JP6477981B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置に関し、特に、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を行う無線通信装置に関する。

無線通信を用いた様々な用途に対応するために、複数の無線通信方式による無線通信を行う無線通信装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

非特許文献１では、無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の２種類の無線通信方式に対応したゲートウェイが開示されている。このゲートウェイによれば、無線ＬＡＮに対応した機器、及び、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に対応した機器のいずれであってもゲートウェイに接続することができる。

石橋泰博、他２名、「ワイヤレスＬＡＮブロードバンドゲートウェイシリーズＷＢＧ−１０００，１２００」、東芝レビュー、Ｖｏｌ．５７、Ｎｏ．１０、２００２年、ｐ．２８−３２

しかしながら、上記非特許文献１に開示されたゲートウェイによれば、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を併用（同時に使用）することができない、あるいは、併用した場合には円滑な通信が行われないという問題がある。つまり、上記非特許文献１に開示されたゲートウェイでは、同じ周波数帯でＷｉ−Ｆｉ（登録商標）とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信を併用した場合には円滑な通信が行われない。電波の干渉によって、他局の信号が直接受信帯域内に入ることで受信エラーを生じるチャネル内干渉が生じたり、他局の信号の帯域外雑音や他局の信号を受けたことによる歪み等によって受信エラーを生じるチャネル間干渉が生じたり、他局の信号を検知することで自局の送信を抑制する（送信機会を失う）キャリアセンスが多発したりするからである。

近年では、様々な無線通信方式が普及してきており、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の無線通信方式では、２．４ＧＨｚ帯が用いられるが、この２．４ＧＨｚ帯を用いてＷｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の無線通信方式のうちの少なくとも２つの無線通信方式により、同時に、かつ、円滑に無線通信を行うことができる無線通信装置が望まれている。また、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）、ＬｏＲａ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の無線通信方式では、８００／９００ＭＨｚ帯（日本では９２０ＭＨｚ帯）が用いられるが、この周波数帯を用いてＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）、ＬｏＲａ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の無線通信方式のうちの少なくとも２つの無線通信方式により、同時に、かつ、円滑に無線通信を行うことができる無線通信装置が望まれている。

従来の無線通信装置では、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を併用することができない、あるいは、そのような複数の無線通信方式による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことができないために、例えば、スマートフォンからＷｉ−Ｆｉ（登録商標）による無線ＬＡＮで操作命令を受信することと並行して照明器具に対してＺｉｇＢｅｅ（登録商標）による無線通信で制御を行うといった多様な用途に対応できないという問題がある。

そこで、本発明は、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る無線通信装置は、筐体と、前記筐体に収納された第１基板とを備え、前記第１基板には、第１周波数帯を用いる第１無線通信方式で無線通信を行う第１通信回路及び第１アンテナと、前記第１周波数帯を用いる、前記第１無線通信方式とは異なる第２無線通信方式で無線通信を行う第２通信回路及び第２アンテナとが実装され、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、それぞれ、前記第１基板の平面視において対角の位置関係にある第１領域及び第２領域に配置されている。

これにより、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式に対応する第１アンテナ及び第２アンテナは、それぞれ、第１基板の平面視において対角の位置関係にある第１領域及び第２領域に配置され、お互いに引き離された位置に配置されるので、第１アンテナを用いる無線通信と第２アンテナを用いる無線通信における電波の干渉が抑制される。その結果、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことが可能となる。また、電波の干渉が抑制されることから、干渉に起因して発生する無線通信における再送の頻度も抑制され、再送に伴う電力消費が削減される。

ここで、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、主放射方向が互いに直交するように、前記第１基板に配置されてもよい。

これにより、同一の周波数帯を用いる第１アンテナの主放射方向と第２アンテナの主放射方向とが互いに直交するので、第１アンテナを用いる無線通信と第２アンテナを用いる無線通信における電波の干渉がさらに抑制され、受信感度のよい無線通信装置が実現される。

また、前記第１基板には、さらに、前記第１周波数帯とは異なる第２周波数帯を用いる第３無線通信方式で無線通信を行う第３通信回路及び第３アンテナと、前記第２周波数帯を用いる、前記第３無線通信方式とは異なる第４無線通信方式で無線通信を行う第４通信回路及び第４アンテナとが実装され、前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、それぞれ、前記第１領域及び前記第２領域のいずれとも異なり、かつ、前記第１基板の平面視において対角の位置関係にある第３領域及び第４領域に配置されてもよい。

これにより、第１周波数帯とは異なる第２周波数帯を用いる異なる無線通信方式に対応する第３アンテナ及び第４アンテナについても、第１アンテナ及び第２アンテナとの関係と同様に、それぞれ、第１基板の平面視において対角の位置関係にある第３領域及び第４領域に配置され、お互いに引き離された位置に配置されるので、第３アンテナを用いる無線通信と第４アンテナを用いる無線通信における電波の干渉が抑制される。よって、同一の周波数帯を用いる異なる複数の２種類の無線通信方式が２組、つまり、４種類の無線通信方式による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことが可能になる。

また、前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、主放射方向が互いに直交するように、前記第１基板に配置されてもよい。

これにより、同一の周波数帯を用いる第３アンテナの主放射方向と第４アンテナの主放射方向についても、第１アンテナ及び第２アンテナと同様に、互いに直交するので、第３アンテナを用いる無線通信と第４アンテナを用いる無線通信における電波の干渉がさらに抑制され、受信感度のよい無線通信装置が実現される。

また、前記第１通信回路及び前記第１アンテナは、前記第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も広い周波数帯を用い、又は、前記第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も高い頻度で通信を行い、前記第３通信回路及び前記第３アンテナは、前記第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で前記第１通信回路及び前記第１アンテナに最も近い位置に実装され、かつ、前記第１通信回路及び前記第１アンテナが配置されている第１平面と前記第１基板からの高さが異なる第２平面に配置されてもよい。

これにより、第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も広い周波数帯を用い、又は、最も高い頻度で通信を行う第１通信回路及び第１アンテナと、その第１通信回路及び第１アンテナに最も近い位置に実装される第３通信回路及び第３アンテナとは、高さが異なる平面に配置されるので、それらが同一平面に配置される場合に比べ、第１通信回路及び第１アンテナを用いる無線通信と第３通信回路及び第３アンテナを用いる無線通信における電波の帯域外干渉が抑制される。

また、前記第１平面は、前記第１基板の主面であり、前記第２平面は、前記第１基板に基板接続用コネクタを介して接続された第２基板の主面であってもよい。

これにより、第１通信回路及び第１アンテナと第３通信回路及び第３アンテナとは、基板接続用コネクタを介して接続された異なる基板のそれぞれに配置され、それらの基板は着脱可能であるので、同時に使用する基板の組み合わせを容易に変更することができ、多様なニーズに柔軟に対応できる。

また、前記第３無線通信方式は、前記無線通信装置の仕向け地によって用いられる周波数帯及び無線通信方式の少なくとも一方が異なるタイプの無線通信方式であってもよい。

これにより、第３通信回路及び第３アンテナが配置される第２基板は、基板接続用コネクタを介して第１基板に接続されるので、第２基板を、無線通信装置の仕向け地に合ったタイプのものに取り替えることで、仕向け地の仕様に合った無線通信装置を容易に製造できる。

また、前記第１基板には、さらに、電源回路、論理回路、並びに、前記電源回路及び前記論理回路の少なくとも一方を収納するシールドケースが実装され、前記シールドケースは、前記第１基板の平面視において、１８０度よりも大きな内角を有する輪郭を有し、前記シールドケースの前記内角に対応する側面には、開口が形成され、前記第１通信回路及び前記第１アンテナと前記第２通信回路及び前記第２アンテナとは、前記シールドケースの内部から前記開口を介して外部を見た場合に、いずれもが見えないような前記第１基板の位置に配置されてもよい。

これにより、小型高集積化のために導入されたシールドケースに開口があっても、第１通信回路及び第１アンテナと第２通信回路及び第２アンテナは、その開口から漏れ出す電磁波ノイズの影響を受けにくい位置に配置されるので、安定した通信が確保される。

また、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記第１基板の平面視において前記第１基板の辺に沿って配置され、前記第１基板には、さらに、前記筐体の外部に置かれて前記第１無線通信方式及び前記第２無線通信方式のいずれとも異なる無線通信方式で無線通信を行う外部機器と前記無線通信装置とを接続するための外部機器用コネクタが実装され、前記外部機器用コネクタは、前記第１アンテナが配置された前記第１基板の辺及び前記第２アンテナが配置された前記第１基板の辺のいずれとも異なる前記第１基板の辺に沿って配置されてもよい。

これにより、無線通信装置が採用している無線通信方式とは異なる無線通信方式で無線通信を行う外部機器と接続するための外部機器用コネクタは、第１アンテナ及び第２アンテナによる無線通信のいずれとも干渉しにくい位置に配置されるので、外部機器用コネクタを介して増設された外部機器による安定した無線通信が可能になる。

本発明により、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことができる無線通信装置が実現される。

図１は、実施の形態における無線通信装置の適用例を示す図である。 図２は、図１に示された無線通信装置の構成を示す実装レイアウト図である。 図３は、図２に示された各種回路要素の接続関係を示すブロック図である。 図４は、図１に示されたシールドケースの展開図の一例を示す図である。 図５は、実施の形態の変形例に係る無線通信装置の構成を示す実装レイアウト図である。 図６は、図５に示された各種回路要素の接続関係を示すブロック図である。 図７は、Ｌ字型の形状を有する第１基板における通信回路及びアンテナの実装例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、周波数帯、無線通信方式、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、処理手順等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

図１は、実施の形態における無線通信装置５０の適用例を示す図である。ここでは、第１周波数帯としての２．４ＧＨｚ帯を用いる第１無線通信方式の一例であって選択的に使用可能な無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）と、同じ第１周波数帯としての２．４ＧＨｚ帯を用いる第２無線通信方式の一例であるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）と、第２周波数帯としての９２０ＭＨｚ帯を用いる第３無線通信方式の一例であるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）と、同じ第２周波数帯としての９２０ＭＨｚ帯を用いる第４無線通信方式の一例であるＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）の合計４種類の無線通信方式による無線通信を併用することで、ゲートウェイとして機能するとともに各種機器を制御する機器コントローラとしても機能する無線通信装置５０が示されている。

具体的には、照明器具１２ａ及び１２ｂがＺｉｇＢｅｅ（登録商標）メッシュネットワークを構成しており、そのコーディネータとして無線通信装置５０が機能する。また、屋内の随所に電池駆動の照度センサ１４が配置されており、これもＺｉｇＢｅｅ（登録商標）メッシュネットワークを通して無線通信装置５０へデータ集約される。

室内にはＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）によるエナジーハーベスト電源を用いた照明スイッチ２２ａ及び２２ｂが配置されており、それらの照明スイッチ２２ａ及び２２ｂからの送信データを無線通信装置５０が待ち受ける。

また、スマートメータ３２ａ及びＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ３２ｂと無線通信装置５０とがＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）で接続されており、無線通信装置５０は、電力使用状況を逐次モニターするとともに、電力供給状況の逼迫等のデマンドレスポンス情報をＢルート等で伝送している。無線通信装置５０は、このデマンドレスポンス情報をもとに、人感センサの反応していない場所の屋内照明を消す等の省エネ制御を行っている。

また、スマートフォン４４と無線通信装置５０とがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で接続されており、スマートフォン４４において、照明制御用のアプリによる照明制御が行える。さらに、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４２やスマートフォン４４からＷｉ−Ｆｉ（登録商標）で無線通信装置５０の設定画面（Ｗｅｂコントロール）へアクセスして、照明制御の設定を行ったり使用状況を確認したりできる。

図２は、図１に示された無線通信装置５０の構成を示す図である。ここでは、無線通信装置５０が備える筐体５１に収納された回路基板（第１基板５２及び第２基板５５）の実装レイアウトが示されている。

第１基板５２には、４組の通信回路及びアンテナとして、２．４ＧＨｚ帯を用いて選択的に使用可能なＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信を行う第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂ、２．４ＧＨｚ帯を用いるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）による無線通信を行う第２通信回路６２ａ及び第２アンテナ６２ｂ、９２０ＭＨｚ帯を用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）による無線通信を行う第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂ、９２０ＭＨｚ帯を用いるＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）による無線通信を行う第４通信回路６４ａ及び第４アンテナ６４ｂが実装されている。ここで、第１通信回路６１ａは、２．４ＧＨｚ帯のシングルバンドを用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の無線通信方式に対応したコンボチップである。また、第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂについては、基板接続用コネクタ（ＢｔｏＢ）５４を介して、親基板としての第１基板５２に接続された子基板としての第２基板５５に配置されている。なお、第１アンテナ６１ｂ、第２アンテナ６２ｂ、第３アンテナ６３ｂ及び第４アンテナ６４ｂは、第１基板５２又は第２基板５５の主面（つまり、回路部品が実装される面）に形成された配線パターンであってもよいし、基板から立設された導体であってもよいし、それらの混在であってもよい。また、第１基板５２は、本実施の形態では矩形の輪郭を有するが、後述するように、このような輪郭に限定されない。

また、第１基板５２には、論理回路として、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）７０、ＲＡＭ７２、フラッシュメモリ７３、イーサネット（登録商標）ＩＣ（Ｅｔｈｅｒ ＰＨＹ）７４、及び、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）５７が実装され、電源回路として、電力管理ＩＣ（ＰＭ）７１が実装されている。ここで、ＭＰＵ７０、電力管理ＩＣ７１、ＲＡＭ７２、フラッシュメモリ７３、イーサネット（登録商標）ＩＣ７４については、周辺の通信回路への不要な電磁波ノイズの輻射を抑制するために、蓋構造のシールドケース５３に収納されている。シールドケース５３の詳細については、後述する。

さらに、第１基板５２には、電源又は外部機器と接続するための各種コネクタとして、電源端子（ｐｏｗｅｒ ｉｎ）５６、イーサネット（登録商標）ポート（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）５８ａ及び５８ｂ、及び、ｍｉｃｒｏＳＤ（登録商標）６０が実装されている。

なお、本明細書において、「基板に実装（又は配置）される」とは、基板の上に直接的に実装（又は配置）される場合だけでなく、基板接続用コネクタ５４等の別の部品を介して基板の上に間接的に実装（又は配置）される場合も含まれる。

図３は、図２に示された第１基板５２及び第２基板５５に実装された各種回路要素の接続関係を示すブロック図である。本図に示されるように、第１通信回路６１ａ、第２通信回路６２ａ、第４通信回路６４ａ、イーサネット（登録商標）ポート５８ａ及び５８ｂ、ＲＡＭ７２、フラッシュメモリ７３、リアルタイムクロック５７、電力管理ＩＣ７１及びｍｉｃｒｏＳＤ（登録商標）６０は、ＭＰＵ７０に接続され、第３通信回路６３ａは、基板接続用コネクタ５４を介してＭＰＵ７０に接続されている。

電力管理ＩＣ７１は、電源端子５６を介して外部から供給される直流電力を受けて、この無線通信装置５０内で必要とされる各種直流電圧を適切なタイミングで生成して各種回路要素に供給する。イーサネット（登録商標）ポート５８ａ及び５８ｂは、外部インターネットに接続するためにＷＡＮとしてのポート及びホームネットワークを構成するＬＡＮとしてのポートとして用いたり、ＬＡＮ用のＨＵＢとして用いたりされる。

ＭＰＵ７０は、制御プログラムが格納されたＲＯＭ、その制御プログラムを実行するプロセッサ等を有し、プロセッサが制御プログラムを実行することによって、ＭＰＵ７０に接続された各種回路要素とデータ及び制御信号のやりとりをすることで、図１に示されたゲートウェイ及び機器コントローラとして無線通信装置５０を機能させる。

以上のように構成された本実施の形態における無線通信装置５０の特徴的な点は、以下の通りである。

２．４ＧＨｚ帯を用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用の第１アンテナ６１ｂと、同じ２．４ＧＨｚ帯を用いるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）用の第２アンテナ６２ｂとは、第１基板５２の平面視において対角の位置関係にある第１領域及び第２領域に配置されている。本実施の形態では、図２に示されるように、第１アンテナ６１ｂは、第１基板５２の右上の領域（第１領域）に配置され、一方、第２アンテナ６２ｂは、第１基板５２の左下の領域（第２領域）に配置されている。

これにより、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式に対応する第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂは、お互いに引き離された位置に配置されるので、第１アンテナ６１ｂを用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信と第２アンテナ６２ｂを用いるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）による無線通信における電波の干渉が抑制される。その結果、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）とＺｉｇＢｅｅ（登録商標））による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことが可能となる。また、電波の干渉が抑制されることから、従来よりも第１基板５２のサイズを小さくでき、無線通信装置５０の小型高集積化が可能になる。さらに、電波の干渉が抑制されることから、干渉に起因して発生する無線通信における再送の頻度も抑制され、再送に伴う電力消費が削減される。

第３アンテナ６３ｂ及び第４アンテナ６４ｂについても、第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂと同様のことが言える。つまり、９２０ＭＨｚ帯を用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）用の第３アンテナ６３ｂと、同じ９２０ＭＨｚ帯を用いるＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）用の第４アンテナ６４ｂとは、１領域及び第２領域のいずれとも異なり、かつ、第１基板５２の平面視において対角の位置関係にある第３領域及び第４領域に配置されている。本実施の形態では、図２に示されるように、第３アンテナ６３ｂは、第１基板５２の右下の領域（第３領域の）に配置され、一方、第４アンテナ６４ｂは、第１基板５２の左上の領域（第４領域）に配置されている。

これにより、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式に対応する第３アンテナ６３ｂ及び第４アンテナ６４ｂについても、第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂと同様に、お互いに引き離された位置に配置されるので、第３アンテナ６３ｂを用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）による無線通信と第４アンテナ６４ｂを用いるＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）による無線通信における電波の干渉が抑制される。その結果、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式（Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）とＥｎＯｃｅａｎ（登録商標））による無線通信を同時に、かつ、円滑に行うことが可能となる。また、電波の干渉が抑制されることから、従来よりも第１基板５２のサイズを小さくでき、無線通信装置５０の小型高集積化が可能になる。さらに、電波の干渉が抑制されることから、干渉に起因して発生する無線通信における再送の頻度も抑制され、再送に伴う電力消費が削減される。

なお、本明細書において、「対角の位置関係にある２つの領域」とは、第１基板５２の平面視において、対角の位置関係にある第１基板５２の２つの頂点のそれぞれから所定範囲（例えば、対角線の１０％に相当する距離）内の領域であってもよいし、第１基板５２に実装されるアンテナのうち、それら２つの頂点のそれぞれに最も近い位置にアンテナが配置されることを意味してもよいし、それらの２つの頂点のそれぞれに接続される第１基板５２の辺に沿った領域であってもよい。

また、２．４ＧＨｚ帯を用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用の第１アンテナ６１ｂと、同じ２．４ＧＨｚ帯を用いるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）用の第２アンテナ６２ｂとは、主放射方向が互いに直交するように、第１基板５２に配置されている。本実施の形態では、図２に示されるように、第１アンテナ６１ｂは、矩形の輪郭を有する第１基板５２の右辺に沿って延在するように配置され、一方、第２アンテナ６２ｂは、第１基板５２の下辺に沿って延在するように配置されている。その結果、第１アンテナ６１ｂと第２アンテナ６２ｂとは、主放射方向が互いに直交する。

これにより、同じ周波数帯を用いる第１アンテナ６１ｂの主放射方向と第２アンテナ６２ｂの主放射方向とが互いに直交するので、第１アンテナ６１ｂを用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信と第２アンテナ６２ｂを用いるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）による無線通信における電波の干渉がさらに抑制され、受信感度のよい無線通信装置５０が実現される。

第３アンテナ６３ｂ及び第４アンテナ６４ｂについても、第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂと同様のことが言える。つまり、９２０ＭＨｚ帯を用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）用の第３アンテナ６３ｂと、同じ９２０ＭＨｚ帯を用いるＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）用の第４アンテナ６４ｂとは、主放射方向が互いに直交するように、第１基板５２に配置されている。本実施の形態では、図２に示されるように、第３アンテナ６３ｂは、矩形の輪郭を有する第１基板５２の下辺に沿って延在するように配置され、一方、第４アンテナ６４ｂは、第１基板５２の左辺に沿って延在するように配置されている。その結果、第３アンテナ６３ｂと第４アンテナ６４ｂとは、主放射方向が互いに直交する。

これにより、同じ周波数帯を用いる第３アンテナ６３ｂの主放射方向と第４アンテナ６４ｂの主放射方向についても、第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂと同様に、互いに直交するので、第３アンテナ６３ｂを用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）による無線通信と第４アンテナ６４ｂを用いるＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）による無線通信における電波の干渉がさらに抑制され、受信感度のよい無線通信装置５０が実現される。

なお、本明細書において、「直交する」とは、電波の干渉が抑制される効果が発揮される程度に実質的に直交することをいい、例えば、８０〜１００度の角度で交差する状態も含まれる。

また、第１基板５２に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も広い周波数帯を用いる、又は、第１基板５２に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も高い頻度で通信を行うＷｉ−Ｆｉ（登録商標）による無線通信を行う第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂに最も近い位置に実装される通信回路及びアンテナ（ここでは、９２０ＭＨｚ帯を用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）による無線通信を行う第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂ）は、第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂが配置されている第１平面（ここでは、第１基板５２の主面）と第１基板５２からの高さが異なる第２平面（ここでは、第２基板５５の主面）に配置されている。つまり、９２０ＭＨｚ帯を用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）による無線通信を行う第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂは、第１基板５２へのオンボード実装ではなく、第１基板５２に基板接続用コネクタ５４を介して接続されるアンテナ内蔵モジュール（第２基板５５を含むモジュール）として実装されている。

Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）とＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）とでは、使用する周波数帯が異なるが、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）では、広帯域で通信され、しかも、高頻度で通信されるので、第１基板５２においてＷｉ−Ｆｉ（登録商標）による無線通信を行う第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂに近い位置に配置される通信回路及びアンテナに対して帯域外干渉を引き起こす可能性がある。よって、本実施の形態では、第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂと、その第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂに最も近い位置に実装される第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂとは、高さが異なる平面に配置されるので、それらが同一平面に配置される場合に比べ、第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂを用いる無線通信（つまり、２．４ＧＨｚ帯を用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による無線通信）と第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂを用いる無線通信（９２０ＭＨｚ帯を用いるＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）による無線通信）における電波の帯域外干渉が抑制される。

また、第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂと第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂとは、基板接続用コネクタ５４を介して接続された異なる基板のそれぞれに配置され、それらの基板は着脱可能であるので、同時に使用する基板の組み合わせを容易に変更することができ、多様なニーズに柔軟に対応できる。

また、第１基板５２には、電源回路及び論理回路の少なくとも一方を収納するシールドケース５３が実装され、シールドケース５３は、第１基板５２の平面視において１８０度よりも大きな内角５３ａ及び５３ｂを有する輪郭を有し、シールドケース５３の内角５３ａ及び５３ｂに対応する側面には、それぞれ開口５３ｃ及び５３ｄが形成され、第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂと、第２通信回路６２ａ及び第２アンテナ６２ｂと、第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂと、第４通信回路６４ａ及び第４アンテナ６４ｂとは、シールドケース５３の内部から開口５３ｃ及び５３ｄを介して外部を見た場合に、いずれもが見えないような第１基板５２の位置に配置されている。ここで、シールドケース５３の内部から外部を見た場合における「見えない」とは、開口５３ｃ及び５３ｄから漏れ出た電磁波ノイズが直接、通信回路及びアンテナに放射されることがない位置関係を意味し、開口５３ｃ及び５３ｄと通信回路及びアンテナとの間に他の回路部品が存在する場合も含まれる。

より詳しくは、シールドケース５３は、図４に示される展開図に示されるような洋白等の１枚板から安価な抜き・曲げ加工により成型されるものであり、ＭＰＵ７０、電力管理ＩＣ７１、ＲＡＭ７２、フラッシュメモリ７３及びイーサネット（登録商標）ＩＣ７４等の論理回路を覆いつつ、第１基板５２に形成されたスルーホールへ爪刺ししてはんだ付けで固定されている。ここで、シールドケース５３の平面形状が凸型であるため（つまり、平面視における輪郭において１８０度よりも大きな内角５３ａ及び５３ｂが存在するので）、内側の角部の側面には一部隙間（開口５３ｃ及び５３ｄ）が生じる（図２参照）。本実施の形態では、開口５３ｃ及び５３ｄが電源端子５６及びリアルタイムクロック５７の方向に向いており（開口しており）、４種類の通信回路及びアンテナのいずれに対しても、開口５３ｃ及び５３ｄから漏れ出す電磁波ノイズが直接放射されることが抑制されている。

これにより、小型高集積化のために導入されたシールドケース５３に開口があっても、すべての通信回路及びアンテナは、その開口から漏れ出す電磁波ノイズの影響を受けにくい位置に配置されているので、安定した通信が確保される。

（変形例）
次に、上記実施の形態の変形例に係る無線通信装置５０ａについて説明する。

図５は、実施の形態の変形例に係る無線通信装置５０ａの構成を示す図である。ここでは、無線通信装置５０ａが備える筐体５１に収納された回路基板（第１基板５２ａ及び第２基板５５ａ）の実装レイアウトが示されている。図６は、図５に示された第１基板５２ａ及び第２基板５５ａに実装された各種回路要素の接続関係を示すブロック図である。

本変形例では、上記実施の形態とは異なり、第１基板５２ａにはＵＳＢポート５９が実装され、さらに、第２基板５５ａには上記実施の形態における第３無線通信方式としてＷｉ−ＳＵＮ（登録商標）に代えてＬｏＲａ（登録商標）の無線通信方式に対応した別の第３通信回路６５ａ及び第３アンテナ６５ｂが実装されている。以下、上記実施の形態と同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、上記実施の形態とは異なる構成要素について説明する。

ＵＳＢポート５９は、筐体５１の外部に置かれて、無線通信装置５０ａが用いる無線通信方式（第１無線通信方式（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、第２無線通信方式（ＺｉｇＢｅｅ（登録商標））、第３無線通信方式（ＬｏＲａ（登録商標））、第４無線通信方式（ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）））のいずれとも異なる無線通信方式で無線通信を行う外部機器（つまり、通信回路及びアンテナ）と無線通信装置５０ａとを接続するための外部機器用コネクタの一例である。ＵＳＢポート５９と接続される外部機器として、３Ｇ・ＬＴＥドングルが挙げられる。これにより、無線通信装置５０ａが採用している無線通信方式とは異なる新たに付加された無線通信方式による無線通信が可能となる。

ここで、ＵＳＢポート５９は、図５に示されるように、無線通信装置５０ａが備えるアンテナが配置された第１基板５２ａの辺（つまり、第１アンテナ６１ｂが配置された第１基板５２ａの右辺、第２アンテナ６２ｂが配置された第１基板５２ａの下辺、第３アンテナ６５ｂが配置された第１基板５２ａの下辺、及び、第４アンテナ６４ｂが配置された第１基板５２ａの左辺）のいずれとも異なる第１基板５２ａの辺（つまり、上辺）に沿って配置されている。

これにより、無線通信装置５０ａが採用している無線通信方式とは異なる無線通信方式で無線通信を行う外部機器（例えば、３Ｇ・ＬＴＥドングル）と接続するためのＵＳＢポート５９は、無線通信装置５０ａが備える４つのアンテナによる無線通信のいずれとも干渉しにくい位置に配置されるので、ＵＳＢポート５９を介して増設された外部機器による安定した無線通信が可能になる。

なお、付加する通信回路及びアンテナ（外部機器）は、ＵＳＢによるドングルに限られず、独自のコネクタやＳＤＩＯ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）等に接続されるカード等であってもよい。

また、本変形例における第２基板５５ａには、スマートグリッドにおける無線通信方式としてＬｏＲａ（登録商標）を採用している仕向け地に対応するために、９２０ＭＨｚ帯を用いる第３無線通信方式の別の一例であるＬｏＲａ（登録商標）による無線通信を行う第３通信回路６５ａ及び第３アンテナ６５ｂが実装されている。

このように、第３通信回路６５ａ及び第３アンテナ６５ｂが配置される第２基板５５ａは、基板接続用コネクタ５４を介して第１基板５２ａに接続されるので、第２基板５５ａを、無線通信装置５０ａの仕向け地に合ったタイプのものに取り替えることで、仕向け地の仕様に合った無線通信装置５０ａを容易に製造できる。

なお、無線通信装置５０ａの仕向け地によっては、第２基板５５ａに実装する通信回路及びアンテナとして、８００／９００ＭＨｚ帯を用いる第３無線通信方式の別の一例であるＳｉｇｆｏｘ（登録商標）による無線通信を行う通信回路及びアンテナが実装されてもよい。

以上、本発明の無線通信装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態及び変形例に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態及び変形例では、異なる２つの周波数帯（２．４ＧＨｚ帯及び８００／９００ＭＨｚ帯）のそれぞれについて複数の異なる無線通信方式が採用されたが、このような組み合わせに限られず、少なくとも一つの周波数帯で異なる複数の無線通信方式が採用されればよい。例として、２．４ＧＨｚ帯を用いる２つの異なる無線通信方式だけが採用されてもよいし、２．４ＧＨｚ帯を用いる２つの異なる無線通信方式と８００／９００ＭＨｚ帯を用いる一つの無線通信方式とが採用されてもよい。

さらに、無線通信に用いられる周波数帯は、２．４ＧＨｚ帯及び８００／９００ＭＨｚ帯だけに限られず、５ＧＨｚ帯等の他の周波数帯であってもよい。例えば、第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂは、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯を用いるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）及び２．４ＧＨｚ帯を用いるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に対応していてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、第１基板５２及び５２ａの形状（平面形状）は、矩形であったが、このような形状に限定されず、円形、楕円形、六角形等の各種多角形、Ｌ字型、凹形状、凸形状、それらの一部を切り出した形状、又は、それらを合成して得られる各種異形であってもよい。

図７は、Ｌ字型の形状を有する第１基板５２ｂにおける通信回路及びアンテナの実装例を示す図である。ここには、図示の簡略化のために、４組の通信回路及びアンテナ（第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂ、第２通信回路６２ａ及び第２アンテナ６２ｂ、第３通信回路６３ａ及び第３アンテナ６３ｂ、第４通信回路６４ａ及び第４アンテナ６４ｂ）の実装位置だけが示されている。

このケースであっても、第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂは、それぞれ、第１基板５２ｂの平面視において対角の位置関係にある第１領域及び第２領域に配置されていると言える。第１アンテナ６１ｂ及び第２アンテナ６２ｂは、このＬ字型の第１基板５２ｂの外接矩形領域８２において対角の位置関係にある領域に配置されているからである。

また、第３アンテナ６３ｂ及び第４アンテナ６４ｂについても、それぞれ、第１基板５２ｂの平面視において対角の位置関係にある第３領域及び第４領域に配置されていると言える。第３アンテナ６３ｂ及び第４アンテナ６４ｂは、このＬ字型の第１基板５２ｂを仕切り線８０で仕切ることによって得られる２つの矩形領域８１ａ及び８１ｂのうちの一方（矩形領域８１ｂ）において対角の位置関係にある領域に配置されているからである。

このように、「第１基板の平面視において対角の位置関係にある領域」には、第１基板が矩形領域である場合における対角の位置関係にある領域だけでなく、第１基板の外接矩形領域において対角の位置関係にある領域、及び、第１基板を複数の矩形領域に分離して得られる矩形領域において対角の位置関係にある領域も含まれる。

なお、図７に示される第１基板５２ｂによれば、第１基板５２ｂに実装されている通信回路及びアンテナの中で最も広い周波数帯を用いる、又は、第１基板５２ｂに実装されている通信回路及びアンテナの中で最も高い頻度で通信を行うＷｉ−Ｆｉ（登録商標）による無線通信を行う第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂは、他の３種類の通信回路及びアンテナが実装された矩形領域８１ｂとは異なる矩形領域８１ａに実装されている。これにより、広帯域又は高頻度で無線通信が行われる第１通信回路６１ａ及び第１アンテナ６１ｂと他の３種類の通信回路及びアンテナとの帯域内干渉又は帯域外干渉が抑制される。

本発明は、無線通信装置として、特に、同一の周波数帯を用いる異なる複数の無線通信方式による無線通信を行う装置として、例えば、照明器具、照度センサ、照明スイッチ、スマートメータ、スマートフォン、ＰＣ等の各種機器と無線通信を行って機器を制御するゲートウェイや機器コントローラとして、利用できる。

１２ａ、１２ｂ 照明器具
１４ 照度センサ
２２ａ、２２ｂ 照明スイッチ
３２ａ スマートメータ
３２ｂ ＨＥＭＳコントローラ
４２ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
４４ スマートフォン
５０、５０ａ 無線通信装置
５１ 筐体
５２、５２ａ、５２ｂ 第１基板
５３ シールドケース
５３ａ、５３ｂ １８０度よりも大きな内角
５３ｃ、５３ｄ 開口
５４ 基板接続用コネクタ
５５、５５ａ 第２基板
５６ 電源端子
５７ リアルタイムクロック
５８ａ、５８ｂ イーサネット（登録商標）ポート
５９ ＵＳＢポート
６０ ｍｉｃｒｏＳＤ（登録商標）
６１ａ 第１通信回路
６１ｂ 第１アンテナ
６２ａ 第２通信回路
６２ｂ 第２アンテナ
６３ａ、６５ａ 第３通信回路
６３ｂ、６５ｂ 第３アンテナ
６４ａ 第４通信回路
６４ｂ 第４アンテナ
７０ ＭＰＵ
７１ 電力管理ＩＣ
７２ ＲＡＭ
７３ フラッシュメモリ
７４ イーサネット（登録商標）ＩＣ
８０ 仕切り線
８１ａ、８１ｂ 矩形領域
８２ 外接矩形領域

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体に収納された第１基板とを備え、
   前記第１基板には、第１周波数帯を用いる第１無線通信方式で無線通信を行う第１通信回路及び第１アンテナと、前記第１周波数帯を用いる、前記第１無線通信方式とは異なる第２無線通信方式で無線通信を行う第２通信回路及び第２アンテナとが実装され、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、それぞれ、前記第１基板の平面視において対角の位置関係にある第１領域及び第２領域に配置され、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、主放射方向が互いに直交するように、前記第１基板に配置されている
   無線通信装置。
2. 前記第１基板には、さらに、前記第１周波数帯とは異なる第２周波数帯を用いる第３無線通信方式で無線通信を行う第３通信回路及び第３アンテナと、前記第２周波数帯を用いる、前記第３無線通信方式とは異なる第４無線通信方式で無線通信を行う第４通信回路及び第４アンテナとが実装され、
   前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、それぞれ、前記第１領域及び前記第２領域のいずれとも異なり、かつ、前記第１基板の平面視において対角の位置関係にある第３領域及び第４領域に配置されている
   請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記第３アンテナ及び前記第４アンテナは、主放射方向が互いに直交するように、前記第１基板に配置されている
   請求項２記載の無線通信装置。
4. 前記第１通信回路及び前記第１アンテナは、前記第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も広い周波数帯を用い、又は、前記第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で最も高い頻度で通信を行い、
   前記第３通信回路及び前記第３アンテナは、前記第１基板に実装されている通信回路及びアンテナの中で前記第１通信回路及び前記第１アンテナに最も近い位置に実装され、かつ、前記第１通信回路及び前記第１アンテナが配置されている第１平面と前記第１基板からの高さが異なる第２平面に配置されている
   請求項２又は３記載の無線通信装置。
5. 前記第１平面は、前記第１基板の主面であり、
   前記第２平面は、前記第１基板に基板接続用コネクタを介して接続された第２基板の主面である
   請求項４記載の無線通信装置。
6. 前記第３無線通信方式は、前記無線通信装置の仕向け地によって用いられる周波数帯及び無線通信方式の少なくとも一方が異なるタイプの無線通信方式である
   請求項５記載の無線通信装置。
7. 前記第１基板には、さらに、電源回路、論理回路、並びに、前記電源回路及び前記論理回路の少なくとも一方を収納するシールドケースが実装され、
   前記シールドケースは、前記第１基板の平面視において、１８０度よりも大きな内角を有する輪郭を有し、
   前記シールドケースの前記内角に対応する側面には、開口が形成され、
   前記第１通信回路及び前記第１アンテナと前記第２通信回路及び前記第２アンテナとは、前記シールドケースの内部から前記開口を介して外部を見た場合に、いずれもが見えないような前記第１基板の位置に配置されている
   請求項１記載の無線通信装置。
8. 前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記第１基板の平面視において前記第１基板の辺に沿って配置され、
   前記第１基板には、さらに、前記筐体の外部に置かれて前記第１無線通信方式及び前記第２無線通信方式のいずれとも異なる無線通信方式で無線通信を行う外部機器と前記無線通信装置とを接続するための外部機器用コネクタが実装され、
   前記外部機器用コネクタは、前記第１アンテナが配置された前記第１基板の辺及び前記第２アンテナが配置された前記第１基板の辺のいずれとも異なる前記第１基板の辺に沿って配置されている
   請求項１記載の無線通信装置。

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