アンテナ装置及び無線システム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015014687A JP6397344B2 (ja) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | アンテナ装置及び無線システム |
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JP2016139986A JP2016139986A (ja) | 2016-08-04 |
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- 2015-01-28 JP JP2015014687A patent/JP6397344B2/ja active Active
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