JP6901159B2 - アンテナ及び無線通信システム - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ及び無線通信システムに関する。
無給電アンテナエレメントとは、電波が給電（供給）された給電アンテナエレメントの性能を改善させる役割を持つものである。性能の改善とは、アンテナ効率／帯域の改善、多偏波化、指向化などである。
給電点に非接触の無給電アンテナエレメントの素材として、板金、プリント基板、アルミシート等の金属を用いる場合には、素材が金属であるために、デザイン性に難がある。
また、透明導通フィルムを給電アンテナエレメントとして使用する場合には、見た目がスッキリしたデザイン化は可能である。しかしながら、透明導通フィルムの加工をしなければならないので高価となるデメリットがある。透明導通フィルムは、柔らかく脆い。このため、無線回路と透明導通アンテナを繋ぐ給電点において、電極接触部に補強板、及び、金または銀などのペースト等の追加加工が必要であり、非常に高価なアンテナとなる。
本開発の目的は、かかる事情に鑑み、低コストでデザイン性を向上させることができるアンテナ及び無線通信システムの提供にある。
一実施の形態に係るアンテナは、透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを備え、前記無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、無線用通信機として機能する無線通信装置の給電アンテナエレメントの近傍に配置され、前記無給電アンテナエレメントには、前記給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じる。
一実施の形態に係る無線通信システムは、給電アンテナエレメントを有する無線用通信機として機能する無線通信装置と、透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを有するアンテナと、を備え、前記無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、前記給電アンテナエレメントの近傍に配置され、前記無給電アンテナエレメントには、前記給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じる。
一実施の形態によれば、低コストでデザイン性を向上させることができるアンテナ及び無線通信システムを提供することができる。
以下、実施形態に係るアンテナ及び無線通信システムについて、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、図示の態様に限定することを意図するものではないことは言うまでもない。
（実施形態１）
まず、実施形態１に係るアンテナの概要を説明する。本実施形態のアンテナは、透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを備える。そして、無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、無線用通信機として機能する無線通信装置の給電アンテナエレメントの近傍に配置され、無給電アンテナエレメントには、給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じる。このような構成により、本実施形態のアンテナは、アンテナの威圧的存在感を低減し、スッキリとしたデザイン性を向上させることができる。また、本実施形態のアンテナは、非接触構造であるため、加工が困難な透明導通フィルムを給電点に接続するための追加加工を不要とする。よって、低コストでデザイン性を向上させたアンテナを提供することができる。
まず、実施形態１に係るアンテナの概要を説明する。本実施形態のアンテナは、透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを備える。そして、無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、無線用通信機として機能する無線通信装置の給電アンテナエレメントの近傍に配置され、無給電アンテナエレメントには、給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じる。このような構成により、本実施形態のアンテナは、アンテナの威圧的存在感を低減し、スッキリとしたデザイン性を向上させることができる。また、本実施形態のアンテナは、非接触構造であるため、加工が困難な透明導通フィルムを給電点に接続するための追加加工を不要とする。よって、低コストでデザイン性を向上させたアンテナを提供することができる。
次に、本実施形態に係るアンテナ及び無線通信システムの詳細を説明する。本実施形態をより明確にするために、比較例１に係るアンテナ及び無線通信システムと対比させて説明する。図１は、比較例１に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した斜視図である。図２は、比較例１に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した構成図である。図３は、実施形態１に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した斜視図である。図４は、実施形態１に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した構成図である。
図１及び図２に示すように、比較例１の無線通信システム１０１は、無線通信装置１０、アンテナ１２０を備えている。
無線通信装置１０は、無線用通信機として機能する。例えば、無線通信装置１０は、モバイルＷｉ−Ｆｉルータである。なお、無線通信装置１０は、無線用通信機として機能すれば、モバイルＷｉ−Ｆｉルータに限定されない。無線通信装置１０は、直方体状の筐体１９の内部に、給電アンテナエレメント１１、基板１２、給電点１３を有している。基板１２は、例えば、無線通信装置１０の部品が実装されたプリント基板である。基板１２には、給電点１３が配置されている。例えば、給電アンテナエレメント１１は、給電点１３を介して基板１２に接続されている。基板１２は、例えば、矩形状の基板面１２ａを有している。
ここで、無線通信システム１０１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。基板１２の基板面１２ａに直交する方向をＹ軸方向とする。基板面１２ａに平行な２つの直交する方向を、Ｘ軸方向及びＺ軸方向とする。例えば、基板１２の各辺は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿っている。
給電アンテナエレメント１１は、例えば、一端１４及び他端１５を有する細い金属片が屈曲部１６で直角に曲がった逆Ｌ字状である。一端１４から屈曲部１６までは、−Ｚ軸方向に延びている。屈曲部１６から他端１５までは、＋Ｘ軸方向に延びている。例えば、一端１４から屈曲部１６までの長さは、他端１５から屈曲部１６までの長さよりも長い。なお、給電アンテナエレメント１１の形状は、逆Ｌ字状に限らず、例えば、Ｌ字状でもよいし、Ｆ字状でもよい。また、給電アンテナエレメント１１は、単体の素子でもよいし、チップ等に形成されたものでもよいし、基板１２上に形成されたものでもよい。
給電アンテナエレメント１１の他端１５は、基板１２の給電点１３に接続されている。給電アンテナエレメント１１は、給電点１３から駆動電流が供給される。駆動電流は、例えば、高周波電流であり、当該電流によって、給電アンテナエレメント１１は、電波を放出する。給電アンテナエレメント１１は、例えば、筐体１９の端部に配置されている。なお、比較例１の無線通信装置１０の構成は、後述する実施形態１の無線通信装置１０の構成と同様である。
アンテナ１２０は、設置体２９に取り付けられている。設置体２９は、例えば、モバイルＷｉ−Ｆｉルータの付属品である充電用クレードルである。なお、設置体２９は、充電用クレードルに限らない。設置体２９は、上方から無線通信装置１０を嵌め込む凹部２８が設けられた直方体状の基台２９ａと、凹部２８が延びる方向の両側から基台２９ａを支持する支持部２９ｂを含む。アンテナ１２０は、設置体２９の支持部２９ｂに配置されている。例えば、アンテナ１２０は、透明な部材を含む支持部２９ｂの内部に配置されている。アンテナ１２０は、無線通信装置１０の給電アンテナエレメント１１の近傍に配置される。
アンテナ１２０は、無給電アンテナエレメント１２１を備えている。よって、無給電アンテナエレメント１２１は、無線通信装置１０の充電器に配置されている。無給電アンテナエレメント１２１は、金属フィルムを用いている。例えば、無給電アンテナエレメント１２１は、アルミニウムのフィルムを用いている。無給電アンテナエレメント１２１は、導通性を有している。なお、無給電アンテナエレメント１２１は、導通性を有していれば、アルミニウム以外の他の導電部材を用いてもよい。無給電アンテナエレメント１２１は、無線通信装置１０における給電アンテナエレメント１１のアンテナ性能を増強するものである。
無給電アンテナエレメント１２１は、屈曲した形状である。例えば、無給電アンテナエレメント１２１は、一端１２４及び他端１２５を有する細い金属片が屈曲部１２６で直角に曲がり、屈曲部１２７で直角に曲がったコの字状である。一端１２４から屈曲部１２６までは、＋Ｚ軸方向に延びている。屈曲部１２６から屈曲部１２７までは、−Ｙ軸方向に延びている。屈曲部１２７から他端１２５までは、−Ｚ軸方向に延びている。例えば、屈曲部１２６から屈曲部１２７までの長さは、一端１２４から屈曲部１２６までの長さ及び屈曲部１２７から他端１２５までの長さよりも長い。なお、無給電アンテナエレメント１２１の形状は、コの字状に限らず、例えば、棒状でもよい。
無給電アンテナエレメント１２１は、基板１２の給電点１３と非接触であり、他の給電点とも非接触である。無給電アンテナエレメント１２１は、給電アンテナエレメント１１と空間結合する。例えば、無給電アンテナエレメント１２１の一端１２４から他端１２５までの長さは、給電アンテナエレメント１１が放出する電波の波長の略１／２である。また、無給電アンテナエレメント１２１は、無線通信装置１０の給電アンテナエレメント１１の近傍に位置する。例えば、給電アンテナエレメント１１の一端１４と、無給電アンテナエレメント１２１の一端１２４とは、空間結合部位ＳＣにおいて空間結合する。これにより、無給電アンテナエレメント１２１には、給電アンテナエレメント１１の駆動電流による誘導電流が生じる。無給電アンテナエレメント１２１に生じた誘導電流は、駆動電流の方向と異なる方向の電流成分を有してもよい。無給電アンテナエレメント１２１に生じた誘導電流は、共振電流である。
このような比較例１に係る無線通信システム１０１は、無線通信装置１０のアンテナ性能を向上させることができる。しかしながら、アンテナ１２０の無給電アンテナエレメント１２１は、アルミニウムのフィルムを用いている。よって、見た目がスッキリせず、デザイン性に難がある。
次に、本実施形態の無線通信システムを説明する。図３及び図４に示すように、実施形態１の無線通信システム１は、無線通信装置１０、アンテナ２０を備えている。実施形態１の無線通信装置１０は、比較例に係る無線通信装置１０と同様の構成である。図３及び図４において、図１及び図２と同様のＸＹＺ直交座標軸系を用いている。
また、実施形態１のアンテナ２０が設置体２９に取り付けられる構成は、比較例１のアンテナ１２０が設置体２９に取り付けられる構成と同様である。すなわち、アンテナ２０は、設置体２９の支持部２９ｂに配置され、無線通信装置１０の給電アンテナエレメント１１の近傍に配置されている。
実施形態１のアンテナ２０は、無給電アンテナエレメント２１を備えている。無給電アンテナエレメント２１は、透明導通フィルムを用いている。透明導通フィルムは、導通性を有している。また、透明導通フィルムは、透明であり、透明導通フィルムを通してその向こう側を見ることができる。このように、実施形態１のアンテナ２０は、非接触の無給電アンテナエレメント２１として、透明導通フィルムを用いている。
無給電アンテナエレメント２１は、比較例１の無給電アンテナエレメント１２１と同様に、屈曲した形状である。例えば、無給電アンテナエレメント２１は、一端２４及び他端２５を有する細い金属片が屈曲部２６で直角に曲がり、屈曲部２７で直角に曲がったコの字状である。一端２４から屈曲部２６は、＋Ｚ軸方向に延びている。屈曲部２６から屈曲部２７までは−Ｙ軸方向に延びている。屈曲部２７から他端２５は、−Ｚ軸方向に延びている。例えば、屈曲部２６から屈曲部２７までの長さは、一端２４から屈曲部２６までの長さ及び屈曲部２７から他端２５までの長さよりも長い。無給電アンテナエレメント２１の一端２４から他端２５までの長さは、給電アンテナエレメント１１が放射する電波の波長の略１／２である。無給電アンテナエレメント２１は、基板１２の給電点１３と非接触であり、他の給電点とも非接触である。
無給電アンテナエレメント２１は、給電アンテナエレメント１１と空間結合する。例えば、無給電アンテナエレメント２１は、無線通信装置１０の給電アンテナエレメント１１の近傍に位置する。そして、給電アンテナエレメント１１の一端１４と、無給電アンテナエレメント２１の一端２４とは、空間結合部位ＳＣにおいて空間結合する。これにより、無給電アンテナエレメント２１には、給電アンテナエレメント１１の駆動電流による誘導電流が生じる。無給電アンテナエレメント２１に生じた誘導電流は、駆動電流の方向と異なる方向の電流成分を有してもよい。無給電アンテナエレメント２１に生じた誘導電流は、共振電流である。
次に、実施形態１の無線通信システム１の動作を説明する。図４に示すように、逆Ｌ字の給電アンテナエレメント１１の他端１５は、給電点１３に接続されている。給電アンテナエレメント１１の一端１４は、無給電アンテナエレメント２１との空間結合部位ＳＣに位置している。空間結合部位ＳＣにおいて、給電アンテナエレメント１１の一端１４と、無給電アンテナエレメント２１の一端２４とを高周波電圧結合させる。これにより、給電されていない非接触の無給電アンテナエレメント２１に高周波電圧が誘起される。よって、無給電アンテナエレメント２１に電波の源である高周波電流が流れる。そして、無給電アンテナエレメント２１は、アンテナ、すなわち、電波を放出する。
図５は、実施形態１に係る無線通信装置及び無線通信システムのアンテナ性能を例示したグラフであり、上段は、無線通信装置単体の場合であり、下段は、無線通信装置にアンテナを付加した場合を示す。図６は、実施形態１に係る無線通信装置及び無線通信システムのアンテナ性能を例示したグラフであり、上段は、無線通信装置単体の場合であり、下段は、無線通信装置にアンテナを付加した場合を示す。図７は、実施形態１に係る無線通信装置及び無線通信システムのアンテナ性能を例示したグラフであり、上段は、無線通信装置単体の場合であり、下段は、無線通信装置にアンテナを付加した場合を示す。無線通信装置１０は、例えば、モバイルＷｉＦｉルータ単体の場合であり、アンテナ２０は、例えば、充電用クレードル等の設置体２９に実装されている。
図５の上段に示すように、無線通信装置１０単体の場合には、水平偏波及び垂直偏波ともに正面方向（Ｙ軸方向）を中心にしたＸＺ平面において、全方位に拡がっている。しかしながら、垂直偏波の強度は、水平偏波の強度に比べて小さくなっている。図５の下段に示すように、アンテナ２０を付加した場合にも、水平偏波及び垂直偏波ともに正面方向（Ｙ軸方向）を中心にしたＸＺ平面において、全方位に拡がっている。しかしながら、無線通信装置１０単体の場合に比べて、垂直偏波の強度が全方向において大きくなり、水平偏波の強度と同等になっている。
図６の上段に示すように、無線通信装置１０単体の場合には、垂直偏波は、上面方向（Ｚ軸方向）を中心にしたＸＹ平面において、全方位に拡がっている。しかしながら、水平偏波は、上面方向から見て、側面方向（Ｘ軸方向）の強度が小さくなり、凹んでいる。図６の下段に示すように、アンテナ２０を付加した場合には、水平偏波及び垂直偏波ともに、上面方向（Ｚ軸方向）を中心にしたＸＹ平面において、全方位に拡がっている。このように、アンテナ２０を実装した充電用クレードルでは、電波の弱い方向を無くすべく、全方向に電波放射が可能になるように設計されている。
図７の上段に示すように、無線通信装置１０単体の場合には、垂直偏波は、側面方向（Ｘ軸方向）を中心にしたＹＺ平面において、全方位に拡がっている。しかしながら、水平偏波は、側面方向から見て、上面方向（Ｚ軸方向）の強度が小さくなり、凹んでいる。図７の下段に示すように、アンテナ２０を付加した場合には、水平偏波及び垂直偏波ともに、側面方向（Ｘ軸方向）を中心にしたＹＺ平面において、全方位に拡がっている。
次に、本実施形態の効果を説明する。
実施形態１におけるアンテナ２０において、無給電アンテナエレメント２１は、透明導通フィルムを用いている。よって、見た目がスッキリしており、デザイン性を向上させることができる。
実施形態１におけるアンテナ２０において、無給電アンテナエレメント２１は、透明導通フィルムを用いている。よって、見た目がスッキリしており、デザイン性を向上させることができる。
また、無給電アンテナエレメント２１は、無接触であるので、給電点１３と接続する必要がない。よって、給電点１３と接続するために、柔らかく脆い透明導通フィルムに補強板及び導電性接着剤等の追加の加工を不要とすることができ、低コストで製造することができる。
実施形態１の無線通信システム１は、無線用通信機として単独で機能する無線通信装置１０に、無給電アンテナエレメント２１を含むアンテナ２０を備えている。これにより、無線通信装置１０のアンテナ性能を向上させることができる。すなわち、アンテナ効率及び帯域を改善させ、多偏波化を向上させるとともに、全方位への指向化を向上させることができる。
（実施形態２）
次に、実施形態２に係るアンテナ及び無線通信システムを説明する。実施形態２に係るアンテナの無給電アンテナエレメントは、天井からぶら下げられている。無線通信装置は、天井に設置される。実施形態２に係るアンテナ及び無線通信システムをより明確にするために、比較例２に係る無線通信システムと対比させて説明する。図８は、比較例２に係る無線通信システムを例示した図である。図９は、比較例２に係る無線通信システムを例示した構成図である。図１０及び図１１は、実施形態２に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した構成図である。
次に、実施形態２に係るアンテナ及び無線通信システムを説明する。実施形態２に係るアンテナの無給電アンテナエレメントは、天井からぶら下げられている。無線通信装置は、天井に設置される。実施形態２に係るアンテナ及び無線通信システムをより明確にするために、比較例２に係る無線通信システムと対比させて説明する。図８は、比較例２に係る無線通信システムを例示した図である。図９は、比較例２に係る無線通信システムを例示した構成図である。図１０及び図１１は、実施形態２に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した構成図である。
図８及び図９に示すように、比較例２の無線通信システム１０２は、無線通信装置１３０を備えている。無線通信装置１３０は、無線用通信機として機能する。無線通信装置１３０は、例えば、天井設置型無線ルータである。なお、無線通信装置１３０は、天井設置型無線ルータに限らない。無線通信装置１３０は、給電アンテナエレメント１３１、基板１３２、給電点１３３を有している。基板１３２の給電点１３３は、給電アンテナエレメント１３１に接続するためのコネクタ１３８が取り付けられている。基板１３２及び給電点１３３は、円盤状の筐体３９の内部に配置されている。筐体３９は、建物の天井に取り付けられている。給電アンテナエレメント１３１は、天井に取り付けられた筐体３９の端部から、ぶら下げられている。
基板１３２は、例えば、無線通信装置１３０の部品が実装されたプリント基板である。基板１３２は、例えば、矩形状の基板面１３２ａを有している。
ここで、無線通信システム１０２の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。基板１３２の基板面１３２ａに直交する方向をＺ軸方向とする。例えば、天井から下方に向かう方向を−Ｚ軸方向とする。基板面１２ａに平行な２つの直交する方向を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とする。例えば、基板１３２の各辺は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿っている。
給電アンテナエレメント１３１は、一方向に延びた細い帯状である。給電アンテナエレメント１３１は、例えば、一端１３４及び他端１３５を有している。例えば、給電アンテナエレメント１３１は、一端１３４から他端１３５まで−Ｚ軸方向に延びている。すなわち、給電アンテナエレメント１３１は、天井から下方にぶら下がっている。
給電アンテナエレメント１３１は、透明導通フィルムを用いている。透明導通フィルムは、導通性を有している。また、透明導通フィルムは、透明であり、透明導通フィルムを通してその向こう側を見ることができる。透明導通フィルムは薄いので、給電アンテナエレメント１３１を、例えば、アクリル製のアンテナエレメントステー１３６に固定されてもよい。
給電アンテナエレメント１３１の一端１３４側は、補強板１３７に固定されている。給電アンテナエレメント１３１の補強板１３７が固定された面と反対側の面には、銀ペースト等の導電性接着剤１３９を用いて、コネクタ１３８が接続されている。これにより、給電アンテナエレメント１３１は、コネクタ１３８を介して、基板１３２の給電点１３３に接続されている。
比較例の無線通信システム１０２では、無線通信装置１３０が無線用通信機として機能させるために、給電アンテナエレメント１３１に駆動電流を流し、電波を放射させている。そして、給電アンテナエレメント１３１は、透明導通フィルムを用いている。
このような無線通信システム１０２のうち、給電アンテナエレメント１３１に、アルミニウムフィルムを用いたものは、威圧感を与える場合がある。給電アンテナエレメント１３１は、天井からぶら下がっているので、給電アンテナエレメント１３１の下方を通行する者の視界に入るからである。一方、給電アンテナエレメント１３１に、透明導通フィルムを用いると、アンテナの威圧的存在感は低減され、見た目がスッキリして、デザイン性を向上させることができる。
しかしながら、給電アンテナエレメント１３１は、コネクタ１３８を介して基板１３２に接続させた接触式である。よって、無線通信システム１０２は、電波を発生させるための基板１３２からの電流を、コネクタ１３８を介して物理的に給電アンテナエレメント１３１に供給する。このため、給電アンテナエレメント１３１に、補強板１３７及び導電性接着剤１３９等を用いた加工を必要とする。補強板１３７は、接続強度を増強するためであり、導電性接着剤１３９は、コネクタ１３８との接続性を確保するためである。したがって、製造コストが増加する。
次に、実施形態２のアンテナ及び無線通信システムを説明する。図１０及び図１１に示すように、実施形態２の無線通信システム２は、無線通信装置３０、アンテナ４０を備えている。図１０及び図１１において、図８及び図９と同様のＸＹＺ直交座標軸系を用いている。無線通信装置３０は、無線用通信機として機能する。無線通信装置３０は、例えば、天井設置型無線ルータである。なお、無線通信装置３０は、天井設置型無線ルータに限らない。無線通信装置３０は、図８に示した円盤状の筐体３９の内部に、給電アンテナエレメント３１、基板３２、給電点３３を有している。基板３２は、例えば、無線通信装置３０の部品が実装されたプリント基板である。基板３２には、給電点３３が配置されている。例えば、給電アンテナエレメント３１は、給電点３３を介して基板３２に接続されている。基板３２は、例えば、矩形状の基板面３２ａを有している。
給電アンテナエレメント３１は、例えば、一端３４及び他端３５を有する細い金属片が屈曲部３６で直角に曲がったＬ字状である。一端３４から屈曲部３６までは、−Ｘ軸方向に延びている。屈曲部３６から他端３５までは、＋Ｙ軸方向に延びている。例えば、一端３４から屈曲部３６までの長さは、他端３５から屈曲部３６までの長さよりも長い。なお、給電アンテナエレメント３１の形状は、Ｌ字状に限らず、例えば、逆Ｌ字状でもよいし、Ｆ字状でもよい。また、給電アンテナエレメント３１は、基板３２上に形成されたものでもよいし、単体の素子でもよいし、チップ等に形成されたものでもよい。
給電アンテナエレメント３１の他端３５は、基板３２の給電点３３に接続されている。給電アンテナエレメント３１は、給電点３３から駆動電流が供給される。これにより、給電アンテナエレメント３１は、電波を放射する。給電アンテナエレメント３１は、例えば、筐体３９の端部に配置されている。
アンテナ４０は、無給電アンテナエレメント４１を備えている。無給電アンテナエレメント４１は、透明導通フィルムを用いている。透明導通フィルムは、導通性を有している。また、透明導通フィルムは、透明であり、透明導通フィルムを通してその向こう側を見ることができる。無給電アンテナエレメント４１は、無線通信装置３０における給電アンテナエレメント３１のアンテナ性能を増強するものである。
無給電アンテナエレメント４１は、一方向に延びた細い帯状である。無給電アンテナエレメント４１は、例えば、一端４４及び他端４５を有している。例えば、無給電アンテナエレメント４１は、一端４４から他端４５まで−Ｚ軸方向に延びている。すなわち、無給電アンテナエレメント４１は、天井から下方にぶら下がっている。したがって、図８における給電アンテナエレメント１３１を、無給電アンテナエレメント４１に置き換えた外観を有している。ただし、無給電アンテナエレメント４１は、基板３２の給電点３３と非接触であり、他の給電点とも非接触である。透明導通フィルムは薄いので、無給電アンテナエレメント４１を、例えば、アクリル製のアンテナエレメントステー１３６に固定されてもよい。
無給電アンテナエレメント４１は、給電アンテナエレメント３１と空間結合する。例えば、無給電アンテナエレメント４１は、無線通信装置３０の給電アンテナエレメント３１の近傍に位置する。また、無給電アンテナエレメント４１の一端４４から他端４５までの長さは、給電アンテナエレメント３１が放射する電波の波長の略１／２である。よって、給電アンテナエレメント３１の一端３４と、無給電アンテナエレメント４１の一端４４とは、空間結合部位ＳＣにおいて空間結合する。これにより、無給電アンテナエレメント４１には、給電アンテナエレメント３１の駆動電流による誘導電流が生じる。無給電アンテナエレメント４１に生じた誘導電流は、駆動電流の方向と異なる方向の電流成分を有してもよい。無給電アンテナエレメント４１に生じた誘導電流は、共振電流である。
無給電アンテナエレメント４１及び給電アンテナエレメント３１は空間結合するので、無給電アンテナエレメント４１は、補強板１３７及び導電性接着剤１３９等を用いた加工、並びに、コネクタ１３８を不要とすることができる。よって、低コストで、デザイン性を向上させることができる。ただし、比較例２の無線通信システム１０２と比べて、無線通信装置３０の基板３２に、給電アンテナエレメント３１を設ける必要がある。これ以外の構成及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。
（実施形態３）
次に、実施形態３に係るアンテナ及び無線通信システムを説明する。実施形態３のアンテナにおいて、無給電アンテナエレメントは、例えば、乗り物のウィンドウに配置され、無新通信装置は、乗り物の内部に配置される。図１２及び図１３は、実施形態３に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した図である。図１２では、乗り物として例示した車７０が前向きの状態を示し、図１３では、乗り物として例示した車７０が横向きの状態を示す。図１４及び図１５は、実施形態３に係るアンテナの別の形状を例示した図である。図１２及び図１３に示すように、無線通信システム３は、無線通信装置５０及びアンテナ６０を備えている。
次に、実施形態３に係るアンテナ及び無線通信システムを説明する。実施形態３のアンテナにおいて、無給電アンテナエレメントは、例えば、乗り物のウィンドウに配置され、無新通信装置は、乗り物の内部に配置される。図１２及び図１３は、実施形態３に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した図である。図１２では、乗り物として例示した車７０が前向きの状態を示し、図１３では、乗り物として例示した車７０が横向きの状態を示す。図１４及び図１５は、実施形態３に係るアンテナの別の形状を例示した図である。図１２及び図１３に示すように、無線通信システム３は、無線通信装置５０及びアンテナ６０を備えている。
無線通信装置５０は、例えば、ＤＣＭ（データコミュニケーションモジュール）と呼ばれる車載の無線用通信機である。ＤＣＭは、事故時の緊急電話や車の情報を携帯電話網に送ることができる。なお、無線通信装置５０は、ＤＣＭに限らない。無線通信装置５０は、例えば、ダッシュボードに実装されている。無線通信装置５０は、内部に、給電アンテナエレメント５１を含んでいる。無線通信装置５０の給電アンテナエレメント５１は、前述の給電アンテナエレメント１１及び３１と同様の機能を有している。
アンテナ６０は、透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメント６１を含んでいる。アンテナ６０は、車７０のウィンドウ７１、例えば、フロントガラスに貼り付けられている。アンテナ６０の無給電アンテナエレメント６１は、無線通信装置５０の給電アンテナエレメント５１と空間結合する。これにより、アンテナ６０は、無線通信装置５０が放出する電波の車外への放出量を増加させる。
透明導通フィルムの透過率が、所定の透過率以上であれば、国土交通省の定める保安基準に違反はせず、運転者に危険を及ぼさずに貼り付けることができる。なお、運転者の視野を妨害する恐れがある場合には、図１４に示すように、Ｔ字状の非接触無給電アンテナエレメント６１ａに変更してもよいし、図１５に示すように、Ｌ字状の非接触無給電アンテナエレメント６１ｂに変更してもよい。
比較例２の無線通信システム１０２のように、透明導通フィルムを給電アンテナエレメント１３１として使用した場合には、車７０の事故等により、ウィンドウガラスが破損した時に、無線通信装置は、無線用通信機の機能を停止することになる。
これに対して、実施形態３の無線通信システム３では、車７０の事故等により、ウィンドウガラスが破損することによって、アンテナ６０も破損しても、無線通信装置５０は、給電アンテナエレメント５１を内蔵している。よって、アンテナ性能こそ若干低下するが、無線通信装置５０は、無線用通信機としての機能を停止しない。
図１６は、実施形態３に係る無線通信システムの車外への電波放出量を例示した図である。図１６に示すように、アンテナ６０の位置を、アンテナ位置Ａ１、アンテナ位置Ａ２、アンテナ位置Ａ３と徐々に車７０の下方に実装した場合には、車外への電波放出量は、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３となる。これは、車７０の車体が金属製であり、電波を遮断するからである。電波の通る経路は、主にウィンドウ７１である。よって、車７０の下方に実装されたアンテナ６０の電波は、車外に放射されるのが困難になる。
本実施形態のアンテナ６０は、ウィンドウ７１に貼り付けられるので、車外へ放出される電波放出量を大きくすることができる。また、アンテナ６０は、透明導通フィルムを用いているので、運転者の視野妨害を抑制することができる。
シャークフィンアンテナ、ロッドアンテナと呼ばれる車７０のルーフ上に実装するアンテナは、転倒時に脱落する可能性が高い。よって、無線通信装置５０は、車７０内への実装が望ましい。しかしながら、車７０内に実装した無線通信装置５０から放出される電波は、車外に放出されにくいという欠点がある。
本実施形態の無線通信システム３は、アンテナ６０をウィンドウ７１に貼り付けられるので、車外への電波放出量を大きくすることができる。よって、電波放出量を大きくしつつ、転倒時に脱落・破損するリスクを抑制することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１及び２の記載に含まれている。
（実施形態４）
次に、実施形態４に係るアンテナ及び無線通信システムを説明する。実施形態４のアンテナにおいて、無給電アンテナエレメントは、例えば、乗り物のルーフ上に配置され、無線通信装置は、ルーフより内側の乗り物の内部に配置される。図１７は、実施形態４に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した図である。図１７では、乗り物として例示した車７０が横向きの状態を示す。図１８は、実施形態４に係るアンテナの脱着状態を例示した図である。図１７及び図１８に示すように、無線通信システム４は、無線通信装置５０及びアンテナ８０を備えている。
次に、実施形態４に係るアンテナ及び無線通信システムを説明する。実施形態４のアンテナにおいて、無給電アンテナエレメントは、例えば、乗り物のルーフ上に配置され、無線通信装置は、ルーフより内側の乗り物の内部に配置される。図１７は、実施形態４に係るアンテナ及び無線通信システムを例示した図である。図１７では、乗り物として例示した車７０が横向きの状態を示す。図１８は、実施形態４に係るアンテナの脱着状態を例示した図である。図１７及び図１８に示すように、無線通信システム４は、無線通信装置５０及びアンテナ８０を備えている。
無線通信装置５０は、例えば、実施形態３と同様に、ＤＣＭである。本実施形態では、無線通信装置５０は、ダッシュボードの代わりに、車７０のルーフ７２よりも内側の車７０の内部に配置されている。無線通信装置５０は、内部に、給電アンテナエレメント５１を含んでいる。無線通信装置５０の給電アンテナエレメント５１は、前述の給電アンテナエレメント１１及び３１と同様の機能を有している。
アンテナ８０は、透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメント８１を含んでいる。無給電アンテナエレメント８１は、透明なアクリル板１４０と貼り合わされることにより補強されてもよい。アンテナ８０は、車７０のルーフ７２上に突出している。例えば、無給電アンテナエレメント８１は、ルーフ７２上に配置されている。具体的には、無給電アンテナエレメント８１の一端以外は、ルーフ７２上に配置され、無給電アンテナエレメント８１の一端は、ルーフ７２に形成された貫通孔を通って、給電アンテナエレメント５１の近傍に配置されている。アンテナ８０の無給電アンテナエレメント８１は、無線通信装置５０の給電アンテナエレメント５１と空間結合する。これにより、アンテナ８０は、無線通信装置５０が放出する電波の車外への放出量を増加させる。
ルーフ７２上のルーフトップに実装されたアンテナを、シャークフィンまたはドルフィンなどと呼ばれている。車デザイナーからすると、このようなルーフトップに実装されたアンテナは、車のボディラインを阻害するものであった。
本実施形態では、ＤＣＭ等の無線通信装置５０をルーフ７２より内側に実装し、非接触の無給電アンテナエレメント８１をルーフトップに実装している。これにより、見た目がスッキリとしたデザイン性を向上させることができる。また、透明であるので調色を不要とすることができる。さらに、ルーフ７２の貫通孔に差し込むことにより、取り替え可能であるので、容易に取り替えることができ、コストを低減することができる。
実施形態４の無線通信システム４では、アンテナ８０を破損しても、無線通信装置５０は、給電アンテナエレメント５１を内蔵している。よって、アンテナ性能こそ若干低下するが、無線通信装置５０は、無線用通信機としての機能を停止しない。
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態１〜４の各構成を組み合わせたものも、本発明の技術的思想の範囲内である。上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限らない。
（付記１）
給電アンテナエレメントを有する無線用通信機として機能する無線通信装置と、
透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを有するアンテナと、
を備え、
前記無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、前記給電アンテナエレメントの近傍に配置され、
前記無給電アンテナエレメントには、前記給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じる、
無線通信システム。
給電アンテナエレメントを有する無線用通信機として機能する無線通信装置と、
透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを有するアンテナと、
を備え、
前記無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、前記給電アンテナエレメントの近傍に配置され、
前記無給電アンテナエレメントには、前記給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じる、
無線通信システム。
（付記２）
前記誘導電流は、共振電流である、
付記１に記載の無線通信システム。
前記誘導電流は、共振電流である、
付記１に記載の無線通信システム。
（付記３）
前記無給電アンテナエレメントは、前記無線通信装置の充電器に配置された、
付記１または２に記載の無線通信システム。
前記無給電アンテナエレメントは、前記無線通信装置の充電器に配置された、
付記１または２に記載の無線通信システム。
（付記４）
前記無線通信装置は、天井に設置され、
前記無給電アンテナエレメントは、前記天井からぶら下げられた、
付記１または２に記載の無線通信システム。
前記無線通信装置は、天井に設置され、
前記無給電アンテナエレメントは、前記天井からぶら下げられた、
付記１または２に記載の無線通信システム。
（付記５）
前記無線通信装置は、乗り物の内部に配置され、
前記無給電アンテナエレメントは、前記乗り物のウィンドウに配置された、
付記１または２に記載の無線通信システム。
前記無線通信装置は、乗り物の内部に配置され、
前記無給電アンテナエレメントは、前記乗り物のウィンドウに配置された、
付記１または２に記載の無線通信システム。
（付記６）
前記無給電アンテナエレメントは、屈曲した形状である、
付記１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記無給電アンテナエレメントは、屈曲した形状である、
付記１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（付記７）
前記給電アンテナエレメントは、逆Ｌ字状である、
付記１〜６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記給電アンテナエレメントは、逆Ｌ字状である、
付記１〜６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（付記８）
前記無給電アンテナエレメントは、一端及び他端を有し、前記一端から前記他端までの長さは、前記給電アンテナエレメントが放出する電波の波長の略１／２である、
付記１〜７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記無給電アンテナエレメントは、一端及び他端を有し、前記一端から前記他端までの長さは、前記給電アンテナエレメントが放出する電波の波長の略１／２である、
付記１〜７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
（付記９）
前記給電アンテナエレメントは、一端及び給電点に接続した他端を有し、
前記無給電アンテナエレメントは、一端及び他端を有し、
前記給電アンテナエレメントの前記一端と、前記無給電アンテナエレメントの前記一端とは空間結合する、
付記１〜８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記給電アンテナエレメントは、一端及び給電点に接続した他端を有し、
前記無給電アンテナエレメントは、一端及び他端を有し、
前記給電アンテナエレメントの前記一端と、前記無給電アンテナエレメントの前記一端とは空間結合する、
付記１〜８のいずれか１項に記載の無線通信システム。
１、２、３、４、１０１、１０２ 無線通信システム
１０、３０、５０、１３０ 無線通信装置
１１、３１、５１、１３１ 給電アンテナエレメント
１２、３２、１３２ 基板
１２ａ 基板面
１３、３３、１３３ 給電点
１４、３４、１３４ 一端
１５、３５、１３５ 他端
１６、３６ 屈曲部
１９、３９ 筐体
２０、４０、６０、８０、１２０ アンテナ
２１、４１、６１、６１ａ、６１ｂ、８１、１２１ 無給電アンテナエレメント
２４、４４、１２４ 一端
２５、４５、１２５ 他端
２６、２７、１２６、１２７ 屈曲部
２８ 凹部
２９ 設置体
２９ａ 基台
２９ｂ 支持部
７０ 車
７１ ウィンドウ
７２ ルーフ
１３６ アンテナエレメントステー
１３７ 補強板
１３８ コネクタ
１３９ 導電性接着剤
１４０ アクリル板
１０、３０、５０、１３０ 無線通信装置
１１、３１、５１、１３１ 給電アンテナエレメント
１２、３２、１３２ 基板
１２ａ 基板面
１３、３３、１３３ 給電点
１４、３４、１３４ 一端
１５、３５、１３５ 他端
１６、３６ 屈曲部
１９、３９ 筐体
２０、４０、６０、８０、１２０ アンテナ
２１、４１、６１、６１ａ、６１ｂ、８１、１２１ 無給電アンテナエレメント
２４、４４、１２４ 一端
２５、４５、１２５ 他端
２６、２７、１２６、１２７ 屈曲部
２８ 凹部
２９ 設置体
２９ａ 基台
２９ｂ 支持部
７０ 車
７１ ウィンドウ
７２ ルーフ
１３６ アンテナエレメントステー
１３７ 補強板
１３８ コネクタ
１３９ 導電性接着剤
１４０ アクリル板
Claims (7)
- 透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを備え、
前記無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、無線用通信機として機能する無線通信装置の給電アンテナエレメントの近傍に配置され、
前記無給電アンテナエレメントには、前記給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じ、
前記無給電アンテナエレメントは、乗り物のウィンドウに配置され、
内部に前記給電アンテナエレメントを含む前記無線通信装置は、前記乗り物の内部におけるダッシュボードに実装された、
アンテナ。 - 前記誘導電流は、共振電流である、
請求項１に記載のアンテナ。 - 前記無給電アンテナエレメントは、屈曲した形状である、
請求項１または２に記載のアンテナ。 - 前記給電アンテナエレメントは、逆Ｌ字状である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ。 - 前記無給電アンテナエレメントは、一端及び他端を有し、前記一端から前記他端までの長さは、前記給電アンテナエレメントが放出する電波の波長の略１／２である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ。 - 前記給電アンテナエレメントは、一端及び給電点に接続した他端を有し、
前記無給電アンテナエレメントは、一端及び他端を有し、
前記給電アンテナエレメントの前記一端と、前記無給電アンテナエレメントの前記一端とは空間結合する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ。 - 給電アンテナエレメントを有する無線用通信機として機能する無線通信装置と、
透明導通フィルムを用いた無給電アンテナエレメントを有するアンテナと、
を備え、
前記無給電アンテナエレメントは、給電点と非接触であり、前記給電アンテナエレメントの近傍に配置され、
前記無給電アンテナエレメントには、前記給電アンテナエレメントの駆動電流による誘導電流が生じ、
前記無給電アンテナエレメントは、乗り物のウィンドウに配置され、
内部に前記給電アンテナエレメントを含む前記無線通信装置は、前記乗り物の内部におけるダッシュボードに実装された、
無線通信システム。
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