WO2015045737A1 - 無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システム - Google Patents

無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システム Download PDF

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WO2015045737A1
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wireless
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antenna connection
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望月　聡
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横河電機株式会社
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection

Definitions

  • the present invention relates to a wireless module, a wireless device, and a field device control system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-202981 filed in Japan on September 30, 2013, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • field devices measuring instruments, operating devices
  • control devices for controlling these devices
  • DCS distributed control system
  • Most field devices constituting such a distributed control system perform wired communication, but in recent years, wireless communication conforming to industrial wireless communication standards such as ISA100.11a and WirelessHART (registered trademark) has been performed. What to do (wireless field device) is also realized.
  • the wireless field device generally includes an input / output unit that measures or manipulates state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) in an industrial process, and wireless communication that performs wireless communication in accordance with the industrial wireless communication standard. And a control unit that controls the overall operation of the field wireless device are incorporated in the casing, and each unit is operated by electric power supplied from a single power source.
  • a wireless field device does not need to be connected to a communication line or a communication bus like a conventional field device, and is basically installed alone in a plant or the like, so a battery is used as the single power source. Most of them are built-in.
  • Patent Document 1 discloses a wireless device that is attached to a conventional field device that does not have a wireless communication unit and can operate the conventional field device as the above-described wireless field device.
  • a wireless device disclosed in Patent Document 1 below includes an interface unit connected to a conventional field device, a wireless communication unit that performs wireless communication, and power to the conventional field device via the interface unit. And a power supply unit to supply.
  • the wireless device transmits the signal from the wireless communication unit to a transmission destination (for example, a higher-level controller) and sends the signal to the field device.
  • a transmission destination for example, a higher-level controller
  • the conventional wireless device disclosed in Patent Document 1 and the like described above may be used in an environment where flammable gas is used, as in the case of field devices, and is thus designed to satisfy the explosion-proof standard.
  • the antenna is fixed to the wireless device so as to satisfy the requirements of the explosion-proof standard, and the antenna is not separable from the wireless device.
  • the above-described conventional wireless devices have the following problems (1) to (3).
  • the conventional wireless device described above suppresses the cost generation by omitting the installation work of piping (conduit) for protecting the connection line with the field device. For most reasons, it is installed near the field device.
  • field devices are often installed in an environment where a large number of pipes, production facilities, and the like are installed and radio waves are likely to be reflected and shielded. For this reason, in the configuration in which the interface unit and the wireless communication unit are integrated as in the wireless device disclosed in Patent Document 1 described above, there is a problem that stable wireless communication may be difficult. .
  • antennas that can be used are limited. In the conventional wireless device described above, it is ideal that any antenna according to the required antenna characteristics (communication distance and directivity) can be used. is there. However, there is a problem that a large antenna (an antenna having a large outer size and weight) used for realizing long-distance communication cannot be used in consideration of physical dimensions and load resistance. As a result, antennas that can be used in the above-described conventional wireless devices are limited to light-weight antennas, making it difficult to perform long-distance communication.
  • the installation position and installation angle of the antenna cannot be freely set.
  • the installation position and installation angle are determined in relation to the field device. For this reason, when the antenna is fixed to the wireless device, the installation position and the installation angle of the antenna become the installation position and the installation angle of the wireless device determined in relation to the field device. There is a problem that the installation angle cannot be set freely. As a result, stable wireless communication may be difficult.
  • the antenna can be configured to be separable from the wireless communication unit using an antenna cable or the like while satisfying the explosion-proof standard, the degree of freedom of the antenna installation position is increased and stable wireless communication is achieved. It may be possible to communicate.
  • the radio signal transmitted through the antenna cable has a large loss and is easily affected by noise, and there is a limit to the cable length that can be extended, it is considered that stable wireless communication is not necessarily realized.
  • One embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of realizing stable wireless communication using an arbitrary antenna while satisfying an explosion-proof standard, wireless device, and field device control.
  • the purpose is to provide a system.
  • the wireless module of one embodiment of the present invention selects an antenna connection end to which a plurality of external antennas can be connected and at least one external antenna among the external antennas connected to the antenna connection end, and selects the selected external antenna And a first connector for inputting and outputting signals transmitted and received by the circuit.
  • the circuit may include a first switch that selects any one of the external antennas connected to the antenna connection end.
  • the circuit may be configured to switch whether the circuit performs selection by the first switch or selection of all the external antennas connected to the antenna connection end. A switch may be provided.
  • the wireless module of one embodiment of the present invention may include an internal antenna, and may include a third switch that switches whether the circuit uses the external antenna or the internal antenna.
  • the circuit outputs a control signal for selecting at least one external antenna among the external antennas connected to the antenna connection end via the antenna connection end. May be.
  • the wireless module of one embodiment of the present invention may include an internal antenna, and may include a third switch that switches whether the circuit uses the external antenna or the internal antenna.
  • the wireless module of one embodiment of the present invention further includes a cylindrical housing that houses the circuit so as to cover the periphery of the circuit, and the housing is formed of a material that blocks a wireless signal. Also good.
  • the housing may be filled with resin.
  • the surface layer of the circuit portion may be coated with a resin.
  • the wireless module of one embodiment of the present invention may further include an internal antenna and an antenna housing portion that houses the internal antenna, and the antenna housing portion may be formed of a material that transmits a radio signal.
  • the internal antenna may be a microstrip antenna formed over a substrate.
  • a wireless device of one embodiment of the present invention includes an antenna connection module for connecting to a plurality of antennas, and a wireless module that transmits and receives signals to and from the antenna connection module, and the wireless module includes a plurality of external devices.
  • the circuit may include a first switch that selects any one of the external antennas connected to the antenna connection end.
  • the circuit may switch whether the circuit performs selection by the first switch or selection of all the external antennas connected to the antenna connection end.
  • a switch may be provided.
  • the wireless device of one embodiment of the present invention may include an internal antenna, and may include a third switch that switches whether the circuit uses the external antenna or the internal antenna.
  • the circuit may transmit a control signal for selecting at least one external antenna among the external antennas connected to the antenna connection end via the antenna connection end. You may output to an antenna connection module.
  • the wireless device according to one aspect of the present invention further includes a switch that selects the external antenna connected to the second connector based on the control signal output from the circuit. Also good.
  • the field device control system includes a field device, a signal processing module that transmits and receives signals to and from the field device, an antenna connection module for connecting to a plurality of antennas, and the antenna connection module. And a wireless module that transmits and receives signals to and from the signal processing module, and the wireless module includes an antenna connection end to which a plurality of external antennas can be connected, and an external antenna connected to the antenna connection end.
  • a circuit that selects at least one of the external antennas, transmits and receives a radio signal using the selected external antenna, and a first connector that inputs and outputs signals transmitted and received by the circuit;
  • the connection module includes a plurality of second connectors to which the plurality of external antennas are connected.
  • the signal processing module inputs / outputs a signal between the field device and a fourth connector for inputting / outputting a signal to / from the wireless module.
  • a fifth connector may be further included.
  • the field device control system of one aspect of the present invention includes a first cable that connects the antenna connection end and the third connector, a second cable that connects the first connector and the fourth connector,
  • the signal transmitted from the field device to the signal processing module via the fifth connector is transmitted from the signal processing module to the wireless module via the second cable, and the first A wireless signal transmitted from the wireless module to the antenna connection module via a cable and received by the antenna connection module is transmitted from the antenna connection module to the wireless module via the first cable, and Transmission from the wireless module to the signal processing module via the second cable It is, or may be transmitted from the signal processing module via the fifth connector into the field device.
  • At least one external antenna is selected from the external antennas connected to the antenna connection end of the wireless module, and a signal transmitted from the outside (signal processing module) is received and selected.
  • the wireless signal is transmitted from the external antenna as a radio signal, and the radio signal received by the selected external antenna is processed and transmitted to the outside (signal processing module).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a usage state of a wireless device according to the first embodiment of the present invention.
  • the wireless device 1 of this embodiment includes a signal processing module 10, a wireless module 20, and an antenna connection module 30.
  • the wireless device 1 is connected to the field device FD attached to the pipe PL, transmits a wireless signal generated based on a signal from the field device FD, and transmits the wireless signal to the field device FD transmitted by the wireless signal. Receive a signal.
  • the wireless device 1 satisfies the requirements of the explosion-proof standard, and performs wireless communication conforming to ISA100.11a.
  • the field device FD is, for example, a sensor device such as a flow meter or a temperature sensor, a valve device such as a flow control valve or an on-off valve, an actuator device such as a fan or a motor, a camera for photographing a situation or an object in a plant, Video and other imaging equipment, acoustic equipment such as microphones and speakers that collect abnormal sounds in the plant and emit alarm sounds, etc., position detection equipment that outputs position information of each equipment, and other plant sites Equipment.
  • the pipe PL is a pipe through which a fluid such as crude oil or gas flows.
  • the field device FD is a sensor device that measures the flow rate of the fluid flowing through the pipe PL.
  • This field device FD is connected to a network or a transmission line (for example, a transmission line used for transmitting a “4 to 20 mA” signal) laid on the plant site, and receives a power supply from the network or the like. Etc. are possible.
  • the field device FD includes HART (registered trademark), BRAIN, Foundation Fieldbus (registered trademark), PROFIBUS (registered trademark), DeviceNet (registered trademark), and CC-Link (registered trademark). Communication using a general-purpose communication protocol for the process industry such as EtherNet / IP (registered trademark) is possible.
  • the signal processing module 10 is connected to the field device FD and the wireless module 20, and performs signal processing such as communication processing with the field device FD, communication processing with the wireless module 20, and communication protocol conversion processing. .
  • This signal processing module 10 can be said to be a relay module that relays various signals exchanged between the field device FD and the wireless module 20.
  • the signal processing module 10 is connected to the field device FD via the connection connector CN, and performs communication (analog communication or digital communication) with the field device FD via the connection connector CN.
  • the signal processing module 10 is mounted with the same communication protocol as the communication protocol mounted on the field device FD in order to enable communication with the field device FD.
  • the signal processing module 10 is connected to the wireless module 20 via the cable CB and the connector provided in the cable CB, and communicates with the wireless module 20 via the cable CB (for example, serial communication such as RS-422).
  • Do. 1 shows an example in which the signal processing module 10 and the wireless module 20 are connected by the cable CB, but the wireless module 20 is directly connected to the signal processing module 10 without using the cable CB. Is also possible.
  • the cable CB can be connected to the connector C0 included in the signal processing module 10, or the wireless module 20 can be connected to the connector C0.
  • the wireless device 1 can be handled in the same manner as a conventional wireless device having a fixed antenna.
  • the cable CB a multi-core shielded cable having a power line, a signal line, and a ground line is used.
  • the signal processing module 10 includes a power supply (not shown) and supplies power to the wireless module 20 via the cable CB.
  • a power supply for example, a primary battery or a secondary battery such as a thionyl lithium chloride battery that has very little self-discharge), a fuel cell, a capacitor, or a power generation circuit that performs environmental power generation (so-called energy harvesting such as a solar battery). Etc. can be used.
  • the power source may be built in the signal processing module 10 or provided outside the signal processing module 10.
  • the wireless module 20 is connected to the signal processing module 10 and the antenna connection module 30 and communicates with the signal processing module 10.
  • the radio module 20 transmits and receives radio signals using the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4 (all refer to FIG. 2). Specifically, the radio module 20 generates a radio signal based on the signal transmitted from the signal processing module 10, and transmits the generated radio signal from the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4. Further, the radio module 20 performs processing on radio signals received by the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4, and transmits the processed signal to the signal processing module 10.
  • the radio module 20 selects at least one external antenna from among the plurality of external antennas AT1 to AT4 connected to the antenna connection module 30, and transmits and receives radio signals. I do. Specifically, the radio module 20 transmits / receives a radio signal by selecting any one of the plurality of external antennas AT1 to AT4, or transmits / receives a radio signal by selecting all of the external antennas AT1 to AT4. I do.
  • the antenna connection module 30 is a module used to connect a plurality of external antennas AT1 to AT4 to the wireless module 20.
  • the antenna connection module 30 is configured to be able to connect a plurality of external antennas AT1 to AT4, and is connected to the radio module 20 via a coaxial cable CB1.
  • a coaxial cable CB1 As the coaxial cable CB1, a shielded cable having a plurality of core wires connected to each of the external antennas AT1 to AT4 is used.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the main configuration of the wireless module and the antenna connection module according to the first embodiment of the present invention.
  • the wireless module 20 includes a housing 21, an antenna cap 22, a connector portion 23, an antenna connection end 24, a circuit portion 25, and an internal antenna AT0.
  • the wireless module 20 is a module whose outer shape is a columnar shape or a polygonal column shape (for example, a quadrangular column shape).
  • the casing 21 is a cylindrical (cylindrical or polygonal cylindrical) member formed of a material that blocks radio signals, for example, a highly rigid metal such as high-rigidity aluminum, and houses the circuit unit 25.
  • the housing 21 is filled with resin in order to satisfy the intrinsic safety explosion-proof standard. That is, the circuit unit 25 accommodated in the housing 21 is sealed with the resin filled in the housing 21. Here, if the resin inside the housing 21 is filled, the cost and weight of the wireless module 20 are increased. Therefore, only the surface layer of the circuit unit 25 is filled without filling the resin inside the housing 21. It may be partially filled so as to be coated with a resin.
  • the antenna cap 22 houses the internal antenna AT0.
  • the antenna cap 22 is a resin member that transmits radio signals.
  • the connector unit 23 is a connection unit that connects the wireless module 20 to the cable CB or the signal processing module 10. Since it is considered that the wireless module 20 is installed outdoors, it is preferable to use a connector that conforms to a waterproof and dustproof standard such as an IP (International Protection) standard or a NEMA (National Electrical Manufacturers Association) standard. .
  • the antenna connection end 24 is a connection end to which the antenna connection module 30 is connected via the cable CB1. By connecting the antenna connection module 30 to the antenna connection end 24, the plurality of external antennas AT 1 to AT 4 connected to the antenna connection module 30 are connected to the circuit unit 25. Note that the antenna connection end 24 may be provided at an end of the casing 21 of the wireless module 20 or an intermediate portion of the casing 21.
  • the circuit unit 25 includes a transmission / reception unit 25a, a signal processing unit 25b, a radio unit 25c, and a distribution processing unit 25d.
  • the circuit unit 25 having such a configuration selects at least one external antenna from the external antennas AT1 to AT4 connected to the internal antenna AT0 or the antenna connection end 24.
  • the circuit unit 25 generates a radio signal based on a signal transmitted from the external signal processing module 10 and transmits the generated radio signal from the selected antenna.
  • the circuit unit 25 performs processing on the radio signal received by the selected antenna, and transmits the processed signal to the signal processing module 10.
  • the transmission / reception unit 25a performs communication (for example, serial communication such as RS-422) with the signal processing module 10 via the cable CB. Specifically, the transmission / reception unit 25a receives a signal from the signal processing module 10 transmitted via the connector unit 23, outputs the signal to the signal processing unit 25b, and outputs a signal (signal) from the signal processing unit 25b. The signal to be transmitted to the processing module 10) is transmitted via the connector unit 23.
  • the signal processing unit 25b performs predetermined signal processing on the signal from the transmission / reception unit 25a or the signal from the wireless unit 25c. Specifically, the signal processing unit 25b performs synchronization processing, data conversion processing, communication protocol conversion processing, encryption processing, modulation processing, and the like on the signal from the transmission / reception unit 25a. The signal processing unit 25b performs demodulation processing, decoding processing, communication protocol conversion processing, data conversion processing, synchronization processing, and the like on the signal from the wireless unit 25c.
  • the signal processing unit 25b also performs antenna switching control and selection control. Specifically, the signal processing unit 25b controls the distribution processing unit 25d to switch between using the internal antenna AT0 or using the external antennas AT1 to AT4. When using the external antennas AT1 to AT4, the signal processing unit 25b controls the distribution processing unit 25d to select any one of the plurality of external antennas AT1 to AT4 and transmit / receive a radio signal. Or whether to transmit / receive radio signals by selecting all of the external antennas AT1 to AT4.
  • the radio unit 25c generates radio signals to be transmitted from the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4 using the signal from the signal processing unit 25b, or receives radio signals from the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4. Perform the process. Specifically, the radio unit 25c performs synchronization processing, encryption processing, frequency conversion processing, and the like on the signal from the signal processing unit 25b. In addition, the radio unit 25c performs frequency conversion processing, composite processing, synchronization processing, and the like on radio signals from the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4.
  • the distribution processing unit 25d performs wireless signal distribution processing under the control of the signal processing unit 25b. Specifically, the distribution processing unit 25d, when transmitting a radio signal, the antenna (of the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4) selected by the control of the signal processing unit 25b from the radio signal generated by the radio unit 25c. The radio signal is distributed so as to be input to at least one external antenna. Also, the distribution processing unit 25d distributes the radio signal so that the radio signal received by the antenna selected by the control of the signal processing unit 25b is input to the radio unit 25c when receiving the radio signal.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a distribution processing unit provided in the wireless module according to the first embodiment of the present invention.
  • the distribution processing unit 25d includes a switch SW1, a switch SW2, a switch SW3, and two transmission / reception switching units SR.
  • the input / output terminal T1 of the distribution processing unit 25d is connected to the radio unit 25c
  • the input / output terminal T2 is connected to the internal antenna AT0
  • the input / output terminals T3 and T4 are connected to the antenna connection module 30 via the antenna connection terminal 24.
  • a plurality of input / output terminals T3 are individually connected to a plurality of connectors C11 to C14 (see FIG. 2; details will be described later) provided in the antenna connection module 30, and the input / output terminals T4 are Connected to all of the connectors C11 to C14.
  • the switch SW1 switches whether the input / output terminal T2 is connected to the input / output terminal T1 or the input / output terminals T3 and T4 are connected under the control of the signal processing unit 25b.
  • the switch SW1 uses the internal antenna AT0 or an external antenna. This is a switch for switching between use of AT1 to AT4.
  • the switch SW2 When the switch SW1 is switched so that the input / output terminals T3 and T4 are connected to the input / output terminal T1, the switch SW2 is connected to the input / output terminal T1 under the control of the signal processing unit 25b. Whether T3 is connected or input / output terminal T4 is connected is switched.
  • the input / output terminal T3 is individually connected to the plurality of connectors C11 to C14 provided in the antenna connection module 30, and the input / output terminal T4 is connected to all of the connectors C11 to C14.
  • the switch SW2 is a switch for switching whether to select any one of the external antennas AT1 to AT4 or to select all of the external antennas AT1 to AT4 when using the external antennas AT1 to AT4. is there.
  • the switch SW3 is, for example, an SPnT (Single Pole n Throw) switch.
  • SPnT Single Pole n Throw
  • the switch SW3 is a switch for selecting any one of the plurality of external antennas AT1 to AT4.
  • the transmission / reception switching unit SR is provided between the switch SW1 and the switch SW2 and between the switch SW1 and the input / output terminal T2, and switches transmission / reception of radio signals under the control of the signal processing unit 25b. . Specifically, the transmission / reception switching unit SR transmits a radio signal so that a radio signal generated by the radio unit 25c and transmitted via the switch SW1 is output to the switch SW2 or the input / output terminal T2 when the radio signal is transmitted. Switch. In addition, when receiving a radio signal, the transmission / reception switching unit SR switches the radio signal transmission path so that the radio signal via the switch SW2 or the input / output terminal T2 is output to the radio unit 25c via the switch SW1.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a transmission / reception switching unit provided in the wireless module according to the first embodiment of the present invention.
  • the transmission / reception switching unit SR includes switches SW11 and SW12, an output adjustment unit A1, a filter unit A2, a high-frequency amplifier A3, an output level detection unit A4, a bandpass filter B1, and an amplifier B2.
  • the output adjustment unit A1 to the output level detection unit A4 are provided on the transmission path R1
  • the bandpass filter B1 and the amplifier B2 are provided on the reception path R2.
  • the transmission route R1 is a route through which the wireless signal generated by the wireless unit 25c passes.
  • the reception path R2 is a path through which radio signals received by the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4 pass.
  • the switches SW11 and SW12 switch whether the transmission path between the input / output terminal T11 and the input / output terminal T12 is the transmission path R1 or the reception path R2 under the control of the signal processing unit 25b.
  • the input / output terminal T11 is connected to the switch SW1 in FIG. 3, and the input / output terminal T12 is connected to the switch SW2 or the input / output terminal T2 in FIG.
  • the output adjustment unit A1 is controlled by the signal processing unit 25b, and performs output adjustment of a radio signal input from the input / output terminal T11 and via the switch SW11.
  • the filter unit A2 removes spurious signals such as an image signal and higher harmonics superimposed on the radio signal from the output adjustment unit A1.
  • the high frequency amplifier A3 amplifies the radio signal that has passed through the filter unit A2 with a predetermined amplification factor.
  • the amplification factor of the high-frequency amplifier A3 is controlled by the signal processing unit 25b.
  • the output level detector A4 detects the output level of the radio signal amplified by the high frequency amplifier A3.
  • the detection result of the output level detection unit A4 is output to the signal processing unit 25b, and is used when the signal processing unit 25b controls the amplification factor of the output adjustment unit A1 or the high frequency amplifier A3.
  • the band pass filter B1 removes a noise component superimposed on the radio signal by passing only the signal component of the radio signal input from the input / output terminal T12 and passing through the switch SW12.
  • the amplifier B2 amplifies the radio signal that has passed through the bandpass filter B1 with a predetermined amplification factor.
  • the amplification factor of the amplifier B2 is controlled by the signal processing unit 25b in the same manner as the amplification factor of the high frequency amplifier A3.
  • the internal antenna AT0 is connected to the input / output terminal T2 of the distribution processing unit 25d, and transmits the radio signal from the distribution processing unit 25d and receives the transmitted radio signal for distribution processing.
  • the internal antenna AT0 may be a small antenna housed in the antenna cap 22, and for example, a microstrip antenna formed on a substrate can be used.
  • the antenna connection module 30 is a hollow box-shaped module formed of a highly rigid metal such as highly rigid aluminum, and includes a plurality of connectors C11 to C14 and a connector C20.
  • Connectors C11 to C14 are connectors to which external antennas AT1 to AT4 are connected via antenna extension cables CB11 to CB14, respectively.
  • the connector C20 is a connector connected to the antenna connection end 24 of the wireless module 20 through the coaxial cable CB1.
  • the antenna connection module 30 includes a collective connector 31 inside.
  • the collective connector 31 is used to collect the connection lines connected to each of the connectors C11 to C14 and connect them to the connector C20.
  • the connectors C11 to C14 of the antenna connection module 30 and the distribution processing unit 25d of the wireless module 20 are provided.
  • a plurality of input / output terminals T3 are connected on a one-to-one basis. All the connectors C11 to C14 of the antenna connection module 30 are connected to an input / output terminal T4 (see FIG. 3) provided in the distribution processing unit 25d of the wireless module 20.
  • a linear antenna for example, a sleeve antenna, a whip antenna, a Yagi antenna, etc.
  • a planar antenna for example, a patch antenna
  • an aperture antenna for example, for example
  • Any antenna such as a horn antenna or a parabolic antenna can be used.
  • the whip antenna is illustrated as the external antenna AT1
  • the Yagi antenna is illustrated as the external antenna AT2
  • the patch antenna is illustrated as the external antenna AT3
  • the horn antenna and the parabolic antenna are illustrated as the external antenna AT4. Yes.
  • any one of the external antennas AT1 to AT4 (here, the external antenna AT1) is selected and a signal to the field device FD transmitted as a radio signal is received.
  • the operation (reception operation) and the operation (transmission operation) of selecting all of the external antennas AT1 to AT4 and transmitting the signal from the field device FD as a radio signal will be described as examples. Note that the timing at which the wireless device 1 transmits and receives wireless signals is scheduled in advance, and the above reception operation and transmission operation are performed at a predetermined timing.
  • the wireless module 20 When the reception operation is started, the wireless module 20 first performs an operation of selecting an external antenna (external antenna AT1) that receives a transmitted wireless signal. Specifically, the switches SW1 to SW3 (see FIG. 3) of the distribution processing unit 25d are controlled by the signal processing unit 25b provided in the wireless module 20, and any one of the plurality of input / output terminals T3 (external) The input / output terminal T3) connected to the antenna AT1 is connected to the input / output terminal T1. In parallel with this, the signal processing unit 25b controls the switches SW11 and SW12 (see FIG. 4) provided in the transmission / reception switching unit SR (transmission / reception switching unit SR provided between the switches SW1 and SW2) of the distribution processing unit 25d. Then, the reception path R2 is selected as the transmission path between the input / output terminals T11 and T12.
  • the radio signal is input to the radio module 20 via the antenna connection module 30 and the coaxial cable CB1 in order.
  • the wireless signal input to the wireless module 20 is input to any one of the input / output terminals T3 shown in FIG. 3 (the input / output terminal T3 connected to the external antenna AT1), and the switch SW3 and the switch SW2 are sequentially switched.
  • the transmission / reception switching unit SR To the transmission / reception switching unit SR.
  • the radio signal input to the transmission / reception switching unit SR is output from the input / output terminal T11 after sequentially passing through the bandpass filter B1 and the amplifier B2 provided on the reception path R2 via the input / output terminal T12 illustrated in FIG. Then, after sequentially passing through the switch SW1 and input / output terminal T1 shown in FIG.
  • the wireless unit 25c performs frequency conversion processing, composite processing, synchronization processing, and the like on the input signal.
  • the signal output from the wireless unit 25c is input to the signal processing unit 25b.
  • the signal processing unit 25b performs signal processing such as demodulation processing, decoding processing, communication protocol conversion processing, data conversion processing, and synchronization processing on the signal output from the wireless unit 25c.
  • the signal subjected to signal processing by the signal processing unit 25b is output to the transmission / reception unit 25a.
  • the transmission / reception unit 25 a transmits the signal output from the signal processing unit 25 b toward the signal processing module 10 by communication performed with the signal processing module 10.
  • the signal transmitted from the wireless module 20 is input to the signal processing module 10 via the cable CB.
  • the signal input to the signal processing module 10 is transmitted to the field device FD via the connection connector CN after being subjected to signal processing such as communication protocol conversion processing.
  • the wireless module 20 first performs an operation of selecting external antennas (all of the external antennas AT1 to AT4) that should transmit wireless signals.
  • the switches SW1 and SW2 (see FIG. 3) of the distribution processing unit 25d are controlled by the signal processing unit 25b provided in the wireless module 20, and are connected to the input / output terminals T4 (all of the external antennas AT1 to AT4).
  • the input / output terminal T4) is connected to the input / output terminal T1.
  • the signal processing unit 25b controls the switches SW11 and SW12 (see FIG. 4) provided in the transmission / reception switching unit SR (transmission / reception switching unit SR provided between the switches SW1 and SW2) of the distribution processing unit 25d.
  • the transmission path R1 is selected as the transmission path between the input / output terminals T11 and T12.
  • this signal is input to the signal processing module 10 via the connection connector CN.
  • the signal input to the signal processing module 10 is transmitted toward the wireless module 20 by communication performed between the signal processing module 10 and the wireless module 20 after signal processing such as communication protocol conversion processing is performed.
  • the signal transmitted from the signal processing module 10 is input to the circuit unit 25 of the wireless module 20 via the cable CB.
  • the signal input to the circuit unit 25 is received by the transmission / reception unit 25a shown in FIG. 2 and output to the signal processing unit 25b.
  • the signal processing unit 25b performs signal processing such as synchronization processing, data conversion processing, communication protocol conversion processing, encryption processing, and modulation processing on the signal output from the transmission / reception unit 25a.
  • the signal subjected to the signal processing by the signal processing unit 25b is output to the radio unit 25c.
  • the wireless unit 25c performs processing such as synchronization processing, encryption processing, and frequency conversion processing using the signal from the signal processing unit 25b. A signal is generated by these processes.
  • the wireless signal generated by the wireless unit 25c is input to the input / output terminal T1 of the distribution processing unit 25d shown in FIG. 3, and is input to the transmission / reception switching unit SR via the switch SW1.
  • the radio signal input to the transmission / reception switching unit SR is output from the output adjustment unit A1, the filter unit A2, the high frequency amplifier A3, and the output level detection unit A4 provided on the transmission path R1 via the input / output terminal T11 shown in FIG. Are sequentially output and output from the input / output terminal T12.
  • This radio signal is transmitted to the antenna connection module 30 via the switch SW2 and the input / output terminal T4 shown in FIG. 3 and the coaxial cable CB1 shown in FIG. As a result, radio signals are transmitted from all of the external antennas AT1 to AT4 connected to the antenna connection module 30.
  • all of the external antennas AT1 to AT4 may be selected to perform both transmission and reception of radio signals, or any one of the external antennas AT1 to AT4 may be selected to transmit and receive radio signals. May be performed. For example, if the frequency, communication distance, or direction (directivity angle) of a radio signal is clear, it can be efficiently stabilized by selecting one of the external antennas AT1 to AT4 in advance and performing communication. Communication can be realized.
  • the frequency, communication distance, or direction (directivity angle) of the radio signal is not clear, general and stable communication can be realized by selecting all the external antennas AT1 to AT4 and performing communication (for example, If the frequency or direction (directivity angle) of the received radio signal is not clear, the frequency or direction (directivity angle) of the radio signal among the external antennas AT1 to AT4 is selected by selecting all of the external antennas AT1 to AT4. ) Can be received with an antenna that matches.
  • a radio signal is transmitted using the external antennas AT1 to AT4 and a radio signal is received using the internal antenna AT0, or a radio signal is transmitted using the internal antenna AT0 and wireless using the external antennas AT1 to AT4. It is also possible to receive a signal. For example, when performing long distance communication, an antenna capable of long distance communication is selected from the external antennas AT1 to AT4, and when performing non-directional short distance communication, the internal antenna AT0 is selected. As a result, efficient and stable communication can be realized.
  • the antenna that can connect the wireless device 1 to the signal processing module 10 that performs communication with the field device FD, the wireless module 20 that performs wireless communication, and the plurality of external antennas AT1 to AT4.
  • the connection module 30 is configured separately, and signals transmitted and received between the signal processing module 10 and the wireless module 20 are transmitted and received via the cable CB.
  • the radio module 20, the antenna connection module 30, and the external antennas AT1 to AT4 are connected to the signal processing module 10 without leaving the radio module 20, the antenna connection module 30 and the external antennas AT1 to AT4 apart. It can arrange
  • the antenna connection module 30 that can connect a plurality of external antennas AT1 to AT4 is connected to the radio module 20, and the radio module 20 selects the external antennas AT1 to AT4 used for transmission / reception of radio signals. ing.
  • any external antennas AT1 to AT4 can be used, and the installation positions and installation angles of the external antennas AT1 to AT4 can be freely set. Therefore, if the external antennas AT1 to AT4 are installed in a place where the electric field state is good, stable wireless communication can be performed. As described above, in the present embodiment, stable wireless communication can be realized using an arbitrary antenna while satisfying the explosion-proof standard.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of the radio module and the antenna connection module according to the second embodiment of the present invention.
  • the wireless device of the present embodiment has a configuration in which a wireless module 40 and an antenna connection module 50 shown in FIG. 5 are provided in place of the wireless module 20 and the antenna connection module 30 shown in FIG.
  • the wireless device of the present embodiment is hereinafter referred to as “wireless device 2”.
  • switches switches SW1 to SW3 in FIG. 3
  • switches are provided in the wireless module 20, and the switching and selection of the external antennas AT1 to AT4 are performed by the wireless module 20.
  • a switch unit corresponding to the above-described switches SW2 and SW3 is provided in the antenna connection module 50, and switching and selection of the external antennas AT1 to AT4 are performed by antenna connection by controlling the wireless module 40. What module 50 does.
  • the wireless module 40 has a configuration in which a circuit unit 41 is provided instead of the circuit unit 25 of the wireless module 20 shown in FIG. 2.
  • the circuit unit 41 includes a transmission / reception unit 41a, a signal processing unit 41b, a radio unit 41c, and a distribution processing unit 41d.
  • the circuit unit 41 having such a configuration outputs a control signal for selecting at least one external antenna among the external antennas AT1 to AT4 connected to the internal antenna AT0 or the antenna connection end 24.
  • the circuit unit 41 generates a radio signal based on the signal transmitted from the signal processing module 10 and transmits the generated radio signal from the selected antenna.
  • the circuit unit 41 performs processing on the radio signal received by the selected antenna and transmits the processed signal to the signal processing module 10.
  • the transmission / reception unit 41a performs communication (for example, serial communication such as RS-422) with the signal processing module 10 via the cable CB, similarly to the transmission / reception unit 25a illustrated in FIG.
  • the signal processing unit 41b performs predetermined signal processing on the signal from the transmission / reception unit 41a or the signal from the radio unit 41c.
  • the specific signal processing performed by the signal processing unit 41b is the same as the signal processing performed by the signal processing unit 25b shown in FIG.
  • the signal processing unit 41b outputs a control signal for antenna switching or selection. Specifically, the signal processing unit 41b outputs a control signal for switching whether to use the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4 to the distribution processing unit 41d. In addition, when using the external antennas AT1 to AT4, the signal processing unit 41b selects any one of the plurality of external antennas AT1 to AT4 to transmit / receive a radio signal, or uses the external antennas AT1 to AT4. A control signal for switching whether to transmit / receive radio signals by selecting all of AT 4 is output to the antenna connection end 24.
  • a DC (direct current) signal in which a different voltage is set according to the antenna to be selected can be used.
  • the radio unit 41c generates radio signals to be transmitted from the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4 using the signal from the signal processing unit 41b, or receives radio signals from the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT4. Perform the process.
  • the specific process performed by the wireless unit 41c is the same as the process performed by the wireless unit 25c shown in FIG.
  • the distribution processing unit 41d performs wireless signal distribution processing under the control of the signal processing unit 41b. Specifically, the distribution processing unit 41d, when transmitting a radio signal, the antenna (the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT1) selected from the radio signal generated by the radio unit 41c based on the control signal from the signal processing unit 41b. The wireless signal is distributed so as to be input to at least one external antenna of AT4. The distribution processing unit 41d distributes the radio signal so that the radio signal received by the antenna selected based on the control signal from the signal processing unit 41b is input to the radio unit 41c when receiving the radio signal. .
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a distribution processing unit provided in the wireless module according to the second embodiment of the present invention.
  • the distribution processing unit 41d includes a switch SW1 and two transmission / reception switching units SR.
  • the input / output terminal T1 of the distribution processing unit 41d is connected to the radio unit 41c, the input / output terminal T2 is connected to the internal antenna AT0, and the input / output terminal T5 is connected to the antenna connection module 50 via the antenna connection terminal 24.
  • the switch SW1 shown in FIG. 6 is the same as the switch SW1 shown in FIG.
  • the switch SW1 switches whether the input / output terminal T2 is connected to the input / output terminal T1 or the input / output terminal T5 is connected under the control of the signal processing unit 41b.
  • the switch SW1 uses the internal antenna AT0 or the external antennas AT1 to AT1. It is a switch for switching whether to use AT4.
  • the transmission / reception switching unit SR shown in FIG. 6 is the same as the transmission / reception switching unit SR shown in FIG.
  • the antenna connection module 50 is a module used to connect a plurality of external antennas AT1 to AT4 to the wireless module 40, similarly to the antenna connection module 30 shown in FIG.
  • the antenna connection module 50 is connected to the wireless module 40 via the coaxial cable CB2. Note that a shielded cable having a single core wire is used as the coaxial cable CB2.
  • the antenna connection module 50 is a hollow box-shaped module formed of a highly rigid metal such as high rigidity aluminum, for example, and includes a plurality of connectors C11 to C14 and a connector C20. Is provided.
  • the antenna connection module 50 includes a switch unit 51 therein.
  • the switch 51 includes an external antenna connected to the connectors C11 to C14 based on a control signal from the wireless module 40 (a control signal output from the signal processor 41b and via the antenna connection end 24 and the coaxial cable CB2). Select AT1 to AT4.
  • the switch unit 51 may include a switch similar to the switch SW3 illustrated in FIG. 3 or a switch similar to the switch formed by connecting the switches SW2 and SW3 as illustrated in FIG.
  • the switch unit 51 can select any one of the external antennas AT1 to AT4 or all of the external antennas AT1 to AT4 according to a control signal from the wireless module 40. It is. Note that the external antenna selected by the switch unit 51 is connected to the wireless module 40 via the coaxial cable CB2.
  • the antenna connection module 50 can be connected to the same antennas AT1 to AT4 connected to the antenna connection module 30 shown in FIG.
  • an arbitrary antenna such as a linear antenna (for example, a sleeve antenna, a whip antenna, a Yagi antenna), a planar antenna (for example, a patch antenna), or an aperture antenna (for example, a horn antenna or a parabolic antenna) is used as an antenna.
  • the connection module 50 can be connected.
  • the wireless device 2 of the present embodiment is different from the wireless device 1 of the first embodiment only in that switching and selection of the external antennas AT1 to AT4 are performed by the antenna connection module 50 under the control of the wireless module 40. Yes, radio signals are transmitted and received by substantially the same operation as the radio device 1 of the first embodiment. For this reason, detailed description of the operation of the wireless device 2 is omitted.
  • the wireless device 2 is divided into the signal processing module 10, the wireless module 40 that performs wireless communication, and the antenna connection module 50 that can connect a plurality of external antennas AT1 to AT4.
  • Signals exchanged between the signal processing module 10 and the wireless module 40 are transmitted and received via the cable CB.
  • the radio module 40, the antenna connection module 50, and the external antennas AT1 to AT4 are signaled without leaving the radio module 40, the antenna connection module 50, and the external antennas AT1 to AT4. It can be arranged away from the processing module 10. For this reason, the degree of freedom of the installation location of the radio module 40 provided with the internal antenna AT0 and the external antennas AT1 to AT4 can be increased, and stable radio communication can be realized while satisfying the explosion-proof standard.
  • the antenna connection module 50 to which a plurality of external antennas AT1 to AT4 can be connected is connected to the radio module 40, and the antenna connection module 50 controls the external antennas AT1 to AT4 used for transmission / reception under the control of the radio module 40. I am trying to select it.
  • any external antennas AT1 to AT4 can be used, and the installation positions and installation angles of the external antennas AT1 to AT4 can be freely set. Therefore, if the external antennas AT1 to AT4 are installed in a place where the electric field state is good, stable wireless communication can be performed.
  • stable wireless communication can be realized using an arbitrary antenna while satisfying the explosion-proof standard.
  • the radio modules 20 and 40 described in the above embodiment select and transmit / receive radio signals by selecting any one of the plurality of external antennas AT1 to AT4, or select all the external antennas AT1 to AT4.
  • the wireless signal may be transmitted / received.
  • the wireless signal may be transmitted / received by selecting two or three of the external antennas AT1 to AT4.
  • the power supply of the signal processing module 10 may be omitted, and the power from the field device FD may be supplied to the signal processing module 10 and the wireless module 20.
  • the wireless module 20 may be provided with a power source.
  • the wireless device 1 is described as measuring the flow rate of fluid as a state quantity in an industrial process.
  • the present invention measures other state quantities (for example, pressure, temperature, etc.).
  • the present invention can also be applied to wireless devices.
  • the wireless device that performs wireless communication conforming to ISA100.11a has been described as an example.
  • the present invention is a wireless device that performs wireless communication conforming to WirelessHART (registered trademark), Wi-Fi ( The present invention can also be applied to a wireless device that performs wireless communication conforming to (registered trademark) or a wireless device that performs wireless communication conforming to ZigBee (registered trademark).

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Abstract

　複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタとを備える無線モジュール。

Description

無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システム
　本発明は、無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システムに関する。
　本願は、２０１３年９月３０日に、日本に出願された特願２０１３－２０２９８１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムを構成するフィールド機器は、有線通信を行うものが殆どであったが、近年においてはＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行うもの（無線フィールド機器）も実現されている。
　上記の無線フィールド機器は、概して工業プロセスにおける状態量（例えば、圧力、温度、流量等）の測定又は操作を行う入出力部と、上記の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う無線通信部と、無線フィールド機器の動作を統括して制御する制御部とが筐体内に組み込まれており、単一の電源から供給される電力によって各部が動作する。このような無線フィールド機器は、従来のフィールド機器のように通信線又は通信バスに接続する必要がなく、基本的に単独でプラント等に設置されることから、上記の単一の電源として電池を内蔵するものが殆どである。
　以下の特許文献１には、無線通信部を有しない従来のフィールド機器に取り付けられて、従来のフィールド機器を上記の無線フィールド機器として動作させることが可能な無線機器が開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示された無線機器は、従来のフィールド機器に接続されるインターフェイス部と、無線通信を行う無線通信部と、インターフェイス部を介して従来のフィールド機器に電力を供給する電源部とを備える。この無線機器は、フィールド機器からの信号がインターフェイス部を介して入力されてきた場合には、その信号を無線通信部から送信先（例えば、上位のコントローラ）に向けて送信し、フィールド機器宛ての信号を無線通信部で受信した場合には、インターフェイス部を介して受信した信号をフィールド機器に出力する。
米国特許出願公開第２００８／０２１１６６４号明細書
　ところで、上述した特許文献１等に開示された従来の無線機器は、フィールド機器と同様に、可燃性のガスが用いられる環境で使用されることがあるため、防爆規格を満たすように設計される。このような無線機器は、防爆規格の要件を満たすようにアンテナが無線機器に固定されており、アンテナが無線機器から分離可能とはされていない。このため、上述した従来の無線機器は、以下の（１）～（３）に示す問題があった。
（１）安定した無線通信が困難になる可能性がある
　上述した従来の無線機器は、フィールド機器との接続線を保護するための配管（コンジット）の設置工事を省略してコストの発生を抑える等の理由から、フィールド機器の近くに設置されることが殆どである。しかしながら、フィールド機器は、パイプや生産設備等が多数設置されて電波の反射や遮蔽が生じやすい環境下に設置されることが多い。このため、上述した特許文献１に開示された無線機器のように、インターフェイス部と無線通信部とが一体化された構成では、安定した無線通信が困難になる可能性が考えられるという問題がある。
（２）使用可能なアンテナの種類が制限される
　上述した従来の無線機器においては、必要となるアンテナ特性（通信距離や指向性）に応じた任意のアンテナを使用可能であることが理想的である。しかしながら、例えば長距離通信を実現する場合に用いられる大型のアンテナ（外寸及び重量が大きなアンテナ）は、物理的寸法及び耐荷重性等を考慮すると使用できないという問題がある。その結果として、上述した従来の無線機器において使用可能なアンテナは軽量なものに限られてしまい、長距離通信を行うことが困難になってしまう。
（３）アンテナの設置位置や設置角度を自由に設定することができない
　上述した従来の無線機器は、フィールド機器との関係において設置位置や設置角度が定められる。このため、アンテナが無線機器に固定されていると、アンテナの設置位置や設置角度は、フィールド機器との関係において定められた無線機器の設置位置や設置角度になってしまい、アンテナの設置位置や設置角度を自由に設定することができないという問題がある。その結果、安定した無線通信が困難になる可能性がある。
　尚、上述した従来の無線機器において、防爆規格を満たしつつアンテナケーブル等を用いてアンテナを無線通信部から分離可能に構成することができれば、アンテナの設置位置の自由度が高くなり、安定した無線通信が可能になるとも考えられる。しかしながら、アンテナケーブルを伝送する無線信号は損失が大きくノイズの影響を受けやすく、延長可能なケーブル長さに限界があるため、安定した無線通信が必ずしも実現されるという訳ではないと考えられる。
　本発明の一態様は上記事情に鑑みてなされたものであり、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することが可能な無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様の無線モジュールは、複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタとを備える。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、前記回路が、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの何れか１つを選択する第１スイッチを備えてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、前記回路が、前記第１スイッチによる選択を行うか、又は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナの全ての選択を行うかを切り替える第２スイッチを備えてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、内部アンテナを備えており、前記回路が、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備えてもよい。
　或いは、本発明の一態様の無線モジュールは、前記回路が、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を、前記アンテナ接続端を介して出力してもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、内部アンテナを備えており、前記回路が、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備えてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、前記回路の周囲を覆うように前記回路を収容する筒状の筐体を更に備えており、前記筐体が、無線信号を遮る物質で形成されてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、前記筐体の内部に、樹脂が充填されてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、前記回路部の表層が、樹脂でコーティングされてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、内部アンテナと、前記内部アンテナを収容するアンテナ収容部とを更に備え、前記アンテナ収容部が、無線信号を透過する物質で形成されてもよい。
　また、本発明の一態様の無線モジュールは、前記内部アンテナが、基板上に形成されたマイクロストリップアンテナであってもよい。
　本発明の一態様の無線機器は、複数のアンテナと接続するためのアンテナ接続モジュールと、前記アンテナ接続モジュールとの間で信号の送受信を行う無線モジュールとを備え、前記無線モジュールは、複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタと、を備え、前記アンテナ接続モジュールは、前記複数の外部アンテナが接続される複数の第２コネクタと、前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第３コネクタとを有するアンテナ接続モジュールとを備える。
　また、本発明の一態様の無線機器は、前記回路が、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの何れか１つを選択する第１スイッチを備えてもよい。
　また、本発明の一態様の無線機器は、前記回路が、前記第１スイッチによる選択を行うか、又は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナの全ての選択を行うかを切り替える第２スイッチを備えてもよい。
　また、本発明の一態様の無線機器は、内部アンテナを備えており、前記回路が、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備えてもよい。
　また、本発明の一態様の無線機器は、前記回路が、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を、前記アンテナ接続端を介して前記アンテナ接続モジュールへ出力してもよい。
　また、本発明の一態様の無線機器は、前記アンテナ接続モジュールが、前記回路から出力される前記制御信号に基づいて前記第２コネクタに接続された前記外部アンテナの選択を行うスイッチを更に備えてもよい。
　本発明の一態様のフィールド機器制御システムは、フィールド機器と、前記フィールド機器との間で信号の送受信を行う信号処理モジュールと、複数のアンテナと接続するためのアンテナ接続モジュールと、前記アンテナ接続モジュール及び前記信号処理モジュールとの間で信号の送受信を行う無線モジュールとを備え、前記無線モジュールは、複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタと、を備え、前記アンテナ接続モジュールは、前記複数の外部アンテナが接続される複数の第２コネクタと、前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第３コネクタとを有するアンテナ接続モジュールとを備える。
　また、本発明の一態様のフィールド機器制御システムは、前記信号処理モジュールが、前記無線モジュールとの間で信号を入出力するための第４コネクタと、前記フィールド機器との間で信号を入出力するための第５コネクタとを更に備えてもよい。
　また、本発明の一態様のフィールド機器制御システムは、前記アンテナ接続端と前記第３コネクタとを接続する第１ケーブルと、前記第１コネクタと前記第４コネクタとを接続する第２ケーブルと、を更に備え、前記第５コネクタを介して前記フィールド機器から前記信号処理モジュールへと送信される信号は、前記第２ケーブルを介して前記信号処理モジュールから前記無線モジュールへと送信され、前記第１ケーブルを介して前記無線モジュールから前記アンテナ接続モジュールへと送信され、前記アンテナ接続モジュールによって受信された無線信号は、前記第１ケーブルを介して前記アンテナ接続モジュールから前記無線モジュールへと送信され、前記第２ケーブルを介して前記無線モジュールから前記信号処理モジュールへと送信され、前記第５コネクタを介して前記信号処理モジュールから前記フィールド機器へと送信されてもよい。
　本発明の一態様によれば、無線モジュールのアンテナ接続端に接続される外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、外部（信号処理モジュール）から送信されてきた信号を受信して選択した外部アンテナから無線信号にして送信するとともに、選択した外部アンテナで受信された無線信号を処理して外部（信号処理モジュール）に送信するようにしている。このため、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することが可能であるという効果がある。
本発明の第１実施形態による無線機器の使用状態の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる送受信切替部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態による無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システムについて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　図１は、本発明の第１実施形態による無線機器の使用状態の一例を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の無線機器１は、信号処理モジュール１０、無線モジュール２０、及びアンテナ接続モジュール３０を備えている。また、無線機器１は、配管ＰＬに取り付けられているフィールド機器ＦＤに接続されて、フィールド機器ＦＤからの信号に基づき生成した無線信号を送信し、無線信号で送信されてくるフィールド機器ＦＤへの信号を受信する。尚、無線機器１は、防爆規格の要件を満たすようにされており、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。
　ここで、フィールド機器ＦＤは、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発するマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他のプラントの現場に設置される機器である。また、配管ＰＬは、例えば原油やガス等の流体が流れる配管である。尚、本実施形態では、理解を容易にするために、フィールド機器ＦＤは、配管ＰＬを流れる流体の流量を測定するセンサ機器であるものとする。
　このフィールド機器ＦＤは、プラントの現場に敷設されるネットワークや伝送線（例えば、「４～２０ｍＡ」信号の伝送に使用される伝送線）に接続されて、ネットワーク等からの電源供給を受けてネットワーク等を介した通信が可能である。具体的に、フィールド機器ＦＤは、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＢＲＡＩＮ、ファウンデーションフィールドバス（Foundation Fieldbus：登録商標）、プロフィバス（PROFIBUS：登録商標）、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）、ＣＣ－Ｌｉｎｋ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）等のプロセス工業用の汎用通信プロトコルを用いた通信が可能である。
　信号処理モジュール１０は、フィールド機器ＦＤ及び無線モジュール２０に接続されて、フィールド機器ＦＤとの間における通信処理、無線モジュール２０との間における通信処理、及び通信プロトコルの変換処理等の信号処理を行う。この信号処理モジュール１０は、いわばフィールド機器ＦＤと無線モジュール２０との間で授受される各種信号を中継する中継モジュールと言うこともできる。
　具体的に、信号処理モジュール１０は、接続コネクタＣＮによってフィールド機器ＦＤに接続されており、接続コネクタＣＮを介してフィールド機器ＦＤと通信（アナログ通信又はディジタル通信）を行う。つまり、信号処理モジュール１０には、フィールド機器ＦＤとの間の通信を可能とするために、フィールド機器ＦＤに実装されている通信プロトコルと同じ通信プロトコルが実装されている。
　また、信号処理モジュール１０は、ケーブルＣＢ及びケーブルＣＢに備えられたコネクタを介して無線モジュール２０に接続され、ケーブルＣＢを介して無線モジュール２０と通信（例えば、ＲＳ－４２２等のシリアル通信）を行う。尚、図１では、信号処理モジュール１０と無線モジュール２０とがケーブルＣＢによって接続される例を図示しているが、ケーブルＣＢを用いることなく、無線モジュール２０を信号処理モジュール１０に直接接続することも可能である。つまり、信号処理モジュール１０が備えるコネクタＣ０には、ケーブルＣＢを接続することも、無線モジュール２０を接続することも可能である。
　ケーブルＣＢを用いて信号処理モジュール１０と無線モジュール２０とを接続した場合には、無線モジュール２０の設置場所の自由度を高めることが可能になる。これに対し、ケーブルＣＢを用いることなく、無線モジュール２０を信号処理モジュール１０に直接接続した場合には、アンテナが固定された従来の無線機器と同様に無線機器１を取り扱うことができる。尚、上記のケーブルＣＢとしては、電源線、信号線、及びグランド線を有する多芯のシールドケーブルが用いられる。
　この信号処理モジュール１０は、不図示の電源を備えており、ケーブルＣＢを介して無線モジュール２０に電力を供給する。この電源としては、電池（例えば、塩化チオニルリチウム電池等の自己放電が極めて少ない一次電池や二次電池）、燃料電池、キャパシタ、或いは環境発電（所謂、太陽電池等のエナジーハーベスト）を行う発電回路等を用いることができる。尚、電源は、信号処理モジュール１０に内蔵されるものであっても、信号処理モジュール１０の外部に設けられるものであっても良い。
　無線モジュール２０は、信号処理モジュール１０及びアンテナ接続モジュール３０に接続され、信号処理モジュール１０との間で通信を行う。また、無線モジュール２０は、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４（何れも図２参照）を用いて無線信号の送受信を行う。具体的に、無線モジュール２０は、信号処理モジュール１０から送信されてくる信号に基づき無線信号を生成し、生成した無線信号を内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４から送信する。また、無線モジュール２０は、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４で受信した無線信号に対して処理を行い、処理された信号を信号処理モジュール１０に向けて送信する。
　ここで、無線モジュール２０は、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いる場合には、アンテナ接続モジュール３０に接続された複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択して無線信号の送受信を行う。具体的に、無線モジュール２０は、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行い、或いは外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行う。
　アンテナ接続モジュール３０は、無線モジュール２０に対して複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能にするために用いられるモジュールである。このアンテナ接続モジュール３０は、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能に構成されており、同軸ケーブルＣＢ１を介して無線モジュール２０に接続される。尚、上記の同軸ケーブルＣＢ１としては、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の各々に接続される複数の芯線を有するシールドケーブルが用いられる。
　図２は、本発明の第１実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、無線モジュール２０は、筐体２１、アンテナキャップ２２、コネクタ部２３、アンテナ接続端２４、回路部２５、及び内部アンテナＡＴ０を備えている。また、無線モジュール２０は、外形形状が円柱形状又は多角柱形状（例えば、四角柱形状）のモジュールである。筐体２１は、無線信号を遮る物質、例えば高剛性アルミニウム等の剛性の高い金属によって形成された筒状（円筒状、或いは多角筒状）の部材であり回路部２５を収容する。ここで、回路部２５の周囲を金属製の筐体２１で覆うのは、回路部２５で発生する不要輻射（例えば、高次高調波等のスプリアス）が無線モジュール２０の外部に漏れるのを極力抑えて、周囲に配置されている他の無線機器に悪影響を及ぼすのを防止するためである。また、筐体２１は、本質安全防爆規格を満たすべく、その内部に樹脂が充填されている。つまり、筐体２１の内部に収容される回路部２５は、筐体２１の内部に充填された樹脂によって封止されている。ここで、筐体２１の内部に樹脂を充填してしまうと無線モジュール２０のコスト及び重量の増大を招いてしまうため、筐体２１の内部に樹脂を充填せずに回路部２５の表層のみを樹脂でコーティングするように部分的に充填するものであっても良い。アンテナキャップ２２は、内部に内部アンテナＡＴ０を収容する。アンテナキャップ２２は、無線信号を透過する樹脂製の部材である。
　コネクタ部２３は、無線モジュール２０をケーブルＣＢ或いは信号処理モジュール１０に接続する接続部である。このコネクタ部２３は、無線モジュール２０が屋外に設置されることが考えられるため、ＩＰ（International Protection）規格やＮＥＭＡ（National Electrical Manufacturers Association）規格等の防水防塵規格に適合するものを用いるのが望ましい。アンテナ接続端２４は、ケーブルＣＢ１を介してアンテナ接続モジュール３０が接続される接続端である。このアンテナ接続端２４にアンテナ接続モジュール３０が接続されることよって、アンテナ接続モジュール３０に接続された複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４が回路部２５に接続される。尚、アンテナ接続端２４は、無線モジュール２０の筐体２１の端部、又は筐体２１の中間部に備えられても良い。
　回路部２５は、送受信部２５ａ、信号処理部２５ｂ、無線部２５ｃ、及び分配処理部２５ｄを備える。かかる構成の回路部２５は、内部アンテナＡＴ０又はアンテナ接続端２４に接続される外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する。また、回路部２５は、外部の信号処理モジュール１０から送信されてくる信号に基づき無線信号を生成し、生成した無線信号を選択したアンテナから送信する。また、回路部２５は、選択したアンテナで受信した無線信号に対して処理を行い、処理された信号を信号処理モジュール１０に向けて送信する。
　送受信部２５ａは、ケーブルＣＢを介して信号処理モジュール１０との間で通信（例えば、ＲＳ－４２２等のシリアル通信）を行う。具体的に、送受信部２５ａは、コネクタ部２３を介して送信されてくる信号処理モジュール１０からの信号を受信して信号処理部２５ｂに出力するとともに、信号処理部２５ｂから出力される信号（信号処理モジュール１０に送信すべき信号）を、コネクタ部２３を介して送信する。
　信号処理部２５ｂは、送受信部２５ａからの信号、或いは無線部２５ｃからの信号に対して予め規定された信号処理を行う。具体的に、信号処理部２５ｂは、送受信部２５ａからの信号に対しては、同期処理、データ変換処理、通信プロトコルの変換処理、暗号化処理、変調処理等を行う。また、信号処理部２５ｂは、無線部２５ｃからの信号に対しては、復調処理、復号処理、通信プロトコルの変換処理、データ変換処理、同期処理等を行う。
　また、信号処理部２５ｂは、アンテナの切替制御及び選択制御も行う。具体的に、信号処理部２５ｂは、分配処理部２５ｄを制御して、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いるのかを切り替える。また、信号処理部２５ｂは、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いる場合には、分配処理部２５ｄを制御して、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行うのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行うのかを切り替える。
　無線部２５ｃは、信号処理部２５ｂからの信号を用いて内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４から送信すべき無線信号を生成し、或いは内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４からの無線信号を受信する処理を行う。具体的に、無線部２５ｃは、信号処理部２５ｂからの信号に対しては、同期処理、暗号化処理、周波数変換処理等を行う。また、無線部２５ｃは、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４からの無線信号に対しては、周波数変換処理、複合処理、同期処理等を行う。
　分配処理部２５ｄは、信号処理部２５ｂの制御の下で、無線信号の分配処理を行う。具体的に、分配処理部２５ｄは、無線信号の送信時には、無線部２５ｃで生成された無線信号が信号処理部２５ｂの制御によって選択されたアンテナ（内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナ）に入力されるように無線信号を分配する。また、分配処理部２５ｄは、無線信号の受信時には、信号処理部２５ｂの制御によって選択されたアンテナで受信された無線信号が無線部２５ｃに入力されるように無線信号を分配する。
　図３は、本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。図３に示す通り、分配処理部２５ｄは、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、及び２つの送受信切替部ＳＲを備える。尚、分配処理部２５ｄの入出力端Ｔ１は無線部２５ｃに接続され、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ３，Ｔ４はアンテナ接続端２４を介してアンテナ接続モジュール３０に接続される。ここで、複数設けられている入出力端Ｔ３は、アンテナ接続モジュール３０に設けられた複数のコネクタＣ１１～Ｃ１４（図２参照：詳細は後述する）にそれぞれ個別に接続され、入出力端Ｔ４はコネクタＣ１１～Ｃ１４の全てに接続される。
　スイッチＳＷ１は、信号処理部２５ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１に対して入出力端Ｔ２を接続するのか、或いは入出力端Ｔ３，Ｔ４を接続するのかを切り替える。ここで、上述の通り、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ３，Ｔ４はアンテナ接続モジュール３０に接続されるため、スイッチＳＷ１は、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いるのかを切り替えるスイッチである。
　スイッチＳＷ２は、入出力端Ｔ１に入出力端Ｔ３，Ｔ４が接続されるようスイッチＳＷ１が切り替えられている場合に、信号処理部２５ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１に対して入出力端Ｔ３を接続するのか、或いは入出力端Ｔ４を接続するのかを切り替える。ここで、上述の通り、入出力端Ｔ３はアンテナ接続モジュール３０に設けられた複数のコネクタＣ１１～Ｃ１４にそれぞれ個別に接続され、入出力端Ｔ４はコネクタＣ１１～Ｃ１４の全てに接続される。このため、スイッチＳＷ２は、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いる場合に、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つを選択するのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択するのかを切り替えるスイッチである。
　スイッチＳＷ３は、例えば、ＳＰｎＴ（Single Pole n Throw）スイッチであり、入出力端Ｔ１に入出力端Ｔ３が接続されるようスイッチＳＷ１，ＳＷ２が切り替えられている場合に、信号処理部２５ｂの制御の下で、複数設けられた入出力端Ｔ３の何れを入出力端Ｔ１に接続するのかを切り替える。つまり、スイッチＳＷ３は、複数設けられた外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つを選択するスイッチである。
　送受信切替部ＳＲは、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との間、及びスイッチＳＷ１と入出力端Ｔ２との間に設けられており、信号処理部２５ｂの制御の下で、無線信号の送受信の切り替えを行う。具体的に、送受信切替部ＳＲは、無線信号の送信時には、無線部２５ｃで生成されてスイッチＳＷ１を介した無線信号が、スイッチＳＷ２又は入出力端Ｔ２に出力されるように無線信号の伝送経路を切り替える。また、送受信切替部ＳＲは、無線信号の受信時には、スイッチＳＷ２又は入出力端Ｔ２を介した無線信号がスイッチＳＷ１を介して無線部２５ｃに出力されるように無線信号の伝送経路を切り替える。
　図４は、本発明の第１実施形態による無線モジュールに設けられる送受信切替部の構成を示すブロック図である。図４に示す通り、送受信切替部ＳＲは、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２、出力調整部Ａ１、フィルタ部Ａ２、高周波アンプＡ３、出力レベル検出部Ａ４、バンドパスフィルタＢ１、及び増幅器Ｂ２を備える。尚、これらのうちの出力調整部Ａ１～出力レベル検出部Ａ４は、送信経路Ｒ１上に設けられており、バンドパスフィルタＢ１及び増幅器Ｂ２は受信経路Ｒ２上に設けられている。上記送信経路Ｒ１は、無線部２５ｃで生成された無線信号が通過する経路である。また、上記受信経路Ｒ２は、内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４で受信された無線信号が通過する経路である。
　スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２は、信号処理部２５ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１１と入出力端Ｔ１２との間の伝送経路を送信経路Ｒ１にするか受信経路Ｒ２にするかを切り替える。尚、入出力端Ｔ１１は、図３中のスイッチＳＷ１に接続されており、入出力端Ｔ１２は、図３中のスイッチＳＷ２又は入出力端Ｔ２に接続されている。出力調整部Ａ１は、信号処理部２５ｂによって制御され、入出力端Ｔ１１から入力されてスイッチＳＷ１１を介した無線信号の出力調整を行う。フィルタ部Ａ２は、出力調整部Ａ１からの無線信号に重畳しているイメージ信号や高次高調波等のスプリアスを除去する。
　高周波アンプＡ３は、フィルタ部Ａ２を通過した無線信号を所定の増幅率で増幅する。尚、高周波アンプＡ３の増幅率は、信号処理部２５ｂによって制御される。出力レベル検出部Ａ４は、高周波アンプＡ３で増幅された無線信号の出力レベルを検出する。尚、出力レベル検出部Ａ４の検出結果は、信号処理部２５ｂに出力されて、信号処理部２５ｂが出力調整部Ａ１或いは高周波アンプＡ３の増幅率等を制御する際に用いられる。
　バンドパスフィルタＢ１は、入出力端Ｔ１２から入力されてスイッチＳＷ１２を介した無線信号のうちの信号成分のみを通過させることによって、その無線信号に重畳されている雑音成分を除去する。増幅器Ｂ２は、バンドパスフィルタＢ１を通過した無線信号を所定の増幅率で増幅する。尚、増幅器Ｂ２の増幅率は、高周波アンプＡ３の増幅率と同様に、信号処理部２５ｂによって制御される。
　図２に戻り、内部アンテナＡＴ０は、分配処理部２５ｄの入出力端Ｔ２に接続されており、分配処理部２５ｄからの無線信号を送信するとともに、送信されてきた無線信号を受信して分配処理部２５ｄに出力する。この内部アンテナＡＴ０は、アンテナキャップ２２内に収容される小型のアンテナであれば良く、例えば基板上に形成されたマイクロストリップアンテナを用いることができる。
　アンテナ接続モジュール３０は、例えば高剛性アルミニウム等の剛性の高い金属によって形成された中空箱状のモジュールであり、複数のコネクタＣ１１～Ｃ１４及びコネクタＣ２０を備える。コネクタＣ１１～Ｃ１４は、アンテナ延長ケーブルＣＢ１１～ＣＢ１４を介して外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４がそれぞれ接続されるコネクタである。コネクタＣ２０は、同軸ケーブルＣＢ１を介して無線モジュール２０のアンテナ接続端２４に接続されるコネクタである。
　このアンテナ接続モジュール３０は、内部に集合コネクタ３１を備える。この集合コネクタ３１は、コネクタＣ１１～Ｃ１４の各々に接続される接続線を集線してコネクタＣ２０に接続するためのものである。同軸ケーブルＣＢ１によってアンテナ接続モジュール３０のコネクタＣ２０と無線モジュール２０のアンテナ接続端２４とが接続されると、アンテナ接続モジュール３０のコネクタＣ１１～Ｃ１４と、無線モジュール２０の分配処理部２５ｄに設けられた複数の入出力端Ｔ３（図３参照）とが１対１で接続される。また、アンテナ接続モジュール３０の全てのコネクタＣ１１～Ｃ１４は、無線モジュール２０の分配処理部２５ｄに設けられた入出力端Ｔ４（図３参照）に接続される。
　ここで、アンテナ接続モジュール３０に接続される外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４としては、線状アンテナ（例えば、スリーブアンテナ、ホイップアンテナ、八木アンテナ等）、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ）、開口面アンテナ（例えば、ホーンアンテナやパラボラアンテナ）等の任意のアンテナを用いることができる。尚、図２においては、ホイップアンテナを外部アンテナＡＴ１として図示し、八木アンテナを外部アンテナＡＴ２として図示し、パッチアンテナを外部アンテナＡＴ３として図示し、ホーンアンテナやパラボラアンテナを外部アンテナＡＴ４として図示している。
　次に、上記構成における無線機器１の動作について説明する。以下では、理解を容易にするために、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の何れか１つ（ここでは、外部アンテナＡＴ１とする）を選択して無線信号で送信されてくるフィールド機器ＦＤへの信号を受信する動作（受信動作）と、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択してフィールド機器ＦＤからの信号を無線信号にして送信する動作（送信動作）とを例に挙げて説明する。尚、無線機器１が無線信号を送受信するタイミングは予めスケジューリングされており、上記の受信動作及び送信動作は予め規定されたタイミングで行われる。
〈受信動作〉
　受信動作が開始されると、まず送信されてくる無線信号を受信する外部アンテナ（外部アンテナＡＴ１）を選択する動作が無線モジュール２０によって行われる。具体的には、無線モジュール２０に設けられた信号処理部２５ｂによって分配処理部２５ｄのスイッチＳＷ１～ＳＷ３（図３参照）が制御され、複数の入出力端Ｔ３のうちの何れか１つ（外部アンテナＡＴ１に接続された入出力端Ｔ３）が入出力端Ｔ１に接続される。これと並行して、分配処理部２５ｄの送受信切替部ＳＲ（スイッチＳＷ１，ＳＷ２間に設けられた送受信切替部ＳＲ）に設けられたスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２（図４参照）が信号処理部２５ｂによって制御され、入出力端Ｔ１１，Ｔ１２間の伝送経路として受信経路Ｒ２が選択される。
　以上の動作が完了した後に、外部アンテナＡＴ１で無線信号が受信されると、この無線信号は、アンテナ接続モジュール３０及び同軸ケーブルＣＢ１を順に介して無線モジュール２０に入力される。無線モジュール２０に入力された無線信号は、図３に示す入出力端Ｔ３のうちの何れか１つ（外部アンテナＡＴ１に接続された入出力端Ｔ３）に入力され、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ２を順に介して送受信切替部ＳＲに入力される。送受信切替部ＳＲに入力された無線信号は、図４に示す入出力端Ｔ１２を介して受信経路Ｒ２上に設けられたバンドパスフィルタＢ１及び増幅器Ｂ２を順に通過した後に入出力端Ｔ１１から出力され、図３に示すスイッチＳＷ１及び入出力端Ｔ１を順に介した後に図２に示す無線部２５ｃに入力される。
　無線部２５ｃは、入力された信号に対して周波数変換処理、複合処理、同期処理等を行う。無線部２５ｃから出力された信号は、信号処理部２５ｂに入力される。信号処理部２５ｂは、無線部２５ｃから出力された信号に対し、復調処理、復号処理、通信プロトコルの変換処理、データ変換処理、同期処理等の信号処理を行う。信号処理部２５ｂで信号処理が行われた信号は、送受信部２５ａに出力される。送受信部２５ａは、信号処理部２５ｂから出力された信号を、信号処理モジュール１０との間で行われる通信によって信号処理モジュール１０に向けて送信する。
　無線モジュール２０から送信された信号は、ケーブルＣＢを介して信号処理モジュール１０に入力される。信号処理モジュール１０に入力された信号は、通信プロトコルの変換処理等の信号処理が行われた後に、接続コネクタＣＮを介してフィールド機器ＦＤに向けて送信される。
〈送信動作〉
　送信動作が開始されると、まず無線信号を送信すべき外部アンテナ（外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全て）を選択する動作が無線モジュール２０によって行われる。具体的には、無線モジュール２０に設けられた信号処理部２５ｂによって分配処理部２５ｄのスイッチＳＷ１，ＳＷ２（図３参照）が制御され、入出力端Ｔ４（外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てに接続された入出力端Ｔ４）が入出力端Ｔ１に接続される。これと並行して、分配処理部２５ｄの送受信切替部ＳＲ（スイッチＳＷ１，ＳＷ２間に設けられた送受信切替部ＳＲ）に設けられたスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２（図４参照）が信号処理部２５ｂによって制御され、入出力端Ｔ１１，Ｔ１２間の伝送経路として送信経路Ｒ１が選択される。
　以上の動作が完了した後に、フィールド機器ＦＤから信号が出力されると、この信号は接続コネクタＣＮを介して信号処理モジュール１０に入力される。信号処理モジュール１０に入力された信号は、通信プロトコルの変換処理等の信号処理が行われた後に、信号処理モジュール１０と無線モジュール２０との間で行われる通信によって無線モジュール２０に向けて送信される。信号処理モジュール１０から送信された信号は、ケーブルＣＢを介して無線モジュール２０の回路部２５に入力される。
　回路部２５に入力された信号は、図２に示す送受信部２５ａで受信されて信号処理部２５ｂに出力される。信号処理部２５ｂは、送受信部２５ａから出力された信号に対し、同期処理、データ変換処理、通信プロトコルの変換処理、暗号化処理、変調処理等の信号処理を行う。信号処理部２５ｂで信号処理が行われた信号は、無線部２５ｃに出力される。そして、無線部２５ｃは、信号処理部２５ｂからの信号を用いて同期処理、暗号化処理、周波数変換処理等の処理を行う。これらの処理によって、信号が生成される。
　無線部２５ｃで生成された無線信号は、図３に示す分配処理部２５ｄの入出力端Ｔ１に入力され、スイッチＳＷ１を介して送受信切替部ＳＲに入力される。送受信切替部ＳＲに入力された無線信号は、図４に示す入出力端Ｔ１１を介して送信経路Ｒ１上に設けられた出力調整部Ａ１、フィルタ部Ａ２、高周波アンプＡ３、及び出力レベル検出部Ａ４を順に通過した後に入出力端Ｔ１２から出力される。この無線信号は、図３に示すスイッチＳＷ２及び入出力端Ｔ４並びに図２に示す同軸ケーブルＣＢ１を順に介してアンテナ接続モジュール３０に送信される。これにより、アンテナ接続モジュール３０に接続された外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てから無線信号が送信される。
　尚、ここでは、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の何れか１つ（外部アンテナＡＴ１）を選択して無線信号を受信し、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号を送信する例について説明したが、送受信に用いるアンテナを逆にすることも可能である。つまり、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号を受信し、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の何れか１つを選択して無線信号を送信しても良い。
　また、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送信及び受信の双方を行っても良いし、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の何れか１つを選択して無線信号の送信及び受信の双方を行っても良い。例えば、無線信号の周波数、通信距離、又は方向（指向角）が明確であれば、予め外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうち適した何れか１つを選択して通信を行うことによって、効率的に安定した通信を実現できる。また、無線信号の周波数、通信距離、又は方向（指向角）が明確でなければ、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全部を選択して通信を行うことによって、汎用的に安定した通信を実現できる（例えば、受信する無線信号の周波数又は方向（指向角）が明確でなければ、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全部を選択しておくことによって、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうち無線信号の周波数又は方向（指向角）が合致したアンテナで受信可能となる）。
　また、ここでは外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いて無線信号を送受信する例について説明したが、内部アンテナＡＴ０を用いて無線信号を送受信することも可能である。また、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いて無線信号を送信するとともに内部アンテナＡＴ０を用いて無線信号を受信し、或いは内部アンテナＡＴ０を用いて無線信号を送信するとともに外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いて無線信号を受信することも可能である。例えば、長距離通信を行う場合には外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうち長距離通信が可能なアンテナを選択し、無指向性の短距離通信を行う場合には内部アンテナＡＴ０を選択する。これによって、効率的に安定した通信が実現できる。
　以上の通り、実施形態では、無線機器１を、フィールド機器ＦＤとの間で通信を行う信号処理モジュール１０と、無線通信を行う無線モジュール２０と、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール３０とに分けて構成し、信号処理モジュール１０及び無線モジュール２０の間で授受される信号を、ケーブルＣＢを介して送受信するようにしている。これにより、本実施形態では、無線モジュール２０とアンテナ接続モジュール３０及び外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４とを余り離すことなく、これら無線モジュール２０、アンテナ接続モジュール３０、及び外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を信号処理モジュール１０から離間して配置することができる。このため、内部アンテナＡＴ０が設けられた無線モジュール２０及び外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の設置場所の自由度を高めることができ、防爆規格を満たしつつ安定した無線通信を実現することができる。
　また、本実施形態では、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール３０を無線モジュール２０に接続し、無線モジュール２０が無線信号の送受信に用いる外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を選択するようにしている。これにより、任意の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いることができるとともに、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の設置位置や設置角度を自由に設定することができる。よって、電場状態が良い場所に外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を設置すれば安定した無線通信を行うことができる。このように、本実施形態では、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することができる。
〔第２実施形態〕
　図５は、本発明の第２実施形態による無線モジュールとアンテナ接続モジュールとの要部構成を示すブロック図である。尚、図５においては、図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。本実施形態の無線機器は、図１に示す無線モジュール２０及びアンテナ接続モジュール３０に代えて図５に示す無線モジュール４０及びアンテナ接続モジュール５０を設けた構成である。尚、図中には示していないが、以下では本実施形態の無線機器を「無線機器２」という。
　上述した第１実施形態による無線機器１は、スイッチ（図３中のスイッチＳＷ１～ＳＷ３）を無線モジュール２０に設け、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の切り替えや選択を無線モジュール２０で行うものであった。これに対し、本実施形態による無線機器２は、上記のスイッチＳＷ２，ＳＷ３に相当するスイッチ部をアンテナ接続モジュール５０に設け、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の切り替えや選択を無線モジュール４０の制御によってアンテナ接続モジュール５０が行うものである。
　図５に示す通り、無線モジュール４０は、図２に示す無線モジュール２０の回路部２５に代えて回路部４１を設けた構成である。回路部４１は、送受信部４１ａ、信号処理部４１ｂ、無線部４１ｃ、及び分配処理部４１ｄを備える。かかる構成の回路部４１は、内部アンテナＡＴ０又はアンテナ接続端２４に接続される外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を出力する。また、回路部４１は、信号処理モジュール１０から送信されてくる信号に基づき無線信号を生成し、生成した無線信号を選択させたアンテナから送信する。また、回路部４１は、選択させたアンテナで受信した無線信号に対して処理を行い、処理された信号を信号処理モジュール１０に向けて送信する。
　送受信部４１ａは、図２に示す送受信部２５ａと同様に、ケーブルＣＢを介して信号処理モジュール１０との間で通信（例えば、ＲＳ－４２２等のシリアル通信）を行う。信号処理部４１ｂは、送受信部４１ａからの信号、或いは無線部４１ｃからの信号に対して予め規定された信号処理を行う。尚、信号処理部４１ｂで行われる具体的な信号処理は、図２に示す信号処理部２５ｂで行われる信号処理と同様である。
　また、信号処理部４１ｂは、アンテナの切り替え又は選択のための制御信号を出力する。具体的に、信号処理部４１ｂは、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いるのかを切り替えるための制御信号を分配処理部４１ｄに出力する。また、信号処理部４１ｂは、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いる場合には、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行うのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行うのかを切り替えるための制御信号をアンテナ接続端２４に出力する。ここで、信号処理部４１ｂから出力される制御信号としては、例えば選択するアンテナに応じて異なる電圧が設定されたＤＣ（直流）信号を用いることができる。
　無線部４１ｃは、信号処理部４１ｂからの信号を用いて内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４から送信すべき無線信号を生成し、或いは内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４からの無線信号を受信する処理を行う。尚、無線部４１ｃで行われる具体的な処理は、図２に示す無線部２５ｃで行われる処理と同様である。
　分配処理部４１ｄは、信号処理部４１ｂの制御の下で、無線信号の分配処理を行う。具体的に、分配処理部４１ｄは、無線信号の送信時には、無線部４１ｃで生成された無線信号が信号処理部４１ｂからの制御信号に基づいて選択されたアンテナ（内部アンテナＡＴ０又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の少なくとも１つの外部アンテナ）に入力されるように無線信号を分配する。また、分配処理部４１ｄは、無線信号の受信時には、信号処理部４１ｂからの制御信号に基づいて選択されたアンテナで受信された無線信号が無線部４１ｃに入力されるように無線信号を分配する。
　図６は、本発明の第２実施形態による無線モジュールに設けられる分配処理部の構成を示すブロック図である。尚、図６においては、図３に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図６に示す通り、分配処理部４１ｄは、スイッチＳＷ１及び２つの送受信切替部ＳＲを備える。尚、分配処理部４１ｄの入出力端Ｔ１は無線部４１ｃに接続され、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ５はアンテナ接続端２４を介してアンテナ接続モジュール５０に接続される。
　図６に示すスイッチＳＷ１は、図３に示すスイッチＳＷ１と同様のものである。スイッチＳＷ１は、信号処理部４１ｂの制御の下で、入出力端Ｔ１に対して入出力端Ｔ２を接続するのか、或いは入出力端Ｔ５を接続するのかを切り替える。ここで、上述の通り、入出力端Ｔ２は内部アンテナＡＴ０に接続され、入出力端Ｔ５はアンテナ接続モジュール５０に接続されるため、スイッチＳＷ１は、内部アンテナＡＴ０を用いるのか、又は外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いるのかを切り替えるスイッチである。図６に示す送受信切替部ＳＲは、図４に示す送受信切替部ＳＲと同じものである。
　図５に戻り、アンテナ接続モジュール５０は、図２に示すアンテナ接続モジュール３０と同様に、無線モジュール４０に対して複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能にするために用いられるモジュールである。アンテナ接続モジュール５０は、同軸ケーブルＣＢ２を介して無線モジュール４０に接続される。尚、上記の同軸ケーブルＣＢ２としては、単一の芯線を有するシールドケーブルが用いられる。
　このアンテナ接続モジュール５０は、図２に示すアンテナ接続モジュール３０と同様に、例えば高剛性アルミニウム等の剛性の高い金属によって形成された中空箱状のモジュールであり、複数のコネクタＣ１１～Ｃ１４及びコネクタＣ２０を備える。このアンテナ接続モジュール５０は、その内部にスイッチ部５１を備える。
　このスイッチ部５１は、無線モジュール４０からの制御信号（信号処理部４１ｂから出力されてアンテナ接続端２４及び同軸ケーブルＣＢ２を介した制御信号）に基づいて、コネクタＣ１１～Ｃ１４に接続される外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の選択を行う。スイッチ部５１は、図３に示すスイッチＳＷ３と同様のスイッチ、或いは図３に示す通りスイッチＳＷ２，ＳＷ３が接続されてなるスイッチと同様のスイッチを備えていても良い。このスイッチ部５１は、無線モジュール４０からの制御信号に応じて、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つの外部アンテナを選択することも、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択することも可能である。尚、スイッチ部５１で選択された外部アンテナが、同軸ケーブルＣＢ２を介して無線モジュール４０に接続されることとなる。
　ここで、アンテナ接続モジュール５０には、図２に示すアンテナ接続モジュール３０に接続される外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４と同様のものが接続可能である。具体的には、線状アンテナ（例えば、スリーブアンテナ、ホイップアンテナ、八木アンテナ等）、平面アンテナ（例えば、パッチアンテナ）、開口面アンテナ（例えば、ホーンアンテナやパラボラアンテナ）等の任意のアンテナをアンテナ接続モジュール５０に接続可能である。
　尚、本実施形態の無線機器２は、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の切り替えや選択が、無線モジュール４０の制御によってアンテナ接続モジュール５０で行われる点において第１実施形態による無線機器１と相違するだけであり、第１実施形態の無線機器１とほぼ同様の動作によって無線信号の送受信が行われる。このため、無線機器２の動作の詳細な説明については省略する。
　以上の通り、本実施形態では、無線機器２を、信号処理モジュール１０と、無線通信を行う無線モジュール４０と、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール５０とに分けて構成し、信号処理モジュール１０及び無線モジュール４０の間で授受される信号を、ケーブルＣＢを介して送受信するようにしている。これにより、第１実施形態と同様に、無線モジュール４０とアンテナ接続モジュール５０及び外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４とを余り離すことなく、これら無線モジュール４０、アンテナ接続モジュール５０、及び外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を信号処理モジュール１０から離間して配置することができる。このため、内部アンテナＡＴ０が設けられた無線モジュール４０及び外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の設置場所の自由度を高めることができ、防爆規格を満たしつつ安定した無線通信を実現することができる。
　また、本実施形態では、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を接続可能なアンテナ接続モジュール５０を無線モジュール４０に接続し、無線モジュール４０の制御によってアンテナ接続モジュール５０で送受信に用いる外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を選択するようにしている。これにより、任意の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を用いることができるとともに、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の設置位置や設置角度を自由に設定することができる。よって、電場状態が良い場所に外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４を設置すれば安定した無線通信を行うことができる。このように、本実施形態においても、防爆規格を満たしつつ、任意のアンテナを用いて安定した無線通信を実現することができる。
　以上、本発明の実施形態による無線モジュール、無線機器、及びフィールド機器制御システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態で説明した無線モジュール２０，４０は、複数の外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの何れか１つを選択して無線信号の送受信を行い、或いは外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４の全てを選択して無線信号の送受信を行うものであった、しかしながら、外部アンテナＡＴ１～ＡＴ４のうちの２つ又は３つの外部アンテナを選択して無線信号の送受信を行うものであっても良い。
　また、上記実施形態では、信号処理モジュール１０に電源が設けられており、信号処理モジュール１０から無線モジュール２０に電力が供給される例について説明した。しかしながら、信号処理モジュール１０の電源を省略して、フィールド機器ＦＤからの電力を信号処理モジュール１０及び無線モジュール２０に供給するようにしても良い。また、無線モジュール２０に電源を設けても良い。
　また、上記実施形態では、無線機器１が、工業プロセスにおける状態量として流体の流量を測定するものであるとして説明したが、本発明は、他の状態量（例えば、圧力、温度等）を測定する無線機器にも適用することができる。また、上記実施形態では、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う無線機器を例に挙げて説明したが、本発明はＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線機器、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線機器、或いはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線機器にも適用することができる。
　１，２　無線機器
　１０　　信号処理モジュール
　２０　　無線モジュール
　２３　　コネクタ部
　２４　　アンテナ接続端
　２５　　回路部
　３０　　アンテナ接続モジュール
　４０　　無線モジュール
　４１　　回路部
　５０　　アンテナ接続モジュール
　５１　　スイッチ部
　ＡＴ０　内部アンテナ
　ＡＴ１～ＡＴ４　外部アンテナ
　Ｃ１１～Ｃ１４　コネクタ
　Ｃ２０　コネクタ
　ＦＤ　　フィールド機器
　ＳＷ１～ＳＷ３　スイッチ

Claims (20)

  1. 　複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、
    　前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、
    　前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタと
    　を備える無線モジュール。
  2. 　前記回路は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの何れか１つを選択する第１スイッチを備える請求項１記載の無線モジュール。
  3. 　前記回路は、前記第１スイッチによる選択を行うか、又は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナの全ての選択を行うかを切り替える第２スイッチを備える請求項２記載の無線モジュール。
  4. 　内部アンテナを備えており、
    　前記回路は、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の無線モジュール。
  5. 　前記回路は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を、前記アンテナ接続端を介して出力する請求項１記載の無線モジュール。
  6. 　内部アンテナを備えており、
    　前記回路は、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備える請求項５記載の無線モジュール。
  7. 　前記回路の周囲を覆うように前記回路を収容する筐体を更に備え、
    　前記筐体は、無線信号を遮る物質で形成されている請求項１から請求項６の何れか一項に記載の無線モジュール。
  8. 　前記筐体の内部は、樹脂が充填されている請求項７記載の無線モジュール。
  9. 　前記回路の表層は、樹脂でコーティングされている請求項１から請求項７の何れか一項に記載の無線モジュール。
  10. 　内部アンテナと、前記内部アンテナを収容するアンテナ収容部とを更に備え、
    　前記アンテナ収容部は、無線信号を透過する物質で形成されている請求項１から請求項９の何れか一項に記載の無線モジュール。
  11. 　前記内部アンテナは、基板上に形成されたマイクロストリップアンテナである請求項１０記載の無線モジュール。
  12. 　複数のアンテナと接続するためのアンテナ接続モジュールと、
    　前記アンテナ接続モジュールとの間で信号の送受信を行う無線モジュールとを備え、
    　前記無線モジュールは、
    　複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、
    　前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、
    　前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタと、を備え、
    　前記アンテナ接続モジュールは、
    　前記複数の外部アンテナが接続される複数の第２コネクタと、
    　前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第３コネクタと、を備える
    　無線機器。
  13. 　前記回路は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの何れか１つを選択する第１スイッチを備える請求項１２記載の無線機器。
  14. 　前記回路は、前記第１スイッチによる選択を行うか、又は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナの全ての選択を行うかを切り替える第２スイッチを備える請求項１３記載の無線機器。
  15. 　内部アンテナを備えており、
    　前記回路は、前記外部アンテナを用いるのか、又は前記内部アンテナを用いるのかを切り替える第３スイッチを備える請求項１２から請求項１４の何れか一項に記載の無線機器。
  16. 　前記回路は、前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択する制御信号を、前記アンテナ接続端を介して前記アンテナ接続モジュールへ出力する請求項１２記載の無線機器。
  17. 　前記アンテナ接続モジュールは、前記回路から出力される前記制御信号に基づいて前記第２コネクタに接続された前記外部アンテナの選択を行うスイッチを更に備える請求項１６記載の無線機器。
  18. 　フィールド機器と、
    　前記フィールド機器との間で信号の送受信を行う信号処理モジュールと、
    　複数のアンテナと接続するためのアンテナ接続モジュールと、
    　前記アンテナ接続モジュール及び前記信号処理モジュールとの間で信号の送受信を行う無線モジュールとを備え、
    　前記無線モジュールは、
    　複数の外部アンテナを接続可能なアンテナ接続端と、
    　前記アンテナ接続端に接続される前記外部アンテナのうちの少なくとも１つの外部アンテナを選択し、選択した外部アンテナを用いて無線信号の送受信を行う回路と、
    　前記回路によって送受信される信号を入出力するための第１コネクタと、を備え、
    　前記アンテナ接続モジュールは、
    　前記複数の外部アンテナが接続される複数の第２コネクタと、
    　前記無線モジュールの前記アンテナ接続端に接続される第３コネクタと、を備える
    　フィールド機器制御システム。
  19. 　前記信号処理モジュールは、
    　前記無線モジュールとの間で信号を入出力するための第４コネクタと、
    　前記フィールド機器との間で信号を入出力するための第５コネクタと
    　を更に備える請求項１８記載のフィールド機器制御システム。
  20. 　前記アンテナ接続端と前記第３コネクタとを接続する第１ケーブルと、
    　前記第１コネクタと前記第４コネクタとを接続する第２ケーブルと、を更に備え、
    　前記第５コネクタを介して前記フィールド機器から前記信号処理モジュールへと送信される信号は、前記第２ケーブルを介して前記信号処理モジュールから前記無線モジュールへと送信され、前記第１ケーブルを介して前記無線モジュールから前記アンテナ接続モジュールへと送信され、
    　前記アンテナ接続モジュールによって受信された無線信号は、前記第１ケーブルを介して前記アンテナ接続モジュールから前記無線モジュールへと送信され、前記第２ケーブルを介して前記無線モジュールから前記信号処理モジュールへと送信され、前記第５コネクタを介して前記信号処理モジュールから前記フィールド機器へと送信される請求項１９記載のフィールド機器制御システム。
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