JPH1098321A

JPH1098321A - 無線伝送装置

Info

Publication number: JPH1098321A
Application number: JP25054796A
Authority: JP
Inventors: Minoru Oka; 実岡; Takeshi Shiba; 武史芝
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】無線伝送装置自体に変更を加えることなく、
容易に伝送エリヤの制限・調整が行なえる無線伝送装を
提供する。【解決手段】フェライトコアなどの空芯状器具をアン
テナに装着することにより、電波の伝送可能エリアの制
限・調整を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線によりデータ
などの伝送を行なう場合において、装置自体に変更を加
える事なく、容易に伝送エリアの制限・調整が行なえる
無線伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、例えば特定小電力無線局として
定められた無線伝送装置には、特定小電力無線局データ
伝送用無線設備、特定小電力無線局テレメータ用および
テレコントロール用無線設備、小電力データ通信システ
ムの無線局の無線設備、医療用テレメータ用無線設備な
どが知られている。

【０００３】通常、上記特定小電力無線局として定めら
れた無線伝送装置を使用してデータ伝送を行なう場合、
できるだけその通信可能距離を長くして伝送可能エリア
を広くしようとする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ごとき従来の特定小電力無線局として定められた無線伝
送装置を用いたシステムを工場、倉庫などの限られたエ
リヤ内で複数同時に使用する場合、図１０に示すように
同一チャネルの無線システム１と無線システム２との伝
送可能エリヤ４０、５０が重なりあう範囲６０では同一
波長の電波どうしによる相互干渉で通信ができなくなっ
てしまうと言う不具合があった。

【０００５】このため、限られたエリヤ内で複数の無線
システムを同時に使用するには、各無線システムごとに
異なったチャネルを使用する。または、同一チャネルで
あっても伝送可能エリヤの重なる領域ができるだけ小さ
くなるように無線装置を設置する。または、伝送可能エ
リヤを制限するなどの対応を行なう。

【０００６】しかし、各無線システムごとに異なったチ
ャネルを使用する場合は、電波法による規定のため、使
用できるチャネル数には制限があるので多数のチャネル
を使用することはできない。また、伝送可能エリヤの重
なる領域ができるだけ小さくなるように無線装置を設置
する場合は、限られたエリヤ内で、できるだけ多くの無
線システムを同時に使用するという目的に合わない。ま
た、伝送可能エリヤの制限を行なう場合は、電波の送信
電力を制限するか、アンテナを変更するかの２つの方法
がある。しかしながらこれらのどの方法も、電波法に定
められているようにアンテナを含む無線機器自体の変
更、機能追加に該当するため、免許、検査などの手続き
などに著しい手間を必要とするだけでなく、無線機器自
体の変更、機能追加は機器のコストアップ、複雑化にな
ってしまう。特に、特定小電力無線局では、電波法によ
りアンテナの変更は不可である。

【０００７】そこで、本発明は、無線によりデータなど
の伝送を行なう場合において、無線伝送装置自体に変
更、機能追加を加えることなく、容易に伝送エリヤの制
限・調整が行なえる無線伝送装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、線状または棒状のアンテナを
有する無線伝送装置において、上記アンテナに空芯状器
具を取り付けることを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明であっ
て、上記空芯状器具は、フェライトコアなどの誘電性を
有する磁性体であることを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の発明であっ
て、特定小電力無線局データ伝送用無線設備、特定小電
力無線局テレメータ用およびテレコントロール用無線設
備、小電力データ通信システムの無線局の無線設備、医
療用テレメータ用無線設備であることを特徴とする。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１の発明であっ
て、上記アンテナが、垂直型アンテナ、単一型アンテ
ナ、ヘリカルアンテナであることを特徴とする。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１の発明であっ
て、上記線アンテナの長さが、電波の波長の４分の１で
あることを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１の発明であっ
て、上記アンテナは、その電流分布が給電部、あるいは
筐体との接合部近傍で最大になるタイプであることを特
徴とする。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１の発明であっ
て、上記空芯状器具は、アンテナの給電部近傍、あるい
は筐体との接合部近傍に取り付けることを特徴とする。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１の発明であっ
て、上記アンテナに取り付ける上記空芯状器具の個数
は、複数であることを特徴とする。

【００１６】請求項９の発明は、請求項１の発明であっ
て上記アンテナに取り付ける上記空芯状器具の位置は、
任意に設定されることを特徴とする。

【００１７】この発明では、無線伝送装置のアンテナに
フェライトコアなどの空芯状器具を取り付けることによ
り伝送可能エリアの制限・調整を行なう。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る無線通信エリ
ア制限方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。図
１に示すものは、本発明に係る無線伝送装置１の斜視図
であり、これは特定小電力無線局データ伝送用無線設備
に利用した例である。無線伝送装置１は、送受信用の回
路基板を内蔵した筐体２０と、この筐体２０の側面から
垂直に立てられた電波波長４分の１の垂直型アンテナで
あるホイップアンテナ１１と、このアンテナの給電部付
近に装着される空芯状器具１０とを有する。空芯状器具
１０は、図２に示すようにフェライトコアなどの誘電性
を有する磁性体で構成され、中心部にアンテナを挿入す
る嵌合穴１０ａが形成されていると共に、この空芯状器
具１０の個数、取り付け位置を任意に変えて上記ホイッ
プアンテナ１１から出力される電波を減衰させ、容易に
伝送可能エリアの制限・調整を行なうことができるよう
に構成されている。例えば、図３は、本実施形態の空芯
状器具１０の三面図である。この図から理解されるよう
に、上記フェライトコアは、円筒型で穴１０ａが同心円
状にあけられており、外径が１６mm、内径が８mm、高さ
が１６mmに構成されている。

【００１９】図４は本実施形態における無線通信エリア
制限の実験を示す構成図であり、これにより減衰効果を
確認した。図中、特定小電力無線局である電波送信器２
１は、図１に示す送受信回路を内蔵した筐体２０と、電
波波長の４分の１の垂直型アンテナであるホイップアン
テナ１１とを有している。また、検波用に使用する電波
受信器２２は、内側が空になっている筐体２０と、ホイ
ップアンテナ１１を有している。

【００２０】電波送信器２１と電波受信器２２とのホイ
ップアンテナ１１間の距離を５０cmと設定した。電波受
信器２２のホイップアンテナ１１の給電部は、同軸ケー
ブル２３の芯線と直接ハンダ付けされ、同軸ケーブル２
３によりスペクトラムアナライザー２４と接続されてい
る。同軸ケーブル２３は、ホイップアンテナ１１の給電
部側で３０cm程の代が設けられ、被覆、外部導体などが
むかれて端末処理が行なわれ、電波受信器２２の筐体２
０からスペクトラムアナライザー２４までを前記３０cm
程の代と合わせて１．３ｍのケーブル長とした。また、
スペクトラムアナライザー２４からのノイズまでも受信
しないように電波受信器２２のホイップアンテナ１１と
スペクトラムアナライザー２４との距離を１ｍ程度離し
た。

【００２１】このような構成において無線通信エリア制
限の実験を説明する前に、本発明による電波減衰につい
て述べる。

【００２２】図５は、長さが電波波長の４分の１のホイ
ップアンテナ１１における高周波電流分布１３を示した
ものである。このように、上記ホイップアンテナ１１に
限らずアンテナの先端部以上電荷は移動できないため、
アンテナ先端部の電流は常に０である。また、特に電波
波長の４分の１のアンテナでは、アンテナの根元（以
下、給電点）で電流分布が最大になるように使用する。

【００２３】すなわち、電流分布は、長さが電波波長の
４分の１のホイップアンテナ１１においてアンテナの先
端部が節、給電点が腹の定在波となっており、高周波電
源１２と上記ホイップアンテナ１１とが共振することに
より上記ホイップアンテナ１１からの電波の放射が最も
効率よく行なわれる。また、電波と上記ホイップアンテ
ナ１１とが共振することにより電波の受信が最も効率よ
く行なわれる。

【００２４】ここで、給電点からアンテナをみたインピ
ーダンスがアンテナの入力インピーダンスとして定義さ
れている。誘電体であると同時に磁性体でもあるフェラ
イトコアをアンテナに装着することでアンテナの入力イ
ンピーダンスが変化する。このため、アンテナ系を一つ
の共振回路と考えれば、回路の共振周波数が前記共振周
波数よりづれてしまって電波の放射の効率が低下する。
その結果、電波は、共振時よりは減衰したものとなる。

【００２５】一方、アンテナの電流分布１３から電波の
指向を知ることができる。この場合、電波は垂直に立て
られたアンテナを中心とした同心円状に時間と共に広が
っていく。垂直方向には電波が放射されず、ほぼ水平方
向に電波が放射される。電波の進行方向と電波の放射エ
ネルギーの方向は一致しているので、この方向に放射エ
ネルギーを吸収する物質があれば電波は減衰する。

【００２６】ところで、図１に示すようなアンテナ１１
の位置に空芯状器具１０があるので、アンテナ１１から
放射された電波は誘電体であると同時に磁性体でもある
空芯状器具の中を通る。この時、電波の放射エネルギー
が誘電体損、ヒステリシス損などの熱エネルギーに変換
されることにより電波が減衰し無線通信エリアの制限が
可能になる。

【００２７】次に、アンテナに装着するフェライトコア
１０、すなわち空芯状器具１０の位置、個数によって電
波の減衰がどのように達成されるかを説明する。図６
は、図３に示すフェライトコア１０を給電点からひとつ
ずつ積み上げていって、フェライトコアの個数による電
波の減衰を調べたときの概略図である。つまり、図４に
示すような、電波送信器２１のホイップアンテナ１１と
電波受信機２２のホイップアンテナ１１のそれぞれにフ
ェライトコア１０を装着して行く。

【００２８】先ず、電波送信器２１における電波減衰の
効果を調べる。このとき、電波受信器２２のホイップア
ンテナ１１にはフェライトコア１０を装着せず、送信側
のホイップアンテナ１１にのみフェライトコア１０を装
着して電波減衰の効果を調べる。電波減衰の効果は、表
１の送信側３１に示すように基準値（１μＶ／ｍ）に対
する電界強度をデシベル換算したもので表す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１によると、電波送信機２１側でコア数
が０のとき、電波受信器２２での測定値は、−１９．７
５dBである。次にコア数が１のとき、−２７．０３dBで
ある。すなわち、送信側でフェライトコア１０を１個装
着することにより、−２７．０３−（−１９．７５）＝
−７．２８dBの電波の減衰の効果がある。

【００３１】次に電波送信器２１側でコア数が２のと
き、電波受信器２２での測定値は、−３０．０３dB。す
なわち、送信側でフェライトコア１０を２個装着するこ
とにより、−３０．０３−（−１９．７５）＝−１０．
２８dBの電波減衰の効果がある。以下、同様にコアを順
次積み重ねて行くと最大で、−１５．９１dBの電波減衰
の効果がある。

【００３２】次に電波受信器２２における電波減衰の効
果を調べる。このとき、電波送信器２１のホイップアン
テナ１１にはフェライトコア１０を装着せず、電波受信
器２２のホイップアンテナ１１にのみフェライトコア１
０を装着して電波減衰の効果を調べる。電波減衰の効果
は、表１の受信側３２に示す。電波受信器２２での測定
値は、コアの数が０のとき、−１９．７５dBである。次
にコア数が１のとき、−２５．０３dBである。すなわ
ち、受信側でフェライトコア１０を１個装着することに
より、−２５．０３−（−１９．７５）＝−５．２８dB
の電波減衰の効果がある。

【００３３】次に電波送信器２１側でコア数が２のと
き、電波受信器２２での測定値は、−２７．４７dBであ
る。すなわち、フェライトコアを２個装着することによ
り、−２７．４７−（−１９．７５）＝−７．７２dBの
電波減衰の効果がある。以下、同様にコアを順次積み重
ねて行くと最大で、−１２．１９dBの電波減衰の効果が
ある。

【００３４】例えば、送信機から５０cm離れた所での放
射電界がフェライトコア１０により−１０dB減衰してい
たとすると、放射電界の大きさは減衰しない場合の放射
電界に比べて約１／３になっている。

【００３５】ここで、図７のグラフにフェライトコア１
０の挿入数による電波減衰の効果をまとめた。図７の横
軸は、フェライトコア１０の挿入数であり表１のコア数
３０に該当する。図７の縦軸は、放射電界の大きさの減
衰であり表１の送信側３３、受信側３４に該当する。こ
のグラフによれば、電波減衰の効果は、送信機側のアン
テナ給電点付近にフェライトコア１０を装着するときが
最も効果的であることが判る。

【００３６】次に、表２の場所３５に示すようにアンテ
ナの先端から給電点までを４等分して給電点、、給電点
から１／４、２／４、３／４、先端の５つの位置におい
て、それぞれの位置における電波減衰の効果を調べた。
図８は、図３に示すフェライトコア１０を２つ合わせて
１個のフェライトコアにし、このフェライトコア１０の
位置による電波の減衰を調べたときの概略図である。図
中、０、１／４、２／４、３／４、１という数字がアン
テナ１１の左側に書かれているが、０とはアンテナ１１
の給電点にフェライトコアを装着することを意味し、１
／４とは給電点からアンテナ１１の全長の１／４の位置
にフェライトコア１０を装着することを意味する。例え
ば、１／４の場合、アンテナ１１の給電点からフェライ
トコア１０の下面までが３cmである。また、図３に示す
ように、フェライトコア１０の高さが１．６cmであるか
ら、コアを２個重ねることによって高さは３．２cmであ
る。アンテナ１１の全長は、アンテナ１１の全長の１／
４で３cmだから、１２＋３．２＝１５．２cmである。４
００ＭＨｚの周波数の１波長が７５cmだから、４分の１
の波長は、１８．７５cmである。すなはち、アンテナ１
１の全長は、３．５５cm程短くなっている。しかしなが
ら、アンテナ１１の基部に延長線輪がすでに備えられて
いるため、３．５５cm程短くなっていても実質４分の１
の波長の長さのアンテナに等しいのである。したがっ
て、本発明の実施形態における無線通信エリア制限の実
験を行なう上で支障はない。

【００３７】尚、このコアの位置による電波減衰の効果
を調べるのに先立ち、コア装着個数による電波減衰の効
果のところで調べたコア数０のときの送信側、受信側の
測定値である−１９．７５dBを初期値とし、この初期値
とフェライトコア１０の位置による電波の電界強度をデ
シベル換算した測定値の差をもってコアの位置による電
波の減衰とする。

【００３８】

【表２】

【００３９】先ず、電波送信器２１における電波減衰の
効果を調べる。このとき、電波受信器２２のホイップア
ンテナ１１には上記フェライトコア１０を装着せず、送
信側のホイップアンテナ１１にのみ上記フェライトコア
１０を装着して電波減衰の効果を調べる。

【００４０】電波減衰の効果は、表２の送信側３６に示
すように基準値（１μＶ／ｍ）に対する電界強度をデシ
ベル換算したもので表す。電波送信器２１で上記フェラ
イトコア１０の位置が先端のとき、電波受信器２２での
測定値は、−２０．４１dBである。上記のように初期値
が−１９．７５dBなので、フェライトコア１０の位置が
先端のときの電波減衰の効果は、−２０．４１−（−１
９．７５）＝−０．６６dBである。

【００４１】次にコアの位置が給電点から３／４の時、
電波受信器２２での測定値は、−２０．２８dBである。
前記のように初期値が−１９．７５dBなので、フェライ
トコア１０の位置が給電点から３／４のときの電波減衰
の効果は、−２０．２８−（−１９．７５）＝−０．５
３dBである。以下、コアの位置を順次変えていく。コア
の位置が給電点のとき、電波受信器２２での測定値は、
−３０．０３８dBである。前記のように初期値が−１
９．７５dBなので、フェライトコア１０の位置が給電点
のときの電波減衰の効果は、−３０．０３−（−１９．
７５）＝−１０．２８dBである。すなわち、フェライト
コア１０の位置が給電点のとき、電波減衰の効果は最大
である。

【００４２】次に電波受信器２２における電波の減衰の
効果を調べる。このとき、電波送信器２１のホイップア
ンテナ１１にはフェライトコア１０を装着せず、電波受
信器２２のホイップアンテナ１１にのみフェライトコア
１０を装着して電波減衰の効果を調べる。電波の減衰の
効果は、表２の受信側３７に示すようにに基準値（１μ
Ｖ／ｍ）に対する電界強度をデシベル換算したもので表
す。

【００４３】電波受信器２２で上記フェライトコア１０
の位置が先端のとき、電波受信器２２での測定値は、−
１８．３４dBである。上記のように初期値が−１９．７
５dBなので、フェライトコアの位置が先端のときの効果
は、−１８．３４−（−１９．７５）＝１．４１dBであ
る。この場合、電波は減衰せずにむしろ増幅している。
測定値は、スペクトラムアナライザー２４による測定波
形をMAX HOLDO 10secによるピーク値を読み取っている
ので、誤差というよりも物理的な諸特性によるものと思
われる。

【００４４】次にコアの位置が給電点から３／４のと
き、電波受信器２２での測定値は、−１９．９７dBであ
る。上記のように初期値が−１９．７５dBなので、フェ
ライトコア１０の位置が給電点から３／４のときの電波
減衰の効果は、−１９．９７−（−１９．７５）＝−
０．２２dBである。以下、コアの位置を順次変えて行
く。コアの位置が給電点のとき、電波受信器２２での測
定値は、−２７．４７dBである。前記のように初期値が
−１９．７５dBなので、フェライトコア１０の位置が給
電点のときの電波減衰の効果は、−２７．４７−（−１
９．７５）＝−７．７２dBである。すなわち、フェライ
トコア１０の位置が給電点のとき、電波減衰の効果は最
大である。

【００４５】ここで、図９にフェライトコア１０の位置
による電波減衰の効果をまとめた。図９の横軸は、フェ
ライトコア１０の位置であり表２の場所３５に該当す
る。図９の縦軸は、放射電界の大きさの減衰であり表２
の送信側３８、受信側３９に対応する。また、このよう
にグラフが非線形になるのは、物理的な諸特性によるも
のと思われる。このグラフによれば、電波減衰の効果
は、送信機側のアンテナ給電点付近にフェライトコア１
０を装着するときが最も効果的であることが判る。

【００４６】尚、上記実施形態においては、本発明に係
る無線伝送装置を特定小電力無線局データ伝送用無線設
備に使用した例について説明したが、本発明に係る無線
伝送装置は、特定小電力無線局テレメータ用およびテレ
コントロール用無線設備、小電力データ通信システムの
無線局の無線設備、医療用テレメータ用無線設備におい
ても適用できる。さらに、アンテナの例として棒状アン
テナに適用できると共に、線状アンテナにも適用できる
とともに、単一型アンテナ又はヘリカルアンテナ等にも
適用できることは、もちろんである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、アン
テナに装着するフェライトコアなどの空芯状器具の位
置、個数によって電波を任意に減衰さることができるの
で、電波法に定められているようなアンテナを含む無線
機器自体に変更、機能追加を行なうことなく、容易に伝
送可能エリアの制限・調整を行ない、限られたエリヤ内
で、同一波長の電波どうしによる相互干渉を防ぎ、より
多くの無線システムを同時に使用することができるなど
の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線伝送装置の斜視図。

【図２】空芯状器具の斜視図。

【図３】フェライトコアの三面図。

【図４】無線エリア制限の実験を示す構成図。

【図５】長さが電波の波長の４分の１アンテナにおける
高周波電流分布図。

【図６】フェライトコアの個数による電波減衰の実験を
示す概略図。

【図７】フェライトコアの個数による電波減衰効果を示
すグラフ。

【図８】フェライトコアの位置による電波減衰の実験を
示す概略図。

【図９】フェライトコアの位置による電波減衰効果を示
すグラフ。

【図１０】従来の無線伝送エリアの説明図。

【符号の説明】

１無線伝送装置１０空芯状器具１０ａ嵌合穴１１ホイップアンテナ１２高周波電源１３高周波電流分布２０筐体２１電波送信機２２電波受信器２３同軸ケーブル２４スペクトラムアナライザー４０無線システム１による従来の無線伝送エリア４１無線システム１５０無線システム２による従来の無線伝送エリア５１無線システム２６０従来の無線伝送エリアが重なり合う範囲

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状または棒状のアンテナを有する無線
伝送装置において、上記アンテナに空芯状器具を取り付
けたことを特徴とする無線伝送装置。
【請求項２】上記空芯状器具は、フェライトコアなど
の誘電性を有する磁性体であることを特徴とする請求項
１記載の無線伝送装置。
【請求項３】請求項１記載の無線伝送装置が、特定小
電力無線局データ伝送用無線設備、特定小電力無線局テ
レメータ用およびテレコントロール用無線設備、小電力
データ通信システムの無線局の無線設備、医療用テレメ
ータ用無線設備に使用されることを特徴とする請求項１
記載の無線伝送装置。
【請求項４】上記アンテナが、垂直型アンテナ、単一
型アンテナ、又はヘリカルアンテナであることを特徴と
する請求項１記載の無線伝送装置。
【請求項５】上記線アンテナの長さが、電波波長の４
分の１であることを特徴とする請求項１記載の無線伝送
装置。
【請求項６】上記アンテナは、その電流分布が給電
部、あるいは筐体との接合部近傍で最大になるタイプで
あることを特徴とする請求項１記載の無線伝送装置。
【請求項７】上記空芯状器具は、アンテナの給電部近
傍、あるいは筐体との接合部近傍に取り付けることを特
徴とする請求項１記載の無線伝送装置。
【請求項８】上記アンテナに取り付ける上記空芯状器
具の個数は、複数であることを特徴とする請求項１記載
の無線伝送装置。
【請求項９】上記アンテナに取り付ける上記空芯状器
具の位置は、任意に設定されることを特徴とする請求項
１記載の無線伝送装置。